§ 59. Инструменты для нарезания резьбы

Резьбы на деталях получают нарезанием на сверлильных, резьбонарезных и токарных станках, а также и накатыванием, т. е. методом пластических деформаций. Инструментом для накатывания резьбы служат накатные плашки, накатные ролики и накатные головки. Иногда резьбу нарезают вручную.

Внутреннюю резьбу нарезают метчиками, наружную - плашками, прогонками и другими инструментами.

Метчики по назначению делят на ручные, машинно-ручные и машинные; в зависимости от профиля нарезаемой резьбы - на три типа: для метрической, дюймовой и трубной резьб; по конструкции - на цельные, сборные (регулируемые и самовыключающиеся) и специальные.

Метчик (рис. 261, а) состоит из двух основных частей: рабочей и хвостовой.

Рабочая часть представляет собой винт с несколькими продольными прямыми или винтовыми канавками. В метчиках для вязких металлов на заборной части имеется скос 6-10° в направлении, обратном направлению резьбы: при правой резьбе скос левый, при левой - правый скос. Это улучшает отвод стружки.

Рабочая часть метчика служит для нарезания резьбы. Метчики с винтовыми канавками применяют для нарезания точных резьб.

Рабочая часть метчика состоит из заборной и калибрующей частей.

Заборная (или режущая) часть обычно делается в виде конуса, она производит основную работу при нарезании резьбы.

Калибрующая (направляющая) часть - резьбовая часть метчика, смежная с заборной частью. Она направляет метчик в отверстие и калибрует нарезаемое отверстие.

Хвостовик-стержень служит для закрепления метчика в патроне или удержания его в воротке (при наличии квадрата) во время работы.

Канавки представляют собой углубления между режущими зубьями (перьями), получающимися путем удаления части металла. Эти канавки служат для образования режущих кромок и размещения стружки при нарезании резьбы. Профиль канавки образуется передней поверхностью, по которой сходит стружка, и задней поверхностью, служащей для уменьшения трения перьев метчика о стенки нарезаемого отверстия.

Резьбовые части метчика, ограниченные канавками, называются режущими перьями (рис. 261, б). Режущие перья (зубья) имеют форму клина.

Главными углами режущих перьев метчика (рис. 261, в) являются: передний γ, задний а, угол заостренияβ и угол резания δ. Эти углы у заборной и калибрующей частей разные.

Для стали средней твердости передний угол γ = 8÷10°, для твердой стали γ = 5°, для бронзы и чугуна γ = 0÷5°. Задний угол α = 6÷8° для ручных и α = 10° - для остальных метчиков.

Рис. 261. Метчик ручной: a - конструкция, б - элементы, в - главные углы

Режущими кромками метчика называются кромки на режущих перьях метчика, образованные пересечением передних поверхностей канавки с затылочными поверхностями рабочей части.

Сердцевина - это внутренняя часть тела метчика, измеряемая по диаметру окружности, касательной ко дну канавок метчика. Метчики для нарезания резьбы в нержавеющих сталях имеют более массивную (толстую) сердцевину.

Канавки у метчиков обычно делают прямые, так как они проще в изготовлении. Однако для улучшения условий резания и получения точных резьб применяются метчики не с прямыми, а с винтовыми спиральными канавками (рис. 262, а). Угол наклона со винтовой канавки этих метчиков составляет 8 - 15°. Для нарезания глухих отверстий наклон этих канавок .делают правый (рис. 262, б), чтобы стружка легко выходила вверх, для нарезания сквозных отверстий наклон делают левый (рис. 262, в), чтобы стружка выходила вниз.

Метчики диаметром до 22 мм обычно изготовляют с тремя, а диаметром от 22 до 52 мм - с четырьмя канавками. Специальные метчики на калибрующей части канавок не имеют.

Ручные метчики для метрической и дюймовой резьб стандартизованы и изготовляются комплектом из двух метчиков для резьбы с шагом до 3 мм включительно (для основной метрической резьбы диаметром от 1 до 52 мм и для дюймовой резьбы диаметром от 1/4 до 1") и комплектом из трех метчиков для резьбы с шагом свыше 3 мм (для метрической резьбы от 30 до 52 мм и для дюймовой резьбы диаметром от 11/8 до 2").

Рис. 262. Метчики с винтовыми канавками: а - общий вид, б - с правой винтовой какавкой (с левой резьбой), в - с левой винтовой канавкой (с правой резьбой)

Рис. 263. Комплект метчиков: I - черновой, II - средний, III - чистовой

В комплект, состоящий из трех метчиков, входят черновой, средний и чистовой метчики (рис. 263, I, II, III). Все метчики комплекта имеют разный диаметр.

Первый (черновой) метчик нарезает черновую резьбу, снимая при этом до 60% металла (стружки); второй (средний) метчик нарезает уже более точную резьбу, снимая до 30% металла; третий (чистовой) метчик снимает еще до 10% металла, имеет полный профиль резьбы и используется для окончательного, точного нарезания резьбы и ее калибровки. Чтобы определить, какой метчик является черновым, какой средним, а какой чистовым, на хвостовой части делают соответственно одну, две или три круговые риски (кольца) или же ставят соответстствующий номер. На хвостовой части проставляют размер резьбы, для нарезания которой этот метчик предназначен.

Комплект ручных метчиков из двух штук изготовляют путем удлинения заборного конуса и некоторого увеличения диаметра первого метчика.

По конструкции режущей части метчики бывают цилиндрические и конические.

При цилиндрической конструкции метчиков все три инструмента комплекта имеют соответствующие диаметры. У чистового метчика полный профиль резьбы, диаметр среднего метчика меньше нормального на 0,6 глубины нарезки, а диаметр чернового метчика меньше диаметра резьбы на полную глубину нарезки. У чернового метчика длина заборной части равна 4 - 7 ниткам, у среднего - 3 - 3,5 и у чистового - 1,5 - 2 ниткам.

Угол наклона заборной части у чернового метчика равен 3°, у среднего 7°, у чистового 12° (рис. 263).

При конической конструкции метчиков все три инструмента комплекта имеют одинаковый диаметр и полный профиль резьбы с различной длиной заборных частей. Резьба в пределах заборной части делается конической и дополнительно срезается по вершинам зубьев на конус.

В конических метчиках заборная часть равна: у чернового метчика - всей длине рабочей части, у среднего - половине этой длины, у чистового - двум ниткам.

Конические метчики применяют обычно для нарезания сквозных отверстий. Глухие отверстия нарезаются цилиндрическими метчиками.

Метчики выпускают со шлифованным и не шлифованным профилем зубьев. Шлифованные создают резьбу более точную с более чистой поверхностью.

По точности нарезаемой резьбы метчики делят на 4 группы: С, Д, Е и Н. Метчики группы С самые точные, группы Е и Н - менее точные с не шлифованным профилем зубьев. Метчики С и Д шлифованные, ими нарезают высококлассные резьбы, Е и Н - для резьб 9 квалитета.

Машинно-ручные метчики применяют для нарезания метрической, дюймовой и трубной цилиндрической и конической резьб.

Машинно-ручные метчики служат для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях всех размеров машинным способом и вручную с шагом до 3 мм включительно. Метчики этого типа изготовляют двух видов: одинарные для сквозных и глухих отверстий и комплектные (2 шт.): черновой и чистовой.

У машинных и машинно-ручных метчиков на хвостовике делают канавки для зажима в быстросменных патронах.

Машинные метчики применяют для нарезания на станках сквозных и глухих отверстий. Они бывают цилиндрические (рис. 264, а) и конические (рис. 264, 6).

Гаечные метчики (рис. 264, в) служат для нарезания метрической резьбы в гайках за один проход вручную или на сверлильных и резьбонарезных станках. Они выполняются однокомплектными, имеют длинную режущую часть (12 витков). Хвостовик у них также длинный, что дает возможность нанизывать на него гайки при нарезании.

Рис. 264. Виды метчиков: а - цилиндрический, б - конический, в - гаечный, г - с изогнутым хвостовиком, д - плашечный, е - маточный

Изготовляют также гаечные метчики с изогнутым хвостовиком (рис. 264, г), закрепляемые в специальных патронах на гайконарезных автоматах. Они дают возможность гайкам автоматически сбрасываться по мере нарезания.

Плашечные метчики (рис. 264, д) отличаются от гаечных наличием большого заборного конуса и предназначаются для предварительного нарезания резьбы в плашках за один проход.

Маточные метчики (рис. 264, е) применяют для зачистки резьбы в плашках после нарезания плашечным метчиком, а также для зачистки резьбы в плашках, находящихся в работе. В маточных метчиках канавки делают с правой спиралью.

Специальные метчики составляют большую группу, в которую входят не нормализованные конструкции метчиков: бесканавочные, комбинированные, метчик-сверло с винтовыми канавками, метчик-протяжка.

Метчики бесканавочные (рис. 265, а) применяют для нарезания сквозных резьб диаметром до 10 - 12 мм.

Рис. 265. Специальные метчики: а - бесканавочный, б - комбинированный, в - метчик-сверло, г - с винтовыми канавками

Длина заборной части метчика такая же, как и у обычных машинных. Длина канавки (с выходом) на 3 - 5 ниток больше длины заборной части. Бесканавочные метчики гораздо прочнее обычных. Благодаря длинной резьбовой части метчик можно перетачивать несколько раз. Высокая производительность труда при нарезании резьбы является главным достоинством бесканавочных метчиков. Для нарезания резьбы в глухих отверстиях эти метчики не пригодны.

Комбинированные метчики состоят из двух частей, разделенных шейкой (рис. 265, б).

Первая часть служит для предварительного нарезания резьбы, а вторая - для окончательного (чистового) нарезания резьбы. Комбинированный инструмент - метчик-сверло (рис. 265, в) позволяет совместить сверление и нарезание резьбы в одну операцию, что значительно повышает производительность. Применение сверла-метчика возможно при нарезании сквозных отверстий без принудительной подачи при условии, что метчик вступает в работу после выхода вершины сверла из отверстия. В противном случае сверло вынуждено работать с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы.

Применяют и другие комбинированные инструменты: метчик-развертку, зенкер-развертку-метчик и др.

Замена нескольких инструментов одним комбинированным позволяет значительно сократить вспомогательное время, затрачиваемое на смену инструмента.

Метчики с винтовыми канавками (рис. 265, г) имеют угол наклона канавки 35°, что обеспечивает свободный выход стружки по спирали и исключает возможность срыва резьбы. Метчиком можно нарезать резьбу на высоких скоростях. Один метчик с винтовой канавкой равноценен комплекту обычных метчиков.

Рис. 266. Воротки: а - нерегулируемый, б - с регулируемым отверстием; 1 - рукоятка, 2 - рамка, 3 - подвижная рукоятка, 4,5 - сухари подвижные

Рис. 267. Торцовый (а) и тарированный (б) воротки: 1 - корпус, 2 - втулка, 3 - пружина

Применение этих метчиков для обработки деталей из чугуна, латуни, нержавеющей ,стали и других Материалов позволило повысить производительность труда в три раза по сравнению с применением обыкновенных. Метчики изготовляют из инструментальной стали У8, У12 и Р18.

Воротки. Метчики при нарезании резьбы вручную вращают при помощи воротков, устанавливаемых на квадраты хвостовиков.

Нерегулируемые воротки могут иметь одно или три отверстия (рис. 266, а) и регулируемое отверстие (рис. 266, б). Кроме этих, применяют воротки торцовые (рис. 267, а) для вращения при нарезании резьбы в труднодоступных местах.

Тарированные воротки (рис. 267, б) применяют для нарезания резьбы в глубоких и глухих отверстиях. Они состоят из корпуса 7, втулки 2 и пружины 3. Корпус и втулка имеют сцепляющиеся косые кулачки, которые при превышении усилия, передаваемого рукой работающего, выходят из зацепления, в результате чего втулка с метчиком не будет вращаться и тем самым предохранит его от поломки.