Nacinałeś kiedyś gwint narzynką? Podobno w pracy tokarza to podstawowy sprawdzian dla świeżaka. Będzie wiedział co to narzynka? Czy nie pomyli narzynki ze sprawdzianem do gwintu? Niedługo pośród tokarzy będą też i tacy, którzy z narzynką nigdy się nie spotkają. A to wszystko z racji stosowania takiego narzędzia jak nóż tokarski do gwintów.
Gwintowanie zabiera znaczną część czasu maszynowego (czasu wykonania jednej części), dlatego jest postrzegane jako obszar, w którym można uzyskać niebagatelne oszczędności czasu.
Gwintowanie nożem stosuje się, gdy dokładność powierzchni gwintu ma być większa niż osiągana przez nacinanie narzynką lub ręcznym gwintownikiem. Również gwinty o dużych średnicach i bardzo dużych skokach są nacinane nożem na tokarce. Noże do gwintów zapewniają efektywne nacinanie gwintów w produkcji wieloseryjnej.
Zasady nacinania gwintów na tokarce
Zanim omówimy rodzaje noży do gwintów, polecam przebrnąć przez odrobinę teoretycznego bełkotu. Omawiam tu zasady nacinania gwintów na tokarce. W przypadku pominięcia tego rozdziału przez czytelnika nie mogę zagwarantować sukcesu w doborze odpowiedniego noża do gwintów.
Noże do nacinania gwintu powinny spełniać dwa podstawowe warunki:
- Kształt części roboczej noża powinien być zgodny z zarysem gwintu (rys. 1)
- Ostrze noża powinno swobodnie wchodzić w rowek gwintu, tak aby nie występowało tarcie powierzchni przyłożenia noża o gwint (rys. 2).
Kąt przyłożenia α0 na nożu do gwintów (rys. 3) zależy od kąta wierzchołkowego 2ω oraz od kąta pochylenia krawędzi wierzchołkowej α1. Przyjmując że odcinek A0 równa się jedności możemy obliczyć, że odcinek AB = a = tg α1, odcinek zaś c = a sinω = tg α1sinω
Ponieważ c/1 = tg α0, czyli c = tg α0 = tg α1 sinω (sin 30° = 0,5)
Jeśli np. α1 = 10°, to tg α0 =0,1763 * 0,5 = 0,08815; stąd α0 = 5°2’. Ten kąt przyłożenia powinien być większy o około 2-3 ° od kąta pochylenia linii śrubowej gwintu ψ.
Gdzie: Ph – skok gwintu, d – średnica gwintu.
Kąt pochylenia gwintu jest tym większy, im mniejsza jest średnica gwintu (przy stałym skoku gwintu).
Kąt nachylenia linii śrubowej dla gwintów metrycznych
Jeżeli przyjmuje się do obliczeń średnicę dna zarysu, to łatwo obliczyć, że dla takich gwintów normalnych jak M5, M8, M10 – ψ wynosi ok. 3°20’. Dalej kąt maleje: dla M12 – 3°10’; dla M20 – 2°40’; dla M60 – 1°50’. Stąd wniosek, że noże do gwintów metrycznych normalnych mogą mieć α1=10°, co przy 2ω =30° daje α1≈5°.
Kąt nachylenia linii śrubowej dla gwintów trapezowych
Dla gwintów trapezowych normalnych, których 2ω=30°, kąty pochylenia linii śrubowej gwintu są większe (np. Tr20 – 4°41’; Tr32 – 4°42’; Tr40 – 3°19’). Należałoby stosować α1 co najmniej 20°, uzyskując kąt przyłożenia α0 = 5°23’, co przy kącie pochylenia 4°42’ (gwint Tr32) daje rzeczywisty kąt przyłożenia α0 rz = 5°23’-4°42’=0°41’. Należy zatem stosować tu ostrze niesymetryczne (jak na rysunku 2), przyjmując dla lewej powierzchni przyłożenia α0≈7÷8°. Noże do gwintów mają zazwyczaj kąt natarcia równy 0°.
Noże do gwintów z płytką lutowaną
W produkcji seryjnej są używane specjalne noże do gwintów: krążkowe lub sztabkowe pojedyncze oraz wielokrotne (grzebieniowe) do gwintów zewnętrznych i wewnętrznych.
Po dokładnym oszlifowaniu części roboczej noża należy dogładzić ostrze. Zarys noża sprawdza się wzornikiem (rys. 4) przykładając go do noża i patrząc pod światło. Nóż do nacinania gwintów zewnętrznych z płytką lutowaną przedstawiono na rys. 5., a do gwintów wewnętrznych na rys. 6.
Rys. 4 Sprawdzanie noża wzornikiem
Rys. 5 Nóż z płytką lutowaną do gwintów zewnętrznych ISO 12 R NNGc 2012 P30
Rys. 6 Nóż z płytką lutowaną do gwintów wewnętrznych ISO 13 NNGd-s
Oznaczenia noży z lutowaną płytką
Noże tokarskie całkowite produkowane są z lutowaną płytką skrawającą. Oznaczenia noży do stali to S10, S20, S30; do żeliwa to H10, H20 oraz do stali nierdzewnej – M20.
Noże tokarskie do gwintów składane
Do obróbki gwintów w produkcji wieloseryjnej szerokie zastosowanie ma nóż tokarski do gwintów z płytkami z węglików spiekanych (rys. 7). Płytki te zazwyczaj mają trzy ostrza, które pracują kolejno. Takimi narzędziami można odrabiać gwinty zewnętrzne, a wewnętrzne już od średnicy 20 milimetrów. Kształt i wielkość ostrza płytki są ściśle związane z rodzajem i podziałką gwintu.
Rys. 7 Noże tokarskie składane do gwintów a) zewnętrznych, b) wewnętrznych, c) płytka z węglików spiekanych do gwintów metrycznych o skoku 0,8 mm, d) zasada pracy płytki przy obróbce całego zarysu gwintu [1]
Gdy ostrze płytki ma krawędź wykańczającą, wówczas gwint jest obrabiany na całym zarysie. Jeśli kształt płytki odpowiada tylko kątowi zarysu (np. 60°), to taką płytką można obrabiać gwinty o różnych podziałkach (steruje się posuwem). Wtedy wierzchołki zarysu nie są taką płytką obrabiane. Przy materiałach dodających wiór ciągu można stosować łamacze wiórów w postaci nakładanych płytek.
Oznaczenia na nożach do gwintów składanych
Noże tokarskie składane do gwintów z oznaczeniem PER, PIR lub SER i SIR. Każdy nóż przeznaczony jest na określoną wielkość płytki.
Poniżej znajdziesz przykładowe oznaczenie trzonka noża do gwintów składanego. Za przykład posłużył nam nóż SER1212H16. Do symboli oznaczenia ponumerowanych od 1 do 7 dołączono objaśnienie.
Rys. 8 Trzonek noża do gwintu SER1212H16
- System mocowania płytki
2. Typ gwintu
3. kierunek skrawania: R – nóż prawy,
L – nóż lewy
4. szerokość noża
5. wysokość noża
6. długość noża – symbole i oznaczenie długości w tab.1
7. długość boku płytki
Tabela 1. Symbol długości noża
Jaka płytka do toczenia gwintu?
Jeśli zastanawiasz się jaką dobrać płytkę do toczenia gwintów dla danego detalu to dobrze trafiłeś. Przy doborze płytki do gwintu uwzględnia się:
– rodzaj płytki,
– boczny kąt przyłożenia, promieniowy kąt przyłożenia
– oraz geometrię płytki.
Te trzy (cztery) czynniki mają szczególny wpływ na kontrolę wiórów (zwłaszcza przy materiałach dodających wiór ciągły), zużycie płytki skrawającej, ilość przezbrojeń związanych z trwałością płytki i jakość powierzchni gwintu.
Rodzaje płytek do obróbki gwintów
Do obróbki gwintu mamy do wyboru trzy główne rodzaje płytek: płytki o pełnym zarysie, o zarysie V i wielopunktowe.
Płytka o pełnym zarysie gwintu
Chyba najczęściej spotykałam się z płytką o pełnym zarysie gwintu. Takie płytki stosujemy do obróbki całego zarysu gwintu, wraz z jego wierzchołkiem.
Przewagi płytek o pełnym zarysie gwintu
Stosując płytkę o pełnym zarysie gwintu możemy być pewni poprawnej wysokości zarysu i wierzchołka zarysu gwintu. Niektórzy twierdzą też, że to gwarancja wytrzymalszego gwintu. W produkcji wieloseryjnej najważniejsze wydaje się to, że nie tworzą się zadziory z zarysu gwintu. A duże naroże płytek o pełnym zarysie gwarantuje mniejszą liczbę przejść niż w przypadku płytek V.
Wady płytek o pełnym zarysie gwintu
Każda płytka jest dedykowana do danej podziałki i zarysu gwintu. Innymi słowy, do każdego typu gwintu musisz mieć inną płytkę.
Zanim zaczniesz skrawać, pamiętaj że pod gwint potrzebny jest naddatek 0.05–0.07 mm na średnicy, po to aby uzyskać gwint o oczekiwanej wysokości zarysu i odpowiednim wykończeniu wierzchołków 😊
Płytka do gwintu o zarysie V
Płytkami o zarysie V nie wykonuje się fazowania i wykańczania wierzchołków gwintu. Z tego powodu nie zostawia się naddatku na wykonanie zarysu. Właściwe wymiary zewnętrzne śrub i wymiary wewnętrzne nakrętek toczy się przed wykonaniem gwintu.
Rys. 11. Płytki o zarysie V nie wykonują fazowania wierzchołków gwintu [2]
Przewagi płytek o zarysie V
Wobec płytek tradycyjnych, największą przewagą płytek o zarysie V jest uniwersalność. Te same płytki mogą być używane do toczenia gwintów o różnych podziałkach (skokach), o ile kąt zarysu gwintu (60° lub 55°) oraz promień jest taki sam.
Wady płytek o zarysie V
Promień naroża płytki jest mniejszy, przez co umożliwia wykonywanie gwintów o różnych podziałkach, jednocześnie mniejszy promień naroża obniża trwałość płytki. Niektórzy użytkownicy wskazują na problem z powstawaniem zadziorów na gwincie.
Płytka do gwintu wielopunktowa
Płytki wielopunktowe po prostu mają więcej niż jeden wierzchołek, a poza tym są podobne do płytek do gwintów o pełnym zarysie. Mówi się, że płytka o dwóch wierzchołkach to gwarancja dwukrotnie większej produktywności, a płytki o trzech wierzchołkach – trzykrotnie większej produktywności, od płytki tradycyjnej.
Przewagi płytek wielopunktowych
Taka płytka wykonuje mniejszą ilość przejść, co skutkuje większą trwałością, skraca czas maszynowy i może być powodem obniżenia kosztów narzędzi
Wady płytek wielopunktowych
Zwróć uwagę, jeśli płytka działa na dwukrotnie większej powierzchni, to działają na nią dużo większe siły skrawania. Dlatego do toczenia gwintów płytkami wielopunktowymi należy zapewnić stabilne warunki obróbki.
Ograniczeniem do stosowania płytek wielopunktowych może być zapewnienie wystarczającego miejsca za ostatnim gwintem (rys.13), aby wykonać gwint na pełnej głębokości.
Kąt przyłożenia płytki
Kąt przyłożenia pomiędzy płytką a gwintem jest tak ważny, ponieważ gwarantuje precyzję toczenia gwintów. Rozróżnia się dwa kąty przyłożenia: promieniowy (ALP) i boczny (ALF).
Rys. 14. Promieniowy i boczny kąt przyłożenia zapewniają precyzję toczenia gwintu [2]
Boczny kąt przyłożenia
Pomiędzy krawędziami skrawającymi a powierzchnią boczną zarysu gwintu musi być luz. Rzeczony luz ma fundamentalne znaczenie dla równomiernego zużycia ostrzy płytki oraz zapewnienia przewidywalnej jakości gwintów. Niezbędne jest pochylanie płytki do gwintów dla zapewnienia jak największego, symetrycznego odstępu od powierzchni bocznej zarysu gwintu. To pochylenie płytki nazywamy bocznym kątem przyłożenia. Kąt przyłożenia powinien być równy kątowi pochylenia linii śrubowej gwintu.
Rys. 15. Boczny kąt przyłożenia [2]
Wybór płytki podporowej
Jak pochylić płytkę do gwintu? Do tego służą płytki podporowe i to one będą decydowały decydują o kącie pochylenia płytki głównej (λ), który powinien być równy kątowi pochylenia linii śrubowej gwintu. Metody wyboru właściwej płytki podporowej są przedstawione w tabeli poniżej.
Rys. 16. Standardowa płytka podporowa używana w wielu różnorakich oprawkach ma kąt pochylenia 1°
Tabela 2. Wybór płytki podporowej [2]
⎯ Podziałka = 6 mm i średnica detalu to 40 mm: zalecana płytka podporowa 3°
⎯ Podziałka = 5 zwojów/ cal i średnica detalu = 4 cale: zalecana płytka podporowa 1°
Czy na pewno potrzebujesz dedykowanych noży do toczenia gwintów lewych i prawych? Rozważ zastosowanie ujemnej płytki podporowej, która umożliwia toczenie gwintów lewych za pomocą noży prawych i odwrotnie.
Promieniowy kąt przyłożenia
Dla zapewnienia właściwego promieniowego kąta przyłożenia (luzu), płytki są pochylane w oprawce nożowej pod kątem 10° lub 15°. W celu wyprodukowania właściwego zarysu gwintu, w oprawkach wewnętrznych należy stosować płytki dedykowane do gwintów wewnętrznych (tak samo dla narzędzi zewnętrznych).
Jak wybrać geometrię płytki?
To, o jakiej geometrii wybierzesz płytkę, ma szczególne znaczenie dla procesu toczenia gwintu. Geometria płytki odbija się na kontroli wiórów, zużyciu płytki, wykonaniu gwintu.
Nóż tokarski do gwintów podsumowanie:
Toczenie gwintów za pomocą najnowszej generacji narzędzi skrawających jest efektywną metodą obróbki, dzięki której – przy właściwym jej użyciu – można wyprodukować wysokiej jakości gwinty. Istnieją czynniki o fundamentalnym znaczeniu, które warto rozważyć, aby osiągnąć sukces w operacji. Na przykład sprawdzić średnicę obrabianego przedmiotu, i uwzględnić właściwą tolerancję obróbki przed toczeniem gwintu (np. dodać 0,07 mm jako naddatek, lub nie dawać). Przed rozpoczęciem gwintowania ustawić dokładnie narzędzie na tokarce i sprawdzić pozycję krawędzi skrawającej wobec średnicy podziałowej gwintu. Dostosować geometrię płytki i pamiętać o dostatecznym i symetrycznym luzie kątowym (płytką podporową).
Nóż tokarski do gwintów dostępny jest w sklepie EBMiA.pl
Nóż tokarski do fazowania znajdziesz w sklepie EBMiA.pl
W kolejnych artykułach opisaliśmy:
– Rodzaje noży tokarskich – budowa i zastosowanie
– Nóż tokarski zdzierak – co to jest, budowa, zastosowanie
– Oznaczenie noże i płytek tokarskich
– Wygniatak a gwintownik – co kupić?
Bibliografia:
- Dudik K., Górski E, Poradnik Tokarza, WNT, Warszawa 2016.
- Materiały Sandvik Coromant, Jak wybrać płytkę do toczenia gwintu i płytkę podporową, źródło: https://www.sandvik.coromant.com/pl-pl/knowledge/threading/thread-turning/pages/how-to-choose-thread-turning-insert-and-shim.aspx, dostęp 5 marca 2021
