Особенности и принцип работы трубонарезного станка

Популярным видом соединения отдельных элементов трубопроводов является резьбовой тип. Он обеспечивает достаточную герметичность для работы с газами, жидкостями, агрессивными кислотами. Чтобы создавать правильную резьбу в промышленных масштабах, недостаточно использовать ручные инструменты. Для этого применяется трубонарезной станок.

Работа с трубоотрезным станком

Принцип работы и конструкция

Чтобы понять, как работает станок для нарезки резьбы на трубах, нужно разобраться с его конструкцией. Она состоит из нескольких элементов, связанных между собой:

1. Шпиндель с патронами для закрепления труб.
2. Электродвигатель для передачи усилия вращения.
3. Станина, на которой закрепляются остальные детали.
4. Направляющие для перемещения шпинделя.
5. Люнет, с помощью которого обрабатываются металлические изделия.

На современных предприятиях устанавливается оборудование с ЧПУ. Оно позволяет проводить работы точнее, без усилия со стороны человека. Благодаря этого повышается производительность. Однако работать с такими станками должны операторы с практическим опытом настройки подобного программного управления.

Принцип работы заключается в том, что в патроне закрепляется труба. Затем мастер запускает станок. Начинается обработка изделия с помощью оснастки, закрепленной в люнете. При этом вращается только труба.

Оборудование для нарезания резьбы

Револьверные станки, ЧПУ токарно-фрезерные (обрабатывающий центр) обеспечивают режимы резания, при которых профилирование без переходов укладывается в 1 цикл обработки.

Револьверная оснастка после установки на универсальный токарный станок не требует повторной установки инструмента в начальной позиции для многопроходного завершения операции. Используются многорезцовые резьбонарезные головки.

Токарно-фрезерный станок B8D

По завершении операции гребёнки разводятся, возвращаются в исходное положение без контакта с деталью. Используются тангенциальные, радиальные, круглые. Последние чаще вследствие простоты обслуживания и пригодности к переточкам.

Нарезание червяков и винтов большой протяжённости ведётся резцовыми головками, способными вести внутреннюю и внешнюю нарезку. Призматические гребёнки с заходным конусом на револьверном станке применяются для внутренней нарезки.

Кроме универсальных токарно-винторезных, револьверных, обрабатывающих центров применяются резьбонакатные станки, гайконарезные автоматы, ЧПУ для нарезки винтовых поверхностей большой глубины и площади методом вихревого фрезерования.

Основные характеристики

На работу резьбонарезного станка для труб влияет ряд параметров:

1. Показатель мощности. Если оборудование используется для серийного производства, этот параметр может достигать 2.2 КВт. Для проведения единичных работ подходят установки с мощностью около 750-800 Вт.
2. Скорость вращения шпинделя за минуту. Максимальный показатель — до 520 оборотов. На дорогих моделях устанавливается регулятор, с помощью которого можно выбирать скорости работы станка.
3. Габариты, вес установки.
4. Тип автоматизации.
5. Допустимые размеры заготовок для обработки.

Некоторые модели обладают дополнительным функциями, которые указываются производителем в техническом паспорте.

Контроль качества нарезания резьбы

Станочник проверяет первую деталь на соответствие чертежу. Простейшее контрольное приспособление — шаблон. Для ходовых метрических и дюймовых типов резьбы шаблоны сгруппированы в набор. На просвет при наложении на деталь видны несоответствия профиля.

Калибром (в комплекте проходной и непроходной) комплексно оцениваются параметры профиля. Редкие виды специальной резьбы, изготовленные в единичном экземпляре, проверяются по ответной детали.

Создание внутренней и наружной возможно выполнить вручную. Остальные режутся только на станке с использованием резьбонарезного резца необходимого профиля.

Разновидности резьбонарезных станков

Трубоотрезные станки разделяются по нескольким факторам. Если говорить о степени автоматизации, выделяется 3 группы оборудования:

1. Ручные модели. Компактные конструкции. На таких установках возможно обрабатывать трубы до 50 см по диаметру.
2. Электрические модели. Промышленные агрегаты, крупногабаритные, с большой массой. Используются для серийного производства. Существуют компактные модели, которые используются в частных мастерских.
3. Автоматические установки. Сложные в управлении, из-за автоматизации рабочего процесса. Оператор должен уметь настраивать программу. Подходят для обработки большого количества труб на крупных заводах.

Существует еще одно разделение по конструкции, выполняемой технологической операции. Об этом нужно поговорить более подробно.

Автоматическая трубоотрезная установка

Резьбонакатные

Трубонарезные станки этого типа работают по принципу изменения формы заготовок без удаления металлической стружки. Деталь устанавливают на рабочей поверхности и подается к рабочим частям, которые могут быть полукруглой или плоской формы. Трубы сдавливаются. Под воздействием давления создается резьба.

Чтобы выполнять поставленную задачу, используется специальная оснастка: плашки, ролики разной формы.

Резьбофрезерные

При использовании труборезов этой категории применяют гребенчатые и дисковые фрезы. После запуска двигателя, труба начинает медленно вращаться. Вдоль нее подается фреза, с помощью которой нарезается резьба. На таких станках можно создавать протяженные соединения с большим шагом. Гребенчатые фрезы используются для нарезания резьбы с мелким шагом по всей длине.

Резьбошлифовальные

Шлифовальные труборезные станки используются для обработки червячных фрез, роликов накатки, ходовых винтов. Для этого применяются однониточные, многониточные абразивы. Оснастка с абразивом совершает вращения, а труба подается продольно.

Нарезание резьбы плашками и метчиками

Для нарезания наружной резьбы на винтах, болтах, шпильках и других деталях применяют плашки. Участок детали, на котором необходимо нарезать резьбу плашкой, предварительно обрабатывают. Диаметр обработанной поверхности должен быть несколько меньше наружного диаметра резьбы. Для метрической резьбы диаметром 6…10 мм эта разница составляет 0,1…0,2 мм, диаметром 11…18 мм — 0,12…0,24 мм, диаметром 20…30 мм — 0,14…0,28 мм. Для образования захода резьбы на торце детали необходимо снять фаску, соответствующую высоте профиля резьбы.

Плашку устанавливают в плашкодержатель (патрон), который закрепляют в пиноли задней бабки или гнезде револьверной головки. Скорость резания v при нарезании резьбы плашками для стальных заготовок 3…4 м/мин, для чугунных — 2…3 м/мин и для латунных — 10… 15 м/мин.

Внутренние метрические резьбы диаметром до 50 мм часто нарезают метчиками. Обычно на токарном станке применяют машинные метчики, что позволяет нарезать резьбу за один проход. Для нарезания резьбы в деталях из твердых и вязких материалов применяют комплекты, состоящие из двух или трех метчиков. В комплекте из двух метчиков первый (черновой) выполняет 75 % всей работы, а второй (чистовой) — доводит резьбу до требуемого размера. В комплекте из трех метчиков первый (черновой) выполняет 60 % всей работы, второй (получистовой) — 30 % и третий (чистовой) — 10 %. Метчики в комплекте различают по заборной части, наибольшую длину имеет заборная часть чернового метчика.

При установке метчика в револьверную головку на его хвостовик надевают и закрепляют винтом кольцо, вместе с которым метчик устанавливают в патрон для плашек и закрепляют, как плашку.

Скорость резания v при нарезании резьбы метчиками для стальных заготовок 5… 12 м/мин, для чугунных, бронзовых и алюминиевых — 6…22 м/мин. Нарезание резьбы производят с охлаждением эмульсией или маслом.

Принципы выбора

Чтобы выбрать трубоотрезной станок, который будет соответствовать всем пожеланиям, необходимо обращать внимание на ряд факторов:

1. Прочность станины.
2. Тип автоматизации.
3. Мощность станка.
4. Максимально допустимый диаметр обработки изделий.
5. Расстояние между рабочими частями.
6. Диаметр отверстия, расположенного в шпинделе.
7. Наличие защитных щитков в рабочей зоне.

Нельзя забывать про массу, габариты установки.

Среди наиболее популярных моделей на Российском рынке выделяются:

1. TURBO-400 2V. Цена — 70 000 рублей. Применяется для серийной обработки металлических изделий.
2. РОПАУЭР R 50. Цена — 180 000 рублей. Преимущества — высокая производительность, надежность, точность.
3. TURBO-500. Цена — 130 000 рублей. Похож на предыдущие модели показателем производительности. Используется для многосерийного производства.
4. Торнадо REMS. Цена — 150 000 рублей. Используется для резки труб, накатывания желобков, снятия гранта.
5. РОБОТ-2. Цена — 400 000 рублей. Используется для нарезания ниппелей, резьбы, снятия гранта. Подходит для небольших мастерских, строительных площадок.

Модели с ЧПУ стоят на порядок дороже.

Маленький трубоотрезной станок

Применение резцов

При нарезании резьбы резцом, используются следующие типы этого инструмента:

1. Круглые. Устанавливаются в отверстие торца держателя. Относятся к фасонному типу резцов. Используются для внутренней и внешней обработки заготовок.

2. Стержневые. Головки выполняются различной формы и сечения, расположены на стержне. Для повышения ресурса инструмента, некоторые модели на рабочих гранях имеют напайки из твердых сплавов.

3. Призматические. Установка на токарный станок выполняется посредством держателя “ласточкин хвост”. Подвергаются большему количеству заточек, чем круглые варианты, подходят для обработки деталей исключительно с внешней стороны.

Наружную резьбовую поверхность можно нарезать на станке и прямыми, и отогнутыми разновидностями инструмента, смонтированными в оправку, а внутреннюю – изогнутыми и прямыми. При изготовлении резцов используется быстрорежущая сталь. Подробные характеристики стандартизированы, а вместе со схемами и чертежами указаны в ГОСТ 18876-73.

Профиль резьбы соответствует конфигурации вершины резца, которая, в свою очередь, может быть скругленной формы, либо же иметь фаску. В зависимости от материала заготовки подбирается передний угол инструмента (0-25 градусов). Так, для твердых и хрупких деталей этот параметр меньше, чем для изготовленных из вязких и цветных металлов. Существуют подробные схемы выбора угла резания под большинство материалов. Прежде чем нарезать внутреннюю резьбу на станке, необходимо выполнить сверление отверстия или его дополнительную расточку.

Задние боковые углы резцов выставляются одинаковыми с правой и левой сторон, а подбираются таким образом, чтобы отсутствовало трение между поверхностью инструмента о сформированную им канавку. Когда угол подъема резьбы не превышает 4°, показатель выставляется в районе 3–5°. В ином случае угол устанавливается в пределах 6 – 8 градусов.

При нарезании резьбы на конической и цилиндрической заготовке из стали используются резцы с твердосплавными пластинами Т15К6, Т30К4, Т14К8, Т15К6. В случае работы с чугунными деталями, применяются инструменты из сплавов ВКЗМ, В2К, ВК6М, ВК4.

Технология использования токарных резцов:

• Резец закрепляется в резцедержателе, а обрабатываемая деталь – в центрах или патроне станка.
• Резец перемещается вдоль оси вращения заготовки, прочерчивая винтообразную линию. Оба движения строго согласуются между собой. Иными словами, за один оборот детали резец сдвигается на расчетный шаг будущей резьбы.
• Суппорт приводится в движения от шпинделя через коробку передач и ходовой винт. При этом передаточное соотношение должно равняться соотношению шага ходового винта к шагу нарезаемой резьбы.
• Подача резца выполняется по одной из схем: параллельно образующей резьбы (контактирует лишь режущая кромка), перпендикулярно оси вращения заготовки (контактирует весь профиль).
• Для формирования на станке резьбы с крупным шагом, заготовка предварительно обрабатывается прорезным резцом. Его угол профиля на 5-10° отличается от угла профиля резьбы.
• Производительность труда при работе с токарными станками невысокая, так как много времени уходит на обратный ход резца и его установку на размер.
• Работа требует повышенного внимания и выполняется исключительно специалистом с высокой квалификацией.

Эксплуатация

Станки для нарезания резьбы на трубах являются точным оборудованием, которое требует соблюдения правил эксплуатации:

1. Заранее проверять точность выставления изделия относительно рабочих частей.
2. Зависимо от вида оборудования, выбирать оснастку для проведения нарезания резьбы.
3. Проверять целостность фрез, абразива до включения двигателя. Если есть сколы, заусенцы, визуальные повреждения, заменить оснастку.
4. При проведении работ надевать защитную одежду, очки.
5. Не пытаться обрабатывать трубы диаметром, превышающего допустимый показатель.
6. Научиться настраивать установки с ЧПУ до начала обработки изделий.

Если деталь была зажата в патроне неровно, резьба будет нарезана под углом. Это приведет к браку изделия, поломке оборудования.

Трубонарезные станки используются для создания прочных соединений между отдельными частями трубопроводов. Они позволяют ускорить технологический процесс, проводить обработку более точно.

Нарезание резьбы резцом

Основной резьбонарезной инструмент — резцы. Типология резцов по конструктивным особенностям:

• Стержневые монопрофильные, с пластиной из твёрдых сплавов, быстрорежущей стали, паяные и сборные;
• Призматические одно– и многопрофильные сборные, паяные;
• Дисковые одно– и многопрофильные сборные.

Токарные резцы крепятся на суппорте, в оправках, головках встречного вращения (вихревое нарезание 4 элементами).

Мехкрепление сборного резца обеспечивает удержание сменной многогранной пластины с готовым фасонным профилем. Преимущественно используются для нарезания резьбы метрической и трапецеидальной.

Конфигурация вершины инструмента для чистового прохода затачивается в соответствии с геометрией профиля винтовой канавки. Передний угол выставляется в обратной пропорции твёрдости и противостоянию температурным нагрузкам материала. При обработке вязких металлов угловая величина возрастает.

Метод нарезание резьбы резцами

Установка резьбонарезного резца по шаблону по центральной линии станка определяет чистоту поверхности. Боковые грани, не участвующие в нарезке, не имеют контакта с болванкой, затачиваются с превышением угольности резьбового подъёма.

Погрешности оборудования при нарезании резьбы учитываются при выставлении градусов рабочей грани. Уменьшение на 30’ – обычная практика. Впадина скругляется радиусом инструмента.

Сверление либо расточка под нарезку внутренней резьбы выполняются с увеличением диаметра до 0,2 для металлов хрупких, до 0,4 мм — для вязких материалов, с учётом толщины стенки. Конечная канавка при несквозном нарезании резьбы делается в поперечнике на 0,3 мм меньше шага.