Метчики

Метчики

Метчики предназначаются для нарезания внутренних резьб. Изготовляются они из инструментальных и быстрорежущих сталей или оснащаются твердым сплавом.

Общими конструктивными элементами метчиков являются: режущая и калибрующая части, корпус с зажимной частью. Режущая часть метчика обеспечивает съем основной массы металла, участвует в управлении потоком стружки, в перемещениях метчика под действием сил резания при работе самозатягиванием, оказывает влияние на точность резьбонарезания, стойкость метчика и т. д. Характеризуется режущая часть ее длиной l₁ углом j, формой, геометрическими параметрами режущего клина, взаимным расположением режущих кромок отдельных зубьев, формой резьбовых участков режущей части. Длина режущей части l₁ и угол j определяют толщину (рис. 9.1) среза а для зуба метчика и нагрузку на инструмент. Толщина среза (мм) подсчитывается по формуле

а = Р tgj/z,

где Р - шаг нарезаемой резьбы, мм; z - число зубьев метчика.

При выборе значений l₁  и j для вновь проектируемых или перезатачиваемых метчиков следует исходить из критических значений среза, условий обработки, формы отверстия (сквозное или глухое, с достаточным запасом глубины при глухом отверстии для размещения стружки или не достаточным), мощности и усилий резания, возникающих при резьбонарезании и т. д.

Минимально допустимым критическим значением толщины среза являются а = 0,02 мм (для метчиков из инструментальных и быстрорежущих сталей), а = 0,03-0,04 мм (для метчиков, оснащенных твердым сплавом); максимальное значение а = 0,15 мм.

Рис. 1. Метчик (а) и его режущая часть с генераторной (а) или профиль- ной (б) схемами резания

Рекомендуемые материалы

По выбранному в указанных пределах значению а определяют значения угла j и l₁, используя выражения:

j = arctg аz/Р

l₁ = d - d_o - 2D/(2 tg j),

где d - наружный диаметр резьбы, мм; d_o - диаметр отверстия под резьбу, мм; D - величина, равная 0,2-1 мм.

Обычно угол j принимается равным для черновых метчиков 4-7°, для средних метчиков (при комплекте из трех штук) - 8-14°, для чистовых метчиков - 18-23°. Причем для сквозных отверстий берутся меньшие значения углов, а для глухих - большие, равные 12-18°. Длину режущей части принимают равной 12 шагам нарезаемой резьбы (для гаечных метчиков); 2-6 шагам для машинно-ручных метчиков (для сквозных отверстий - 6 шагам, для глухих отверстий и чистовых комплектных метчиков - 2 шагам); 1,5-6 шагам для ручных метчиков (трехкомплектных: у чистового метчика - 1,5 шага, среднего- 2,5 шага и чернового-5 шагов резьбы; двухкомплектных: у чистового - 2 шага, у чернового - 6 шагов); 8 шагам у метчиков для сквозных отверстий при нарезании резьбы одним метчиком. Передняя поверхность режущей части в сечении, перпендикулярном оси метчика может быть прямолинейной или криволинейной.

Передний угол режущей части g в перпендикулярном к оси метчика сечении для метчиков из инструментальной или быстрорежущей стали принимается равным 0-25°, а для твердосплавных он может быть даже отрицательным и составлять от -3 до -5°. Обычно передний угол вдоль режущей кромки переменен: значения его у наибольшего диаметра режущей части равны значению переднего угла калибрующей части. При переточках метчиков, выпускаемых централизованно, значения переднего угла могут выбираться в соответствии с рекомендациями, приведенными в табл. 1, или на основании опыта работы.

Рис. 2. Профили поперечного сечения режущей части метчиков: а - с задней поверхностью, затылованной по спирали Архимеда; б - с радиусной формой задней поверхности; в - с плоской задней поверхностью; г - с комбинированной задней поверхностью

Задняя поверхность режущей части каждого зуба метчика образуется затылованием по спирали Архимеда (рис. 2, а), по дуге окружности радиуса R (рис. 2, б), по плоскости (рис. 2, в) или комбинацией поверхностей: Архимедова спираль - дуга окружности, плоскость дуга окружности (рис. 2, г). Наиболее распространенной формой задней поверхности метчиков является поверхность, затылованная по спирали Архимеда.

Задний угол a вдоль режущей кромки переменный. Его значение связано с величиной затылования k и диаметром окружности, описанной вокруг рассматриваемого сечения, соотношением

tga_x = kz/(pd_x),

где a_х - задний угол в рассматриваемой точке х; d_x - удвоенное значение радиуса точки, в которой определяется задний угол. Параметр k может быть определен из этой формулы, если задан задний угол a на наружном диаметре d режущей части. Обычно угол a принимается равным 4-20°. Тогда

k = tg apd/z

и, подставляя эту зависимость в формулу для tg a, получаем tg a = tg a_х (d/d_х).

При достаточно больших углах a затылованием задней поверхности снимается значительный слой металла, ослабляется зуб и ухудшаются условия переточки инструмента. В этом случае применяют комбинированную форму затылка: на участке, прилегающем к режущей кромке и ограниченном центральным углом d, задняя поверхность затылуется одним из известных способов, а на остальной части зуба он не затыловывается и оформляется по конусу.

Углы наклона режущей кромки метчика l и l₁ обычно по значению близки к нулю. При обработке сквозных отверстий для перемещения стружки в направлении подачи целесообразно подтачивать режущую часть зубьев с отрицательным значением угла l. Отрицательное значение угла l имеют также метчики с укороченными канавками.

Резьбовые участки режущей части зубьев метчика выполняются двух типов: переменной высоты, когда резьба режущей части является продолжением резьбы калибрующей части, а высота профиля ограничивается затылованной задней поверхностью (рис. 1б, генераторная схема резания), и постоянной высоты, когда резьба режущей части нарезается под углом j к резьбе калибрующей части, имеет полный по высоте профиль (рис. 1, в, профильная схема резания).

Резьбовые участки метчиков с накатанной резьбой (ручные метчики по ОСТ2-И50-1-73) выполняются без затылования резьбы по профилю, резьбовые участки метчиков с нарезанной или шлифованной резьбой выполняются с затылованием резьбы, что создает боковые задние углы на резьбовой части, облегчает резьбонарезание, способствует снижению нагрузок и потерь на трение.

Для снижения нагрузок и трения в резьбе при нарезании сквозной резьбы в вязких материалах на режущей части метчиков в шахматном порядке удаляются отдельные участки. Шахматный порядок нужен для перекрытия удаленных участков одного зуба остающимися участками других зубьев, принимающих на себя часть нагрузки. Увеличение толщины среза способствует снижению удельной работы на резьбонарезание, устраняет защемление метчиков в отверстии.

Для облегчения работы метчиков, особенно при их введении в обрабатываемое отверстие, со стороны рабочего торца метчика снимается фаска (0.5-1 мм)х 45°.

Калибрующая часть метчика определяет окончательные размеры, форму и качество нарезаемой резьбы, а также срок службы метчиков при их переточках. Характеризуется она длиной, геометрическими параметрами калибрующих кромок, формой и взаимным расположением элементов калибрующей части перьев. Форма зубьев калибрующей части обычно затылованная. Незатылованные по профилю резьбы и наружному диаметру зубья калибрующей части имеют место только у ручных метчиков с накатанной резьбой. В остальных случаях применяются зубья» затылованные по профилю резьбы, но не затылованные по наружному диаметру. Размер «спада» затылования на ширине пера принимается равным 0,015-0,02 мм, что создает на боковых сторонах профилей резьбы задние углы, равные 15-20'.

Передняя поверхность зубьев калибрующей части в нормальном к оси метчика сечении может быть прямолинейной или криволинейной, уступы на переходных участках не допускаются. Перелом при переходе от прямолинейного участка передней грани к криволинейному участку стружечной канавки допустим и облегчает заточку и переточку метчиков.

Передние углы калибрующей части обычно принимаются равными передним углам режущей части метчика.

Размеры и профиль резьбы калибрующей части выбираются в зависимости от профиля, размеров и точности нарезаемого отверстия.

Наиболее распространенными видами резьб, для которых выпускаются централизованно метчики, являются метрическая резьба по ГОСТ 9150-59, трубная цилиндрическая резьба по ГОСТ 6357-73 и дюймовая резьба по ОСТ НКТП 1260.

Средний диаметр метрической резьбы рассчитывается по формуле

d_ср = d - 0,6495Р,

где d - номинальный диаметр резьбы, мм.

Для облегчения нарезания резьбы особенно крупных шагов выпускаются комплекты метчиков из двух или трех штук. Черновой метчик при использовании таких комплектов выполняет основную работу по образованию резьбы, а чистовой метчик практически ее лишь калибрует и зачищает. Нагрузка между метчиками комплекта, определяемая площадью срезаемого сечения для комплекта из двух штук, распределяется в соответствии с соотношением: черновой метчик -70%, чистовой метчик -30%, а,,для комплекта из трех штук: черновой метчик - 50-60%, средний метчик – 28-30%, чистовой метчик – 12 - 20%.

Метчики комплекта отличаются друг от друга как наружным, так и средним диаметрами. Распределение нагрузки между метчиками в комплекте при переточках метчиков не может быть изменено, однако на практике черновой метчик имеет несколько меньшую нагрузку, ибо, во-первых, диаметр отверстия под резьбу зачастую выбирается несколько большим, чем это рекомендуется нормативами, и, во-вторых, на величину этого диаметра оказывает влияние разбивка отверстий, возникающая при сверлении и зенкеровании. Оба эти фактора уменьшают рабочую высоту нарезаемой резьбы, что в большинстве случаев допустимо 1в различных отраслях промышленности широко применяются резьбы с высотой рабочего профиля (% к теоретической высоте профиля) - 75, 60 и даже 55 %1, а следовательно, и сокращают нагрузку на черновой метчик (сокращение нагрузки на чистовой метчик при этом несущественно).

Резьба калибрующей части метчиков должна выполняться с обратной конусностью (уменьшение диаметра по направлению к хвостовику) по внутреннему и среднему диаметрам (для ручных метчиков и метчиков с накатанной резьбой) или по внутреннему среднему и наружному диаметрам (для остальных метчиков). Значение обратной конусности принимается равным 0,05-0,10 мм на 100 мм длины.

Обратная конусность уменьшает трение метчика о нарезанную поверхность резьбы, снижает тепловыделение и усилия резания. Однако слишком большая обратная конусность ухудшает направление метчика по нарезанному участку отверстия, снижает ресурс метчика за счет сокращения числа переточек. Наибольшее значение обратной конусности 0,2 - 0,3 мм на 100 мм длины принимается у метчиков для обработки легких сплавов.

Дальнейшее снижение сил трения и защемляющих метчик сил может быть осуществлено путем выборки в шахматном порядке (так же как и на режущей части метчика) резьбовых участков отдельных зубьев метчика. Такую выборку целесообразно осуществлять на метчиках, предназначенных для обработки вязких материалов.

Длина калибрующей части метчиков оказывает влияние на ресурс времени его работы, силы трения, точность нарезания резьбы. С точки зрения снижения сил резания и трения, а также повышения точности резьбы, нарезаемой метчиком, целесообразно длину калибрующей части делать минимально возможной. Для крупных и средних метчиков, а также для гаечных метчиков минимально допустимой является калибрующая часть длиной 0,5 диаметра резьбы, а для мелких метчиков - длиной 1,0 - 1,2 диаметра.

С точки зрения ресурса времени работы (числа возможных переточек) калибрующую часть необходимо удлинять до возможно большего значения. Однако при этом будут увеличиваться силы резания, погрешности резьбонарезания и снижаться стойкость инструмента.

Рекомендуемая длина калибрующей части обычно равна 6 - 12 шагам резьбы. Для стандартных метчиков длина калибрующей части с учетом требований унификации может увеличиваться до 20 - 40 шагов резьбы, что наблюдается, как правило, у метчиков с мелкими шагами резьбы.

Стружечные канавки, выполненные в корпусе метчика, служат для размещения стружки, ее транспортирования и для облегчения подвода ТС к режущим кромкам. Они характеризуются профилем и размерами поперечного сечения, длиной, углом наклона w к продольной оси метчика.

Профиль поперечного сечения канавки метчиков зависит от их назначения. Так, у машинно-ручных и ручных метчиков, которые при вывинчивании из нарезанного отверстия не должны защемлять стружку, профили построены таким образом, чтобы свести к минимуму возможность попадания стружки под режущую кромку со стороны нерабочей части канавки. С этой целью угол x (рис.2) выбирается в диапазоне 82 - 85°, а нерабочая кромка стружечных канавок вдоль всей ее длины должна быть притуплена.

Гаечные метчики, работающие на проход, и не выворачиваемые через обработанную гайку в обратном направлении, не имеют таких ограничений, поэтому профили их канавок могут выполняться упрощенными и более технологичными.

Для стандартных метчиков сечение стружечной канавки на всем протяжении рабочей части метчика остается постоянным или уменьшается к хвостовику. В ряде случаев целесообразно углублять канавку в зоне режущей части или выполнять ее с уменьшающейся к хвостовику глубиной. Глубина канавок определяется диаметром сердцевины, который в зависимости от числа зубьев (три четыре или шесть) принимается равным соответственно (0,35 - 0,4) d, (0,4 - 0,45) d или (0,5 - 0,55) d.

Рекомендация для Вас - 20 Производство по исполнению постановлений о наложении административного взыскания.

Ширина пера (зуба) должна быть не слишком малой, чтобы не привести к поломке зуба или метчика, но и не слишком большой, чтобы не создавать повышенного трения в резьбе и не снижать объема стружечных канавок против критического значения. Обычно ширина пера для метчиков с тремя, четырьмя и шестью зубьями принимается соответственно равной 0,3d, 0,2d и 0,16d.

В процессе переточки метчиков возможно изменять профили поперечного сечения канавок как на режущей, так и на калибрующей части. При этом следует иметь в виду, что режущая часть снимает основной объем металла, поэтому объем канавок в зоне режущей части целесообразно увеличить за счет углубления канавки со стороны рабочего торца метчика и постепенного уменьшения ее глубины до нормального значения в зоне начала калибрующей части.

Иногда при обработке вязких материалов со стороны нерабочего участка канавки целесообразно выполнять уступ вдоль всего пера с заточкой кромки под углом e = 80 - 85°, которая при вывинчивании метчика из отверстия срезает корни стружек и устраняет возможность их заклинивания.

Длина канавок, как правило, равна или несколько больше длины рабочей части метчиков.

Угол наклона стружечных канавок w оказывает влияние на направление перемещения стружки и может быть положительным (правый наклон канавок), нулевым или отрицательным (левый наклон канавок). Основная масса выпускаемых метчиков имеет нулевой угол наклона канавок («прямые» канавки) как наиболее универсальный, легко поддающийся переточкам и корректировкам геометрии. Централизованно выпускаются гаечные метчики с правым направлением канавок, метчики с левонаправленными канавками, метчики машинные по ГОСТ 17933-72 с винтовыми правыми канавками.

Число стружечных канавок влияет на толщину среза, т. е. на усилие и мощность, затрачиваемые на резание, на объем пространства под стружку, на технологичность обработки и измерения основных параметров метчиков.