Нарезание резьбы метчиками

Метчиком нарезают внутреннюю резьбу. Он представляет собой винт, снабженный продольными прямыми и винтовыми канавками, образующими режущие кромки. Работает метчик при двух одновременных движениях: вращательном (метчика или заготовки) и поступательном (вдоль оси метчика). Метчики можно подразделить на ручные, гаечные, машинные, плашечные, калибровочные, регулируемые и самооткрывающиеся, а также бесканавочные для раскатки резьбы.

Рабочая часть (рис. 6.2), т.е. вся нарезанная часть метчика разделена на заборную и калибрующую. Заборной, или режущей частью, называют переднюю конусную часть метчика, на долю которой приходится черновое нарезание резьбы. Калибрующая часть метчика служит для зачистки резьбы. Хвостовая часть метчика представляет собой стержень для закрепления метчика в патроне или воротке; квадрат служит для передачи крутящего момента, могут быть и другие конструкции хвостовой части.

Рис. 6.2. Метчик.

К элементам, определяющими конструкцию метчика относятся канавки для размещения стружки, режущие перья, сердцевина (внутренняя часть тела метчика). К геометрическим элементам относятся передний угол γ, задний угол α, угол наклона конуса заборной части или угол режущей части φ и угол наклона винтовых канавок ω.

В зависимости от рода обрабатываемого материала передний угол γ=5-30°. У метчиков, предназначенных для обработки стали средней твердости, γ=10°, для обработки чугуна γ=5°. Задний угол α на заборной части метчика получают затылованием резьбы только по вершинам. У ручных нешлифованных метчиков α=4-8°, а у гаечных метчиков со шлифованной резьбой α=8…12°. На калибрующей части и боковых сторонах пера задний угол чаще равен нулю, и лишь у метчиков со шлифованной резьбой его получают затылованием на резьбошлифовальном станке: величина затылования незначительная (0,02 - 0,03 мм по ширине пера), однако и это приводит к резкому уменьшению трения и облегчению работы.

Для уменьшения трения резьбовую часть метчика изготовляют с так называемым обратным конусом, т.е. наружный и внутренний диаметры резьбы уменьшаются к хвостовику метчика на 100 мм; длины на 0,05-0,10 мм для метчиков со шлифованным профилем, а также для метчиков, резьбы которых образованы накатыванием; на 0,08 - 0,12 мм для метчиков с нешлифованным профилем. Это уменьшение дает угол φ.

При обработке особо вязких и прочных материалов (жаропрочных и коррозионно-стойких сталей и сплавов, малоуглеродистых вязких сталей и т д.) необходимо стремиться уменьшить площадь соприкосновения резьбы метчики с обрабатываемой заготовкой. Это достигается увеличением обратной конусности метчика до 0,2 мм, а также уменьшением ширины пера. Меньшее трение дает и метчик с прерывистой резьбой; у такого метчика на калибрующей части срезают зуб через один в шахматном порядке, поэтому они сложнее в изготовлении.

Метчики изготавливают в основном с прямыми и реже с винтовыми канавками. Направлением винтовых канавок можно регулировать направление схода стружки.

При нарезании резьбы вручную всю работу распределяют между двумя или тремя метчиками (применяют комплект метчиков). Полный профиль резьбы имеет только чистовой метчик. Черновой и средний метчики имеют меньшие наружные диаметры. Различна и длина заборной части каждого метчика: у чернового метчика она наибольшая (4Р), у чистового - наименьшая (1,5-2Р).

Наиболее распространенным является такое распределение работы, при котором 50-60% приходится на черновой метчик, 28-30% на средний и 6-10% на чистовой. Материалом для изготовления метчиков служит быстрорежущая и инструментальная углеродистая сталь.

Толщину среза а, приходящуюся на каждый зуб-резец, определяют исходя из глубины t профиля резьбы и из числа k зубьев-резцов на заборной части метчика.

На рис. 6.3 перекрестной штриховкой показана часть впадины резьбы, которая обработана за один (первый) оборот метчика: а - толщина среза, снимаемая каждым пером (для простоты принято измерять а в направлении, перпендикулярном к оси метчика); l₁ - длина заборной части.

Рис. 6.3. Схема резания метчиком

В свою очередь ; тогда

Отношение а/Р=σ служит характеристикой конструкции метчика. При шлифованной резьбе у гаечных метчиков σ = 0,012н-0,02; у плашечных σ = 0,034-0,04; у машинно-ручных σ = 0,064-0,1 кгс/см. Ширина среза b для остроугольной трапециевидной резьбы – величина переменная. Площадь поперечного сечения среза, приходящаяся на каждый зуб, f=a·b. Суммарная площадь поперечного сечения среза для треугольной резьбы

(6.1)

где В - ширина основания профиля резьбы, мм;

t - глубина профиля резьбы, мм.

При большом числе канавок метчик снимает тонкие стружки, при этом возрастают сила резания и крутящий момент. Вместе с тем при увеличении числа канавок получается более чистая резьба. Обычно принимают число канавок, указанное в таблице 1.

Таблица 6.1. Число канавок метчика

	Число канавок в зависимости от
Метчик	наружного диаметра (мм) метчика, шт.
	2-6	8-14	16-24	27-36	39-52
Ручной, гаечный, машинный
Для метрической или дюймовой резьбы	3	3	3-4	4	4-6
Для трубной резьбы	-	3-4	6	6	6
Калибровочный	3	4	6	6	6-8

Если метчиком нарезают резьбу в отверстии, в котором имеются выемки или пазы (примером может служить нарезание резьбы плашки плашечным метчиком), то число канавок надо брать некратным числу этих пазов, так как в противном случае перья метчика могут заскакивать в пазы.

Для производительной работы метчика необходимо, чтобы профиль канавок обеспечивал достаточное пространство для помещения стружки (не ослабляя прочности метчика) и чтобы при вывертывании метчика задняя поверхность зуба не портила резьбу.

Рис. 6.4. Профили канавок метчика

Наиболее распространенные профили канавок показаны на рис. 6.4. Тип а (рис. 6.4, а) - канавка обработана полукруглой фрезой (профиль однорадиусный). При вывертывании метчика задняя сторона пера может срезать стружку и испортить резьбу. Применяются в исключительных случаях - для ручных калибровочных метчиков. При этом внешний угол η задней поверхности должен быть близок к 90°. Тип б (рис. 6.4, б) профиль канавки, в котором устранены недостатки типа а, можно рекомендовать для гаечных метчиков, которые не приходится вывинчивать обратно из нарезанного отверстия. Лучшим следует считать профиль типа в (рис. 6.4, в), применяемый инструментальными заводами. Передняя поверхность прямолинейная, обеспечивается в достаточной степени постоянство переднего угла на калибрующей и на заборной частях. Общий угол профиля канавки принимают равным 46 - 47°, передний угол γ=4-10°, ширину b пера и диаметр сердцевины d принимают в пределах: для трехканавочных метчиков b=0,28·do; d=0,5·do, где d - наружный диаметр метчика. Этот профиль можно рекомендовать как для ручных, так и для гаечных метчиков. Степени точности резьбы метчиков по ГОСТ 19925-71, обозначают в порядке возрастания величины допусков буквами и цифрами: HI, Н2, НЗ, Н4, G1 и G2. Первые степени точности предусматривают резьбы без зазоров (с посадками скольжения), степени точности G1 и G2 предусматривают получение метчиками резьбы с зазорами, это важно при подготовке деталей с резьбой под антикоррозионное покрытие (цинкование, никелирование и т.д.).