Нарезание резьбы метчиком

Учебные вопросы:

1. Нарезание резьбы метчиками
2. Метчики с цилиндрической и конической заборной частью
3. Метчики специальных конструкций
4. Метчики-протяжки
5. Элементы режима резания и срезаемого слоя при нарезании резьбы метчиками

1. НАРЕЗАНИЕ РЕЗЬБЫ МЕТЧИКАМИ

Рабочая часть метчика (рис. 6.110) состоит из режущей или заборной части 1, калибрующей части 2. Хвостовик 3 может быть прямым, как у машинно-ручного метчика, показанного на рис. 6.110, так и изогнутым. Режущая часть метчика является одним из главных конструктивных элементов, которая выполняет основную работу резания — удаляет почти весь припуск в процессе формообразования резьбы.

Рис. 6.110. Машинно-ручной метчик

Рис. 6.111. Режущая часть метчика

Она характеризуется длиной l1 и углом φ (рис. 6.110 и 6.111). Длина режущей (заборной) части складывается из величины m вхождения метчика в отверстие и величины lэ эффективного участка, формирующего резьбу. Длина режущей части и угол заборного конуса зависят от толщины стружки а1, глубины профиля резьбы h и шага p резьбы.

продолжение 1 вопроса

Длина режущей части определяется числом шагов резьбы на ней. Так, у двухкомплектных метчиков диаметрами 4...52 мм длина режущей части чистового метчика l1 = 2Р, чернового — l1 = Р; у трехкомплектных метчиков длина режущей части получистового (среднего) метчика l1= 4Р, а чистового и чернового — такие же, как и у двухкомплектных. Угол заборного конуса, соответственно, может принимать значения от 5°30' до 18°.
Для создания лучших условий направления метчика в начальный момент работы диаметр d1 переднего торца метчика принимают на 0,1...0,4 мм меньше диаметра предварительно подготовленного отверстия.
Калибрующая часть метчика служит для зачистки, калибрования резьбы. Она окончательно формирует резьбу, обеспечивает необходимую точность размеров и шероховатость поверхности и является резервом для пополнения режущих зубьев по мере изнашивания и переточек метчика.

продолжение 1 вопроса

Передний и задний углы метчиков имеют важное значение, так как метчики работают в тяжелых условиях образования внутренней резьбы. На режущей части передний угол γ должен быть положительным. По ГОСТ 3266—81 рекомендуется для чугуна, бронзы, нержавеющей стали, титановых и молибденовых сплавов и хрупких латуней γ = 0...50; для сталей средней твердости, латуней, чугуна отожженного γ = 8... 10°; для мягкой и вязкой стали, вязких латуней, меди, магниевых сплавов γ = 1... 15°; для легких сплавов γ = 16...25°.
Задний угол а должен быть оптимальным на вершинных режущих кромках, так как они срезают основную часть металла. В общем для метчиков рекомендуется а = 6... 12°. Меньшие значения принимают для ручных метчиков и при нарезании резьбы в легких сплавах.

продолжение 1 вопроса

Количество канавок зависит от диаметра метчика. Согласно ГОСТ 3266—81 количество канавок z = 3 для метчиков диаметрами от I до 17 мм; число канавок z = 4 для диаметров 18...52 мм. Ширина С режущих перьев должна быть достаточной по условиям прочности и допускать несколько переточек метчика по передней поверхности.
Хвостовик метчика цилиндрический с квадратами на конце для зажима и передачи крутящего момента. Диаметр d хвостовика на
0,25...1,5 мм меньше внутреннего диаметра резьбы метчика.
Выточка радиусом R, отстоящая от торца хвостовика на расстоянии l2, необходима для крепления метчика в быстродействующем патроне.

Рис. 6.112. Профили стружечных канавок метчиков

Рис. 6.113. Квадрат хвостовика

2. МЕТЧИКИ С ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ И КОНИЧЕСКОЙ ЗАБОРНОЙ ЧАСТЬЮ

Заборная часть метчиков (рис. 6.115) (φ1— угол конуса, на котором нарезается резьба; φ — угол, на котором срезаются вершины). Вершины могут не срезаться; в этом случае φ1 = φ. В отличие от метчиков с цилиндрической заборной частью у метчиков с конической заборной частью средний и внутренний диаметры резьбы на заборной части непрерывно изменяются.
При нарезании резьбы метчиком с цилиндрической заборной частью схема резания называется последовательной. рис. 6.116,а

Рис. 6.115. Цилиндрическая (а) и коническая (б) заборные части

Рис. 6.116. Схемы резания

Схема резания (рис. 6.116, б) называется профильной, когда в работе участвуют три режущих кромки.

продолжение 2 вопроса

Анализ работы метчиков с цилиндрической и конической заборной частью показывает следующее. Метчики с цилиндрической заборной частью более просты в изготовлении. Они работают без затылования по профилю заборной части; метчики с конической заборной частью требуют обязательного затылования заборной части по профилю резьбы. Метчики с цилиндрической заборной частью, работая только верхней режущей кромкой зуба, имеют общую меньшую длину режущих кромок, т. е. испытывают меньшие усилия резания по сравнению с метчиками с конической заборной частью. Однако они трудно врезаются в металл и начало резьбового отверстия часто получается разбитым; метчики с конической заборной частью легко врезаются в отверстие. И, наконец, метчики с цилиндрической заборной частью дают большую высоту микронеровностей поверхности резьбы, которая формируется боковыми точками верхней режущей кромки; метчики с конической заборной частью, срезая стружку всей длиной боковых режущих кромок, обеспечивают меньшую шероховатость резьбы и большую ее точность.
В целом метчики с конической заборной частью применяют для нарезания точных резьб.

продолжение 2 вопроса

Плашечный метчик предназначен для нарезания резьбы в плашках до сверления стружечных отверстий. Он имеет длинную заборную часть (рис. 6.117) со срезанными вершинами; l1 = 16 виткам. Длинная заборная часть необходима для снижения сил резания (метчик нарезает резьбу в прочной инструментальной стали),

Рис. 6.117. Заборная часть плашечного метчика

повышения стойкости метчика и точности нарезанной резьбы. Калибрующая часть имеет также значительную длину l- l1 = 30 витков, что связано с быстрым износом первых колибрующих зубьев и необходимостью иосполнения их следующими зубьями.

продолжение 2 вопроса

Маточный метчик (рис. 6.118) необходим для снятия заусенцев от предварительной обработки плашечным метчиком, а также для калибрования резьбы. Применяется после сверления в плашке стружечных отверстий.

Рис. 6.118. Профиль маточного метчика

Маточный метчик имеет на режущей части 12 витков, а на калибрующей 22, поскольку снимает более тонкие стружки, чем плашечный метчик. стали). Он также имеет 6... 10 наклонных под углом 8... 10° стружечных канавок, направление которых обратно вращению метчика. Это необходимо, чтобы не было ударов режущих кромок метчика о режущие кромки плашки

3. МЕТЧИКИ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

К метчикам специальных конструкций относят гаечные метчики с изогнутым хвостовиком, которые применяют на специальных гайконарезных автоматах и специализированных станках (рис. 6.119). Из всех видов РИ метчики при эксплуатации имеют большее число поломок.

Рис. 6.119. Схема работы метчика с изогнутым хвостовиком

Это связано, во-первых, с невозможностью существенного увеличения жесткости и прочности поперечного сечения из-за диаметральных ограничений. Во-вторых, при нарезании резьбы варьировать можно только скорость резания; подача равна шагу резьбы, а глубина резания связана с высотой профиля резьбы. Кроме того, при резании труднообрабатываемых вязких материалов наблюдается схватывание и защемление зубьев метчиков. Имеет место брекетирование стружки в стружечных канавках, что также ведет к поломке метчиков. В связи с этим применяют различные конструкции метчиков, относящихся к категории специальных.

продолжение 3 вопроса

Для улучшения отвода стружки метчики изготавливают с наклонными канавками, которые могут быть левого (для сквозных отверстий) и правого (для глухих отверстий) направлений (ω= 10... 16°) при нарезании правой резьбы (рис. 6.120, а, б). У метчиков с прямыми канавками при нарезании резьбы в сквозных отверстиях переднюю поверхность подтачивают под углом λ = 1... 10° (рис. 6.120, в)

Рис. 6.120. Метчики, обеспечивающие лучший отвод стружки

При нарезании резьбы в сквозных отверстиях в вязких материалах применяют метчики с укороченными канавками; иногда их называют бесканавочными (рис. 6.121). Для образования режущих кромок на длине lк, равной удвоенной длине заборной части, делают 2...3 канавки, составляющие с осью угол 10... 12°. Остальная часть метчика (калибрующая) не имеет канавок.

Рис. 6.121. Метчик с укороченными канавками

продолжение 3 вопроса

Метчики с альтернативным зубом применяют при нарезании резьбы в труднообрабатываемых материалах. Одна из боковых по­верхностей зуба срезается, у следующего по витку зуба срезается другая сторона и т. д. Схема развертки метчика с цилиндрической заборной частью, имеющего альтернативный зуб, показана на рис. 6.122.
При образовании таких зубьев снимается слой металла клиновидной формы, т. е. осуществляется косой срез. Схема резания в этом случае имеет вид, показанный на рис. 6.123.

Рис. 6.122. Альтернативные зубья метчика с цилиндрической заборной частью

Рис. 6.123. Схема резания для метчика, показанного на рис. 6.122

продолжение 3 вопроса

У метчиков с конической заборной частью производят прямой срез (рис. 6.124); схема резания — на рис. 6.125. Таким срезанием боковых сторон зубьев достигается следующее (на примере метчиков с конической заборной частью). Во-первых, уменьшается ширина стружки, снимаемой каждым зубом, но при этом удваивается толщина стружки, снимаемой несрезанной стороной зуба; в итоге уменьшаются усилия резания. Во-вторых, уменьшенная длина контактных трущихся поверхностей приводит к снижению сил трения и тепловыделения. Кроме того, работа двумя режущими кромками вместо трех уменьшает возможность защемления зубьев в вязком обрабатываемом материале.

Рис. 6.124. Альтернативные зубья
метчика с конической заборной частью

Рис. 6.125. Схема резания для метчика, показанного на рис. 6.124

продолжение 3 вопроса

При нарезании резьбы в особо вязких материалах рекомендуются метчики с прерывной резьбой. На рис. 6.126 показана первая схема срезания зубьев от пера к перу, т. е. расположение зубьев в шахматном порядке, а на рис. 6.127 — схема резания для этого случая.
На рис. 6.128 показана вторая схема образования прерывной резьбы, когда срезаны целые витки через виток. Срезание витков производят только на калибрующей части, поскольку при срезании их и на заборной части на некоторые зубья приходится значительная нагрузка.
Большее распространение имеет первая
схема.

Рис. 6.126. Схема метчика с прерывной резьбой

Рис. 6.127. Схема резания метчиком с прерывной резьбой

6.128. Вторая схема метчика с прерывной резьбой

4. МЕТЧИКИ-ПРОТЯЖКИ

Метчик-протяжка (рис. 6.129) позволяет нарезать внутреннюю резьбу любого профиля с любым числом заходов при большой длине. Производительность труда при нарезании резьбы метчиком-протяжкой повышается в 5... 10 раз по сравнению с обычными способами нарезания резьбы токарным резцом.

Рис. 6.129. Метчик-протяжка

Основные особенности метчика-протяжки:
а)расположение хвостовика впереди рабочей части, что обеспечивает работу РИ на растяжение в отличие от обычных метчиков, работающих на сжатие;
б)выполнение рабочей части в виде конической резьбы по всей его длине;
в)выполнение зуба метчика-протяжки без затылования по среднему диаметру с уменьшенной шириной профильной части по наружной поверхности и с двойной заточкой задней поверхности.

продолжение 4 вопроса

Наибольшая длина метчика-протяжки не должна превышать 550 мм, а длина нарезанной части — не более 400 мм, так как эти величины являются предельными для большинства резьбошлифовальных станков. Число перьев — 3...4 для диаметров до 32 мм и 5...8 для диаметров больше 32 мм. Метчик-протяжку можно использовать на любом универсальном токарном станке, имеющем минимальное число оборотов — 18...40 в минуту, с тем чтобы скорость резания не превышала 2...3 м/мин.

Рис. 6.130. Схема работы метчика-протяжки

Для нарезания резьбы расточенную по внутреннему диаметру деталь 1 (рис. 6.130) надевают на хвостовик метчика-протяжки 2. Хвостовик вставляют в отверстие державки 3, установленной в резцедержателе станка 4, и крепят клином. Выбирают величину продольной подачи, точно соответствующей шагу заданной резьбы, и соединяют суппорт с ходовым винтом маточной гайкой.

продолжение 4 вопроса

Для нарезания резьбы в деталях из труднообрабатываемых материалов (в частности, жаропрочных и нержавеющих сталей) применяют особую конструкцию метчика-протяжки с четырьмя резьбовыми участками, имеющими заборный конус (рис. 6.131).

Рис. 6.131. Метчик-протяжка для нарезания резьбы в труднообрабатываемых материалах

Наличие проточек на метчике-протяжке и заборного конуса на каждом из резьбовых участков облегчает резание вязких материалов, создает лучшие условия для выхода стружки, снижает трение на резьбовой поверхности и тем самым значительно разгружает метчик.

5. ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМА РЕЗАНИЯ И СРЕЗАЕМОГО СЛОЯ ПРИ НАРЕЗАНИИ РЕЗЬБЫ МЕТЧИКАМИ

Скорость резания (м/мин) при нарезании резьбы метчиками является линейной скоростью вращения периферийной точки на калибрующей части метчика:

При нарезании резьбы машинными метчиками скорость резания подсчитывают по формуле
где Сv — постоянный коэффициент;
Т— период стойкости метчика; kv — поправочный коэффициент на скорость.
Основное технологическое время для машинных метчиков рассчитывается так же, как и при нарезании резьбы резцами, а для гаечных метчиков так:
где l1 — высота гайки,
l — перебег.

продолжение 5 вопроса

Продольная (осевая) подача на один оборот метчика равна шагу резьбы, а глубину резания выражают через ширину среза bz, которая равна переменной длине режущих кромок. Толщина среза
где Sz = h/z1— подача на зуб (здесь z1 есть произведение числа зубьев на режущей части на число перьев метчика).
Площадь поперечного сечения среза F= bzaz является также переменной величиной.
Период стойкости машинных метчиков из быстрорежущей стали при нарезании резьбы в конструкционных сталях 40...90 мин; гаечных— 120...150 мин. За критерий затупления принимают износ по задним поверхностям у вершин зубьев на режущей части. Для машинных метчиков при нарезании резьбы в сталях величина предельного износа h3 = 0,125 d, а при нарезании резьбы в чугунах h3 = 0,07d (d — номинальный диаметр метчика).

Конец лекции!!!