Древаль А.Е.
Трудоношин И.В.
Шуткин Н.Н.

Расчет и конструирование метчиков

Введение

Метчики предназначены для нарезания внутренних резьб в сквозных и глухих отверстиях. Резьбонарезание метчиками является основным видом изготовления внутренних резьб, особенно при нарезании их в отверстиях малых и средних диаметров. Метчиками нарезаются метрическая, трапецеидальная, трубная, цилиндрическая резьбы. Наиболее распространенной является метрическая резьба, Резьбонарезание метчиками осуществляется ручным способом или машинным способом на сверлильных, револьверных и агрегатных станках, токарных многошпиндельных полуавтоматах и автоматах, автоматических линиях, специализированных гайконарезных и других станках. Возможна различные кинематические схемы нарезания резьбы, Нареэание резьбы с непрерывным вращением производится на гай конарезных автоматах метчиками с изогнутыми хвостовиками. Гайки проходят одна за другой вдоль оси метчика через рабочую часть на хвостовик. Каждая новая гайка продвигает вдоль оса хвостовика предыдущую. По мере заполнения хвостовика гайка сходят с него в накопитель без останова процесса. С переодическим вращением нарезается резьба в гайках метчиками с прямыми удлинёнными хвостовиками. Гайки проходят одна за другой рабочую часть и накапливаются на хвостовике метчика. По мере заполнения хвостовика необходимо освобождать его от гаек что достигается прекращением процесса резьбонарезания и изъятием метчика из патрона. С реверсированием работают обычно машинно-ручные метчики. Реверсирование необходимо для вывинчивания метчика из отверстия, В некоторых случаях инструменту и детали придается разное число оборотов в одном направлении, что приводит к обгону метчика деталью и к вывинчиванию первого из отверстия. В зависимости от шага резьбы, тип отверстия (сквозное или глухое), механических свойств обрабатываемого материала требуемой шероховатости поверхности резьбы резьбонареэание может производиться за один, два или три прохода. С точки зрения экономических показателей предпочтительным является однопроходовое реэьбонарезание возможное при иэготовлении резьб шагом до 3 мм. Формирование впадины резьбового профиля может происходить по генераторной, профильной мя профильно-генераторной схеме. Основной является генераторная схема; другие схемы реализуются в работе специальных метчиков ( плашечных, маточных и т.д.). В данном пособии рассматривается расчет и конструирование метчиков, предназначенных для нарезания однопроходным способом метрической резьбы, согласно ГОСТ 9150-59 в различных: материалах: сталях, чугунах, цветных сплвах. Рассматривается генераторная схема формирования профиля резьбы.

Виды и области применения метчиков

Виды метчиков

Инструментальной промышленностью выпускаются метчики следующих видов:

Области метчиков

В машиностроении наиболее широко используются метчики с прямыми стружечными канавкими. Они применяются при нарезании резьбы в кострукционных материалах, нержавеющих сталях и сплавах. Изготовление метчиков с прямыми стружечными канавками более технологично, по сравненю с друггими видами метчиков, что опререляет их низкую себестоимость.

Метчики с винотовыми канавками применяются при нарезании резьбы в отверстиях с прерывистой поверхностью (с окнами, прорезями), а также для облегчения вывода стружки из отверстия при обрботке вязких сталей и сплавов. Это важно при нарезании резьбы в длинных глухих отверстиях.

Метчики с укороченными канавкими (бесканавочные) имеют наибольшую прочность, хорошее базирование, и надежное центрование в отверстии. К недостаткам данного вида метчиков относятстся высокий крутяший момент и затруднительный подвод самзывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ) в зону резания. Применяются метчики данного вида для нарезания резьб в деталях, штампованных из листа, в сквозных отверстиях длинной до 1.5*d и в деталях с косым торцем на выходе из метчика из отверстия.

Метчики с вырезанной ниткой применяются при нарезании резьбы в вязких и пластичных материалах. При этом улучшаются условия стружкообразования, уменьшается суммарная сила трения инструмента о готовую резьбовую поверхность, облегчается достут СОЖ в зону резания.

Применимость различных видов метчиков зависит от обрабатываемого материала.

Название метчика

ГОСТ

Обрабатываемый материал

1

2

3

Машинно-ручные метчики с прямыми канавками

ГОСТ 3266-71-71

Углеродистые стали общего назначения обычного качества и качественные низколегированные стали общего назначения, литейные и ковкие чугуны

Машинно-ручные метчики с винтовыми канавками

ГОСТ 17933-72

Машинно-ручные метчики с укороченными канавками

ГОСТ 17931-72

Гаечные метчики с прямым хвостовиком

ГОСТ 1604-71

Гаечные метчики с изогнутым хвостовиком

ГОСТ 6951-71

Машинно-ручные метчики с шахматным расположением зубьев

ГОСТ 17927-71

Нержавеющие и жаропрочные стали с сплавы

Гаечные метчики с шахматным расположением зубьев, с прямым хвостовиком

ГОСТ 17929-72

Машинно-ручные метчики с шахматным расположением зубьев

ГОСТ 17928-72

Легкие сплавы

Машинные метчики с винтовыми канавками

ГОСТ 17932-72

Машинные метчики с укороченными канавками

ГОСТ 17930-72

Конструктивные элементы метчиков

Метчтки состоят из следующих основных частей: Кроме этого можно выделить следующие конструктивные элементы:
Данная картинка является активной, вы можете выбрать интересущий конструктивный элемент

Все рассмотренные виды метчиков имеют ряд общих конструктивных элемнтов (смотри рисунок):

  1. Зуб метчика ("перо")
  2. Главная задняя поверхность, очерченная семеством затыловочных кривых, чаще всего спиралью Архимеда
  3. Режущие профили, представляют собой часть рнзьбовой нитки, заточенной под углом и затылованной, располагается на режущй части метчика
  4. Направляющие профили, предствляют собой часть резьбовой нитки, ограниченной стружечными канавками
  5. Вспомогательная задняя поверхность, представляет собой винтовые поверхности резьбовой нитки
  6. Вспомогательные лезвия, образованы пересечением винтовой поверхности резьбовой нитки и передней поверхности, формируют резьбовой профиль и частино участвуют в резании в пределах толшины срезаемого слоя на режущих профилях
  7. Главные режущие лезвия, наклоненеы к оси метчика под углом

Технические требования

Технические требования на метчики оговорены в ГОСТ 3449-71.

>Рассмотрим технические требования, которые должны быть оговорены на стадии расчета и конструирования метчиков, но не вошли в расчет рассмотренных выше конструктивных элементов.

Марка быстрорежущей стали для изготовления рабочей части метчика выбирается в зависимости от свойств обрабатываемого материала, состояния поверхностного слоя отверстия заготовки и технологических требований на операцию резьбонарезания ( шероховатость поверхности, точность и т.д.).

Для нарезания резьбы в углеродистых сталях обычного качества, конструкционных углеродистых качественных сталях, низколегированных сталях, цветных металлах, сплавах и пластмассах рекомендуется быстрорежущая сталь марки Р6М5.

Для нарезания резьбы в высоколегированных, трудно-обрабатываемых, жаропрочных, коррозионностойких сталях и сплавах рекомендуется быстрорежущая сталь марки Р6М5К5 (основная), а также стали Р9М4КВ, Р9К1С.

Машинно-ручные метчики диаметром от 1 до 2,5 мм допускается изготавливать из углеродистой стали марок У11А и У12А.

Прямые хвостовики сварных машинно-ручных и гаечных метчиков должны изготавливаться из стали марки 45 или 40Х; для повышения износостойкости и прочности изогнутые хвостовики сварных гаечных метчиков изготавливаются из стали марки У7.

Твердость рабочей части метчиков:

Метчик

Из быстрорежущей стали

Из углеродистой стали

Диаметром до 6 мм

61 .. 63

59 .. 61

Диаметром свыше 6 мм

62 .. 65

60 .. 62

Биение режущей части по наружному диаметру и биение направляющей части по наружному и среднему диаметру метчиков при устпановке в центрах не должны превышать величин, указанных в таблице:

Вид метчика

Диаметр d, мм

Биение, мм

Режущая часть

Направляющая часть

Машинно-ручные

До 24

0.03

0.02

Свыше 24

0.04

0.03

Гаечные

До 24

0.05

0.03

Свыше 24

0.06

0.04