Pomiar gwintów zewnętrznych i wewnetrznych
Gwint to śrubowe nacięcie na powierzchni walcowej, zewnętrznej lub wewnętrznej. Komplementarne gwinty wewnętrzny i zewnętrzny mają tak dobrany kształt, że dokładnie pasują do siebie. Ruch obrotowy elementu z gwintem zewnętrznym powoduje przesuwanie się tego elementu względem elementu z gwintem wewnętrznym.
Gwint może być interpretowany jako równia pochyła nawinięta na powierzchnię walcową. W związku z tym mechanika gwintu jest identyczna jak równi pochyłej, dlatego też śrubę zalicza się wraz z równią pochyłą do maszyn prostych.
Pomiary gwintów metrycznych
W celu jednoznacznego okreslenia postaci nominalnej gwintu należy podać w płaszczyźnie osiowej pięć jego podstawowych parametrów: średnicę zewnetrzna, średnice podziałową, średnice wewnętrzną, kąt gwintu i podziałke (skok).
· Średnica zewnętrzna ---- średnica wyobrażalnego walca opisanego na wierzchołkach wystepów gwintu zewnętrznego (d) lub dnach bruzd gwintu wewnętrznego D.
· Średnica wewnętrzna ---- średnica wyobrażalnego walca wpisanego w dna bruzd gwintu zewnętrznego (d1,d3) lub w wierzchołki wsytepów gwintu wewnętrznego D1.
· Średnica podziałowa d2 D2 ---- średnica walca podziałowego, tj. walca, którego oś pokrywa się z osią gwintu, a jego powierzchnia boczna przecina gwint w ten sposób, że szerokość występu i bruzdy wzdłuż tworzącej tego walca są sobie równe.
· Kąt gwintu a ---- kat miedzy równomiernymi bokami zarysu. Rozróżnia się także kąt boku, tj. kąt między bokiem zarysu i prostopadłą do osi gwintu w płaszczyźnie osiowej gwintu; gwinty metryczne mają zarys symetryczny, przy czym a/2 = 30 st.
· Podziałka P ---- odległość osiową między dwoma odpowiadającymi sobie punktami najbliższych jednoimiennych boków gwintu.
· Skok Pb ---- skok linii śrubowej. Zależność między skokiem gwintu a podziałką P ma postać: Ph = n * P. w przypadku gwintu jednokrotnego (n = 1 ) skok gwintu jest równy podziałce. Termin skok gwintu odnosi się w zasadzie do gwintów wielokrotnych.
a) W celu znormalizowania gwintów metrycznych wprowadzono następujące zasady:
· Przyjęto symetryczny zarys nominalny o kącie gwintu a = 60 stopni.
· Znormalizowano wartościo podziałek.
· Do oznaczenia gwintów przyjęto średnice zewnętrzną nominalną gwintu zewnętrznego, nazywając ją znamieniową.
· Przyporządkowano średnicą znamieniowym wartości podziałek i na tej podstawie określono wartości nominalne pozostałych średnic.
b) kształtu dna bruzdy gwintu wewnętrznego nie ustala się, natomiast dno gwintu zewnętrznego powinno być zaokrąglone promieniem Rmin = 0, 125. Szczegółowy opis dna bruzdy gwintu zawiera PN-83/M-02113.
Dla współpracy gwintu ważnym parametrem jest długość skręcenia. Tj. długość osiowa, na której w złączu gwintowanym może występować styk gwintu zewnętrznego i wenętrznego.
Układ tolerancji i pasowań gwintów metrycznych z pasowaniem luźnym.
Zgodnie z PN układ tolerancji gwintów obejmuje:
· tolerancje średnic gwintów,
· położenia pól tolerancji gwintów,
· pola tolerancji normalne gwintów w zalezności od znormalizowanych długości skręcenia.
a) w gwintach wsytępują trzy różne średnice, przy czym tylko dwie z nich są tolerowane.
· W gwintach wewnętrznych średnice D2 i D1,
· W gwintach zewnętrznych średnice d2 i d.
Tolerancji średnic D i d1 nie ustala się, co nie oznacza, że wartości tych średnic mogą być dowolne. W praktyce, ze względu na kształt narzędzia, nie zachodzi obawa wykonania za dużej średnicy D lub za małej średnic d1; należy jedynie zabezpieczyć się przed zbyt małą średnicą D oraz za dużą średnicą d1. Te jednostronne ograniczenia regulują odpowiednie wartości odchyłek (EI, es) wartościach równych odchyłką podstawowym, określającym położenie pól tolerancji średnic podziałowych, a więc D2 i d2.
Położenia pól tolerancji średnic gwintów określają odchyłki podstawowe, wyznaczane względem nominalnych wymiarów średnie. Symbole tych odchyłek są takie same, jak w przypadku wałków i otworów. Odchyłki podstawowe pól tolerancji średnic są skierowane w głąb materiału, dzięki czemu przy skręcaniu nakrętki ze śrubą wystąpi pasowanie luźne. Jako podstawowe przyjmuje się nastepujące odchyłki:
· Dolną EI dla gwintów wewnętrznych,
· Górną es dla gwintów zewnętrznych.
Zależnie od wartości odchyłek podstawowych ustala się położenia pól tolerancji średnic oznaczone symbolami literowymi: E, F, G, H, d, e, f, g, h. Podobnie jak w układzie tolerancji wałków i otworów, wartości odchyłek podtsawowych dla połączeń pól tolerancji h oraz H są równe zeru. Należy podkreślić, że dla obu tolerowanych średnic gwintu wartości odchyłek podstawowych są takie same.
b) określenie pola tolerancji danej średnicy gwintu wymaga łącznego podania:
· szeregu tolerancji, co jest równoznaczne z wartością tolerancji (np. 6),
· położenia pola tolerancji średnicy, a więc wartości odchyłki podstawowej w postaci symbolu literowego (np. H).
Pole tolerancji gwintu tworzą dwa pola tolerancji średnic, a więc D1 i D2 lub d i d2. Pole tolerancjni gwintu wewnętrznego określa skojarzenie pól tolerancji s®ednicy podziałowej D2 i średnicy zewnętrznej d. Pola tolerancji gwintów zew. I wew. Są położone w głebi materiału. W przypadku położeń H i h (El = 0, es = 0 ) pola tolerancji --- zarówno gwintów wew., jak i zew. - stykają się bezpośrednio z zarysem nominalnym.
Ustalono trzy grupy długości skręcenia: S - małą, N - średnią, L - dużą. Jeśli uwzględni się, że zarówno w śrubach, jak i nakrętkach odchyłki wykonawcze mają różne wartości w obrębie pól tolerancji, łatwo dostrzec związek między długością skręcenia a luzami granicznymi. Aby umożliwić skręcanie wzajemne gwintów, wzrostowi długości skręcenia powinno towarzyszyć powiększanie się luzów granicznych, a więc oddalanie się od siebie i wzrost pól tolerancji nakrętki i śruby. To stwierdzenie znajduje odbicie w polach normalnych tolerancji gwintów w zależności od długości skręcenia w orientacyjnym podziale na klasy gwintu.
PN-83/M-02113 zawiera odchyłki graniczne średnic gwintów wew. i zew o normalnych polach tolerancji; podane tam wartości zostały obliczone na podstawie odchyłek podstawowych i odpowiednich tolerancji. Do gwintów specjalnych, na przykład sprawdzianów gwintowych (PN-70/M-02130), gwintów mikrometrycznych itp. stosuje się odrębne zasady tolerowania, różne od zasad stosowanych w tolerowaniu gwintów ogólnego przeznaczenia (tocznych, walcowanych, nacinanych itp. ).
Charakter pasowania gwintów jest określony wzajemnym położeniem pól tolerancji średnicy podziałowej śruby i nakrętki. W pasowaniu luźnym pole tolerancji gwintu śruby jest położone poniżej pola tolerancji gwintu nakrętki. Pasowanie suwliwe jest szczególnym przypadkiem pasowania luźnego, gdy pola tolerancji gwintów obu elementów, tj. śruby i nakrętki, stykają się. Pasowanie ciasne zachodzi wówczas, gdy pole tolerancji gwintu śruby znajduje się powyżej pola tolerancji gwintu nakrętki (PN-88/M-02115). W pasowaniu mieszanym pola tolerancji zachodzą na siebie (PN-88/M-02114).
Oznaczenia gwintów i wytyczne ich wyboru
a) oznaczenie gwintu powinno zawierać:
· oznaczenie wielkości gwintu,
· oznaczenie pola tolerancji gwintu,
· wartość długości skręcenia w mm - zawsze w przypadku długości skręcenia L, a w przypadku długości skręcenia S tylko wówczas, gdy długość skręcenia jest mniejsza niż całkowita długość gwintu. Częstym błędem jest pomijanie na rysunkach oznaczenia pola tolerancji gwintu oraz długości skręcenia.
b) oznaczenie wielkości gwintu metrycznego, służące do określenia postaci nominalnej gwintu, powinno zawierać:
· symbol literowy M,
· wartość średnicy znamionowej i podziałki w mm (w przypadku gwintów wielokrotnych --- skoku), rozdzielone znakiem x ( w przypadku gwintu zwykłego wartość podziałki pomija się),
· symbol P i wartość podziałki w mm ujętą w nawiasy (tylko w przypadku gwintu wielokrotnego),
· symbol LH (tylko w przypadku gwintu lewego).
c) oznaczenie pola tolerancji gwintu powinno zawierać:
· oznaczenie pola tolerancji średnicy podziałowej,
· oznaczenie pola tolerancji średnicy (tylko w przypadku różnych tolerancji średnicy podziałowej oraz odpowiednio średnicy wewnętrznej lub zewnętrznej): wew. D1 - dla gwintu wewnętrznego, zewnętrznej d - dla gwintu zewnętrznego.
d) oznaczenie pola tolerancji średnicy gwintu powinno zawierać:
· symbol cyfrowy szeregu tolerancji średnicy gwintu,
· symbol literowy położenia polo tolerancji (odchyłki podstawowej) średnicy gwintu.
e) przykłady oznaczania:
średnica znamionowa 56 mm
a) zwykłego prawego M56,
b) drobnozwojnego o podziałce P = 3 mm, lewego: M56x3 LH,
c) dwukrotnego o skoku Ph = 2 mm i podziałce P = 1 mm, prawego: M56x2 (P1)
d) jak w c. ale lewego: M56x2 (P1) LH.
Przykłady oznaczenia
a) pola tolerancji gwintu wewnętrznego o róznych polach tolerancji średnic
4H 5H
pole tolerancji średnicy D1,
pole tolerancji średnicy D2,
b) pola tolerancji gwintu zewnętrznego o różnych polach tolerancji średnic:
7g 6g
pole tolerancji średnicy d,
pole tolerancji średnicy d2,
c) pola tolerancji gwintu wewnętrznego z jednakowymi polami tolerancji średnicy D1 i D2
6H
pole tolerancji średnicy D2,
pole tolerancji średnicy D1.
d) pola tolerancji gwintu zewnętrznego z jednakowymi polami tolerancji średnic d2 i d:
6g
pole tolerancji d2,
pole tolerancji d,
przykłady oznaczania gwintu:
a) wewnętrznego M30 zwykłego, z polem tolerancji gwintu 6H, o średniej długości skręcenia N: M30 - 6H,
b) zewnętrznego M30 zwykłego, z polem tolerancji gwintu 6g, o średniej długości skręcenia N: M30 - 6g,
c) zewnętrznego M24 drobnozwojowego, z polem tolerancji gwintu 7g6g, o dużej długości skręcania (30mm): M24x2 - 7g6g -- 30,
d) złącza gwintowego stanowiącego skojarzenie gwintu zewnętrznego wg c z odpowiednim gwintem wewnętrznym o położeniu pola tolerancji 7H: M24x2 - 7H/7g6g -30.
Pasowanie gwintów można tworzyć przez kojarzenie dowlnych pól tolerancji. Do zalecanych należą pasowania utworzone przez kojarzenie pól tolerancji zaliczanych do tej samej klasy gwintu. Zaleca się stosowanie pasowań o następujących położeniach pól tolerancji średnic: H/g, H/h oraz G/g.
Klasyfikacja gwintów
Ze względu na przeznaczenie:
gwint złączny
gwint pociągowy
Ze wzgledu na kształt:
gwint metryczny
gwint trapezowy niesymetryczny
gwint trapezowy symetryczny
gwint prostokątny
gwint okrągły
gwint stożkowy
gwint toczny
gwint trójkątny
gwint do drewna
gwint walcowy
Ze względu na umiejscowienie:
gwint zewnętrzny
gwint wewnętrzny
Ze wzgledu na krotność:
gwint pojedynczy
gwinty dwukrotne (wielokrotne)
Ze względu na skok:
gwint normalny
gwint drobnozwojny
gwint grubozwojowy
Ze wzgledu na sposób skręcania:
gwint prawy
gwint lewy
Różne rodzaje gwintów
Do nacinania gwintów zewnętrznych używa się narzynek, głowic gwinciarskich lub specjalnych frezów.Gwinty zewnętrzne wykonuje się również metodą walcowania. Do wykonywania gwintów wewnętrznych służą gwintowniki. Gwinty można także wykonywać metodami obróbki plastycznej i odlewniczymi. Gwinty zarówno wewnętrzne jak i zewnętrzne o różnych średnicach nacina się również na tokarkach.
Gwinty nietypowe
Do nietypowych gwintów należą gwinty calowe Whitwortha "W", gazowe rurowe walcowe "G", do zaworków do dętek "Gz", amerykańskie zunifikowane np. "UNF". Oznaczenie tych gwintów najczęściej składa się ze średnicy w calach i liczby zwojów gwintu na cal np. W 1/2" x 14. Przy czym dla gwintów "W" jest to średnica zewnętrzna gwintu, natomiast dla gwintów "G" jest to średnica wewnętrzna rury (wymiary są analogiczne jak gwintów "R"). Gwinty calowe stosowano jeszcze do niedawna w produkcji licencyjnego ciągnika Massey-Fergusson. W wiertarkach elektrycznych ręcznych mocowanie uchwytu wiertarskiego gwintem UNF 1/2" x 20 (czyli średnica zewnętrzna 1/2" oraz 20 zwojów na cal) wyparło stosowane wcześniej osadzenie na stożku Morse'a.
Patryk Przybyła kl3Tz
