Gwinty i metody ich wykonywania

Autor mechanika-obrobka.pl


Napisane 2017-09-28 23:26:10


Gwinty i metody ich wykonywania

Gwinty – połączenia gwintowane, linia śrubowa, rodzaje gwintów

Połączenia gwintowane są połączeniami rozłącznymi kształtowy, które są najczęściej stosowanymi w budowie maszyn, urządzeń i nie tylko. Podstawowym elementem połączenia gwintowanego jest łącznik. Najczęściej jest to śruba z gwintem zewnętrznym. Drugiem elementem jest nakrętka z gwintem wewnętrznym. Połączenie ze sobą obu gwintów łącznika tworzy połączenie gwintowane. Połączenie gwintowane dzieli się na pośrednie i bezpośrednie. W połączeniach pośrednich części maszyn łączy się ze sobą za pomocą łącznika gdzie rolę nakrętki może również odgrywać łączony obiekt (w detalu wykonany nagwintowany otwór). W połączeniach bezpośrednich  gwint wykonany jest na łączonych częściach (śruba i nakrętka).

połączenie śrubowe
Połączenie gwintowane (śrubowe)

Linia śrubowa – podstawowe pojęcie opisujące powstanie gwintu. Linia śrubowa jest krzywą przestrzenną, opisaną na walcu przez punkt poruszający się wzdłuż osi walca ruchem jednostajnym – zachowując stałą prędkość obrotową walca. Można sobie to łatwo wyobrazić, jako nawijanie na walec linii prostej, która stanowi przeciwprostokątną trójkąta prostokątnego.

linia śrubowa gwintu
Linia śrubowa – rysunek przedstawiający jej powstawanie

Gwint powstaje przez wycięcie rowków o określonym kształcie wzdłuż wyżej opisanej linii śrubowej. Wycięte rowki tworzą zarys gwintu. Rodzaje gwintów w zależności od zarysu: trójkątne (A), trapezowe symetryczne (B) i niesymetryczne (C), prostokątne (D) i okrągłe.

rodzaje gwintów
Rodzaje gwintów

Wymiary nominalne gwintu śruby i nakrętki podane są w katalogach producentów i polskich normach (PN), są oparte na wartości nominalnej, wspólnym dla gwintu zewnętrznego i wewnętrznego. Wymiary rzeczywiste mogą różnic się od nominalnych np. ze względu na sposób wykonania. 

 wymiary nominalne połączenie gwintowanego
Wymiary nominalne połączenia gwintowanego – d – średnica gwintu śruby, D – średnica dna wrębów nakrętki, d1 – średnica rdzenia śruby, D1 – średnica otworu nakrętki, d2 – średnica podziałowa śruby, D2 – średnica podziałowa nakrętki, P – podziałka

Do powszechnie stosowanych należą gwinty trójkątne: metryczne, calowe, rurowe calowe oraz trapezowe metryczne ISO i niesymetryczne. Można wyróżnić również gwinty:

  • zwykłe, drobne (drobnozwojne) i grube (grubozwojne),
  • jednokrotne (pojedyncze), wielokrotne (dwukrotne, trzykrotne itd.),
  • prawe i lewe.

gwint prawozwojny i lewozwojny
Gwint prawy i lewy

Gwinty zwykłe występują najczęściej i spotkać je możemy w większości połaczeń w maszynach i urządzeniach. Są stosowane w elementach niezbyt dokładnych, w produkcji masowej itd.. Gwinty drobne posiadają mniejszą podziałkę gwintu, co wpływa na mniejszą głębokość rowków - są one stosowane w celu zwiększenia średnicy rdzenia śruby (nacinane np. na tulejach, rurach itd). Charakteryzują się wysoką samohamownością, zabezpieczając połączenie przed poluzowaniem. Gwinty grube są stosowane głównie w przypadkach połączeń często odkręcanych - żeby ciagłę łączenie i rozłączanie nie uszkodziło gwintu.

Gwinty jednokrotne są stosowane we wszystkich połączeniach spoczynkowych, ze względu na samohamowaność, zabezpieczenie przez poluzowaniem, łatwe i tanie wykonanie. Wielokrotne stosuje się w połączeniach ruchowych od których wymaga się sporych przemieszczeń podczas obroty czy ich nie samohamownosci.

gwinty jednokrotne i wielokrotne
Gwinty jednokrotne i wielokrotne

Metody wykonywania gwintów

Części śrubowe stanowią liczbowo najbardziej rozpowszechnioną grupę w produkcji przemysły maszynowego. Szacują się, że w około połowie maszyn i urządzeń spotkamy połączenia gwintowe. To z kolei przekłąda się na dużą rozbieżność metod i technologii wykonywania gwintów. Wyróżnić możemy następujące metody wykonywania gwintów stosowane w przemyśle i domowych warsztatach:

  • walcowanie,
  • szlifowanie,
  • frezowanie,
  • nacinanie głowicami gwinciarskimi (gwinty zewnętrzne),
  • nacinanie narzynką (gwinty zewnętrzne),
  • nacinanie gwintownikiem (gwinty wewnętrzne),
  • nacinanie nożem na tokarce.

Walcowanie gwintu polega na wykonywaniu gwintu w materiale, który jest walcowany w specjalnych szczękach - szczęki te wgnitają się w materiał i formują gwint. Jest to rodzaj plastycznej obróbki - materiał się odkształca i przyjmuje odpowiednią formę - w tym przypadku gwintu. Tak wykonywane gwinty cechują się innymi naprężeniami w stosunku do np. gwintów toczonych. Jest to metoda bardzo dokładna i wydajna. Nie powoduje strat materiału (jak w przypadku toczenia), można ją wykonywać na specjalnych maszynach lub pojedynczymi narzędziami. Możemy wyróżnić metody walcowania gwintu:

  • za pomocą szczęk płaskich,
  • rolkami napędzanymi,
  • głowicami.

walcarka do giwntów
Głowica z rolkami do gwintowania zewnętrznego

Szlifowanie gwintów jest stosowane albo jako operacja wykańczająca w celu uzyskania gwintu o bardzo dobrych wymiarach i chropowatosci albo do wykonywania gwintów o małych średniach w pełnym materiale. Gwintu szlifuje się często w przypadku kiedy nie ma możliwości zastosowania innej metody np. ze względu na obrabiany materiał.

Wyróżnia się trzy podstawowe metody szlifowania gwintów:

  • wzdłużne ściernicą o pojedynczym profilu – bardzi wysoka dokładność (rysunek poniżej),
  • wzdłużne ściernicą wielokrotną
  • przez wcinanie - ściernica wielokrotna, początkowo wcina się w materiał, pożniej następuje szlifowanie giwntu

szlifowanie gwintów
Szlifowanie wzdłużne ściernicą

Toczenie gwintów jest bardzo uniwersalną metodą wykonywnia gwintów. Ze względu na prostotę wykonania i bardzo dużą elastyczność wyboru toczonego gwintu na tokarce. Wymogiem jest posiadanie przez tokarkę śruby pociągowej. Na konwencjonalnych maszynach cała kinematyka w maszynie pozwala np. na toczenie rodzajów gwintow: metrycznych, calowych, DP (diametral pitch). Umożliwia obróbkę wstępną gwintów jak i ich odpowiednie wykończenie. Do toczenia stosuje się noże kształtowe imakowe, oprawkowe, słupkowe lub oprawkowe stożkowe. Bardzo ważne podczas toczenia gwintów na tokarce jest odpowiednie ustawienie narzędzia względem przedmiotu obrabianego - gwintów na tokarce nie wykonuje się w jednym przejściu - najczęściej kilka - kilkanaście przejść. 


toczenie gwintów
Toczenie gwintu – nóż z wymienną wieloostrzową płytką

Frezowanie gwintów jest wydajnym sposobem wykonywania gwintów zewnętrznych i wewnętrnzych o dużych średnicach. Możemy wyróżnić trzy podstawowe metody frezowania gwintów:

  • Nacinanie frezami wielokrotnymi - stosowane do wykonywania gwintów krótkich, bardzo szeroko stosowana metoda w przemyśle w produkcji masowej i seryjnej, pozwala na wykonywania gwintów w otworach nieprzelotowych o odpowiednim zarysie na całej jego długości,
  • Nacinanie frezami krążkowymi pojedynczymi - stosowana często jako obróbka zgrubna, ze względu na trudności uzyskania odpowiednich zarysów, najczęściej gwinty zewnętrzne na długich detalach,
  • Nacinanie głowicami frezowymi - dokładna i wydajna metoda w szczególności dla gwintów grubych.

frezowanie gwintu

Kolejne etapy frezowania gwintu

Nacinanie gwintu narzynką czyli najprostszy sposób, który najczęściej spotkamy w domowych warsztatach. Żeby wykonać intersujący nas gwint na np. tulejce - musimy posiadać odpowiednią narzynkę (nie jest to zbyt elastyczne). Metoda bardzo prosta i stosunkowo szybka - często wykorzystywana kiedy na szybko trzeba wykonać jakieś pojedyncze gwinty - należy jednak pamietać, że tak wykonane gwinty nie cechują się zbyt dobrymi parametrami. Dzięki narzynką możemy wykonywać jedynie gwinty zewnętrzne.

narzynka - nacinanie gwintu narzynką
Nacinanie gwintu narzynką

Nacinanie gwintu gwintownikiem i drugi najprostszy sposób wykonywania gwintów - tym razem tylko wewnętrznych. Ze względu na prostotę, tak jak narzynki - gwintowniki bardzo często stosowane w domowych warsztatch. Można gwintować ręcznie i wykorzystywać np. komplet gwintowników - wykonuje się gwint w 2-3 przejściach w zależności od danego kompletu. Tak jak w przypadku naryznek - nie są elastyczne i musimy posiadać gwintownik pod dany gwint. Istnieją gwintowniki maszynowe pozwalające wykonać gwint w jednym przejściu np. na wiertarce stołowej lub frezarce. W porównaniu do poprzednich metod - parametry tak uzyskanych gwintów nie należą do najlepszych.

gwintowniki - zestaw gwintowników
Komplet gwintowników do wykonywania gwintów