Rodzaje gwintowników do gwintowania

1. Wstęp

W produkcji, precyzja jest podstawą jakości i niezawodności.

Jednym z najważniejszych procesów zapewniających tę precyzję jest gwintowanie, gdzie gwintowniki odgrywają niezastąpioną rolę przy tworzeniu gwintów wewnętrznych w otworach.

Narzędzia te są niezbędne nie tylko do obróbki skrawaniem, ale są również niezbędne do napraw i konserwacji.

Eksplorując różne typy kranów, ich zastosowania, i jak wybrać ten właściwy.

W tym przewodniku, przyjrzymy się różnym typom gwintowników dostępnych do gwintowania, ich specyficzne zastosowania, oraz kluczowe czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze odpowiedniego kranu dla swojego projektu.

Zrozumienie tych opcji zapewni osiągnięcie najlepszych możliwych wyników pod względem precyzji, trwałość, i wydajność.

2. Czym są gwintowniki do gwintowania?

Gwintowniki to narzędzia przeznaczone do wycinania lub formowania gwintów wewnętrznych w otworze. Gwinty te tworzą złączkę dla elementów złącznych, takich jak śruby i śruby, które są niezbędne do łączenia elementów.

Gwint umożliwia bezpieczne dopasowanie części do siebie, zapewniając wytrzymałość i stabilność w różnych zastosowaniach mechanicznych.

Podstawy gwintowania

Gwintowanie polega na tworzeniu spiralnych grzbietów na cylindrycznej powierzchni. Gwinty wewnętrzne, produkowane przez krany, muszą być precyzyjne, aby zapewnić właściwe połączenie z gwintami zewnętrznymi, takimi jak gwinty śrub lub sworzni.

Precyzja w tworzeniu gwintu ma kluczowe znaczenie dla utrzymania integralności i funkcjonalności montowanych części.

Elementy kranu

Typowy kran składa się z kilku części:

• Cholewka: Część gwintownika pasująca do uchwytu narzędzia.
• Flety: Rowki umożliwiające usuwanie wiórów podczas procesu gwintowania.
• Wątki: Krawędzie tnące tworzące gwinty wewnętrzne.
• Punkt: Część kranu inicjująca proces cięcia.

3. Rodzaje gwintowników do gwintowania

3.1 Ręczne krany

Krany ręczne przeznaczone są do użytku ręcznego, zazwyczaj w przypadku napraw lub projektów na małą skalę. Krany te obsługiwane są ręcznie za pomocą klucza do kranów, dzięki czemu idealnie nadają się do zadań o mniejszej objętości.

Podtypy:

• Stożkowy kran: Ten kran ma stopniową fazę (7-10 wątki), co czyni go idealnym do rozpoczynania gwintów w miękkich i średnich materiałach. Jest powszechnie stosowany w gwintowaniu ręcznym.

• Podłącz kran: Posiada średnią fazkę (3-5 wątki), ten gwintownik służy do częściowego gwintowania przez otwór lub w otworach nieprzelotowych.

• Dolny kran: Z minimalną fazką (1-2 wątki), kran dolny służy do wycinania gwintów aż do dna otworów nieprzelotowych, dzięki czemu idealnie nadaje się do pełnej głębokości gwintu.

3.2 Krany maszynowe

Gwintowniki maszynowe są przeznaczone do użytku z urządzeniami zasilanymi, takimi jak maszyny CNC. Gwintowniki te nadają się do produkcji masowej i precyzyjnych operacji gwintowania.

Podtypy:

• Krany spiralne: Gwintowniki te wypychają wióry do przodu i idealnie nadają się do otworów przelotowych. Spiralna konstrukcja pomaga zapobiegać zatykaniu się wiórów i zapewnia czystość, szybsze cięcie.

• Krany z fletem spiralnym: Te gwintowniki ciągną wióry do tyłu i są przeznaczone do otworów nieprzelotowych. Skutecznie usuwają wióry, nie powodując gromadzenia się materiału w otworze.

• Proste uderzenia fletu: Proste, te krany są używane do zastosowań ogólnego przeznaczenia. Są powszechnie stosowane zarówno do otworów nieprzelotowych, jak i przelotowych w materiałach takich jak stal i aluminium.

3.3 Formowanie kranów (Krany rolkowe)

Gwintowniki formujące nie przecinają materiału, ale zamiast tego przemieszczają go, tworząc gwinty. Metodę tę często stosuje się w przypadku bardziej miękkich materiałów, takich jak aluminium, mosiądz, i miedź.

Plusy:

• Nie produkuje się żadnych chipów, zmniejszając potrzebę usuwania wiórów.
• W wyniku przemieszczenia materiału powstają mocniejsze gwinty, co poprawia wytrzymałość i trwałość nici.
• Dłuższa żywotność narzędzia w porównaniu do gwintowników tnących.

3.4 Krany rurowe

Krany rurowe są specjalnie zaprojektowane do wycinania gwintów na rurach i kształtkach rurowych. Są niezbędne w zastosowaniach takich jak instalacja wodno-kanalizacyjna, gaz, i rurociągów przemysłowych.

Typowe typy:

• Stożkowe krany rurowe: Służy do tworzenia szczelnych uszczelek, takie jak gwinty NPT, które są zwężane w celu zapewnienia szczelności połączeń.

• Krany proste: Używany do zastosowań ogólnego przeznaczenia, takie jak gwinty BSP, gdzie dopasowanie nie wymaga efektu zwężania.

3.5 Krany specjalistyczne

Te gwintowniki są przeznaczone do specyficznych zastosowań, które wymagają unikalnych kształtów gwintów lub funkcji.

Typy obejmują:

• Gwinty naprawcze: Służy do czyszczenia lub naprawy uszkodzonych gwintów, takie jak te występujące w zużytych nakrętkach lub śrubach.
• Krany Acme: Te gwintowniki służą do tworzenia gwintów Acme, powszechnie stosowane w śrubach pociągowych i układach przenoszenia mocy.
• Krany wzmacniające: Idealny do gwintów zaprojektowanych do przenoszenia dużych obciążeń osiowych w jednym kierunku, często używane w zastosowaniach wymagających znacznej siły lub ciśnienia.
• Krany tandemowe: Umożliwia wykonanie wielu etapów gwintowania w jednym przejściu, poprawa wydajności operacji gwintowania.

4. Materiały odpowiednie do różnych kranów

Wybór materiału gwintownika zależy od materiału przedmiotu obrabianego. Oto kilka typowych rozważań:

• Metale: Stal, stal nierdzewna, aluminium, mosiądz, miedź, i tytan. Każdy z nich wymaga innych materiałów kranu, takie jak HSS do miękkich metali i węglik do twardszych stopów.
• Tworzywa sztuczne: Materiały takie jak ABS, PCV, i nylon wymagają gwintowników wykonanych ze stali HSS lub węglika do wycinania czystych gwintów.

5. Cechy geometryczne kranów

Geometria gwintownika wpływa na ostateczną jakość i wydajność gwintu:

• Rozmiar gwintu i skok: Wymiary te określają kompatybilność z elementami złącznymi.
  Na przykład, W przypadku połączeń precyzyjnych może być konieczna drobna podziałka, podczas gdy w zastosowaniach nośnych preferowana jest podziałka gruba.
• Projekt fletu: Krany mogą mieć rowki proste lub spiralne, które wpływają na usuwanie wiórów. Rowki spiralne są zwykle używane do głębszych otworów lub otworów nieprzelotowych.
• Powłoki: Krany są często powlekane materiałami takimi jak azotek tytanu (Cyna) lub czarny tlenek w celu zwiększenia odporności na zużycie i przedłużenia żywotności narzędzia.

6. Wybór odpowiedniego kranu dla Twojego projektu

Wybór odpowiedniego kranu wiąże się z kilkoma kluczowymi kwestiami:

• Materiał przedmiotu obrabianego: Dopasuj materiał do gwintowania (HSS, kobalt, węglik) z gwintowanym materiałem.
• Rodzaj wątku: Określ, czy potrzebujesz podstawowego wątku, stożkowy gwint rurowy, lub bardziej wyspecjalizowany wątek, taki jak Acme lub podpora.
• Precyzja i tolerancja: Jeśli wymagasz precyzji, nici o wysokiej wydajności, rozważ gwintowniki z powłokami lub te przeznaczone do zastosowań wymagających dużej precyzji.
• Wielkość produkcji: Do dużych biegów, krany maszynowe i gwintowniki walcowe są bardziej wydajne, podczas gdy krany ręczne mogą lepiej nadawać się do małych projektów lub napraw.

7. Jak używać kranu do gwintowania?

Używanie gwintownika do gwintowania to precyzyjny proces, który wymaga szczególnej uwagi, aby zapewnić czystość, powstają dokładne wątki.

Niezależnie od tego, czy pracujesz za pomocą narzędzia ręcznego, czy maszyny, wymagane kroki są zazwyczaj takie same.

Krok 1: Mocowanie przedmiotu obrabianego

Przed rozpoczęciem jakiejkolwiek operacji gwintowania, upewnij się, że obrabiany przedmiot jest bezpiecznie zaciśnięty, aby uniknąć jakiegokolwiek ruchu podczas procesu.

Jeśli używasz maszyny CNC, część zostanie zabezpieczona za pomocą odpowiednich uchwytów lub imadła. Do gwintowania ręcznego, użyj imadła lub narzędzia mocującego, aby utrzymać obrabiany przedmiot stabilnie.

• Wskazówka: Upewnij się, że otwór, który ma zostać nagwintowany, został wywiercony dokładnie i o odpowiednim rozmiarze. Aby uniknąć problemów z tworzeniem się gwintu, średnica otworu powinna odpowiadać rozmiarowi gwintownika.

Krok 2: Wiercenie otworu

Przed dotknięciem, musisz wywiercić otwór pilotujący (zwany także „otworem spustowym”). Średnica otworu będzie się różnić w zależności od rodzaju gwintu, który chcesz wyciąć i rozmiaru gwintownika.

• Wskazówka: Użyj wiertła odpowiedniego do rodzaju gwintu i materiału, z którym pracujesz. Wykres wiercenia gwintownika może pomóc w określeniu prawidłowego rozmiaru otworu dla używanego gwintownika.
• Notatka: Do otworów nieprzelotowych (dziury, które nie przechodzą przez materiał), upewnij się, że otwór jest nieco głębszy niż wymagana głębokość gwintu, aby uniknąć dotarcia kranu do końca.

Krok 3: Smarowanie i przygotowanie

Po wywierceniu otworu, nałóż na otwór odpowiedni smar do gwintowania lub płyn chłodzący. Zmniejsza to tarcie, pomaga w usuwaniu wiórów, i przedłuża żywotność kranu.

• Wskazówka: Do twardszych materiałów, takie jak stal, rozważ użycie płynu do gwintowania o dużej wytrzymałości. Do bardziej miękkich materiałów, takie jak aluminium, wystarczy lekki olej lub płyn chłodzący na bazie wody.

Krok 4: Stukanie w dziurę

Następny, włóż kran w otwór i zacznij obracać. Proces będzie zależał od tego, czy używasz narzędzia ręcznego, czy maszyny:

Ręczne stukanie:

• Włóż kran: Umieść kran w wywierconym otworze i upewnij się, że jest ustawiony prosto.
• Obracanie kranu: Obracaj kran powoli i równomiernie. Użyj klucza do kranu, aby obrócić kran.
  Delikatnie zastosuj ucisk, upewniając się, że kran wchodzi do otworu w sposób spójny, kąt prostopadły.
• Od czasu do czasu cofnij dotknięcie: Co ćwierć do połowy obrotu, lekko wycofaj kran, aby usunąć wszelkie wióry z rowków i zapobiec zakleszczeniu kranu.

Stukanie maszynowe (CNC):

• Wyrównaj kran: Do maszyn CNC, ustaw gwintownik na zaprogramowaną ścieżkę i upewnij się, że maszyna jest ustawiona na prawidłową prędkość i posuw.
• Zautomatyzowany proces: Maszyna CNC automatycznie wprowadzi gwintownik do otworu i odwróci kierunek, aby usunąć wióry podczas procesu gwintowania.

Krok 5: Demontaż kranu

Po osiągnięciu żądanej głębokości, ostrożnie wyjmij kran z otworu. Jeśli używasz narzędzia ręcznego, obróć klucz do kranu w odwrotną stronę, aby wycofać kran, utrzymując nici w nienaruszonym stanie.

• Wskazówka: Należy zachować ostrożność, aby nie przekręcić kranu zbyt mocno. Do twardych materiałów, może minąć trochę czasu, zanim kran wyjdzie bez uszkodzeń.
  Użycie zbyt dużej siły może spowodować pęknięcie kranu lub odkształcenie gwintu.

Krok 6: Czyszczenie i kontrola końcowa

Po odkręceniu kranu, oczyścić otwór i gwinty. Sprawdź gwinty pod kątem jednolitości i dokładności. Dobra praca kranu zapewni czystość, ostre gwinty, bez zadziorów i wad.

• Wskazówka: Sprawdź gwinty za pomocą miernika do gwintów lub pasującej śruby, aby zapewnić prawidłowe dopasowanie i działanie.

Krok 7: Przetwarzanie po dotknięciu

W zależności od zastosowania, może być konieczne ogratowanie krawędzi nowo nagwintowanego otworu. Można również wyczyścić część, aby usunąć pozostałości smaru lub płynu tnącego.

• Wskazówka: Do dokładnego oczyszczenia części użyj szczotki lub szmatki. Do zastosowań wymagających dużej precyzji, w celu zapewnienia doskonałej integralności gwintu może być wymagane lekkie wykończenie powierzchni lub dodatkowa obróbka końcowa.

8. Zalety korzystania z prawego kranu

• Nici wysokiej jakości: Właściwy dobór gwintownika gwarantuje precyzję gwintów, wytrzymały, i zdolne do przenoszenia oczekiwanych obciążeń.
• Wydajność i trwałość: Prawy gwintownik zmniejsza zużycie narzędzia i minimalizuje przestoje, zwiększenie wydajności produkcji.
• Oszczędności: Dobrze dobrany kran ogranicza potrzebę napraw i przeróbek, co w dłuższej perspektywie prowadzi do oszczędności.

9. Typowe wyzwania związane z gwintowaniem

• Zacieranie się wątku: Może się to zdarzyć w przypadku bardziej miękkich metali, powodując zacieranie się i rozrywanie nici.
• Zużycie narzędzia: Niewłaściwy dobór materiału lub jego nadmierne użycie może prowadzić do zużycia gwintownika i obniżenia jakości gwintu.
• Słabe odprowadzanie wiórów: Jeśli żetony nie zostaną skutecznie usunięte, mogą zatykać wątki, wpływające na wynik końcowy.

10. Znajdź rozmiar gwintu za pomocą wykresu

Wybór prawidłowego rozmiaru gwintownika jest niezbędny, aby mieć pewność, że gwintowany otwór będzie idealnie dopasowany do łącznika.

Rozmiar wiertła musi odpowiadać rozmiarowi gwintownika, ponieważ niedopasowane rozmiary mogą prowadzić do luźnych nitek, uszkodzone krany, lub źle dopasowane elementy mocujące.

A tabela rozmiarów gwintowników to cenne narzędzie ułatwiające ten proces i zapobiegające błędom.

Znaczenie prawidłowego rozmiaru gwintownika i wiertła

• Duże dziury: Jeśli rozmiar wiertła jest większy niż wymagania gwintownika, powstałe gwinty nie będą mocno ściskać łącznika.
• Niewymiarowe otwory: Mniejszy niż zalecany rozmiar wiertła może spowodować pęknięcie gwintownika lub uszkodzenie przedmiotu obrabianego na skutek nadmiernej siły podczas gwintowania.
• Precyzja ma znaczenie: Powodzenie gwintowania zależy od dokładnego dopasowania rozmiarów wiertła i gwintownika.

Aby skorygować otwory o nieprawidłowym rozmiarze, nudna obróbka można wykorzystać do powiększenia wywierconego otworu przed gwintowaniem.

Wzór do obliczania rozmiaru wiertła

Chociaż wykresy są przydatne, wzór ten można wykorzystać do szybkich szacunków:

Rozmiar wiertła = 78×Kliknij Rozmiar−132\frak{7}{8} \razy tekst{Kliknij Rozmiar} – frac{1}{32}87×Kliknij Rozmiar−321

Na przykład:

• Dla 1/4-20 uzyskiwać, zastąpić 1/4 do formuły: Rozmiar wiertła=78×14−132=0.218\tekst{Rozmiar wiertła} = frac{7}{8} \razy frac{1}{4} – frac{1}{32} = 0.218Rozmiar wiertła=87×41−321=0.218 cale.

Wynik ten ściśle odpowiada standardowemu rozmiarowi wiertła 7/32 cala.

Przykładowa tabela rozmiarów gwintu

Oto przykład często używanego wykresu UNC (Zunifikowany krajowy gruby) wątki:

Rozmiar gwintu (UNC)	Rozmiar wiertła (Cale)	Rozmiar wiertła (mm)
1/4-20	7/32	5.56
5/16-18	F (0.257″)	6.53
3/8-16	5/16	7.94
1/2-13	27/64	10.72

Dla gwinty metryczne, wykres wygląda nieco inaczej:

Rozmiar gwintu (np., M8× 1.25):

• „M8” oznacza średnicę nominalną (8 mm).
• „1,25” oznacza skok gwintu (odległość między nitkami, w milimetrach).

Rozmiar gwintu (Metryczny)	Skok wątku (mm)	Rozmiar wiertła (mm)
M1× 0.25	0.25	0.75
M2× 0.4	0.4	1.6
M3× 0.5	0.5	2.5
M4× 0.7	0.7	3.3
M5× 0.8	0.8	4.2
M6× 1.0	1.0	5.0
M8× 1.25	1.25	6.8
M10× 1.5	1.5	8.5
M12× 1.75	1.75	10.2
M16× 2.0	2.0	14.0

Wskazówki dotyczące korzystania z tabel rozmiarów kranu

1. Dopasuj standardy gwintów: Upewnij się, że używasz odpowiedniego schematu dla typu gwintu, takie jak UNC, UNF, lub gwinty metryczne.
2. Rozważ materiał: Bardziej miękkie materiały, takie jak aluminium, mogą wymagać nieco mniejszego rozmiaru wiertła w przypadku węższych gwintów, podczas gdy twardsze materiały, takie jak stal, mogą wymagać nieco większego rozmiaru.
3. Konto dla tolerancji: Korzystaj z wykresów określających zakresy tolerancji dla zastosowań o krytycznym znaczeniu dla precyzji.
4. Zawsze testuj: Do zastosowań krytycznych, przetestować gwintowanie na próbnym przedmiocie przed obróbką końcowej części.

11. Wniosek

Zrozumienie różnych typów gwintowników i ich funkcji jest kluczem do osiągnięcia precyzji, wysokiej jakości połączenia gwintowe.

Wybierając odpowiedni kran dla zadania, zapewniasz optymalną wydajność, trwałość, i wydajność. Niezależnie od tego, czy pracujesz z metalem, plastikowy, lub określony rodzaj rury,

wybór odpowiedniego gwintownika pomoże poprawić wytrzymałość i trwałość gwintów, dzięki czemu Twoje projekty będą bardziej skuteczne i opłacalne.

Często zadawane pytania

Jaka jest różnica pomiędzy gwintownikami wycinającymi i formującymi?

• Cięcie kranów: Usuń materiał, aby utworzyć gwinty. Nadaje się do szerokiej gamy materiałów.
• Formowanie kranów: Przesuń materiał, aby utworzyć gwinty, co skutkuje mocniejszymi gwintami i brakiem wiórów.

Jak zapobiec pękaniu kranów?

Aby zapobiec uszkodzeniu kranu:

• Użyj odpowiedniego rozmiaru i typu kranu dla materiału.
• Zastosuj odpowiednie smarowanie, aby zmniejszyć tarcie.
• Unikaj nadmiernej siły i utrzymuj wyrównanie podczas gwintowania.
• Często usuwaj wióry, aby zapobiec zatykaniu.

Jak konserwować i przechowywać krany?

• Czyszczenie: Po każdym użyciu usuń zanieczyszczenia i wióry.
• Smarowanie: Jeśli kran będzie przechowywany przez dłuższy czas, zastosuj olej antykorozyjny.
• Składowanie: Przechowuj krany w czystym miejscu, suche środowisko, najlepiej w oznakowanych przegródkach, aby uniknąć uszkodzeń.