Стержень под плашку: таблица диаметров прутка для метрической, дюймовой и трубной резьбы
Нарезание наружной резьбы плашкой — одна из самых массовых операций в любой мастерской и цехе. Казалось бы, что может быть проще: взял пруток, зажал в тиски, навернул плашку в плашкодержателе — и резьба готова. Но именно на этой операции новички теряют больше всего времени и инструмента. Плашка «не идёт», зубья выкрашиваются, резьба получается рваной, а готовый болт не навёртывается на гайку. В девяти случаях из десяти причина одна — неверно выбран диаметр стержня под нарезание резьбы.
Эта статья — практический справочник станочника и ремонтника. Разберём физику процесса, дадим простую формулу и подробные таблицы диаметров прутка для метрической резьбы M, дюймовых UNC и UNF, резьбы Витворта BSW и BSF, а также трубной резьбы G. Отдельно покажем, как диаметр заготовки зависит от материала и почему для алюминия и чугуна нужны разные припуски.
Почему диаметр стержня важнее, чем кажется
Наружную резьбу можно получить тремя способами: нарезанием резцом (на токарном станке), накаткой (плашками-накатниками, роликами) и нарезанием плашкой — круглой, разрезной или призматической. Плашка — самый дешёвый и доступный инструмент, поэтому именно её используют в единичном и мелкосерийном производстве, в ремонте и в быту.
Казалось бы, логично взять пруток точно номинального диаметра: нарезаем М10 — точим ровно 10 мм. На практике так делать нельзя. Плашка — не фреза и не резец: её режущие кромки расположены по винтовой линии, и при вращении инструмент врезается в стержень постепенно, по витку. Металл при этом не только срезается в стружку, но и пластически деформируется: часть материала «выдавливается» из впадины вверх, к вершине будущего витка. Если стержень взят в номинал, объём выдавливаемого металла максимален, зубья плашки работают с перегрузкой, быстро греются, на них налипает стружка, а вершины витков получаются задранными.
Итог завышенного стержня — рваная, «разлохмаченная» резьба, поломанные зубья плашки, заклинивание инструмента. Итог заниженного стержня — неполный, срезанный профиль: витки получаются острыми и тонкими, резьба легко срывается и не держит нагрузку, а калибр-кольцо или контрольная гайка «болтаются». Поэтому диаметр заготовки под плашку всегда делают меньше номинального диаметра резьбы на некоторый припуск, величина которого зависит от шага резьбы и материала.
Как работает плашка: режет и выдавливает
Чтобы понять величину припуска, нужно разобраться в механике. У круглой плашки внутри — несколько (обычно от трёх до шести) режущих гребёнок с заборным конусом. Заборная часть (первые 2–3 витка) выполняет основную работу: снимает металл и формирует впадину профиля. Калибрующая часть — последующие витки — зачищает и калибрует резьбу.
Особенность плашки в том, что высота её зубьев по наружному диаметру резьбы не обеспечивает полного срезания вершины витка, как это делает резец с вершиной по профилю. Вершина витка на стержне формируется частично из металла, выдавленного из впадины. Именно поэтому для метчика, который нарезает внутреннюю резьбу (работает внутри отверстия и режет «в полный профиль»), действует формула диаметра отверстия D = d − P, где P — шаг. А для плашки припуск заметно меньше, порядка 0,1–0,3 мм в зависимости от шага, потому что часть металла «достраивает» вершину витка за счёт деформации.
На практике это означает: чем крупнее шаг, тем больше металла нужно «выдавить», тем больше должен быть припуск и тем меньше стержень. Для мелкого шага припуск минимален — стержень почти равен номиналу.
Формула расчёта диаметра стержня
Для метрической резьбы с крупным шагом, нарезаемой плашкой на заготовке из конструкционной стали, хорошо работает эмпирическая формула:
d_ст = d − 0,13 × P
где d — номинальный наружный диаметр резьбы, мм; P — шаг резьбы, мм.
Проверим на популярных размерах. М10 с шагом 1,5 мм: 10 − 0,13 × 1,5 = 9,805 мм, то есть практически 9,8 мм. М12 с шагом 1,75: 12 − 0,228 = 11,77 мм — практики точат 11,75–11,85 мм. М24 с шагом 3,0: 24 − 0,39 = 23,61 мм — распространённый рабочий диапазон 23,6–23,75 мм. Совпадение формулы со справочными таблицами — не случайность: таблицы составлены по этому же принципу с поправками на поле допуска резьбы и поведение материала.
Формула даёт «середину» рабочего диапазона. В таблицах ниже приведены и диапазоны: нижняя граница — для вязких материалов и тяжёлых условий, верхняя — для хрупких и твёрдых. Общее правило: стержень под плашку для метрической резьбы — это номинал минус примерно одна десятая шага, но не менее 0,1 мм.
Таблица: метрическая резьба с крупным шагом
Основной ряд метрической резьбы по ГОСТ 8724 и ГОСТ 24705, нарезание плашкой на стали:
| Резьба | Шаг P, мм | Диаметр стержня, мм (рекомендуемый) |
|---|---|---|
| M3 | 0,5 | 2,85–2,90 (2,9) |
| M4 | 0,7 | 3,85–3,90 (3,9) |
| M5 | 0,8 | 4,85–4,90 (4,9) |
| M6 | 1,0 | 5,80–5,90 (5,9) |
| M8 | 1,25 | 7,75–7,90 (7,8) |
| M10 | 1,5 | 9,75–9,85 (9,8) |
| M12 | 1,75 | 11,75–11,85 (11,8) |
| M14 | 2,0 | 13,70–13,85 (13,8) |
| M16 | 2,0 | 15,70–15,85 (15,8) |
| M18 | 2,5 | 17,65–17,80 (17,8) |
| M20 | 2,5 | 19,65–19,80 (19,8) |
| M22 | 2,5 | 21,65–21,80 (21,8) |
| M24 | 3,0 | 23,60–23,75 (23,7) |
| M27 | 3,0 | 26,60–26,75 (26,7) |
| M30 | 3,5 | 29,50–29,65 (29,6) |
| M33 | 3,5 | 32,50–32,65 (32,6) |
| M36 | 4,0 | 35,40–35,60 (35,5) |
| M42 | 4,5 | 41,30–41,50 (41,4) |
| M48 | 5,0 | 47,20–47,40 (47,3) |
| M56 | 5,5 | 55,20–55,40 (55,3) |
| M64 | 6,0 | 63,10–63,40 (63,2) |
В скобках — значение, которое удобно выставлять на микрометре для стали средней твёрдости. Для стержня из прутка, а не из точёной заготовки, обязательно учитывайте фактический диаметр прутка: горячекатаный сортамент имеет плюсовые допуски, и «десятка» может оказаться 10,2 мм — такой пруток под М10 не годится, его нужно проточить или взять меньший номинал.
Метрическая резьба с мелким шагом
Для мелкого шага объём выдавливаемого металла невелик, поэтому припуск уменьшают примерно до 0,1 мм:
| Резьба | Шаг P, мм | Диаметр стержня, мм |
|---|---|---|
| M10×1,0 | 1,0 | 9,90 |
| M12×1,5 | 1,5 | 11,90 |
| M16×1,5 | 1,5 | 15,90 |
| M20×1,5 | 1,5 | 19,90 |
| M24×2,0 | 2,0 | 23,90 |
| M30×2,0 | 2,0 | 29,90 |
| M36×3,0 | 3,0 | 35,80 |
| M42×3,0 | 3,0 | 41,80 |
Правило простое: для шага до 1,5 мм включительно берите стержень на 0,1 мм меньше номинала, для шага 2 мм — на 0,1–0,2 мм. Мелкий шаг нарезается заметно легче крупного — плашка испытывает меньшую нагрузку, резьба получается чище, риск поломки зуба ниже.
Дюймовая резьба UNC и UNF
Дюймовые резьбы задаются числом ниток на дюйм (TPI), а не шагом в миллиметрах. Наружный диаметр в миллиметрах получается умножением дюймового номинала на 25,4 (для номерных размеров от №0 до №12 действуют стандартные диаметры, например №10 — 4,83 мм, №12 — 5,49 мм). Принцип тот же: стержень делают меньше наружного диаметра на 0,1–0,25 мм в зависимости от крупности шага.
Таблица для UNC — дюймовая резьба с крупным шагом, угол профиля 60°:
| Резьба UNC | Нитей на дюйм | Наружный Ø, мм | Диаметр стержня, мм |
|---|---|---|---|
| №6-32 | 32 | 3,51 | 3,40 |
| №8-32 | 32 | 4,17 | 4,05 |
| №10-24 | 24 | 4,83 | 4,70 |
| №12-24 | 24 | 5,49 | 5,35 |
| 1/4-20 | 20 | 6,35 | 6,20 |
| 5/16-18 | 18 | 7,94 | 7,80 |
| 3/8-16 | 16 | 9,53 | 9,40 |
| 7/16-14 | 14 | 11,11 | 11,00 |
| 1/2-13 | 13 | 12,70 | 12,50 |
| 9/16-12 | 12 | 14,29 | 14,10 |
| 5/8-11 | 11 | 15,88 | 15,70 |
| 3/4-10 | 10 | 19,05 | 18,80 |
| 7/8-9 | 9 | 22,23 | 22,00 |
| 1-8 | 8 | 25,40 | 25,20 |
Для UNF — той же резьбы с мелким шагом (например, 1/4-28, 3/8-24, 1/2-20) — стержень берут на 0,05–0,1 мм больше, чем для UNC того же номинала: 1/4-28 → 6,30 мм, 3/8-24 → 9,45 мм, 1/2-20 → 12,60 мм, 3/4-16 → 18,95 мм, 1-12 → 25,30 мм. Уточнить шаг конкретной плашки всегда можно по маркировке на её торце — там указано число ниток (например, «1/4-20 UNC»).
Резьба Витворта BSW и BSF
Резьба Витворта — британский стандарт с углом профиля 55° и скруглёнными впадинами и вершинами (BSW — крупный шаг, BSF — мелкий). Она до сих пор широко применяется в ремонте импортного оборудования, станков и оснастки. Из-за скруглённой формы профиля плашка при нарезании BSW испытывает несколько меньшую нагрузку на вершины зубьев, чем при работе по треугольному профилю UNC, но принцип подбора стержня тот же.
| Резьба BSW | Нитей на дюйм | Наружный Ø, мм | Диаметр стержня, мм |
|---|---|---|---|
| 1/8-40 | 40 | 3,18 | 3,10 |
| 3/16-24 | 24 | 4,76 | 4,60 |
| 1/4-20 | 20 | 6,35 | 6,15–6,25 |
| 5/16-18 | 18 | 7,94 | 7,70–7,80 |
| 3/8-16 | 16 | 9,53 | 9,30–9,40 |
| 7/16-14 | 14 | 11,11 | 10,90–11,00 |
| 1/2-12 | 12 | 12,70 | 12,40–12,50 |
| 5/8-11 | 11 | 15,88 | 15,60–15,70 |
| 3/4-10 | 10 | 19,05 | 18,70–18,85 |
| 7/8-9 | 9 | 22,23 | 21,90–22,05 |
| 1-8 | 8 | 25,40 | 25,05–25,20 |
Для BSF (мелкий шаг Витворта: 1/4-26, 3/8-20, 1/2-16 и т.д.) берите стержень на 0,05–0,1 мм больше, чем для BSW того же номинала — например, для 1/4-26 BSF это 6,25 мм.
Трубная резьба G
Трубная цилиндрическая резьба G (по ГОСТ 6357-81) — это дюймовая резьба с углом профиля 55°, но её номинальный диаметр соответствует условному проходу трубы, а не фактическому размеру резьбы. Например, резьба G1/2 имеет наружный диаметр 20,96 мм, хотя «полдюйма» в названии — это внутренний диаметр трубы. Поэтому подобрать стержень «на глаз» по названию резьбы невозможно — только по таблице наружных диаметров:
| Резьба G | Нитей на дюйм | Наружный Ø резьбы, мм |
|---|---|---|
| G1/8 | 28 | 9,73 |
| G1/4 | 19 | 13,16 |
| G3/8 | 19 | 16,66 |
| G1/2 | 14 | 20,96 |
| G3/4 | 14 | 26,44 |
| G1 | 11 | 33,25 |
| G1 1/4 | 11 | 41,91 |
| G1 1/2 | 11 | 47,80 |
| G2 | 11 | 59,61 |
| G2 1/2 | 11 | 75,18 |
| G3 | 11 | 87,88 |
| G4 | 11 | 113,03 |
При нарезании резьбы G на точёном стержне заготовку обтачивают до наружного диаметра резьбы по таблице, а затем уменьшают на 0,1–0,2 мм, чтобы плашка не переполнялась. Если резьбу нарезают непосредственно на трубе, наружный диаметр которой соответствует стандартному, дополнительная проточка не требуется — достаточно снять фаску и зачистить место реза.
Конические резьбы R и K — особый случай
Коническая трубная резьба R (по ГОСТ 6211) и коническая дюймовая резьба K имеют конусность 1:16, то есть диаметр уменьшается на 1 мм на каждые 16 мм длины. Нарезают такую резьбу коническими плашками, и здесь работает другое правило: стержень предварительно протачивают на конус с той же конусностью 1:16, задавая диаметр в начале резьбы по таблицам ГОСТ 6211 с небольшим припуском. Попытка нарезать коническую резьбу на цилиндрическом прутке приведёт к перегрузке первых зубьев и поломке плашки. Для большинства задач ремонта соединений с конической резьбой проще использовать метчик и плашку в комплекте — они идут с согласованными конусами.
Поправки на материал заготовки
Таблицы выше даны для конструкционных сталей средней твёрдости (Ст3, Ст20, Ст45, 40Х в состоянии поставки). Реальный припуск зависит от того, как материал ведёт себя под пластической деформацией:
Вязкие и мягкие материалы — алюминий и его сплавы, медь, мягкие низкоуглеродистые стали. Они активно «текут»: при нарезании металл сильно выдавливается вверх, вершины витков получаются выше расчётных, возможны задиры и налипание на плашку. Стержень берите по нижней границе диапазона, а для мягкого алюминия и меди — ещё на 0,05–0,1 мм меньше. Обязательна обильная смазка.
Нержавеющие стали и жаропрочные сплавы. Они вязкие, склонны к наклёпу и налипанию. Стержень — нижняя граница диапазона, скорость подачи минимальная, только качественные плашки из быстрорежущей стали с кобальтом (Р6М5К5) и активная СОЖ. Резьбу лучше нарезать в два прохода с предварительным и чистовым проходом.
Чугун. Хрупкий, почти не «течёт», режется сухим или с керосином. Выдавливание минимально, поэтому стержень можно брать по верхней границе диапазона — резьба получится полнее. Следите за тем, чтобы стружка не крошилась в зазор между плашкой и стержнем: периодически снимайте плашку и продувайте место реза.
Латунь и бронза. Ведут себя ближе к хрупким материалам, припуск — средний или верхняя граница диапазона. Латунь режется чисто и легко, но мягкие марки латуни могут «тянуться» — для них берите нижнюю границу.
Закалённые и высокопрочные стали. Нарезание плашкой по закалённой стали (выше 35–40 HRC) вообще не рекомендуется — плашка быстро выйдет из строя. Если операция неизбежна, стержень делают по верхней границе, скорость минимальна, инструмент — только с кобальтовым покрытием, и лучше предварительно отпустить участок резьбы.
Подготовка стержня: фаска, чистота, контроль
Половина успеха операции решается до того, как плашка коснётся металла:
Заходная фаска — обязательна. На торце стержня снимают фаску под 45° на глубину, превышающую высоту профиля резьбы (примерно 1–1,5 шага). Без фаски плашка не может «зацепиться»: первый зуб упирается в торец, срезает его или выкрашивается. Фаска должна быть соосна стержню — перекошенная фаска уводит плашку в сторону, и резьба получается конусной или «восьмёркой».
Чистота поверхности. На грубой поверхности (окалина, следы коррозии, риски) плашка работает рывками, зубья скалываются. Место резьбы зачищают до Ra 3,2 или лучше. Полировать до зеркала не нужно — на слишком гладкой поверхности плашка хуже «схватывается» и больше проскальзывает.
Контроль диаметра микрометром. Замеряйте стержень в трёх сечениях по длине и в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Пруток, зажатый в трёхкулачковом патроне, может иметь огранку до 0,05 мм — в этом случае его нужно проточить, а не нарезать резьбу по неправильной заготовке.
Длина участка резьбы. Учитывайте, что на выходе плашки остаются 1–2 неполных витка (сбег резьбы). Если нужна резьба до упора (например, под гайку вплотную к буртику), предусмотрите проточку-канавку под сбег или используйте плашку с меньшим заборным конусом.
Как нарезать резьбу плашкой без брака
Ручное нарезание. Стержень жёстко закрепляют в тисках (с прокладками, чтобы не повредить поверхность) или в патроне. Плашку в плашкодержателе (клуппе) надевают на стержень строго перпендикулярно — перекос на старте неисправим. Первые два оборота — с нажимом вдоль оси, затем давление прекращают: дальше плашка «сама идёт» по резьбе. Через каждые пол-оборота делают четверть оборота назад, чтобы сломать и удалить стружку. Работать нужно плавно, без рывков.
Нарезание на станке. Плашку устанавливают в плашкодержатель с качающейся (самоустанавливающейся) оправкой — жёсткое крепление без компенсации перекоса почти гарантированно даёт конусную резьбу или ломает плашку. Частота вращения минимальная: для стали 1,5–3 м/мин по окружности резьбы (для М10 это примерно 50–100 об/мин), для нержавейки вдвое меньше, для латуни можно до 5 м/мин. Включите подачу СОЖ до начала реза. Никогда не останавливайте плашку в середине витка с включённой подачей — включите реверс и выверните инструмент.
Смазка. Для конструкционных сталей — масло (индустриальное, веретённое, сульфофрезол). Для нержавейки — активные серосодержащие масла. Для алюминия — керосин или специальные составы, не применяйте минеральные масла — алюминий налипает. Для чугуна — керосин или насухо. Для латуни и бронзы — масло или насухо.
Типичные дефекты и их причины
| Дефект | Причина | Решение |
|---|---|---|
| Рваная, «разлохмаченная» резьба | Стержень больше расчётного; нет фаски; тупая плашка | Уменьшить стержень, снять фаску, сменить плашку |
| Острые тонкие витки, калибр «болтается» | Стержень меньше расчётного | Увеличить стержень до нижней границы диапазона |
| Сорванный первый виток | Нет заходной фаски; перекос при старте | Снять фаску, выровнять плашку |
| Резьба не навёртывается на гайку | Стержень велик; разрезная плашка поджата; износ калибрующей части | Проверить микрометром, разжать плашку, сменить инструмент |
| Конусная резьба («восьмёрка») | Перекос плашки; люфт клуппа; жёсткое крепление на станке | Использовать качающийся плашкодержатель, следить за перпендикулярностью |
| Выкрошенные зубья плашки | Удар; перекос; стружка в канавках; нарезание по закалённой стали | Проверить фаску и соосность, чистить плашку, не превышать скорость |
| Налипание, задиры | Нет СОЖ; вязкий материал; малая скорость | Обильная смазка, нижняя граница стержня, меньшая скорость |
Как проверить результат
Контроль резьбы — не «на глазок», а калибрами. Резьбовое калибр-кольцо ПР должно навёртываться на резьбу от руки или с лёгким усилием, калибр НЕ — не навёртываться более чем на два оборота. Если колец нет, используйте эталонную гайку того же класса точности и резьбовой шаблон (резьбомер) для проверки профиля и шага. Визуально оцените заполнение профиля: вершины витков должны быть ровными, без срывов и заусенцев. Наружный диаметр готовой резьбы должен быть меньше номинального — это нормально и заложено полем допуска 6g.
Как выбрать плашку
Качество резьбы на 80% определяется инструментом. Плашки из быстрорежущей стали 9ХС — универсальный выбор для ручного нарезания по конструкционным сталям, цветным металлам и чугуну. Плашки Р6М5 заметно износостойче, держат режим в серийном производстве. Плашки Р6М5К5 с кобальтом — для нержавеющих, жаропрочных и титановых сплавов. Разрезные плашки регулируются в клуппе (можно компенсировать ±0,1–0,2 мм износа или подстроиться под реальный стержень), цельные — точнее и жёстче.
В каталоге AGTEH представлено более 450 плашек: метрические М (включая левые и из стали 9ХС, Р6М5, Р6М5К5), дюймовые UNC, UNF, BSW, BSF, трубные G, конические R и K, а также трапецеидальные Tr. Подобрать плашку под нужную резьбу можно в разделе Плашки — там же видны наличие и цена. Например, плашки метрические перекрывают диапазон от M3 до M64, плашки трубные G — от G1/8 до G4, а плашки дюймовые UNC и BSW закроют ремонт импортной техники.
Полезные соседние материалы: если нужно нарезать внутреннюю резьбу, воспользуйтесь таблицами из статьи «Сверло под метчик: таблица диаметров отверстий», а выбор между метчиком, плашкой и резьбофрезой разобран в статье «Нарезание резьбы: метчик, плашка или резьбофреза».
FAQ
Вопрос: Какой диаметр стержня нужен под резьбу М10? Ответ: Для М10 с крупным шагом 1,5 мм — 9,75–9,85 мм, оптимально 9,8 мм. Для М10 с мелким шагом 1,0 мм — 9,9 мм.
Вопрос: Почему плашка рвёт резьбу, хотя стержень точёный? Ответ: Чаще всего стержень больше расчётного, отсутствует заходная фаска или плашка изношена. Проверьте микрометром фактический диаметр: пруток «на 10» вполне может оказаться 10,2 мм.
Вопрос: Можно ли нарезать резьбу плашкой на токарном станке? Ответ: Да, в плашкодержателе с качающейся оправкой на минимальных оборотах (для стали 1,5–3 м/мин) с обильной СОЖ. Жёсткое крепление без компенсации перекоса приводит к конусной резьбе и поломке плашки.
Вопрос: Чем отличается подбор стержня под плашку от отверстия под метчик? Ответ: Для метчика (внутренняя резьба) отверстие равно d − P — метчик режет полный профиль. Для плашки стержень равен примерно d − 0,13P — плашка часть металла выдавливает, а не срезает, поэтому припуск меньше.
Вопрос: Какой стержень нужен под нержавеющую сталь? Ответ: Нижняя граница табличного диапазона, например для М10 по нержавейке — 9,75–9,8 мм. Скорость подачи минимальная, обязательна активная СОЖ, плашка — Р6М5К5.
Вопрос: Плашка «не идёт» по резьбе, заклинивает. Что делать? Ответ: Остановитесь, выверните плашку, проверьте стержень микрометром и наличие фаски. Если стержень в норме — разожмите разрезную плашку в клуппе, добавьте смазку и нарезайте с возвратными движениями (пол-оборота вперёд, четверть назад).
Вопрос: Чем отличается стержень под BSW от UNC того же номинала? Ответ: У BSW профиль 55° со скруглениями, у UNC — 60° с плоскими вершинами. Диаметры стержней близки (разница обычно 0,05–0,1 мм), главное — не перепутать саму плашку: инструмент под UNC не нарежет BSW и наоборот.
Резьба, нарезанная плашкой, — одна из самых массовых операций в металлообработке, и её качество на 90% закладывается до первого оборота плашки: правильный диаметр стержня, аккуратная фаска и верный инструмент. Сохраните таблицы из этой статьи — они избавляют от подбора «методом тыка» и экономят и плашки, и заготовки.
📞 Нужна консультация по подбору плашки или диаметра стержня? Звоните: +7 (905) 350-43-77 📦 Каталог металлорежущего инструмента: https://agteh.ru/catalog/