Průměr závitového otvoru, tabulka a GOST – velikost vrtáku pro řezání závitů M6 a M8

Vnitřní závity lze řezat pouze v hotovém otvoru. Závitník a řezačka závitů jednoduše fyzicky nemohou zároveň vyvrtat otvor a vyříznout drážku pro závit. Jaký by však měl být průměr otvoru pro závit? Jakým nástrojem a jak lze získat závitový otvor? Níže uvedeme odpovědi na tyto otázky.

Co určuje průměr otvorů pro závity

Velikost otvoru pro vyřezání drážky vnitřního závitu závisí na jeho jmenovitém průměru a stoupání závitů. Jmenovitý průměr je uveden na výkresu nebo ve specifikaci výrobku. Například pokud vidíte označení M10, pak je průměr metrického závitu 10 milimetrů a pokud 1/2″, pak podobný parametr tohoto palcového závitu odpovídá 12,5 milimetru (půl palce). Stoupání závitu je také uvedeno ve výkresu nebo ve specifikaci. V označení M20 x 1,5 je stoupání 1,5 milimetru.

Vzorec pro určení průměru závitového otvoru: D=dP.

V tomto případě je D požadovaný průměr závitového otvoru, d je jmenovitý průměr závitu podle výkresu a P je jeho stoupání. Všechny hodnoty jsou definovány v milimetrech.

Další parametry ovlivňující průměr závitových otvorů

Kromě výpočtového vzorce jsou rozměry závitového otvoru ovlivněny také nepřímými faktory, mezi které patří:

• Typ závitu – metrický, palcový, trubkový, speciální formát – provádí vlastní úpravy konečné hodnoty.
• Materiál obrobku – čím je plastičtější, tím menší může být průměr otvoru. U tvrdších slitin a kovů (legovaná ocel, titan) se velikost posouvá blíže k maximálním hodnotám.
• Procento vyplnění profilu – tento ukazatel ovlivňuje velikost drážky a u běžných spojovacích prvků nepřesahuje 80 % vypočítaných hodnot, ale u některých šroubů a matic je to dokonce 60 %.

Čím blíže je otvor vypočítaným hodnotám (jmenovitý průměr mínus stoupání), tím těsněji je matice usazena na šroubu. Konečná velikost je proto také ovlivněna tolerancí maximální možné odchylky od ukazatelů vypočítaných podle vzorce. Z těchto a dalších důvodů se průměr otvorů neurčuje podle vzorců, ale je převzat ze speciální tabulky vázané na typ závitu. Příklad takové tabulky:

Rozteč drážky závitu, mm

Průměr otvoru pro řezání, mm

Některé vnitřní závity se vyrábějí nejen s pravidelným stoupáním, ale i s jemným stoupáním. To také ovlivňuje velikost otvoru. Například kromě standardního M12 x 1,75 existuje také M12 x 0,75, takže první možnost vyžaduje otvor 10,2 mm a druhá – 11,2 mm.

Dalším doplňkovým parametrem je způsob řezání vnitřních závitových drážek. Ovlivňuje konečné rozměry závitového otvoru.

Jak řezat závit v díře a jak to ovlivňuje její průměr

Závitovou drážku s téměř jakýmkoli profilem lze vyřezat pomocí závitníku, frézy, frézy nebo válcováním hřebenem či válečkem (deformace za studena). Tyto technologie se používají jak při řezání metrické drážky podle GOST 24705-2004, tak i při práci s palcovým formátem podle GOST 6357-81. Proto se dále budeme zabývat tím, jak ovlivňují průměr otvoru potřebného pro řezání vnitřního závitu M16.

Normy (tabulky) a vzorec pro určení jmenovitého průměru v případě M16 nám udávají následující hodnoty průměru: D=16-2=14 milimetrů. Nyní se podívejme, jak technologie řezání ovlivňuje konečnou hodnotu.

Závitník na řezání závitů

Otvor pro závit může být o něco větší než jmenovitá hodnota 14 milimetrů. Závitník je v podstatě vrták se zářezem na břitu. Tento nástroj je vhodný pro většinu materiálů, ale při řezání drážky v tvrdých ocelích a slitinách je lepší snížit zatížení zubu. Proto je při použití ručního nebo strojního závitníku při řezání drážky v součásti vyrobené z legované oceli povoleno zvětšení průměru otvoru na 14,2 milimetru. U měkkých kovů (mosaz, hliník, konstrukční ocel) lze pracovat se základní hodnotou 14 milimetrů.

Soustružnický stroj

Při řezání drážky speciální frézou by měl být průměr otvoru o něco větší než standardní. V tomto případě se kvůli vysokému zatížení držáku nevyřízne plný profil drážky v kovu. Průměr se proto může rovnat 14,2-14,3 milimetrům. Pokud ponecháte vypočítaných 14 milimetrů, zvýší se opotřebení frézy, což povede ke změně rozměrů profilu závitu a ke snížení celkové kvality dílu. Čím tvrdší je kov, tím větší by měl být otvor, což vede ke snížení skutečné hloubky drážky. Úbytek 0,2 milimetru při celkové hloubce až 2 milimetry představuje pouze 10 % vzorku, takže pevnost závitového páru zůstane zachována.

Řezačka

V tomto případě se nástroj pro řezání závitů pohybuje po spirálové trajektorii, a nikoli po přímce jako vrtačka, fréza nebo závitník. Fréza se otáčí kolem své osy a vykonává kruhový pohyb podél stěn otvoru (spirálová interpolace). Jedna fréza může řezat závity různých průměrů, ale počáteční průměr musí být výrazně větší než vypočítaná hodnota. V případě M16 se jedná o 14,2-14,4 milimetrů. Překročení vypočítaných hodnot o 0,4 mm neboli 20 % neovlivní spolehlivost závitového páru, ale sníží zatížení zubu a zvýší přesnost řezání spirálové drážky. Důležitým doplňkem je, že takové operace jsou možné pouze na strojích s CNC jednotkou.

Válcování nití hřebenem nebo válečkem

Během válcování vzniká drážka deformací kovu za studena, jejíž hodnoty jsou omezeny mezí kluzu a počáteční plasticitou. Aby se zabránilo deformaci nástroje obrobkem, je nutné co nejvíce snížit zatížení v kontaktním bodě, aby se profil nevyválcoval úplně. Průměr otvoru v tomto případě bude 14,5-14,7 milimetrů. Přebytek bude 25 %, což může snížit pevnost závitového páru. Válcování se nikdy nepoužívá při výrobě kritických celků. Je dobré pro rychlost výroby, absenci odpadu (třísek) a vysokou pevnost profilu drážky (díky zhutnění kovu v kontaktní zóně s hřebenem/válcem).

Jak udělat otvory pro řezání závitů

I když existují nejméně čtyři metody pro řezání závitové drážky, otvory pro vnitřní závity lze získat pouze pomocí následujících technologií:

• Vrtání – speciální nástroj (vrták) vybere kov do požadované hloubky a vytvoří vybrání o požadovaném průměru.
• Vyvrtávání na soustruhu – vnitřní fréza odstraňuje přebytečný kov a funguje jako vrtačka.
• Frézování – koncová fréza vytváří průchozí nebo slepý otvor v kovu jakékoli tvrdosti a nepracuje horší než vrtačka.

Obvykle se všechny tři nástroje používají po vyvrtání hrubého otvoru o průměru ½ základní velikosti. To znamená, že hrubý vzorek pro M16 se vyrobí vrtákem 7 mm a poté se průměr upraví na 14,0-14,7 mm. Pokud se snažíte vyrobit M16 s vysokými tolerancemi, pak kromě hrubého a mezistupně budete muset použít i konečné vrtání. Například hrubý otvor se vyrobí nástrojem 6 mm, mezistupeň nástrojem 12 mm a konečný otvor nástrojem 14 mm.

Potenciální problémy při přípravě otvorů pro metrické závity

Průměr vrtáku pro závit se obvykle vypočítává na základě podélného zatížení nástroje, na základě plasticity a pevnosti materiálu obrobku. Například u titanu může být takových přechodů ještě více, protože je nereálné okamžitě zvolit průměr 14 mm pro M16, aniž by se nástroj a obrobek přehřály. Ve většině případů se při práci s velmi tvrdými slitinami začíná s ¼ nebo 1/3 konečného průměru a poté se podobným krokem zvětšuje průřez nástroje.

Nejpevnější materiály se vrtají pouze v hrubé fázi, protože proces může způsobit házení kanálu na konci. Pro eliminaci zakřivení se obvykle používají vyvrtávací frézy, které vybírají mezivrstvu a dokončovací vrstvu a zaručují ideální zarovnání otvorů na vstupu a výstupu z obrobku. Někdy lze pro zlepšení kvality zpracování za frézou použít protahovač, ale takové požadavky na konvenční vnitřní závity jsou kladeny jen zřídka. Fréza může vytvořit kuželový vzorek pro stejný typ závitu s libovolným úhlem sklonu.

Pokud tvar obrobku není válcový, pak se místo frézy používají čelní frézy, které se také dělí na dokončovací a hrubovací. Kvalita obrábění kanálu je v tomto případě podobná soustružení. Čelní frézy se používají pro obrábění a dokončování složitých tvarově vyrobených dílů odléváním. Nastavením rychlosti otáčení nástroje a jeho posuvu dosahuje obsluha frézky požadované kvality obrábění. Pro dokončování stěn lze použít honovací technologii.