Резьбовые соединения отличаются простотой, надежностью, дают возможность регулировать затяжку, а также разбирать и собирать детали и механизмы. Они получили самое широкое применение в различных механизмах, устройствах, приспособлениях.
Резьба бывает наружная (винт) и внутренняя (гайка). Различают резьбу цилиндрическую треугольную (пилообразную), коническую треугольную, прямоугольную, трапециевидную, упорную, круглую. Наиболее широкое применение получила цилиндрическая треугольная или, как ее еще называют, крепежная резьба рисунок №1.
Рисунок №1 – Элементы резьбы на болте
1 - глубина;
2 - вершина; 3 - шаг;
4 -впадина;
5 - наружный диаметр;
6- внутренний диаметр.
Нарезание внутренней резьбы:
Прежде всего, нужно правильно подобрать сверло для высверливания отверстия. Следует знать, что если просверлить под резьбу отверстие диаметром, точно соответствующим внутреннему диаметру резьбы, то металл, выдавливаемый при нарезании, будет давить на зубья метчика, отчего резьба может получиться с рваными нитками, возможна поломка метчика. При сверлении отверстия слишком большого диаметра глубина резьбы получится неполной, а соединение непрочным.
При сверлении глухого отверстия под резьбу его глубину нужно делать несколько больше нарезаемой части, в противном случае резьба получится неполной по длине.
Нарезание резьбы проводят в такой последовательности: намечают кернером место сверления; закрепляют деталь в тисках; высверливают отверстие; вставляют в отверстие метчик (рисунок 2) строго вертикально (по угольнику); надевают на метчик вороток, прижимают его левой рукой к метчику, а правой поворачивают вправо до тех пор, пока метчик не врежется на несколько ниток в металл и не займет устойчивое положение; берут вороток за рукоятки двумя руками и вращают с перехватом рук через каждые 1-2 оборота. Нарезание резьбы значительно облегчается, если метчиком делать 1-2 рабочих оборота вправо и 1-2 оборота влево; закончив нарезание, метчик вывертывают из отверстия, затем еще раз прогоняют по полученной резьбе.
Рисунок №2 – Нарезание внутренней резьбы метчиком:
а -установка метчика в отверстие;
б - наре¬зание резьбы.
Правила работы метчиками:
При нарезании резьбы в глубоких отверстиях, в мягких и вязких металлах (медь, алюминий, бронза и др.) метчик необходимо периодически вывертывать из отверстия и очищать канавки от стружки; нарезать резьбу нужно полным набором метчиков — черновым, средним и чистовым. Средний и чистовой метчики вводят в отверстие без воротка и только после того, как метчик пойдет правильно по резьбе, на головку надевают вороток и продолжают нарезание резьбы;
в процессе нарезания нужно с помощью угольника тщательно следить за тем, чтобы не было перекоса метчика; место нарезания резьбы следует смазывать маслом.
Нарезание наружной резьбы:
В домашних условиях выполняется плашками вручную.
Диаметр стержня под наружную резьбу должен быть на 0,3- 0,4 мм меньше наружного диаметра нарезаемой резьбы. Отклонения от этого правила не допускаются.
Нарезание наружной резьбы круглой плашкой производится в таком порядке:
на верхнем конце стержня снимают фаску, которая обеспечивает врезание плашки в металл;
Стержень зажимают в тисках вертикально так, чтобы выступающий его конец был на 20-25 мм больше длины нарезаемой часта (рисунок №3); на стержень накладывают закрепленную в вороток плашку и с небольшим нажимом вращают так, чтобы плашка врезалась примерно на 1-2 нитки без перекоса. После этого стержень смазывают маслом и плавно вращают вороток на 1-2 оборота вправо и 1/2 оборота влево.
Нарезание резьбы раздвижными призматическими плашками (рисунок №3) выполняют следующим образом: запиливают на конце стержня фаску; устанавливают в клупп плашки; зажимают в тисках стержень; надевают на стержень клупп и плотно сдвигают гайки зажимным винтом; смазывают плашки и стержень маслом; клупп поворачивают на 1 — 1,5 оборота по часовой стрелке, затем на 1-4, 1-2 оборота обратно и так до конца резьбы; нарезав резьбу, клупп свинчивают к концу стержня, поджимают плашки винтом и проходят резьбу вторично; проверяют резьбу гайкой соответствующего диаметра; по окончании работы плашки вынимают из клуппа, очищают от стружки, протирают и смазывают маслом; протирают клупп.
Нарезание внутренней резьбы метчиком начинают с выбора нужного инструмента. После первым шагом является просверливание отверстия. По сути, этот этап является самым главным, так как если ошибиться с подбором диаметра, то либо болт будет болтаться, либо при нарезании резьбы от перегрузки сломается метчик. Лучше всего диаметр отверстий определять по таблицам, но можно произвести и грубую оценку: отняв от диаметра резьбы ее шаг можно получить приблизительное значение необходимого диаметра отверстия.
Например, если внешний диаметр резьбы 18 мм, а шаг 1 мм, то требуется просверлить отверстие в 17 мм. Сверлить необходимо строго перпендикулярно поверхности детали (из-за отклонений возможен брак при нарезании). У просверленного отверстия желательно сделать небольшую фаску. У глухих отверстий глубина должна быть больше, чем длина нарезаемой части, чтобы инструмент при резке вышел за границы необходимой длины резьбы. Если этот запас не предусмотреть, то резьба будет неполной.
Деталь с просверленным отверстием закрепляют в тиски. Метчик фиксируют в воротке (при отсутствии используют разводной ключ) или патроне станка. На качество резьбы, скорость нарезания и стойкость инструмента значительное влияние оказывает правильный подбор смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Чтобы не испортить инструмент, а резьбу получить чистую и с правильным профилем, необходимо применять следующие СОЖ:
разведенную эмульсию (одна часть эмульсии, смешанная с 160 частями воды);
для деталей из латуни и стали можно использовать льняное масло;
для изделий из алюминия – керосин;
для деталей из красной меди – можно скипидар;
в изделиях из чугуна и бронзы нарезание следует проводить всухую.
Нельзя использовать минеральные и машинные масла – они способствуют значительному возрастанию сопротивления, которое инструмент преодолевают в процессе работы, оказывают отрицательное влияние на шероховатость резьбы и приводят к быстрому износу метчика.
1.2. Правила нарезания внутренней резьбы метчиком
При ручной нарезке резьбы инструмент вставляют в отверстие вертикально (без перекоса). Вороток вращают в нужном направлении (для правой резьбы по часовой стрелке) не все время, а периодически делают 1–2 оборота в обратную сторону.
При таком вращательно-возвратном движении метчика срезаемая стружка ломается, становится короткой (дробленой) и легче удаляется из рабочей зоны, а процесс формирования резьбы значительно облегчается. По окончании нарезания инструмент вывертывают вращением воротка в противоположную сторону, затем его прогоняют по готовой резьбе насквозь или до упора для глухих отверстий. Необходимо также придерживаться следующих правил:
При формировании резьбы в вязких и мягких металлах (алюминий, медь, баббиты и другие), а также в глубоких отверстиях инструмент следует периодически выкручивать из отверстия для очистки канавок от стружки.
При использовании комплекта метчиков необходимо применение всех инструментов набора. Нарезание сразу чистовым метчиком или средним, а затем чистовым без прохода черновым не ускоряет, а только замедляет и затрудняет процесс нарезания. Кроме того, резьба при этом получается некачественной, а инструмент может сломаться. Чистовой и средний метчики вкручивают в отверстие вручную (без воротка) до тех пор, пока инструмент не пойдет по резьбе правильно, и только после этого устанавливают вороток и продолжают работу.
В процессе нарезания требуется тщательно следить за правильностью врезки инструмента, чтобы не было его перекоса. Для этого необходимо через каждые вновь нарезанные 2–3 нитки стружки проверять положение метчика относительно верхней плоскости детали с помощью угольника. Особенно осторожно следует работать с глухими и мелкими отверстиями.
Конструкция метчика
Метчик (рис. 1) представляет собой закаленный винт, на котором прорезано несколько прямых или винтовых канавок, образующих режущие кромки инструмента. Канавки также обеспечивают размещение стружки, образующейся при резании стружка может выводиться из зоны резания.
Метчик состоит из двух частей - рабочей и хвостовика, на конце которого выполнен квадрат (у ручных метчиков). Рабочая часть метчика включает в себя: режущую (заборную) часть, которая обеспечивает удаление основной части припуска на обработку; калибрующую часть, осуществляющую окончательную обработку резьбы; стружечные канавки; перья (витки резьбы, разделенные стружечными канавками) и сердцевину, обеспечивающую метчику достаточную для обработки прочность и жесткость. Хвостовая часть метчика служит для закрепления его в воротке, которым производятся рабочие и холостые перемещения метчика.
Рабочую часть метчика изготавливают из инструментальных углеродистых сталей марок У11, У11А, быстрорежущей стали или твердого сплава. Выбор материала рабочей части зависит от физико-механических свойств обрабатываемой заготовки. У цельных метчиков материал хвостовой части тот же, а у метчиков, состоящих из двух частей, соединяемых сваркой, хвостовую часть изготавливают из конструкционной стали марок 45 и 40Х: Число стружечных канавок, выполненных на метчике, зависит от его диаметра (три канавки дтя метчиков диаметром до 20 мм и четыре - для метчиков диаметром свыше 20 мм).
Основную работу при нарезании резьбы выполняют режущие кромки, образованные пересечением передних поверхностей канавки с задними (затылованчыми, выполненными по архимедовой спирали) поверхностями рабочей части. Затылование задней поверхности режущих зубьев позволяет сохранить постоянным их профиль после переточки, которая осуществляется централизованно в заточных цехах.
Как правило, метчики изготовляют с прямыми канавками, однако для улучшения условий резания и получения точных и чистых резьб применяют метчики с винтовыми канавками. Угол наклона такой канавки к оси метчика составляет 8… 15°. Для получения точных и чистых резьбовых поверхностей в сквозных отверстиях при обработке мягких и вязких материалов используют бесканавочные метчики.
Рис. 1 Метчик:
а – конструкция: 1 – нитка(виток); 2 – квадрат; 3 – хвостик; 4 – канавка; 5 – режущее перо; б – геометрические параметры: 1 – передняя поверхность; 2 – режущая кромка; 3 – затылованная поверхность; 4 – задняя поверхность; 5 – режущее перо; α – задний угол; β – угол резания; δ – угол заострения; γ – передний угол; в – с винтовой стружечной канавкой: 1 – канавка; г - нарезание глухой резьбы; ω – угол наклона винтовой канавки.
- " onclick="window.open(this.href," win2 return false >Печать
Нарезание внутренней резьбы
Внутреннюю резьбу (резьбу в отверстии) нарезают метчиком (рис. справа). Изготовляют метчики из инструментальной углеродистой, легированной или быстрорежущей стали. Метчик состоит из хвостовика и рабочей части .
Хвостовиком
метчик крепится в воротке
или патроне станка
.
Рабочая часть
метчика представляет собой винт с продольными или винтовыми канавками для нарезания резьбы. Как и в плашках, в рабочей части метчика имеется заборная часть для облегчения входа инструмента в отверстие. Винтовые канавки, аналогично продольным отверстиям в плашке, образуют режущие кромки. По ним же сходит стружка.
Ручные метчики для нарезания метрической резьбы выпускают в комплекте, включающем два метчика для резьбы диаметром до 3 мм и три (№
1
-черновой
, № 2
- средний
и № 3
- чистовой
) для резьбы диаметром больше 3 мм. Черновой метчик
выполняет основную работу и срезает до 60 % слоя металла, подлежащего снятию. Получистовой метчик
срезает до 30 % слоя металла. Чистовой метчик
придает резьбе окончательную форму и размеры и срезает остальные 10 % слоя металла. Метчики, входящие в комплект, имеют разные диаметры резьбонарезной части и различную форму профилей. На хвостовой части всех метчиков комплекта выбиты круговые риски (1,2,3
) или проставлены номера метчиков, а также указаны размеры резьбы - диаметр
и шаг
.
Для вращения метчика при нарезании резьбы ручным способом применяют приспособление - вороток (рис. слева). Воротки бывают – нерегулируемые (рис. а ) и регулируемые (рис. б ).
Прежде чем приступить к нарезанию резьбы в отверстии, выполняют разметку места отверстия с обязательным его накерниванием . С учетом размеров будущей резьбы по таблице (см. табл. ниже) подбирают диаметр сверла.
| Диаметр резьбы | Диаметр сверла | Диаметр резьбы | Диаметр сверла | ||
| Чугун | Сталь | Чугун | Сталь | ||
| 2 | 1,6 | 1,5 | 3,0 | 4,1 | 4,2 |
| 2,3 | 1,9 | 1,9 | 6,0 | 4,9 | 5,0 |
| 2,6 | 2,15 | 2,15 | 8,0 | 6,6 | 6,7 |
| 3,0 | 2,5 | 2,5 | 10,0 | 8,3 | 8,4 |
| 4,0 | 3,4 | 3,5 | 12,0 | 10,0 | 10,1 |
Иногда можно воспользоваться простым способом - чтобы узнать диаметр отверстия под нужную резьбу из диаметра резьбы вычитают шаг и получают диаметр отверстия.
Размер диаметра отверстия под резьбу можно вычислить по формуле D=d-1,6t,
где D - диаметр отверстия, мм;
d - диаметр нарезаемой резьбы, мм; t - глубина резьбы, мм.
Размеры воротка для закрепления метчика при нарезании резьбы подбираются в зависимости от диаметра нарезаемой резьбы. Примерная длина воротка может быть определена по формуле
L=20D+100 мм,
где D - диаметр резьбы.
При нарезании внутренней резьбы металл как бы выдавливается, уменьшая диаметр отверстия. Поэтому диаметр сверла должен быть несколько больше внутреннего и меньше наружного диаметра резьбы. Если диаметр отверстия меньше требуемого, метчик сломается, а если больше - резьба будет неполной, ослабленной.
Просверленное отверстие обрабатывают зенкером
. Применение этого инструмента позволяет улучшить качество, уменьшить конусность, овальность боковой поверхности отверстия. Зенкером работают так же, как и сверлом.
Для качественного нарезания резьбы важно правильно закрепить деталь в тисках и установить в отверстии первый метчик (рис. выше а
). Деталь закрепляют так, чтобы поверхность с отверстием была параллельна плоскостям губок тисков, а метчик - перпендикулярен плоскости детали и губкам. Перпендикулярность (угол 90°) проверяют угольником (рис. б
).
Нарезают резьбу следующим образом (рис. в
). Сначала устанавливают метчик № 1. Предварительно его резьбовую часть смазывают маслом. Прижимая левой рукой вороток к метчику, правой плавно вращают его вправо до тех пор, пока метчик не врежется на 1-2 нитки. Одновременно следят за сохранением прямого угла, при необходимости направляя метчик. После того, как метчик занял правильное устойчивое положение и началось нарезание резьбы, вороток берут обеими руками и вращают с легким нажимом, перехватывая через каждые пол-оборота. Для того чтобы стружка ломалась и уходила в канавки метчика, его вращают возвратно-поступательно: полтора оборота вперед и пол-оборота назад.
Закончив проход метчиком № 1, его вывертывают, вставляют метчик № 2, заправляют в резьбу, устанавливают вороток и нарезают. Окончательно доводят резьбу метчиком № 3 и проверяют резьбу (рис. г).
Глухие отверстия под резьбу просверливают на глубину несколько большую, чем длина резьбы.
Качество резьбы в условиях мастерских можно проверить, вворачивая в отверстие соответствующий болт.
При нарезании резьбы иногда возникают следующие дефекты, которых следует избегать:
1) шероховатая или рваная нарезка
- получается, если отсутствует смазка, а также из-за перекоса метчика или плашки;
2) резьба неполного профиля
- если диаметр отверстия больше нормы или диаметр стержня меньше нормы;
3) перекос резьбы или поломка метчика
- если диаметр отверстия меньше нормы или диаметр стержня больше нормы.
При нарезании резьбы в вязких и мягких металлах необходимо периодически вывертывать метчик и очищать канавки от стружки.
Резьбу следует нарезать последовательно полным набором метчиков.
Необходимо тщательно следить за тем, чтобы не было перекоса метчика.
Надо проявлять особую осторожность при нарезании резьбы в глухих отверстиях.
Обязательно надо периодически смазывать нарезаемую резьбу маслом.
Любое техническое изделие состоит из отдельных деталей, скрепляемых между собой с помощью крепёжных элементов. Хотя резьбовые соединения были известны ещё в Древнем Риме, Китае, а также цивилизации Майя, метчик стал использоваться в качестве резьбообразующего инструмента лишь в конце Средних веков (XV–XVI столетие). До этого внутреннюю спираль гайки изготавливали другими способами, в том числе и с помощью токарного станка.
Особенности устройства
Вначале использовали трёх- или четырехгранный стержень, на котором выпиливали зубчики. Конец затачивали на пологий конус. При завинчивании такого артефакта в отверстие гайки или корпуса зубчатые перемычки нарезали внутреннюю резьбу. Понятно, что такой инструмент был далёк от совершенства, поскольку режущие зубья не имели заднего угла, а передний угол был отрицательным. Однако постепенно его конструкция совершенствовалась, пока не стала более рациональной. Сегодня любой метчик для нарезания резьбы имеет схожие конструктивные элементы:
- Канавки для выхода стружки и подведения охлаждающе-смазочной жидкости (СОЖ). Количество их обычно - от 2 до 6 .
- Профиль впадин может быть разным: однорадиусный, прямолинейные передняя и задняя поверхности, прямолинейная передняя и радиусная задняя .
- Направление канавок: прямолинейные, спиральные правые и левые . Первые применяются в обычных универсальных метчиках. Канавки с левонаправленной винтовой линией служат для нарезания резьбы на проход. При этом стружка идёт перед метчиком, чтобы не портить нарезку. Правые углубления применяют для глухих отверстий, чтобы стружка выводилась назад, в противном случае она, будучи спрессованной, сломает инструмент.
- Заборная часть выполняется конической, для того чтобы облегчить врезание режущих зубьев в материал детали . Угол наклона выполняют от 3 до 20 градусов, в зависимости от назначения метчика (черновой, промежуточный, чистовой).
- Калибрующая часть - цилиндрическая, имеет обратное занижение до 0,1 мм, служащее для уменьшения силы трения . С этой же целью калибрующие зубья затылуют на расстоянии 1/3 ширины пера от вершины зуба. Занижение составляет около одной десятой миллиметра для резьб диаметром от 12 до 30 мм.
Виды метчиков
По назначению
- Слесарные (ручные) метчики используют для изготовления резьбы с помощью воротка. С целью уменьшения усилия, изготавливаются комплектом, в составе которого 2–3 инструмента, каждый из которых снимает лишь часть припуска на обработку. Первый метчик является черновым, последний - чистовым. Чтобы различить их между собой, на хвостовик наносят маркировку в виде чёрточек (одна, две, три черты). Слесарные метчики в основном используют для нарезания резьбы в корпусных деталях.
- Машинные (машинно-ручные) . Применяются для механизированного нарезания резьбы на станках: сверлильных, токарных, агрегатных, типа обрабатывающий центр. Конструктивно не отличаются от слесарных, разве что имеют укороченную заборную часть и более высокую стойкость. Основное назначение - нарезание резьбы в деталях.
- Гаечные . Как видно из названия, используются для нарезания гаек. Состоят всегда из одного метчика с удлинённым заборным конусом. При работе метчик из гайки не вывинчивают, а готовые гайки нанизывают на удлинённый хвостовик, который имеет 2 исполнения: прямолинейный и радиусный (изогнутый). Первое используют на сверлильных и токарных станках. После заполнения накопительной части хвостовика инструмент вынимают из быстрозажимного патрона и стряхивают готовые гайки. Кривой метчик применяют на резьбонарезных автоматах. В этом случае гайки под напором друг друга перемещаются до конца инструмента, где падают в тару.
Конструктивные исполнения
- Метчики с короткими канавками (бесканавочные). Используются для нарезания резьбы в алюминиевых сплавах, вязких низкоуглеродистых или высокопрочных легированных сталях.
- С винтовыми канавками. Используют на обрабатывающих центрах, при нарезании глухих резьб.
- С шахматным расположением зубьев. Последние на калибрующей части срезаны через один, тем самым уменьшается сила трения, что актуально для вязких материалов.
- Ступенчатые. Режущая часть инструмента разделена на два участка, каждый из которых работает по своей схеме формообразования. Например, 1-й участок режет по генераторной схеме, 2-й - по профильной. Или, 1-й работает как режущий инструмент, 2-й - как выглаживающий.
- Комбинированные. 1-я ступень представляет собой сверло, 2-я метчик. Как говорится - два в одном.
- Метчик-протяжка. С его помощью нарезают резьбу любого диаметра и шага в деталях со сквозным отверстием на токарном станке. Деталь надевают на хвостовик инструмента, после чего зажимают её в патрон станка, а хвостовик закрепляют в резцедержателе. Устанавливают автоматическую подачу, равную шагу нарезки и включают соответствующее вращение шпинделя. После того как протяжка выйдет из обрабатываемой детали, резьба готова.
- С внутренним подводом СОЖ. Применяют на специализированных или многооперационных станках для повышения производительности.
- Колокольного типа. Используют при нарезании сквозной резьбы большого диаметра (50–400 мм). Инструмент выполняется составным, состоящим из отдельных режущих секторов. Внутрь подводится СОЖ, количество перьев достигает 16, а просторные канавки вмещают большой объем стружки.
По виду нарезаемой резьбы
- Метрические, обозначаются буквой М. Размеры, в том числе и шаг резьбы, измеряются в миллиметрах . Ниже приведена таблица параметров метчиков с основным (крупным) шагом. Для каждого типоразмера ГОСТ 8724–2002 устанавливает несколько дополнительных (мелких) шагов. Три миллиметра - максимальный, который под силу нарезать с помощью воротка.
Обозначение Размеры, мм Основной шаг Сверление под резьбу
- Дюймовые конические. Диаметр выражается в английских единицах длины - дюймах (25,4 мм) , а вместо шага записывается обратная величина - количество витков на 1”, или на техническом лексиконе - количество ниток. Чем больше ниток, тем меньше шаг резьбы. Средняя поверхность резьбы имеет уклон, составляющий 1° 47′ 24», поэтому метчик в конце нарезания доходит до упора, что следует иметь в виду, чтобы не сломать его.
- Трубные цилиндрические. Разновидность дюймовых резьб, ограниченная ассортиментом стандартных металлических труб . Шаг также выражается в нитках на 1 дюйм.
- Трубные конические. То же, что и цилиндрические, но с уклоном. Диаметр сверления под резьбу на несколько десяток меньше . Резьба нарезается до упора.
Сводная таблица содержит параметры метчиков с дюймовым шагом резьбы
Конические
Обозначение Шаг резьбы (ниток на дюйм) Диаметр отверстия, мм
K 1/16” 27 6,0
K 1/4” 18 10,7
K 3/8” 18 14,3
K 1/2” 14 17,5
K 3/4” 14 23,0
K 1” 11,5 28,7
Трубные цилиндрические
G 1/4” 19 11,5
G 3/8” 19 15,0
G 1/2” 14 18,7
G 5/8” 14 20,6
G 3/4” 13 24,2
G 7/8” 12 27,9
Трубные конические
Rc 1/8” 28 8,2
Rc 1/4” 19 11,0
Rc 3/8” 16 14,5
Rc 1/2” 14 18,1
Rc 3/4” 12 23,6
Инструментальный материал
Ручные метчики при работе нагреваются незначительно, поэтому их изготавливают из высокоуглеродистых инструментальных сталей У10А, У12А. Для машинных метчиков, работающих на повышенных скоростях, применяют быстрорежущие стали Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8. Самый лучший быстрорез - Р18. Наконец, высокопроизводительные станки оснащают твердосплавным инструментом. Небольшие метчики изготавливают полностью из твёрдого сплава, средние выполняют напайными, а крупные обычно имеют сборную конструкцию.
Резьбовое соединение является основным способом соединения деталей. При изготовлении своими руками любого приспособления из металла возникает необходимость самостоятельного нарезания резьбы. Нарезка позволяет своими руками сформировать резьбу в различных отверстиях.
На практике приходится иметь дело с различными материалами, которые отличаются по своим свойствам. Нарезка должна учитывать особенности материала. Существуют определенные правила, выработанные годами, которые позволяют качественно выполнить нарезание резьбы разных размеров и видов.
Особенности строения метчиков
Метчик, относящийся к группе слесарно-токарных режущих инструментов, имеет форму стержня, на котором выполнен режущий элемент. Он предназначается для нарезания внутренней резьбы, то есть внутри отверстия в различных материалах, а также для восстановления поврежденной внутренней резьбы.
Набор металлорежущего инструмента: а - сверла, б - зенкеры, в - развертки, г - метчики, д - плашки.
Инструменты состоят из рабочей и хвостовой частей. В свою очередь, рабочая часть делится на заборный (режущий) и калибрующий участок. Режущий участок ответствен за основную функцию метчика — нарезание резьбы, и, чаще всего, имеет конусную форму. Он обладает зубьями в виде резцов, размещенных по окружности. Калибрующий участок выполняет задачу окончательного формирования. Он выполнен в виде цилиндра с зубьями, являющимися продолжением зубьев режущего участка. Этот участок значительно длиннее заборного. Рабочая часть в продольном направлении разрезана канавками, которые предназначены для формирования резцов и вывода стружки. В метчиках диаметром до 22 мм выполняется три канавки. Устройства специального назначения могут изготавливаться без канавок. Канавки могут быть прямыми или винтообразными.
Хвостовая часть имеет форму цилиндра. На конце участка выполнен квадрат для установки в крепежный инструмент. В этой части выбивается маркировка по диаметру. С помощью хвостовика инструмент фиксируется в ручном держателе или патроне станка.
Вернуться к оглавлению
Основные виды метчиков
По способу использования метчики делятся на два типа — ручные и машинные. Первые устанавливаются в ручных держателях (воротках) и предназначены для нарезания внутренней резьбы вручную. Машинные крепятся в специальные держатели для патронов токарного станка.
По виду резьбы, нарезаемой метчиком, они делятся на несколько видов. Метрический предназначен для нарезания наиболее распространенной метрической резьбы. Трубный формирует внутреннюю резьбу на трубах, а также усиленную в отверстиях металлических деталей. Дюймовый — это устройство для специальной дюймовой резьбы, а также конусообразной. Специализированные гаечные метчики изготавливаются из очень прочной стали (Р6М5) и имеют особую форму хвостовиков.
Кроме того, метчики подразделяются на одиночные и комплектные. Комплектные применяются для того, чтобы резать в несколько заходов. Комплект может содержать два метчика — чистовой и черновой; или три метчика — черновой, средней обработки и чистовой. Комплектность указывается на хвостовой части инструмента. Метчики в комплекте отличаются по форме зуба: у чернового зуб имеет трапециевидную форму; у среднего — треугольник с закругленной вершиной; у чистового — треугольник с острой вершиной.
Вернуться к оглавлению
Основные параметры
В общем случае нарезать резьбу — это значит изготовить выступ на внутренней поверхности отверстия так, чтобы он образовал винтовую линию. Такой выступ, как и вся резьба, характеризуется следующими основными параметрами: угол подъема винтообразной линии, шаг, вид профиля выступа и угол подъема профиля, наружный и внутренний диаметр. Кроме того, принято выделять еще глубину, определяемую по наружному и внутреннему диаметрам.
По направлению резьба может быть правой, когда винтообразный выступ поднимается против часовой стрелки, и левой, когда направление подъема выступа совпадает с движением часовой стрелки. По форме профиля выступа выделяются два основных типа: резьба с прямоугольным профилем и с треугольным профилем. Существуют еще специальные формы профиля, но они в бытовых условиях практически не применяются.
Основной является метрическая резьба. Такой профиль представляет собой треугольник с углом профиля 60º. По шагу метрическая делится на резьбу с крупным шагом и с мелким шагом. Пример полного обозначения метрической резьбы — М10х1-6Н. Обозначение нужно понимать следующим образом:
- М — метрическая резьба;
- 10 — номинальный диаметр;
- 1 — шаг резьбы;
- 6Н — пределы допуска отклонений размеров.
При нормальном (крупном шаге) обозначение сокращается (например, М10). В случае левой резьбы, вводится обозначение LH.
Вторым по распространенности в быту является трубный цилиндрический тип. Профиль представляет собой треугольник с углом при вершине 55º. Такой тип используется при соединении труб и цилиндров, где нужна повышенная герметичность соединения. Трубная цилиндрическая резьба обозначается буквой G с указанием диаметра в дюймах.
Упорная резьба основана на трапециевидном профиле с углами наклона с одной стороны 3º, с другой — 30º. В обозначение входит буква S, диаметр и шаг.
Вернуться к оглавлению
Выбор подходящего метчика
Вначале выбирается тип метчика по виду резьбы и ее назначению (форма профиля, шаг резьбы, допуски). По требованиям (классу) точности определяется, следует ли применить одинарный метчик или необходим комплект. Кроме того, метчики выпускаются с различной чистотой обработки их режущего элемента, что влияет на точность нарезания профиля резьбы.
Материал, в котором надо нарезать резьбу, влияет на выбор метчика. Так, следует учитывать передний угол заточки зубьев. Он составляет для стали — 5-10º, для медных сплавов — 0-5º, для алюминия и сплавов — 25-30º. Устройства могут изготавливаться из обычных сталей, высокопрочных сталей или высокопрочными напайками, что должно учитываться при рассмотрении того, материал какой прочности обрабатывается.
Основной выбор делается по диаметру отверстия, в котором производится нарезание внутренней резьбы. Диаметр метчика должен быть немного меньше диаметра отверстия. Так, для метрической резьбы М20 (диаметр метчика 20 мм) диаметр отверстия составляет 19 мм. При метрической резьбе, если нет особых требований, то выполняется стандартный шаг. Например, резьба М4 — шаг 0,7 мм; М5 — 0,8 мм; М10 — 1,5 мм; М12 — 1,75 мм и т.д.
Вернуться к оглавлению
Инструмент для крепления
Для того чтобы обеспечить нарезание резьбы, метчику необходимо придать вращательное движение с приложением усилия. Эту функцию выполняет ручной держатель — вороток. Он обеспечивает вертикальное крепление инструмента и возможность приложения значительной нагрузки за счет рычагов. Стандартная конструкция воротка содержит узел крепления метчика и удлиненные ручки, при помощи которых можно вращать приспособление вручную с усилием.
Крепление устройства осуществляется двумя способами. Одна из конструкций воротка состоит из двух частей. При сочленении этих частей внутри формируется отверстие для установки метчика. Обе части сближаются на регулируемое расстояние, которое устанавливается винтами. Второй вариант предусматривает единую конструкцию воротка с отверстием по центру. Метчик вставляется в это отверстие и зажимается 3-4 стопорными винтами. Ручки воротка выполнены с обеих сторон. Длины ручек могут составлять 15-25 см.
Вернуться к оглавлению
Подготовка к нарезанию
Нарезка внутренней резьбы начинается с просверливания нужного отверстия — сквозного или глухого. Главное условие: отверстие должно быть меньше диаметра резьбы. При сверлении отверстия рекомендуется выбирать сверло из следующего условия:
- при резьбе М3 — диаметр сверла 2,5 мм;
- при М4 — 3,4 мм;
- при М5 — 4,2 мм;
- при М6 — 5 мм;
- при М8 — 6,7 мм;
- при М10 — 8,4 мм.
Если необходимо нарезать большую резьбу, то диаметр отверстия определяется приблизительно умножением диаметра резьбы на 0,8.
Отверстие для нарезания внутренней резьбы делается на сверлильном станке или электродрелью. В последнем случае заготовка зажимается в тиски. Необходимо следить, чтобы сверло направлялось строго вертикально. На верхней кромке отверстия снимается фаска для облегчения входа метчика. Ее можно сделать сверлом большего диаметра или напильником. После сверления отверстие тщательно очищается от стружки, что особенно важно для глухих отверстий.
Вернуться к оглавлению
Нарезка резьбы метчиком
Деталь, в которой просверлено отверстие для внутренней резьбы, закрепляется в тиски так, чтобы фаска на отверстии находилась вверху. Ось отверстия должна расположиться строго перпендикулярно столу. Метчик надежно закрепляется в гнезде воротка и вертикально вводится в фаску отверстия заготовки. Держась обеими руками за ручки воротка, метчик прижимают к детали и вращают по часовой стрелке. Вращение производится плавно и равномерно с легким нажимом. Так делается два оборота вперед. Затем производится поворот на половину оборота назад (против часовой стрелки). В такой последовательности просверливается все отверстие.
При нарезании резьбы болт нужно закреплять.
При нарезке резьбы необходимо периодически охлаждать инструмент. Рекомендуется использовать следующие вещества: при работе с алюминием и его сплавами — керосин, с медью — скипидар, со стальными деталями — эмульсию. Для таких металлов, как бронза или чугун, охлаждающие смазки можно не применять.
Нарезку внутренней резьбы метчиком лучше всего производить комплектными метчиками. Вначале нарезается черновая резьба. Потом аналогично пропускают средний метчик, и только потом резьба окончательно формируется с помощью чистового. Исключение из процесса какого-либо метчика не приведет к заметному ускорению процесса, но значительно ухудшит качество работы.