Дюймовая резьба UNC и UNF: таблица для токарного ЧПУ - шаг, глубина, G-код
· ~10 мин чтения
Большинство таблиц дюймовой резьбы сделаны для нарезания метчиком: размер, TPI, сверло. На токарном станке с ЧПУ нужны другие числа: на какую глубину идёт резец, какой внутренний диаметр, как разбить глубину на проходы и что написать в G-коде. Здесь - ходовые размеры UNC (крупный шаг) и UNF (мелкий шаг) от #4 до 1 дюйма именно с этими значениями.
Содержание
- Как читать обозначение дюймовой резьбы
- Формулы
- Таблица UNC
- Таблица UNF
- Как разбить глубину на проходы
- Пример G76: 1/2-13 UNC в LinuxCNC
- Отдельные проходы G33
- Практические замечания
- Дюймовая резьба в Turn G-code
Как читать обозначение дюймовой резьбы
1/2-13 UNC-2A означает:
- 1/2 - номинальный наружный диаметр, 0,5 дюйма (12,7 мм). Мелкие размеры обозначают номерами: #10 - это 0,190 дюйма;
- 13 - число ниток на дюйм (TPI). Шаг 1/13 дюйма = 0,0769 дюйма = 1,954 мм;
- UNC - унифицированная резьба с крупным шагом, UNF - с мелким. У обеих профиль 60°, как у метрической;
- 2A - класс точности: A - наружная резьба (болт), B - внутренняя (гайка); 2 - обычный класс, 3 - более точный.
Формулы
Профиль 60°, как у метрической ISO, поэтому и формулы те же. P - шаг, D - наружный диаметр:
| Величина | Формула | 1/2-13 UNC |
|---|---|---|
| Шаг P | 1 / TPI | 0,0769” (1,954 мм) |
| Глубина наружной резьбы h | 0,6134·P | 0,0472” |
| Внутренний диаметр болта | D − 1,2269·P | 0,4056” |
| Глубина внутренней резьбы | 0,5413·P | 0,0416” |
| Внутренний диаметр гайки (расточка) | D − 1,0825·P | 0,4167” |
Глубина 0,6134·P - обычное цеховое значение для полного профиля. В стандарте каждый диаметр задан полем допуска своего класса, поэтому окончательная проверка - резьбовым калибром (кольцо, пробка) или ответной деталью. На практике наружный диаметр болта точат на несколько тысячных дюйма меньше номинала, а отверстие под внутреннюю резьбу растачивают по внутреннему диаметру гайки или чуть больше.
Таблица UNC
Крупный шаг. Диаметры и глубины в дюймах; столбцы в мм - те же значения в миллиметрах.
| Резьба | Наружный Ø, дюйм | TPI | Шаг, дюйм | Шаг, мм | Глубина наружной, дюйм | Ø болта по впадинам, дюйм | Глубина внутренней, дюйм | Ø гайки внутр., дюйм | Глубина наружной, мм | Ø болта по впадинам, мм |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| #4-40 | 0,112 | 40 | 0,0250 | 0,635 | 0,0153 | 0,0813 | 0,0135 | 0,0849 | 0,39 | 2,07 |
| #6-32 | 0,138 | 32 | 0,0313 | 0,794 | 0,0192 | 0,0997 | 0,0169 | 0,1042 | 0,49 | 2,53 |
| #8-32 | 0,164 | 32 | 0,0313 | 0,794 | 0,0192 | 0,1257 | 0,0169 | 0,1302 | 0,49 | 3,19 |
| #10-24 | 0,190 | 24 | 0,0417 | 1,058 | 0,0256 | 0,1389 | 0,0226 | 0,1449 | 0,65 | 3,53 |
| 1/4-20 | 0,250 | 20 | 0,0500 | 1,270 | 0,0307 | 0,1887 | 0,0271 | 0,1959 | 0,78 | 4,79 |
| 5/16-18 | 0,3125 | 18 | 0,0556 | 1,411 | 0,0341 | 0,2443 | 0,0301 | 0,2524 | 0,87 | 6,21 |
| 3/8-16 | 0,375 | 16 | 0,0625 | 1,588 | 0,0383 | 0,2983 | 0,0338 | 0,3073 | 0,97 | 7,58 |
| 7/16-14 | 0,4375 | 14 | 0,0714 | 1,814 | 0,0438 | 0,3499 | 0,0387 | 0,3602 | 1,11 | 8,89 |
| 1/2-13 | 0,500 | 13 | 0,0769 | 1,954 | 0,0472 | 0,4056 | 0,0416 | 0,4167 | 1,20 | 10,30 |
| 9/16-12 | 0,5625 | 12 | 0,0833 | 2,117 | 0,0511 | 0,4603 | 0,0451 | 0,4723 | 1,30 | 11,69 |
| 5/8-11 | 0,625 | 11 | 0,0909 | 2,309 | 0,0558 | 0,5135 | 0,0492 | 0,5266 | 1,42 | 13,04 |
| 3/4-10 | 0,750 | 10 | 0,1000 | 2,540 | 0,0613 | 0,6273 | 0,0541 | 0,6417 | 1,56 | 15,93 |
| 7/8-9 | 0,875 | 9 | 0,1111 | 2,822 | 0,0682 | 0,7387 | 0,0601 | 0,7547 | 1,73 | 18,76 |
| 1-8 | 1,000 | 8 | 0,1250 | 3,175 | 0,0767 | 0,8466 | 0,0677 | 0,8647 | 1,95 | 21,50 |
Таблица UNF
Мелкий шаг. Столбцы те же.
| Резьба | Наружный Ø, дюйм | TPI | Шаг, дюйм | Шаг, мм | Глубина наружной, дюйм | Ø болта по впадинам, дюйм | Глубина внутренней, дюйм | Ø гайки внутр., дюйм | Глубина наружной, мм | Ø болта по впадинам, мм |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| #4-48 | 0,112 | 48 | 0,0208 | 0,529 | 0,0128 | 0,0864 | 0,0113 | 0,0894 | 0,32 | 2,20 |
| #6-40 | 0,138 | 40 | 0,0250 | 0,635 | 0,0153 | 0,1073 | 0,0135 | 0,1109 | 0,39 | 2,73 |
| #8-36 | 0,164 | 36 | 0,0278 | 0,706 | 0,0170 | 0,1299 | 0,0150 | 0,1339 | 0,43 | 3,30 |
| #10-32 | 0,190 | 32 | 0,0313 | 0,794 | 0,0192 | 0,1517 | 0,0169 | 0,1562 | 0,49 | 3,85 |
| 1/4-28 | 0,250 | 28 | 0,0357 | 0,907 | 0,0219 | 0,2062 | 0,0193 | 0,2113 | 0,56 | 5,24 |
| 5/16-24 | 0,3125 | 24 | 0,0417 | 1,058 | 0,0256 | 0,2614 | 0,0226 | 0,2674 | 0,65 | 6,64 |
| 3/8-24 | 0,375 | 24 | 0,0417 | 1,058 | 0,0256 | 0,3239 | 0,0226 | 0,3299 | 0,65 | 8,23 |
| 7/16-20 | 0,4375 | 20 | 0,0500 | 1,270 | 0,0307 | 0,3762 | 0,0271 | 0,3834 | 0,78 | 9,55 |
| 1/2-20 | 0,500 | 20 | 0,0500 | 1,270 | 0,0307 | 0,4387 | 0,0271 | 0,4459 | 0,78 | 11,14 |
| 9/16-18 | 0,5625 | 18 | 0,0556 | 1,411 | 0,0341 | 0,4943 | 0,0301 | 0,5024 | 0,87 | 12,56 |
| 5/8-18 | 0,625 | 18 | 0,0556 | 1,411 | 0,0341 | 0,5568 | 0,0301 | 0,5649 | 0,87 | 14,14 |
| 3/4-16 | 0,750 | 16 | 0,0625 | 1,588 | 0,0383 | 0,6733 | 0,0338 | 0,6823 | 0,97 | 17,10 |
| 7/8-14 | 0,875 | 14 | 0,0714 | 1,814 | 0,0438 | 0,7874 | 0,0387 | 0,7977 | 1,11 | 20,00 |
| 1-12 | 1,000 | 12 | 0,0833 | 2,117 | 0,0511 | 0,8978 | 0,0451 | 0,9098 | 1,30 | 22,80 |
Значения рассчитаны по формулам выше и округлены до 0,0001 дюйма / 0,01 мм. Для ответственных деталей сверяйтесь с таблицами стандарта или калибром.
Как разбить глубину на проходы
Полную глубину за один проход не режут. При одинаковой глубине каждый следующий проход снимает больше металла, чем предыдущий, поэтому глубину уменьшают к концу. Обычное правило - постоянная площадь стружки: глубина после прохода n = h × √(n / N), где N - число проходов.
1/2-13 UNC наружная, h = 0,0472 дюйма, 8 проходов:
| Проход | Глубина от вершины, дюйм | Диаметр, дюйм |
|---|---|---|
| 1 | 0,0167 | 0,4666 |
| 2 | 0,0236 | 0,4528 |
| 3 | 0,0289 | 0,4422 |
| 4 | 0,0334 | 0,4333 |
| 5 | 0,0373 | 0,4254 |
| 6 | 0,0409 | 0,4183 |
| 7 | 0,0441 | 0,4117 |
| 8 | 0,0472 | 0,4056 |
В конце добавляют один зачистной проход на том же диаметре - он снимает упругий отжим. Число проходов зависит от материала, пластины и жёсткости станка: крупному шагу в нержавейке на лёгком станке нужно больше, латуни - меньше. Хорошая отправная точка - каталог производителя пластин.
Таблицу проходов для любого размера из списков выше, в том числе для гайки, считает калькулятор резьбы.
Пример G76: 1/2-13 UNC в LinuxCNC
Наружная резьба 1/2-13 длиной 0,75 дюйма, дюймовый режим G20, режим радиуса G8 (X - радиус). Ноль на торце и оси, наружный диаметр уже проточен.
G8 G18 G20 G90 G40 (радиус, плоскость XZ, дюймы, абсолютные)
G97 S300 M3 (постоянные обороты)
G0 X0.3 Z0.2 (линия отвода: радиус 0.3 = D0.6, 0.2" от торца)
G76 P0.076923 Z-0.75 I-0.05 J0.008 K0.0472 R2 Q29.5 H1 E0.08 L2
G0 X1 Z1 (отвод)
M5
M30- P0.076923 - шаг 1/13 дюйма, с достаточным числом знаков (почему 0.0769 мало для длинной резьбы - в статье Дюймовая резьба в LinuxCNC);
- I-0.05 - вершина резьбы на 0,05 дюйма ниже линии отвода, на радиусе 0,25 (Ø0,5); отрицательный I - наружная резьба;
- J0.008 - глубина первого прохода, K0.0472 - полная глубина из таблицы;
- R2 - постоянная площадь стружки, Q29.5 - врезание по боковой стороне;
- H1 - один зачистной проход, E0.08 L2 - плавный сбег в конце.
При S300 ось Z идёт со скоростью 300 / 13 = 23 дюйма/мин (≈ 590 мм/мин) - проверьте, что станок делает это с запасом. Пример учебный: перед резом проверьте режим G7/G8, ноль и коррекцию инструмента и прогоните программу «по воздуху» с запасом по X. Все параметры G76 разобраны в статье Резьба в LinuxCNC: G33 и G76.
Отдельные проходы G33
Та же резьба без G76 - каждый проход записан G33 в режиме диаметра G7, диаметры из таблицы проходов:
G7 G18 G20 G90 G40
G97 S300 M3
G0 X0.6 Z0.2
(Проход 1)
G0 X0.4666
G33 Z-0.75 K0.076923
G0 X0.6
G0 Z0.2
(Проход 2)
G0 X0.4528
G33 Z-0.75 K0.076923
G0 X0.6
G0 Z0.2
(... проходы 3-8 до X0.4056, затем зачистной на X0.4056)Длиннее, зато каждый проход виден, а тот же код с G32 и нужной буквой шага работает на стойках, где G76 нет.
Практические замечания
- Разгон. Начинайте за 2-3 шага до детали (0,2 дюйма для 13 TPI), чтобы ось Z успела набрать скорость.
- Наружный диаметр. Точите болт на несколько тысячных дюйма меньше номинала - резьба на полном диаметре идёт туго и с острой вершиной.
- Внутренняя резьба. Растачивайте отверстие по внутреннему диаметру гайки из таблицы (а не под сверло для метчика), режьте с увеличением диаметра и проверьте, что расточной резец помещается в отверстии при отводе.
- Дюймовая резьба на метрическом станке. Либо переключите программу в G20, либо оставьте G21 и задайте шаг в мм: K = 25,4 / TPI. Оба способа - в статье Дюймовая резьба в LinuxCNC.
- Трубные резьбы (NPT, NPTF, BSPT) конические и имеют свои таблицы - см. Конусная резьба на токарном станке с ЧПУ.
Дюймовая резьба в Turn G-code
В Turn G-code есть переключатель мм / дюймы для всех циклов: в дюймовом режиме программа выводит G20 и все значения в дюймах. Цикл Резьба принимает диаметр, шаг, длину, число черновых и чистовых проходов, разгон и сбег, сам раскладывает глубину по проходам и показывает их в 2D-симуляторе до получения кода. Каждый проход записан G33 или G32 с буквой шага K, I или F - под вашу стойку.
Дюймовый режим можно попробовать прямо сейчас в бесплатном онлайн-генераторе G-кода (цикл наружного точения, без регистрации) или скачать Turn G-code - 15 дней бесплатно, без ключа.