Д

етали с резьбой имеют широкое распространение в про­мышленности. Существует ряд способов образования резьб: нарезание резцами, резьбовыми фрезами, метчиками, плаш­ками, резобонарезными гребенками, накатка резьбонакат­ными роликами, шлифованием, протяжкой, прошивкой и т. д. Каждый способ предусматривает использование определенного вида инструмента и имеет определенную область применения. Одним из самых распространенных видов резьбонарезного ин­струмента являются метчики, плашки и резьбонарезные гребенки.

9.1. МЕТЧИКИ

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

Основные типы и размеры метчиков, выпускаемых централи­зованно, приведены в табл. 9.1.

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 1Ъ углом ф, формой, геометрическими параметрами режущего клина, взаим­ным расположением режущих кромок отдельных зубьев, формой резьбовых участков режущей части. Длина режущей части 1г и угол ф определяют толщину (рис. 9.1) среза а для зуба метчика и нагрузку на инструмент. Толщина среза (мм) подсчитывается по формуле

а = Р tg ф/z,

где Р — шаг ларезаемой резьбы, мм; z — число зубьев мет­чика.

Значения 1г и ф для некоторых стандартных метчиков при­ведены в табл. 9.1.

Метчики ручные с нака­танной резьбой (ОСТ 2-И50-1—73) из угле­родистой стали для нареза­ния метрической резьбы по ГОСТ 9150—59. Комплект из двух штук d= 1-і-27мм; Р = 0,25 4- “5“3 мм; L = 25-М05 мм; / = 7-5- 45 мм; dx = 2,24-т — 4-20 мм; 2 = 3; 4; 1Х = = 0,12-т-18 мм и ф = 6-г — — т-7° — для чернового мет­чика; 1г — 0,5-г-6 ммиф = = 16-Т — 19° — для чистово­го метчика

. ^

_ ,Lfl ^ Для d< 3,5мм

Метчики ручные с нака­танной резьбой (ОСТ 2-И50-1—73) из угле­родистой стали для нареза­ния трубной резьбы по ГОСТ 6357—73. Комплект из двух штук d = 1/84-11/2" (диаметр

9,729— 47,805 мм); число ниток на дюйм 28—11; L = = 55-4-105 мм; / = 18-f — —40 мм; dx = 84-35,5 мм; 2 = 3; 4; /, = 5,5-hl4 мм и ф = 5° 30;—6° 30′ — для чернового метчика; 1г = = 1,84-4,5 мм и ф = 184- •4-19° — для чистового мет­чика

Метчики машинно-руч­ные из быстрорежущей ста­ли (ГОСТ 3266—71) для на­резания метрической резь­бы по ГОСТ 9150—59, оди­нарные и в комплекте из двух штук для сквозных и глухих отверстий d = 1,64-52 мм; Р = ~ 0,24-5 мм; L = 404- 4-200 мм; I = 84-70 мм; d = 2,244-35,5 мм; г = 3; 4; 1Х = 1,0 и 30 мм и ф = = 5° 30’4-18° — для чер­новых метчиков; 1Х = 0,74- 4-10 мм и ф = 174-22° — для чистовых метчиков

у уіелцчено |

V =4.

Метчики машинно-руч­ные для нарезания трубной резьбы по ГОСТ 6357—52 с г= 3 и 4 d = V2+2" (диаметр

9,729— 59,616 мм); L = = 804-195 мм; I = 18+ +40 мм; dx = 8+40 мм; /1 = 5,5+14 мм и ф— = 5° 30’+6° 30′ — черно­вые; 1г = 1,8+4,5 мм и ф = 18+19° — чистовые

Метчики

(ГОСТ 14713—69) для на­резания круглой резьбы по ГОСТ 13536—68 d = 9 мм; L = 100 мм; I = 40 мм; 1Х =.- 7 мм

Метчики машинно-руч­ные цельные твердосплав­ные, одноштучные, для на­резания метрических резьб по ГОСТ 9150—59,

ТУ 2-035-446—76 d — 6+10 мм; L = 60мм;

[1] = 20+25 мм; 1Х = 4,5+ +9,0 мм и ф = 6° — для сквозных, 1Х = 2,2+4,5 мм и ф = 12° — для глухих отверстий

		‘ Для й*Ъ,5-т5мм
75‘	-с & »
L >

А — д

г увеличено

. ЛЬ

д. А увеличено *tv

Метчики машинно-руч­ные с цельнотвердосплав­ной рабочей частью и сталь­ным хвостовиком (ТУ 2-035-446—76) для на­резания метрических резьб по ГОСТ 9150—59 d = = 12+ 16 мм

Метчики гаечные из бы­строрежущей стали (ГОСТ 1604—71) для наре­зания гаек с метрической резьбой по ГОСТ 9150—59, короткие d = 3+30 мм; Р = 0,35+ + 3,5 мм; L = 70+280 мм; I = 10+70 мм; 1Х = 6+ + 40 мм; dx = 2,24+ + 22,4 мм; г = 3; 4

Для d у 10 мм _________ L

‘ШЙЕ >н

увеличено

Метчики гаечные из бы­строрежущей стали с изо­гнутым хвостовиком (ГОСТ 6951—71) для наре­зания гаек с метрической резьбой по ГОСТ 9150—59, короткие и длинные ‘ d = 3+30 мм; I = 7+ + 70 мм; 1Х = 4+40 мм; Р.-= 0,35+3,5 мм; корот­кие L = 135+340 мм, длин­ные L = 140+420 мм

Для d> 10 мм

№

-к

Метчики машинные из быстрорежущих сталей с винтовыми канавками (ГОСТ 17933—72) для на­резания резьбы по ГОСТ 9150—59 в сквозных и глухих отверстиях d = 3+12 мм; Р — 0,35+ + 1,75 мм; L = 48+S0 мм; / = 12+28 мм; з — 3; со = = 10 или 30°; а = 4°; у = = 10°; 1Х =2+10,5 мм и Ф = 6° — для сквозных; 1г = 1+5,2 мм и ф = 12+ + 12° 30′ — для глухих от­верстий

Метчики (ГОСТ 6227—71) для нарезания конической дюймовой резьбы с углом профиля 60° по ГОСТ 6111—52 и трубной конической резьбы по ГОСТ 6211—69 Дюймовая резьба Ч8"—2": d= 10,7+61,2 мм; d1 = = 8+45 мм; dCp = 9,519+ + 58,325 мм; I = 18+45 мм; L = 55+140 мм; = 2,8+ + 6,6 мм

Трубная коническая резьба V8"+ 2"; d = 10,1+ + 60,6 мм; йг = 8+45 мм;

== 9,147+58,135 мм; /=18+50 мм; £=55+ + 140 мм; = 2,7+0 мм; г = 3; 4; 6

Метчики машинные с уко­роченными канавками (ГОСТ 17931—72) для на­резания резьбы по ГОСТ 9150—59 в сквозных отверстиях d = З-т-12 мм; L = 484- 4-90 мм; / = 12-т-29 мм;

= 1,5-г-15 мм; di = 8т" — т-9 мм; ф = 6-т-7* /к = = 4,2-г-21 мм; (о = —10°

Метчики машинные (ГОСТ 19872—74), осна­щенные твердосплавными пластинками, для нареза­ния трубных цилиндриче­ских резьб по ГОСТ 6357—73 в сквозных и глухих отверстиях дета­лей из чугуна с твердостью НВ < 300 Резьба V2"4-2": d =

= 20,955-г-59,614 мм; чис­ло ниток 14-т-П на 1 дюйм; L = 125-т-195 мм; I = 254- — т-40 мм; d1 = 16-т-40 мм; г = 4 (до 1") и 2 = 6 (св. Г); 1Х =84-9,2 мм и Ф = 14° — для сквозных; 1Х = 5,0~-6,4 мм и ф = = 19° — для глухих отвер­стий

Метчики машинно-руч­ные, оснащенные пластин­ками из твердого сплава (ТУ 2-035-446—76) для на­резания метрической резь­бы по ГОСТ 9150—59 d = 144-39 мм; L = 804- 4-170 мм; / = 164-32 мм;

= 11,24- 28 мм; 2 = 4; її = 34- 18 мм и ф = 64- — т-6° 30′ — для сквозных; 1Х = 1,54-6 мм и ф = 154- 4-16° — лля глухих отвер­стий

При выборе значений 1г и <р 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,

Рис. 9.1. Метчик (а) и его режущая часть с генераторной (б) или профиль­ной (в) схемами резания

оснащенных твердым сплавом); максимальное значение а *= = 0,15 мм. По выбранному в указанных пределах значению а определяют значения угла ф и 1и используя выражения:

Ф = arctg az/P и 1г — d — d0 — 2Д/(2 tg ф),

где d — наружный диаметр резьбы, мм; d0 — диаметр отверстия под резьбу, мм; Д —величина, равная 0,2—1 мм.

Обычно угол ф принимается равным для черновых метчиков 4—7е, 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 — ббльшие, 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 у 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. 9.7, или на основании опыта работы.

Рис. 9.2. 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 Спираль Архимеда

Задняя поверхность режущей части каждого зуба метчика образуется затылованием по спирали Архимеда (рис. 9.2, а), по дуге окружности радиуса R (рис. 9.2, б), по плоскости (рис. 9.2, е) или комбинацией поверхностей: Архимедова спи­раль — дуга окружности, плоскость — дуга окружности (рис. 9.2, г). Наиболее распространенной формой задней поверх­ности метчиков является поверхность, затылованная по спирали Архимеда.

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

tg ад. = kz!(ndx),

где ах —задний угол в рассматриваемой точке х dx —удвоен­ное значение радиуса точки, в которой определяется задний угол.

Параметр k может быть определен из этой формулы, если задан задний угол а на наружном диаметре d режущей части. Обычно угол а принимается равным 4—20°. Тогда

k — tg andlz

и, подставляя эту зависимость в формулу для tg аху получаем

tg ах = tg а (dldx).

При достаточно больших углах а 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 б, задняя поверхность затылуется одним из известных способов, а на остальной части зуба он не затыловывается и оформ­ляется по конусу.

Кинематический задний угол ак режущей части в работе может значительно отличаться от статического угла заточки. При резьбонарезании этот угол определяется по формуле

tg «К = tg « — P/(ndx) tg ф.

При вывинчивании метчика из отверстия

tg ак = tg а + P/(ndx) tg ф.

Отсюда видно, что при резьбонарезании кинематический задний угол меньше статического угла заточки, а при вывинчи­вании — больше его. Поэтому при малых задних углах заточки и достаточно больших значениях шага резьбы и угла ф необходимо уточнять значение кинематического заднего угла ак. При вывин­чивании метчиков кинематический задний угол необходимо учи­тывать для анализа причин выкрашивания режущих кромок под действием корней стружки глухих отверстий.

Углы наклона режущей кромки метчика X и Хг 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 X. Отрицательное значение угла X 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. 9.1,6, генераторная схема резания), и постоянной высоты, когда резьба режущей части нарезается под углом ф к резьбе калибрующей части, имеет полный по высоте профиль (рис. 9.1, 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 резь — бонарезание, 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.

Параметр шероховатости передних и задних поверхностей и профиля резьбы режущей части не должен превышать для мет­чиков степеней точности Н1У Н2, Я5, С7, С, Z), А1 Ra = 0,63 мкм, для метчиков степеней точности Н4, С2, А2 —Ra = 1,25 мкм.

Допустимые значения биения по наружному и среднему диаметрам метчиков

Тип	Диаметр,	Допустимое биение, мм
метчика	мм	режущей части	калиб­ рующей части
Ручные	Весь диапа­ зон	0,1	0,1
Машинные	<24	0,03	0,02
и машинно­ручные	>26	0,04	0,03
Гаечные	<24 >24	0,05 0,06	0,03 0,04

Биение режущих кромок метчиков относительно оси не должно превышать зна­чений, приведенных в табл. 9.2.

Для облегчения работы метчиков, особенно при их введении в обрабатываемое отверстие, со стороны ра­бочего торца метчика сни­мается фаска (0,5—1 мм)х X 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. Неза — тылованные 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.

Шероховатость поверхностей профиля калибрующей части резьбы, а также допустимые биения совпадают с приведенными выше значениями для режущей части.

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

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

Степени точности метчиков соответствуют: машинно-ручных и гаечных для метрической резьбы — посадкам скольжения Н1; Н2; НЗ; для метрической резьбы с зазорами — С1 для дюймовой резьбы —С и D; ручных для метрической резьбы — Н4, С2, А2 машинно-ручных для трубной резьбы —А1 и А2. Допуски на резьбы устанавливаются ГОСТ 16926—71, ГОСТ 7250—60 и ГОСТ 19090—73, а исполнительные размеры резьбы метчиков — ГОСТ 17039—71.

Средний диаметр метрической резьбы рассчитывается по фор­муле

^ср = d—0.6495/5,

где d — номинальный диаметр резьбы, мм.

Схема расположения полей допусков среднего диаметра резьбы гайки и метчика М22Х2 приведена на рис. 9.3. Поля допусков метчиков приведены для одноштучных метчиков или чистовых метчиков в многоштучном комплекте.

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 зенкерований. Оба эти фактора уменьшают рабочую высоту

нарезаемой резьбы, что в большинстве случаев допустимо [в раз­личных отраслях промышленности широко применяются резьбы с высотой рабочего профиля (% к теоретической высоте профиля)—

просриль

т

Рис, 9.3. Схема расположения полей допусков среднего диаметра резьбы гайки и метчика М22Х2: а — с посадками скольжения; б — для резьб с посадками с зазором

75, 60 и даже 55%], а следовательно, и сокращают нагрузку на зерновой 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 СОС к режущим кромкам. Они характеризуются профилем и размерами поперечного сечения, длиной, углом наклона оа 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 І (рис. 9.2) 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, (0,4-7-0,45) d или (0,54-0,55) d.

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.

Профиль канавки должен иметь плавные переходы между прямолинейными и криволинейными участками: радиус кривизны при этом должен выбираться наибольшим с целью ликвидации концентраторов напряжений в канавках. Расчеты показывают, что коэффициент концентрации напряжений для метчиков с тремя, четырьмя и шестью зубьями может иметь достаточно большое значение (соответственно 2,54; 2,21; 1,69), из-за чего снижаются возможности метчика и сокращается срок его службы. Правильно разработанный профиль канавки может снизить коэффициент концентрации в 1,5—1,2 раза, улучшить работоспособность не только нового метчика, но и метчика, прошедшего несколько переточек.

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 є = 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, однако в последнее время освоено производство метчиков и с уменьшенной длиной канавок (см. табл. 9.1).

К качеству отделки поверхностей канавок метчиков предъяв­ляются повышенные требования — они должны быть полированы или гидрополированы. Иногда, при обработке алюминиевых спла­вов, рабочая часть метчика, в том числе и канавки, хромируется.

В последние годы с развитием абразивной и алмазной промыш­ленности созданы абразивные, алмазные круги на новых видах связки, позволяющие вышлифовывать профиль резьбы метчика и профили канавок «по целому» — из цилиндрических закаленных заготовок. Благодаря этому качество поверхности улучшается, повышается точность изготовления метчиков, что благоприятно сказывается на повышении их работоспособности и повышении качества обработанного отверстия.

Угол наклона стружечных канавок со 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. В табл. 9.3 приведены рекомендуемые значения числа стружечных канавок метчи­ков [49 ].

Т а^5 л и ц а 9.3 Число стружечных канавок метчиков Обрабатываемый Диаметр метчика, мм материал 2 — 6 8—14 16 — 20 22 — 24 27—36 39-52 Черные металлы Легкие сплавы 2—3 2 3 2—3 3 3 3—4 3-4 4 4 4-6 4—6

Рекомендации по числу канавок метчиков содержатся также в соответствующих стандартах на метчики или в приложениях к ним (см. табл. 9.1).

Рабочая часть метчиков выполняется из инструментальных углеродистых (У 11 А, У12А) или быстрорежущих сталей, а также из твердых сплавов группы ВК. Метчики с рабочей частью из быстрорежущей стали диаметром свыше 6 мм выполняются свар­
ными: рабочая часть из быстрорежущей стали приваривается к стальному корпусу (хвостовику). Метчики, оснащенные твердым сплавом, разделяются на метчики цельнотвердосплавные (диа­метром до 8 мм), метчики с цельнотвердосплавной рабочей частью (диаметр 8—12 мм), припаянной или приклеенной к стальному корпусу, метчики, оснащенные режущей частью в виде пласти­нок из твердого сплава группы ВК. Корпуса сварных быстроре­жущих и напайных твердосплавных метчиков, а также корпуса метчиков, оснащенных пластинками из твердого сплава, выпол­няются из конструкционных марок 45 и 40Х, инструментальных легированных марок 9ХС, ХВСГ или малолегированных быстро­режущих сталей.

Рис. 9.4. Метчик со съемной рабочей частью

Твердость метчиков из инструментальных сталей в зоне ра­бочей части должна быть не менее HRC 60—62, для метчиков из быстрорежущих сталей диаметром до 6 мм —HRC 61—63 и для

метчиков из быстрорежущих сталей диаметром свыше 6 мм — HRC 62—65 (твердость рабочей части метчиков из вольфрамо­ванадиевых и кобальтовых быстрорежущих сталей с массовой долей V ^ 3% и Со ^ 5% должна быть выше на 1—2 ед. HRC). Твердость корпусов метчиков, оснащенных пластинками твердого сплава, должна соответствовать HRC 30—50. Твердость хвосто­виков в зоне квадрата и кольцевой канавки всех типов метчиков, кроме гаечных, а также твердость квадрата и хвостовика за квад­ратом у гаечных прямых метчиков, так же как лыски и участки хвостовика на расстоянии 1—2 диаметра за лыской у этих мет­чиков, должна быть HRC 35—50. У гаечных метчиков с изогну­тым хвостовиком последний подвергается термообработке на участке, отстоящем от рабочей части на 5—9 диаметров (для цельных метчиков) и на 2—3 диаметра для сварных метчиков.

Кроме приведенных в табл. 9.1 основных видов выпускаемых метчиков представляет интерес ряд новых конструкций, отра­жающий те направления, по которым осуществляется совер­шенствование этого инструмента.

На рис. 9.4 приведена конструкция метчика фирмы «Джанин» (Франция), отличающаяся тем, что рабочая часть соединена с хво­стовиком механически. На рабочей части выполняется торцовый выступ, на хвостовой — сопрягаемый с ним паз. С помощью такого замка рабочая часть метчика может смещаться относительно
хвостовой в радиальном направлении. Для предотвращения произ­вольного смещения рабочая и хвостовая части охватываются подвижной подпружиненной втулкой. Для смены рабочей части достаточно сместить втулку в сторону хвостовика и разъединить рабочую часть и хвостовик.

На рис. 9.5 приведена конструкция метчика со сменной твер­досплавной рабочей частью, разработанная ленинградским филиа­лом СПТБ Оргпримтвердосплав совместно с Сестрорецким ин-

f 2 3 4 Рис. 9.5. Метчик со съемной цельиотвердосплавной рабочей частью

струментальным заводом им. Воскова. Твердосплавная коронка / с помощью винта 2 присоединяется к хвостовику 4 и стопорится винтом 3. Крутящий момент передается от хвостовика на коронку через торцовые выступы.

Появление конструкций метчиков с механическим креплением рабочей части позволяет сократить время на установку и пере­становку метчиков, сни­жает расход материалов, позволяет уменьшить за — пасы инструмента и осна — ^ стки (патронов) на складе, j

Другим направлением _ совершенствования конст­рукции метчиков ЯВИЛОСЬ рис 9 0 Метчик с отверстиями ДЛЯ ІЮД — создание метчиков с внут — вода СОЖ

ренними отверстиями ДЛЯ

подвода СОЖ в зону резания (рис. 9.6). Подвод жидкости (или СОС) непосредственно к режущей части метчика способствует снижению температуры в зоне резания, повышению стойкости метчиков в несколько раз, улучшению качества обрабатываемой поверхности и облегчению отвода стружки из зоны резания, осо­бенно при обработке глухих отверстий.

Эксплуатация метчиков осуществляется двумя основными спо­собами: обработкой резьбы с самозатягиванием метчика и обра­боткой резьбы с принудительной его подачей.

При работе самозатягиванием метчик, которому сообщается вращательное движение (иногда вращение сообщается обрабаты­ваемому изделию), сначала поджимается к обрабатываемому от­верстию с некоторым достаточным для начала резания усилием и после нарезания в отверстии нескольких витков начинает пере­мещаться в осевом направлении без приложения внешнего осе-

тК О* со EJ В Ч (О Н

	55 о-	050 ~ см’	«о	СО
Мощность	* =*>	о^	0Л«0 -Гож	со о"
Б	<Л 00 о’о~	05 <о о“о“	0,5
	*	о, і 0,019	0,078 0,05	0,06
н X 0) в	S о-
2
•к Я э	S а»	ю	ю	Ю
к
а ЪС	2 О	0,41 0,22	Г-.СО см* — Г	in
			СМж	см^
к				—•
X (0 т 0) a	о гз>	0,5	IO 05 CD о"	см^
JD Б о а о	5	05 00 о" o’	05 со сГо"	0,5
a и	о О	со о ю см	oO^iO ‘ФОО	г^ см"
Обо абатываемый	материал	Сталь 45 Силумин	Сталь 45 Чугун с #£ 140	Сталь 45
Марка мате-	риала режущей части	Р18	Р18	9ХС
Инструмент	Гаечные метчики	Машинные метчики	Плашки круглые

Значение коэффициента Cv и показателей степени в формулах скорости резания, крутящего момента и мощности

вого усилия (при работе гаеч­ными метчиками метчик остается неподвижным, а в осевом на­правлении перемещаются гай­ки). При работе с принуди­тельной подачей метчику кроме вращения сообщается осевая подача, равная шагу нарезае­мой резьбы. В первом случае метчик зажимается в «плаваю­щем» патроне, во втором — закрепляется жестко.

Рекомендуемые режимы ре­зания машинно-ручными и гаеч­ными метчиками приведены в общемашиностроительных нор­мативах [33] или в различных отраслевых и ведомственных нормативах.

Скорость резания (м/мин) при работе метчиками можно определить по формуле

ТтРуо

где d — номинальный диаметр метчика, мм; Р — шаг нарезае­мой резьбы, мм; Т — стойкость между переточками, мин; Cv, Уи — коэффициент и пока­затели степени, выбираемые из табл. 9.4.

Крутящий момент AfKp и эф­фективную мощность ЛГ9ф резь — бонарезания рассчитывают по формулам:

Мкр = Cndq«Py*k’jih

л/ _

™эф~ ттх *мKft •

Коэффициенты См, CNy а также показатели степени q и у выбираются из табл. 9.4. Коэффициенты К, *м, *м, учи­тывающие влияние обрабаты­ваемого материала на скорость резания, крутящий момент и

эффективную мощность, определяются из табл. 9.5. Коэффици­ент kh> учитывающий влияние затупления метчика, принимается равным 2,5—3.

Т а б л и ц а 9.5

Значения поправочных коэффициентов, учитывающих влияние обрабатываемого материала Коэф­ фи­ циент Сталь марок Чугун Инструмент 10 20 35 45 40Х серый с НВ 180-200 ков­ кий ^м 0,7 1,0 1,0 1,0 0,8 _ 1,7 Гаечные метчики *м 1,3 1,3 1,0 1,0 1,0 — 0,7 0,9 1,3 1,0 1,0 0,8 — 1,2 &м 0,7 1,0 1,0 1,0 0,8 0,5 1,7 Машинно-ручные и машинные метчики *м 1,7 1,3 1,0 1,0 1,0 1,5 0,8 *’м 0,9 1,3 1,0 1,0 0,8 0,7 1,4 ^м 0,6 0,7 1,0 1,0 0,8 _ 1.7 Круглые плашки kM 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 — 0,8 к 0,6 0,7 1,0 1,0 0,9 — 1.4

Ориентировочные режимы и стойкость машинно-ручных и гаечных метчиков при обработке сталей марок 35 с НВ < 190 и 45 с НВ с 212 приведены в табл. 9.6.

Скорость резания при работе машинными метчиками для труб­ной цилиндрической резьбы, оснащенными пластинками из твер­дого сплава (обработка чугунов с НВ с 300), принимается: для метчиков [9]/2—[10]/4"—15 м/мин; для метчиков Г—20 м/мин; для метчиков >1V4"—25 м/мин.

Точность резьбы, нарезаемой метчиками для метрических резьб, должна соответствовать: 4Н5Н или 5Н6Н —для метчиков степени точности Hl 5Н6Н или 6Н —для метчиков степени точности Н2 6Н или 7Н —для метчиков степени точности Н3 6G —для метчиков степени точности G1 и 7G —для метчиков степени точности G2

Критерием затупления метчиков может быть потеря точности резьбы отверстия, ухудшение качества резьбы, износ по задним граням перьев режущей части. Для восстановления режущих свойств метчики перетачивают как по задним поверхностям режущей части, так и по передним поверхностям режущей и

рекомендуемые скорости резания н стойкость машинно-ручных и гаечных метчиков Номиналь­ Шаг Скорость Стой­ Допустимый износ Метчики ный диа­ резьбы, резания, кость, по задней метр, мм мм м/мин мин грани, мм 2,0 0,4 3,7 0,1 2,2 0,45 3,7 од 2,5 0,45 4,6 0,2 3,0 0,5 5,0 0,2 4,0 0,7 5,4 0,3 Машинно­ 5,0 0,8 6,0 15 0,4 ручные 6,0 1,0 6,а 0,5 8,0 1,25 6,0 0,7 10,0 1.5 6,0 0,8 12,0 1,75 6,0 1,0 £ 0 1 СЛ to о Крупные шаги 20 1,0—2,2 3,0 0,5 40 40 0,5 4,0 0,7 12,0 40 0,6 5,0 0,8- 12,0 50 0,8 6,0 1,0 12,0 50 0,9 8,0 1,25 12,0 60 1,2 Гаечные 10,0 1,5 12,0 60 1,6 12,0 1,75 12,0 60 1,9 14,0; 16,0 2,0 12,0 60 1,9 18,0—22,0 2,5 15,0 70 2,0 24,0; 27,0 3,0 15,0 70 2,3 30,0 3,5 15,0 70 2,7 Прилд-ечан и е. Стойкость машинно-ручных метчиков приведена для длины режущей части. равной шести шагам.

калибрующей частей. При переточках возможна корректировка переднего и заднего углов в зависимости от обрабатываемого ма­териала. Рекомендуемые значения передних и задних углов мет­чиков приведены в табл. 9.7.

Для метчиков, выпускаемых централизованно, необходимо кроме приведенных выше критериев затупления учитывать на­грузки, предельно допускаемые данными метчиками. Это осо­бенно касается случаев применения метчиков при обработке высокопрочных материалов. Критические значения крутящего момента МКр КРит (Н-м) могут быть приняты для метчиков Мб—4,6; MS—11,4; М10—23; М12—40; М14—64; М18—161. Критерии затупления должны устанавливаться так, чтобы за­тупившийся метчик не создавал момента, превосходящего Мкр. крит.

Обрабатываемый материал и его характеристика	Значения^ углов,	Обрабатываемый материал и его характеристика	Значения^ углов,
перед­ него	заднего	перед­ него	заднего
Углеродистая сталь с ов> МПа: до 400 » 700 » 900 Стальное литье, поковки Легированные стали с ав> МПа: до 900 св. 900	12—15 8—12 6—8 6—10 6—9 3—6	10—12 10—12 10—12 5—7 . 5-7 5—7	Нержавеющие стали Чугун серый: НВ^ 180 НВ > 180 Чугун ковкий Медь Бронза Цинк Легкие сплавы со сливной стружкой Силумин	6—12 2—3 0—2 6—8 15-Т-20 6—8 15—20 15—25 8—12	6—8 5—7 5-7 5- 7 16—20 6— 8 16—20 16—20 10—12

При нарезании высокопрочных материалов с целью повышения значений критического момента целесообразно также использо­вать метчики с повышенной крутильной жесткостью. Такими мет­чиками являются метчики с винтовыми стружечными канавками.

Рис. 9.7. Зависимость коэффициента жесткости сече­ния *1 и продольной относительной деформации от угла наклона канавки со

На рис. 9.7 показано влияние угла наклона канавок со на отно­шение геометрической жесткости метчика с винтовыми канавками к жесткости метчика с прямыми канавками, вычисленное канд. техн. наук А. Л. Кириленко и автором. При одинаковом попе­речном сечении и одинаковом /^0 применение винтовых канавок с со = 40° может повысить крутильную жесткость в 1,5 раза. Вместе с повышением крутильной жесткости метчики с винтовой канавкой могут давать увеличение (за счет увеличения осевой

деформации) разбивки среднего диаметра. Последняя может быть определена по зависимости [29]:

Adcp-l,732|6s|,

где б5 — накопленная погрешность шага, равная 6S = ем/р.

Откуда

Д<2ср = 1,732ем/р,

где ем — продольная относительная деформация от крутящего момента, %; /р —длина нарезаемого участка, мм.

В свою очередь,

М / 10 з е“ “ 1000 ^ dm ) е“Рис»

где емри0 —значение ем, взятое из рис. 9.7; М —крутящий мо­мент, действующий на метчик, Н-мм; dBH —внутренний диаметр резьбы метчика, мм.

Для определения разбивки Adcp необходимо по графику рис. 9.7 для данного со найти емрис. Затем по емри0, dBH и М рас­считать ем, а по значениям ем и I вычислить Adcp и уточнить воз­можность использования метчика на данной операции.