Точение резьбы твёрдосплавными пластинами: профили, режимы резания и выбор под материал

Точение резьбы - одна из самых ответственных операций на токарном станке. От выбора пластины, геометрии профиля и режимов резания зависит не только производительность, но и качество резьбы: допуск, чистота поверхности и стойкость инструмента. В этой статье разберём, какие твёрдосплавные пластины для резьбы бывают, как читать их маркировку и на что обращать внимание при выборе режимов.

Типы резьбовых пластин по профилю

Резьбовые пластины классифицируются по форме профиля:

60 - метрическая резьба (ISO 68). Самый распространённый профиль. Пластины с углом 60 подходят для метрических резьб M, а также для дюймовых UNC/UNF (угол 60 совпадает). Разница - только в шаге: для метрической шаг в миллиметрах, для дюймовой - в нитках на дюйм.

55 - трубная и дюймовая резьба BSW/BSP. Пластины с углом 55 используются для трубных цилиндрических (G) и конических (R/Rc) резьб, а также для BSW. Не взаимозаменяемы с 60.

Коническая резьба (NPT, NPTF). Американский стандарт, угол профиля 60. Пластины имеют коническую режущую кромку, формирующую конус 1:16.

Трапецеидальная резьба (Tr, DIN 103). Профиль 30. Для ходовых винтов и грузоподъёмных механизмов. Требуют мощных станков.

Упорная резьба (S, DIN 513). Профиль 3/30 (несимметричный). Для прессов, гидравлики и нефтепромыслового оборудования.

Конструкция резьбовой пластины

Полнопрофильные - режут полный профиль за один проход. Формируют и вершину, и впадину сразу. Плюс: высокая точность. Минус: для каждого шага - отдельная пластина.

Многопрофильные (многозаходные) - 2, 3 или 4 гребня на пластине, смещённых на шаг. За один проход нарезается несколько ниток. Для серийного производства.

Неполнопрофильные - режут только впадину. Вершина профиля формируется отдельно. Позволяют резать разные шаги одной пластиной.

Маркировка ISO

Пример: 16ER60ISO

• 16 - размер пластины, IC = 16 мм
• E - External, наружная. Внутренние - I (Internal)
• R - правая резьба. Левая - L
• 60 - угол профиля в градусах
• ISO - тип профиля

Другие профили: UN (UNC/UNF), NPT, WH (Whitworth), TR (трапецеидальная), API.

Посадочные размеры пластин (IC): - IC 11 (11 мм) - для лёгких станков, до M16 - IC 16 (16 мм) - универсальный, 90% задач - IC 22 (22 мм) - для крупных резьб M42+ и мощных станков

Покрытия

• TiN - универсальное, для сталей и чугунов. Меньше налипания.
• TiCN - для легированных и нержавеющих сталей.
• TiAlN - для сухого резания, нержавейки и титана.
• CVD/TiC/TiN - толстые покрытия для тяжёлого резания, чугуна.
• CBN - для закалённых сталей HRC 45+. Без предварительной термообработки.

Режимы резания

Каждый проход - уменьшение глубины по закону DZ.

Число проходов: шаг 0.5-1.0: 4-6, 1.25-1.5: 6-8, 1.75-2.0: 8-10, 2.5-3.0: 10-14, 3.5-4.0: 14-18. Правило: число проходов = 4 x шаг + 2.

Глубина врезки: первый - 40-50% профиля, каждый следующий на 20-30% меньше. Последние 2-3 чистовые, 0.05-0.10 мм.

Скорость по материалам: - Сталь 45/40Х: 100-140 м/мин (TiAlN) - Нержавейка: 60-100 м/мин (TiCN/TiAlN) - Чугун: 80-120 м/мин (CVD/TiN) - Алюминий: 200-300 м/мин (TiN) - Титан: 40-70 м/мин (TiAlN) - Закалённая HRC 50-55: 30-50 м/мин (CBN)

Способы подачи

Радиальная - резец строго радиально. Для шага до 1.75 мм. Боковая (фланговая) - смещение вдоль боковой стороны профиля. Лучший отвод стружки, для шага от 2 мм. G76 с углом врезки. Модифицированная боковая - первые проходы боковые, чистовые радиальные.

Типичные ошибки

1. Мало проходов - перегрузка, вибрации, рваный профиль.
2. Завышенная скорость - перегрев, выкрашивание кромки. Скорость на 20-30% ниже обычного точения.
3. Радиальная подача на крупной резьбе - стружка не отводится.
4. Смещение по оси Z на чистовом проходе - уход из допуска.
5. Без СОЖ - стойкость пластины падает в 2-3 раза.

FAQ

Вопрос: Можно ли одной пластиной резать и метрическую, и дюймовую резьбу? Ответ: Если угол профиля совпадает (60), то да. Для BSW (55) и Tr (30) - нет.

Вопрос: Сколько проходов для M12x1.75? Ответ: 4 x 1.75 + 2 = 9 проходов. Черновые 7, чистовые 2 с глубиной 0.05-0.10 мм.

Вопрос: Почему пластина тупится в нержавейке? Ответ: Наклёп - резание по упрочнённому слою. Используйте TiAlN, снизьте скорость до 60-80 м/мин, увеличьте число проходов на 20%.

Вопрос: Нужна ли фаска перед резьбой? Ответ: Да - фаска 30-45 на глубину профиля для плавного входа пластины.

Вопрос: Как выбрать державку? Ответ: SER2525M16: S (резьбовая), E (внешняя), R (правая), 25x25, 16 (IC16). Для внутренних - SIR2525M16. Вылет не более 3x высоты для наружной, 1.5x для внутренней.