टेपरवरील थ्रेडिंग

अमेरिकन स्टँडर्डनुसार (नॅशनल पाइप टेपर, NPT) असलेले आणि दुसरे ब्रिटिश स्टँडर्ड पाइप टेपर (BSPT) किंवा ISO मानकानुसार समकक्ष (इक्विव्हॅलंट) असलेले. आपण या लेखात NPT आटे आणि त्यांच्या यंत्रणासाठी लागणाऱ्या प्रोग्रॅमिंगविषयी समजून घेणार आहोत.

दोन प्रकारचे टेपर आटे प्रचलित आहेत. पहिले म्हणजे अमेरिकन स्टँडर्डनुसार (नॅशनल पाइप टेपर, NPT) असलेले आणि दुसरे ब्रिटिश स्टँडर्ड पाइप टेपर (BSPT) किंवा ISO मानकानुसार समकक्ष (इक्विव्हॅलंट) असलेले. आपण या लेखात NPT आटे आणि त्यांच्या यंत्रणासाठी लागणाऱ्या प्रोग्रॅमिंगचा अभ्यास करू.
NPT आणि NPTF (नॅशनल पाइप टेपर फ्युएल) प्रकारात अंतर्गत आणि बाह्य असे दोन्ही प्रकारचे टेपर आटे आहेत. शिवाय त्यांचा टेपर कोन समान असतो. म्हणजेच 16 मिमी. टेपर लांबीमध्ये व्यासात 1 मिमी. वाढ किंवा घट असते. त्यामुळे, टेपरसाठी अर्धशंकूचा कोन 1.7899° (4 दशांश स्थानांपर्यंत अचूक) असतो.
NPT आणि NPTF या दोन्ही प्रकारांमध्ये आट्यांचा V कोन 60° असतो, तर BSPT थ्रेडसाठी तो 55° असतो. टेपर आटे असल्याने, बाह्य तसेच अंतर्गत आट्यांच्या सुरुवातीस ठेवलेल्या पिच व्यासावर संपर्काची लांबी अवलंबून असते. अशाप्रकारे, सर्व टेपर आट्यांच्या विनिर्देशांची (स्पेसिफिकेशन) सुरुवात बाह्य तसेच अंतर्गत आट्यांच्या सुरुवातीचा पिच व्यास आणि गेज प्रतलाची आट्याच्या सुरुवातीच्या फेसच्या संदर्भातील स्थिती, यांची निश्चिती करून होते.

1.2 आट्यांच्या आकाराचे विनिर्देश
आता आपण NPT आट्यांसाठी जी परिमाणे ठेवावी लागतात, त्यांचा विचार करू.

1.2.1 NPT आणि NPTF थ्रेडिंग परिमाणे
बाह्य आट्याच्या सुरुवातीचा पिच व्यास, अशी E0 ची व्याख्या केली जाते (चित्र क्र. 1) आणि अंतर्गत आट्याच्या सुरुवातीचा पिच व्यास, अशी E1 ची व्याख्या केली जाते. L1 ही हाताने घट्ट केल्यावर मिळणारी संपर्क लांबी (हँड टाइट एंगेजमेंट लेंग्थ) असते. बाह्य आट्यांच्या सुरुवातीस E0 हा पिच व्यास आहे, तर अंतर्गत आट्यांच्या सुरुवातीस E1 हा पिच व्यास आहे. बाह्य आट्यांसाठी, पिच व्यास वाढत जाईल, तर अंतर्गत आट्यांसाठी पिच व्यास कमी होत जाईल.
NPT आणि NPTF आट्यासाठी E0 आणि E1 चे सूत्र पुढीलप्रमाणे आहे.
E0 = D - (0.05D + 1.1) * P
E1 = E0 + (0.0625 * L1)
L2 = [(0.8 * D) + 6.8] * P
जिथे,
D : पाइपचा बाह्य व्यास (ID आणि प्रवाहाचे क्षेत्र (फ्लो एरिया) यांच्या आधारे पाइप निर्दिष्ट केले जातात.)
P : अमेरिकन तसेच ब्रिटिश मानकांसाठी आट्याचे पिच, आटे प्रति इंच (TPI) निश्चित केलेले आहेत. अशा प्रकारे
P = 1/TPI इंचामध्ये
L1 : हाताने घट्ट केल्यावर मिळणारी संपर्क लांबी.
L2 : बाह्य आट्यांची परिणामकारक मूलभूत लांबी.
चित्र क्र. 1 मध्ये इतर काही परिमाणे निर्दिष्ट केलेली आहेत. त्यांचा अर्थ पुढीलप्रमाणे आहे.
1. ज्या लांबीच्या पलीकडे थ्रेड फॉर्म शिखरावर अपरिपूर्ण असू शकतो, ते अंतर L5 ने निर्दिष्ट केले जाते. टेपर आट्यांमध्ये मोठा (मेजर) व्यास सतत वाढत असल्यामुळे हे घडते. तथापि, पाइपचा बाह्य व्यास स्थिर असतो. पुढील दोन आट्यांसाठी (चित्र क्र. 1 मध्ये 2P असे दिलेल्या), आट्याचा मुळावरील (रूट) व्यास परिपूर्ण, म्हणजे सूत्रांमधून मिळणाऱ्या आकाराचा असतो.
2. लांबी L3 अंतर्गत आट्यांसाठी 'रेंच मेक अप'ची लांबी निर्दिष्ट करते. L1 च्या पलीकडे किमान इतक्या अतिरिक्त लांबीपर्यंत अंतर्गत आट्यांचे यंत्रण केले जाते.
3. लांबी L4 बाह्य आट्यांची संपूर्ण लांबी निर्दिष्ट करते. आट्याची उंची 0.8P घेतली जाते. ज्या आट्यांचा V कोन 60° असतो, अशा टोकदार आट्यांसाठी, ही उंची 0.866P पर्यंत असते. परंतु, टोकदार बिंदू ठेवणे शक्य नसते आणि म्हणूनच शिखरावर तसेच आट्याच्या मुळाशी आकार कापून थोडा सपाट करण्यास (ट्रंकेशन) परवानगी असते. वर नमूद केलेल्या विविध परिमाणांसाठी कृपया चित्र क्र. 1 चा संदर्भ घ्या. सुलभ संदर्भासाठी, कृपया थ्रेड डेटा तक्त्याचा (तक्ता क्र. 1) संदर्भ घ्या.

2.1 थ्रेडिंगसाठी आवश्यक असलेली माहिती
NPT/BSPT किंवा कुठल्याही आट्यांच्या प्रोग्रॅमिंगसाठी पुढील माहिती आवश्यक (चित्र क्र. 2 आणि 3) असते.
1. लहान (मायनर) व्यास. आट्याच्या छोट्या टोकावर* (Dss)
2. मोठा (मेजर) व्यास. आट्याच्या छोट्या टोकावर (Dsb)
3. लहान व्यास. आट्याच्या मोठ्या टोकावर* (Dbs)
4. मोठा व्यास. आट्याच्या मोठ्या टोकावर (Dbb)
5. आट्याचे पिच (P) (सिंगल स्टार्ट गृहीत धरून)
6. आट्यांची उंची (h)
* टेपर आट्यांचा व्यास सतत बदलत असल्याने, कमी व्यासाच्या टोकाला छोटे टोक (स्मॉल एंड) आणि मोठ्या व्यासाच्या टोकाला मोठे टोक (बिग एंड) असे म्हणतात.

सर्व NPT डेटा पिच व्यासावर आधारित असतो. जरी आटा, ताणाची (स्ट्रेस) गणना, गेजिंग इत्यादी डिझाइन करण्यासाठी पिच व्यास ही अतिशय महत्त्वाची गोष्ट असली, तरी थ्रेडिंगसाठी प्रोग्रॅमिंग करताना त्याचे काही महत्त्व नसते.
जेव्हा आपण NPT आधारित यंत्रभागांच्या थ्रेडिंगसाठी प्रोग्रॅम बनविण्यासंबंधी माहिती गोळा करण्यास प्रारंभ करतो, तेव्हा उपलब्ध तक्त्यामध्ये (तक्ता क्र. 1) लहान आणि मोठ्या व्यासांबद्दल तयार माहिती उपलब्ध नसल्याचे आढळते.
आट्याच्या उंचीच्या आधारे, आपण दोन्ही टोकांवर पुढीलप्रमाणे लहान आणि मोठ्या व्यासाची गणना करू शकतो. अंतर्गत आट्यासाठी, फेसपासून लहान टोक (L1 + L3) इतके खोल (किमान) असते, तर मोठे टोक समोरच्या फेसवर असते आणि बाह्य आट्यांसाठी, लहान टोक समोरच्या फेसवर असते आणि मोठे टोक समोरच्या फेसपासून L4 अंतरावर असते.


2.1.2 तक्ता क्र. 1 मध्ये दिलेली माहिती कशी वापरावी?
हे एका उदाहरणाद्वारे चांगले समजून घेता येईल.
1" NPT बाह्य आट्याच्या आणि 1/2" NPT अंतर्गत आट्यांच्या यंत्रणासाठी योग्य माहिती मिळविण्यासाठी तक्त्याचा वापर करू. आपण त्याची सुरुवात विविध आट्यांच्या परिमाणांची मूल्ये देणाऱ्या विनिर्देश तक्त्यापासून प्रारंभ करू.
2.1.2.1 बाह्य 1" NPT आटे
1" पाइपसाठी पाइपचा बाह्य व्यास D 1.315" आहे. तसेच, त्यासाठीचे पिच 0.08696 आहे. त्यावरून, E0 ची गणना पुढीलप्रमाणे केली जाते,
1.315 - [(0.05 * 1.315) + 1.1] *
0.08696
E0 = 1.21363".
आता निर्दिष्ट आटा उंची 0.8 P आहे. त्यामुळे,
H = 0.8 * 0.08696
= 0.069568"
अशा प्रकारे यंत्रण कार्याच्या सुरुवातीला मोठा व्यास आणि लहान व्यास असे असतील,
Dsb = E0 + H
= 1.21363 + 0.069568
= 1.2832"
Dss = E0 - H
= 1.21363 - 0.069568
= 1.1441" अनुक्रमे
बाह्य आट्यांचे L4 लांबीपर्यंत यंत्रण करणे आवश्यक आहे.
L4 = L2 + V
डायवरील एंट्री चॅम्फरमुळे बनणाऱ्या अपूर्ण आट्यांची लांबी V आहे. आपल्या उदाहरणात, आपण आट्यांच्या यंत्रणासाठी सी.एन.सी. वापरणार आहोत. त्यामुळे आधीच्या लेखात स्पष्ट केल्याप्रमाणे आपल्याला किमान एक पिच इतक्या अंतराचा V आवश्यक आहे. जर आपण V = 2P असे गृहित धरले तर,
L4 = L2 + 2 * P
L2 = [(0.80 * D) + 6.8] * P
= [(0.80 * 1.315) + 6.8] * 0.08696
= 0.6828"
म्हणजे,
L4 = 0.6828 + 2 * 0.08696
= 0.8567".
L4 च्या आधारे आता आपण मोठ्या टोकावरील मोठ्या आणि छोट्या व्यासाची गणना पुढीलप्रमाणे करू शकतो.
Dbb = Dsb + L4/16
= 1.2832 + (0.8567/16)
= 1.3367"
Dbs = Dss + L4/16
= 1.1441 + (0.8567/16)
= 1.1976".
पाइपचा OD 'D' हा 1.315" इतका आहे, जो Dbb पेक्षा कमी आहे. मोठा व्यास 1.315" या आकारापर्यंत पोहोचण्यासाठी, जर आट्याच्या समोरच्या फेसपासून सुरू होणारी लांबी L आहे असे गृहीत धरले, तर त्याची गणना अशी करता येईल,
D = Dsb + L/16
म्हणून,
L = 16 * (D - Dsb)
= 16 * (1.315 - 1.2832)
= 0.5088"
ही सर्व मूल्ये सहज समजावी या हेतूने चित्र क्र. 2 मध्ये दर्शविली आहेत.

2.1.2.2 अंतर्गत 1/2" NPT आटे
NPT थ्रेडेड सांध्याच्या बाबतीत, आपल्याला L1 इतकी हाताने घट्ट केल्यावर मिळणारी संपर्क लांबी हवी आहे. 1/2" NPT च्या अंतर्गत आट्यासाठी हे मूल्य 0.320" आहे. अंतर्गत आट्याच्या बाबतीत, सर्वात मोठा व्यास आट्याच्या फेसवर असतो आणि आट्याची किमान आवश्यक लांबी L1 + L3 इतकी असते. L3 चे मूल्य 0.2143 आहे. या आट्याच्या आकारासाठी पिचचे मूल्य P, 0.07143 इतके आहे आणि आट्याची उंची H, 0.0571" आहे. जुळणाऱ्या (मेटिंग) पाइपच्या आट्याचा OD म्हणजे D चे मूल्य 0.840" आहे.
अशाप्रकारे E1, म्हणजे आट्याच्या फेसवरील पिच व्यास पुढील समीकरणाद्वारे दिला जातो.
E1 = E0 + L1/16
E0 = D - (0.05 * D + 1.1) * P
= 0.840 - [(0.05 * 0.840) +
1.1] * 0.07143
= 0.7584"
त्यामुळे,
E1 = 0.7584 + (0.320/16)
= 0.7784".
आपण छोट्या टोकावरील लहान आणि मोठ्या व्यासाला अनुक्रमे Dss आणि Dsb असे म्हणतो, तर मोठ्या टोकावर त्यांना अनुक्रमे Dbs आणि Dbb म्हणतो. अशाप्रकारे,
Dbb = E1 + H
= 0.7784 + 0.0571
= 0.8355"
Dbs = E1 - H
= 0.7784 - 0.0571
= 0.7213".
येथेसुद्धा आपण 2P म्हणजे आट्याची अतिरिक्त लांबी असे मानले, तर प्रोग्रॅमिंग करण्यासाठी एकूण थ्रेडिंग लांबी, Lth पुढे दिल्यानुसार असेल,
Lth = L1 + L3 + (2 * P)
= 0.320 + 0.2143 +
(2 * 0.07143)
= 0.6772".
त्यामुळे,
Dss = Dbs - Lth/16
= 0.7213 - (0.6772/16)
= 0.6790"
Dsb = Dbb - Lth/16
= 0.8355 - (0.6772/16)
= 0.7932".
कृपया ही सर्व परिमाणे डोळ्यासमोर आणण्यासाठी चित्र क्र. 3 चा संदर्भ घ्या.

2.2 प्रोग्रॅमिंग डेटाचा सारांश
2.2.1 बाह्य आटे 1" NPT
येथे आपण आधी टेपर OD टर्निंग आणि नंतर बाह्य टेपर थ्रेडिंग करीत आहोत. त्यासाठी आपल्याला
तक्ता क्र. 2.1 मध्ये दिल्यानुसार यंत्रण करावे लागेल.

2.2.2 अंतर्गत आटे 1/2" NPT
येथे आपण टेपर बोरिंग आणि नंतर इंटर्नल टेपर थ्रेडिंग करीत आहोत. त्यासाठी आपल्याला तक्ता क्र. 2.2 मध्ये दिल्यानुसार यंत्रण करावे लागेल.
कृपया लक्षात ठेवा की येथे दिलेली G कोड फानुक कंट्रोलरच्या विशिष्ट आवृत्तीसाठी वैध आहेत. वापरकर्त्याने त्याच्या/तिच्या कंट्रोलरसाठी समकक्ष G कोड ओळखून वापरणे जरूरी आहे.
2.3 थ्रेडिंग प्रोग्रॅम
2.3.1 : 1" बाह्य NPT थ्रेडिंगसाठी प्रोग्रॅम
पूर्वीच्या लेखात पाहिल्याप्रमाणे, येथे G92 ही सायकल वापरायची आहे आणि तिचा फॉरमॅट असा असतो.
G92 X<a1> Z<b> R<c> F<f>
X<a2>
X<a3>
..........
X<an>
मूल्य R = (Dbb - Dsb)/2
म्हणून,
R = (1.3367 - 1.2832)/2
= 0.02675".
मिमी.मध्ये
R = 0.02675 * 25.4
= 0.6795 मिमी.
आपण आता तक्ता क्र. 2.3 च्या अनुसार सर्व इम्पीरियल डेटा मेट्रिकमध्ये रूपांतरित करू.
आपण कार्यवस्तूचे मटेरियल, प्लेन कार्बन स्टीलची ग्रेड आहे असे समजू आणि सुरक्षित यंत्रण गती (Vc) पासून, (80 मी./मिनिट) सुरुवात करू.
आपण थ्रेडिंगमध्ये CSS वापरू शकत नाही, त्यामुळे आपल्याला एक स्थिर आर.पी.एम. निवडावा लागेल. 31.5 मिमी. असा सरासरी व्यास गृहित धरून, पुढील आर.पी.एम. मिळतो.
आर.पी.एम. = Vc/(3.14 * D)
= 80000 / (3.4 * 31.5)
= 808
म्हणजे ढोबळमानाने 800. आता पुढे दिल्यानुसार प्रोग्रॅम असा असेल,
G97 S800 M3 T0101
G0 X40.0 Z10.0 M8
G1 X35.0 Z3.0 F0.5
G92 X33.7 Z-21.7601 R-0.6795 F2.2087
X33.45
X33.2
X33.0
X32.8
X32.6
X32.425
X32.25
X32.075
X31.9
X31.75
X31.6
X31.45
X31.325
X31.2
X31.1
X31.0
X30.9
X30.82
X30.74
X30.67
X30.61
X30.55
X30.5
X30.45
X30.419
X30.419
X30.419
G0 X40.0 Z5.0
थ्रेडिंगसाठी प्रोग्रॅम
R = (Dbb - Dsb)/2
म्हणून
R = (0.8355 - 0.7932)/2
= 0.02115".
मिमी.मध्ये
R = 0.02115 * 25.4 = 0.5372 मिमी.
आपण आता तक्ता क्र. 2.4 अनुसार सर्व इम्पीरियल डेटा मेट्रिकमध्ये रूपांतरित करू.
आपण कार्यवस्तूचे मटेरियल, प्लेन कार्बन स्टीलची ग्रेड आहे असे समजू आणि सुरक्षित यंत्रण गती (Vc) पासून, (60 मी./मिनिट) सुरुवात करू. आपण थ्रेडिंगमध्ये CSS वापरू शकत नाही, त्यामुळे आपल्याला एक स्थिर आर.पी.एम. निवडावा लागेल.
19.75 मिमी. असा सरासरी व्यास गृहित धरून, पुढील आर.पी.एम. मिळतो,
आर.पी.एम. = Vc/(3.14 * D)
60000/(3.14 * 19.75)
= 967
ढोबळमानाने 965.
आता पुढे दिल्यानुसार प्रोग्रॅम असेल,
G97 S965 M3 T0202
G0 X16.0 Z10.0 M8
G1 X16.5 Z2.0 F0.5
G92 X17.5 Z-17.2 R0.5372 F1.8143
X17.7
X17.9
X18.05
X18.20
X18.35
X18.475
X18.6
X18.725
X18.85
X18.95
X19.05
X19.15
X19.25
X19.35
X19.43
X19.51
X19.58
X19.65
X19.72
X19.77
X19.82
X19.86
X19.90
X19.94
X19.98
X20.02
X20.06
X20.09
X20.12
X20.147
X20.147
X20.147
G0 X17.0 Z5.0

[email protected]