FIFTY LINETurn G-code
EN

Конусная резьба на токарном станке с ЧПУ: NPT, BSPT, расчёт и G-код в LinuxCNC

· ~8 мин чтения

Коническая резьба нарезается не на цилиндре, а на конусе. Её главная задача - герметичность: при заворачивании витки заклиниваются на конусе и уплотняют соединение. Поэтому она стоит на трубах, фитингах, пробках гидравлики и пневматики, маслёнках. На станке с ЧПУ такая резьба режется так же, как обычная, но резец на каждом проходе идёт по наклонной линии. Разберём стандарты, расчёт и G-код для LinuxCNC.

Содержание

  1. Основные стандарты конических резьб
  2. Конусность 1:16 и геометрия
  3. Как режется коническая резьба на ЧПУ
  4. Расчёт линии конуса и проходов
  5. G33 с X и Z в LinuxCNC
  6. Почему не G76
  7. Пример программы
  8. Внутренняя коническая резьба
  9. Контроль и частые ошибки
  10. Конусная резьба в Turn G-code

Основные стандарты конических резьб

Резьба Стандарт Угол профиля Конусность Где встречается
NPT ANSI/ASME B1.20.1 60° 1:16 США, Канада, гидравлика и пневматика
NPTF (Dryseal) ANSI B1.20.3 60° 1:16 Герметичная без уплотнителя: топливные и масляные линии
BSPT, R / Rc ISO 7-1, EN 10226 55° 1:16 Европа, Азия, водопровод и газ
Трубная коническая ГОСТ 6211 55° 1:16 Аналог BSPT
Коническая дюймовая 60° ГОСТ 6111 60° 1:16 Аналог NPT: пробки, маслёнки, топливная аппаратура
Метрическая коническая MK ГОСТ 25229 60° 1:16 Пробки, штуцеры с метрическим шагом

Шаги трубных резьб задаются в нитках на дюйм (TPI):

Размер NPT, TPI BSPT, TPI
1/8” 27 28
1/4”, 3/8” 18 19
1/2”, 3/4” 14 14
1” - 2” 11,5 11

Шаг в миллиметрах: P = 25,4 / TPI. Например, 14 ниток - это 1,814 мм. NPT и BSPT не взаимозаменяемы: у них разные углы профиля и шаги (кроме 1/2” и 3/4”, где совпадает только шаг). Размер «1/2 дюйма» у трубной резьбы - условный проход трубы, а не диаметр резьбы: точные диаметры берутся из таблиц стандарта.

Конусность 1:16 и геометрия

Конусность 1:16 означает: на 16 мм длины диаметр меняется на 1 мм. Отсюда:

  • на 1 мм длины диаметр меняется на 1/16 = 0,0625 мм;
  • радиус - вдвое меньше, на 0,03125 мм;
  • угол наклона образующей к оси - 1°47′24″, полный угол конуса - 3°34′48″.

Две важные особенности конических резьб:

  • Шаг измеряется вдоль оси, а не вдоль образующей конуса.
  • Биссектриса профиля перпендикулярна оси, а не поверхности конуса. Резец ставится так же, как для обычной резьбы: по шаблону к оси детали.

Как режется коническая резьба на ЧПУ

На универсальном станке коническую резьбу режут конусной линейкой или смещением задней бабки. На ЧПУ проще: стойка ведёт резец одновременно по X и Z, сохраняя синхронизацию со шпинделем.

Порядок обычно такой:

  1. Проточить конус под резьбу (наружный или внутренний) - например, циклом «Конус».
  2. Нарезать резьбу за несколько проходов: каждый следующий проход идёт по линии, параллельной предыдущей и сдвинутой глубже.
  3. Проверить калибром или ответной деталью.

Расчёт линии конуса и проходов

Каждый резьбовой проход - это отрезок от точки начала (перед торцом, с учётом разгона) до точки конца резьбы. Обе точки лежат на одной наклонной линии.

Пусть резьба начинается на торце (Z0) с радиусом R₀, длина L, уклон радиуса k (для 1:16 это 0,03125). Тогда:

  • радиус в конце резьбы: R_L = R₀ − k·L (для наружной резьбы, сужающейся к патрону - знак зависит от направления конуса);
  • продолжение линии на разгон: если проход начинается на Z = +a перед торцом, радиус там R₀ + k·a. Иначе на участке разгона резец пойдёт по другой линии, и первые витки окажутся «не на конусе»;
  • глубина проходов: вся линия сдвигается на глубину прохода по X
    • от линии касания до полной глубины профиля (для NPT - около 0,8·P, для BSPT - 0,64·P), с уменьшающейся глубиной, как у цилиндрической резьбы.

Точные числа удобнее считать программой: одна ошибка в знаке уклона - и конус пойдёт в обратную сторону.

G33 с X и Z в LinuxCNC

В LinuxCNC резьбовой проход G33 принимает и X, и Z:

G0 X10.3 Z3                 (начало линии, с разгоном 3 мм)
G33 X8 Z-20 K1.5            (проход по конусу с шагом 1,5 мм)
G0 X15                      (отвод)
G0 Z3                       (возврат)
  • K - шаг на оборот вдоль оси Z;
  • резец идёт из текущей точки в точку X, Z по прямой, синхронно со шпинделем;
  • все проходы должны начинаться с одного Z, чтобы попадать в одну канавку - точку старта LinuxCNC выравнивает по индексной метке шпинделя.

Про режим X: в примере выше X - это радиус (G8). В режиме диаметра (G7) те же точки записываются удвоенными числами. Подробнее - в статье G7 и G8: диаметр или радиус.

Почему не G76

Цикл G76 в LinuxCNC режет резьбу только вдоль оси Z: его параметры E и L делают конусные сбеги лишь на концах резьбы, а не конус по всей длине. Поэтому коническую резьбу в LinuxCNC пишут проходами G33 X… Z… K….

На Fanuc иначе: у циклов G92 и G76 есть адрес R - разница радиусов начала и конца, и конусная резьба пишется одной строкой цикла. Такую программу в LinuxCNC перенести как есть нельзя. Подробно о G33 и G76 - в статье Нарезание резьбы в LinuxCNC.

Пример программы

Настоящий вывод цикла «Конусная резьба» Turn G-code: наружная правая резьба с шагом 1,5 мм на конусе от Ø20 (Z0) до Ø16 (Z−20), глубина 0,75 мм на сторону, режим G8. Это демонстрационный пример с конусом 1:5, чтобы наклон был хорошо виден, а не конкретный трубный стандарт.

G21 G18 G90 G8 G40 G80
G54

G97 S50 M3
G0 Z3.0000
G0 X15.0000

(Проход 1 из 10)
G0 Z3.0000
G0 X10.3000
G33 X8.0000 Z-20.0000 K1.5000
G0 X15.0000

(Проход 2 из 10)
G0 Z3.0000
G0 X10.2167
G33 X7.9167 Z-20.0000 K1.5000
G0 X15.0000
  • X10.3 на Z3 - продолжение линии конуса за торец: уклон 0,1 мм радиуса на 1 мм длины, 3 мм разгона дают +0,3.
  • Каждый следующий проход - та же линия, сдвинутая глубже примерно на 0,083 мм.
  • Десятый проход доходит до X9.55 → X7.25, на полные 0,75 мм ниже линии касания, затем чистовой по тому же профилю.

Полная программа с разбором по строкам - на странице «Конусная резьба».

Внутренняя коническая резьба

  • Сначала растачивают конусное отверстие под резьбу (Rc, NPT внутренняя).
  • Проходы идут от оси наружу: каждый следующий - на большем радиусе.
  • Отвод - к оси, внутрь отверстия. Проверьте, что резьбовой резец с державкой помещается в самом узком месте конуса с учётом отвода.
  • Направление конуса обратное наружной резьбе: отверстие сужается вглубь.

Контроль и частые ошибки

Контроль. Коническую резьбу проверяют конусными калибрами (кольцо и пробка) по положению торца относительно риски калибра, либо ответной деталью: для NPT/BSPT важна длина завинчивания «от руки» и дотяжка ключом, а не просто «наворачивается».

Частые ошибки:

  1. Разгон не на линии конуса. Проход начинается с радиуса торца, а не с продолжения линии - первые витки выходят с неверной глубиной.
  2. Уклон в обратную сторону. Знак уклона перепутан - конус расширяется к патрону вместо сужения.
  3. Уклон по диаметру вместо радиуса. 1:16 - это изменение диаметра; на радиус приходится вдвое меньше.
  4. NPT вместо BSPT (или наоборот). Угол 60° вместо 55° и другой шаг - соединение течёт.
  5. Резец поставлен по образующей конуса, а не перпендикулярно оси.
  6. G96 вместо G97. На конусе диаметр меняется, и с постоянной скоростью резания обороты «плывут» внутри прохода.
  7. Код Fanuc с G92 R или G76 R без переделки под G33.

Конусная резьба в Turn G-code

В Turn G-code цикл «Конусная резьба» - это форма с полями:

  • диаметры в начале и в конце конуса и длина - программа сама считает уклон и продолжает линию на разгон;
  • шаг, число заходов, правая или левая, наружная или внутренняя;
  • число черновых и чистовых проходов, разгон и сбег;
  • синтаксис хода: G33 или G32, буква шага K, I или F;
  • режим G7/G8 - одной кнопкой на все циклы.

Каждый проход виден в 2D-симуляторе до генерации файла. Честно о статусе: этот цикл пока проверен прогоном «по воздуху» на станке автора, реальным резом по металлу - ещё нет. Цилиндрическая резьба - в соседнем цикле «Резьба», он проверен резом.

Скачайте Turn G-code - 15 дней бесплатно, без ключа.

← Все статьи