Метчики

Метчики предназначены для нарезания или калибрования резьбы в отверстиях.

Метчик представляет собой винт, снабженный продольными прямыми или винтовыми канавками, образующими режущие кромки.

Подразделяются на основные типы:

• ручные (диаметр меньше 52 мм);

• гаечные (диаметр меньше 52 мм);

• машинные (диаметр меньше 60 мм);

• калибровочные;

• регулируемые;

• самооткрывающиеся;

• для нарезания цилиндрических трапецеидальных и конических трапецеидальных резьб.

Стандартом на допуски на резьбу (ГОСТ 16925 – 71) предусмотрено изготовление метчиков четырех степеней точности для метрической резьбы с посадками скольжения – Н1; H2; H3; H4 и двух степеней точности G₁ и G₂ – для резьбы с зазором (табл.10).

Рекомендации по назначению класса точности метчика

Таблица 10

Класс точности метчика (степень точности)	Поле допуска нарезаемой резьбы
1 (H1) 2 (H2)(H3)(G1) 3 (H4)(G2) 4 (H4)(G2)	4H;4H5H;5H 5H6H;6H;5G;6G 6H;7H;8H;6G 6H;7H;8H

Процесс нарезания резьбы метчиками осуществляется при двух одновременных движениях:

вращательном метчика или заготовки;

поступательном (вдоль оси) метчика.

Основные части метчика (см.рис.134):

• хвостовая часть – для закрепления его в патроне или воротке.

• рабочая часть, которая делится на заборную (режущую) и калибрующую части.

З аборная или режущая (коническая) часть метчика с длиною l₁ предназначена для чернового (окончательного) формирования резьбы. Калибрующая часть с длиною l₂ – для зачистки резьбы.

Рис.134. Основные конструктивные и геометрические элементы метчика

Конструктивные элементы метчиков

1. Размеры резьбы:

• угол профиля;

• шаг;

• средний, наружный и внутренний диаметры.

2. Геометрия режущей части:

   • угол и длина заборного конуса (φ и l₁);

   • диаметр переднего торца d_т;

   • передний и задний углы (γ и α).

3. Геометрия калибрующей части:

   • длина калибрующей части l₂;

   • обратная конусность;

   • передний и задний углы.

4. Число и геометрия стружечных канавок:

   • профиль канавок;

   • ширина канавок или ширина пера;

   • диаметр сердцевины;

   • направление и величина наклона канавок к оси метчика.

5. Геометрия зажимной части:

   • диаметр и длина хвостовика;

   • размер стороны и длина квадрата;

   • размеры кольцевой выточки (если она предусмотрена конструкцией).

6. Геометрия центровых отверстий или наружных центров.

7. Число метчиков в комплекте. Распределение снимаемого припуска между метчиками комплекта.

1. Размеры резьбы метчика выбираются равными размерам нарезаемой резьбы. Допуски на элементы резьбы назначают по соответствующим ГОСТам. Например, для метрических резьб допускаемые отклонения элементов профиля резьбы назначают по ГОСТ 16925-71^*.

Угол профиля резьбы метчика принимается равным углу профиля резьбы детали по чертежу, но обязательно задается допуск на половину угла профиля.

2. Геометрия режущей части.

Диаметр переднего торца d_т принимается на 0,1 – 0,3 мм меньше внутреннего диаметра резьбы.

Длина заборного конуса l₁:

l₁ = i₁· P,

где P – шаг резьбы;

i₁ – число ниток на заборном конусе. Принимают:

• для ручного метчика i₁ = 6…8 ниток (сквозные отверстия); i₁ = 2…4 нитки (глухие отверстия);

• для машинного метчика i₁ = 2…6 ниток;

• для гаечного метчика i₁ = 10…12 ниток.

Угол заборного конуса φ:

,

где d – наружный диаметр резьбы.

У стандартных метчиков φ = 7º (для сквозных отверстий); φ = 13º;17º (для глухих отверстий); φ = 19º (для комплекта метчиков из двух штук); для гаечного метчика φ = 3º30' (для диаметров 2…30 мм).

Передний угол γ выбирают в зависимости от обрабатываемого материала: 0…30º:

γ = 0…3º – жаропрочные, нержавеющие, титановые стали и сплавы, чугун, бронзовое литье;

γ = 0…5º – стали средней твердости и твердые;

γ = 9…15º – сталь мягкая и вязкая, латунь;

γ = 16…30º – легкие стали и сплавы.

Задний угол α на режущей части создается затылованием перьев по наружному диаметру. Величина заднего угла зависит от типа метчика и свойств обрабатываемого материала (3…20º). Некоторые рекомендации по выбору величины заднего угла:

α = 6…12º – углеродистые стали;

α = 3…9º – легированные стали, бронза, легкие сплавы;

α = 5…7º – чугуны;

α = 15…20º – медь, цинк.

На калибрующей части и боковых сторонах пера задний угол α чаще равен нулю и лишь у метчиков со шлифованной резьбой его получают затылованием на резьбошлифовальном станке. Величина затылования незначительна (20΄–30΄), но это приводит к резкому уменьшению трения и облегчает работу.

Предельные отклонения γ и α не должны превышать 1º.

На рабочих чертежах взамен заднего угла α рекомендуется ставить величину затылования K:

,

где K – величина затылования;

z – число перьев (зубьев) метчика.

3. Геометрия калибрующей части.

Своим первым витком калибрующая часть заканчивает формирование резьбы. Следующие витки являются резервом для переточек метчика.

Длина калибрующей части ручных метчиков берется равной 12 (для малых диаметров)…6 (для больших диаметров) витков; для гаечных – число витков i₁ = 6.

Необходимо учитывать, что после всех переточек длина калибрующей части должна быть не менее (0,5…1,2)d.

Предусматривается обратная конусность по всем трем диаметрам (на 100 мм длины):

• для шлифованных метчиков 0,05…0,10 мм

• для нешлифованных метчиков 0,08…0,12 мм

• у метчиков для легких сплавов 0,2…0,3 мм.

П ередний угол γ выполняют таким же, как и на режущей части.

3. Ч исло и геометрия стружечных канавок.

Ч исло стружечных канавок определяет толщину среза при работе метчика и влияет на величину крутящего момента.

В практике получили распространение метчики с тремя и четырьмя канавками. Изготовление трехканавочных метчиков дешевле четырехканавочных, но для измерения таких метчиков требуется специальное приспособление.

Для нарезания точных резьб метчики должны иметь четное число канавок. Мелкие метчики имеют две канавки.

Из различных профилей стружечных канавок наибольшее распространение получили профили, очерченными двумя радиусами (R и r) и прямой, формирующей переднюю поверхность (рис.135). Диаметр сердцевины d_с и ширину пера P₁ целесообразно назначать только для калибрующей части в зависимости от диаметра метчика d:

d_с = (0,35…0,55)d; P₁ = (0,45…0,16)d.

ζ = 82…85˚ – угол нерабочей кромки. Предусматривают такую величину во избежание защемления стружки во время обратного вращения метчика (свинчивания).

Направление канавок: чаще всего прямые, но для лучшего отвода стружки применяют винтовые канавки с углом наклона ω = 25…35º (для обработки вязких материалов); ω = 30º (для глухих отверстий диаметром более 6 мм); ω = 10º (для сквозных отверстий диаметром менее 6 мм); ω = 10…16º – для других условий.

3. Геометрия зажимной части, центровых отверстий или наружных центров принимается по нормативам в зависимости от вида и размеров метчика.

4. Число метчиков в комплекте. Одним метчиком со шлифованной по профилю резьбой можно нарезать вручную сквозные отверстия диаметрами до 24 мм.

Для основной метрической резьбы рекомендуются следующие наборы:

• для глухих отверстий (диаметры 2…24 мм) – 2 метчика,

• для глухих отверстий (диаметры 27…52 мм) – 3 метчика,

• для сквозных отверстий (диаметры 2…24 мм) – 1 – 2 метчика,

• для сквозных отверстий (диаметры 27…52 мм) – 2 – 3 метчика.

Например, схема распределения нагрузки на метчик в комплекте из трех: первый метчик – 60%; второй – 30%; третий – 10%.

Расчет комплектных метчиков заключается в определении их наружных диаметров.

Заточка метчиков

Заточка передней поверхности осуществляется тарельчатым или дисковым шлифовальным кругом при закреплении метчика в центрах.

Заточка по заборной части осуществляется на специальных станках или приспособлениях.

У сборных метчиков заточка режущих плашек и гребенок производится в разобранном виде в специальных приспособлениях.

Материал режущей части: ручные метчики: 11Х; У11А; У12А; машинно-ручные: Р18; Р12;Р6М5; Р18Ф2; твердые сплавы, в виде твердосплавных метчиков с напаянными пластинами или цельнотвердосплавных метчиков (ВК6М, ВК10М) небольших размеров (М2, М5, М6, М8, М10).