Машинный метчик – для нарезки внутренних резьб на станке

Одним из самых надежных и удобных соединений деталей является резьбовое соединение болтами и гайками. Для автоматизированной нарезки внутренних резьб с применением станков используют машинный метчик.

Метчики – основные виды инструмента для нарезки внутренних резьб

Метчиками называют специализированный металлорежущий инструмент, единственное назначение которого заключается в нарезании различных внутренних резьб диаметром до 50 мм в глухих и сквозных отверстиях. Изготавливают их из быстрорежущей стали (Р9, Р18, Р6М5) или инструментальной (9ХС, У11А, У12А), а иногда используют твердый сплав.

Метчик состоит из хвостовика и рабочей части, которая делится на режущую (конической формы) и калибрующую. Хвостовик предназначен для фиксации инструмента в воротке или патроне станочного оборудования. Он цилиндрической формы, а для установки в соответствующий приводной инструмент имеет квадрат на конце у ручных метчиков и поводок или лыску – у машинных.

Существуют следующие основные виды метчиков:

Ручные – служат для нарезки резьб вручную.
Машинные – предназначены для изготовления резьб машинным способом (на токарных станках). Отличаются от ручных особой геометрией, обеспечивающей возможность существенно ускорить процесс резания резьбы.
Машинно-ручные – могут использоваться как для машинного, так и ручного нарезания.
Гаечные – с удлиненным или изогнутым хвостовиком. Используются для нарезки резьб в гайках, их конструкция позволяет не выворачивать инструмент после завершения рабочей операции. С изогнутым хвостовиком применяют в гайконарезных автоматах.

По направлению формируемой резьбы все метчики делятся на:

обычные – для правосторонней резьбы;
специальные – для нарезки левосторонней резьбы, маркируются LH.

По геометрии резьбы:

метрические – М;
трубные, с резьбой:
- цилиндрической дюймовой – G;
- конической – K;
- конической дюймовой – RC.

Стандартная для труб резьба – цилиндрическая (G 1″ – на дюйм, G 1/2″ – на полдюйма и другие по аналогии). У метрических метчиков для каждого диаметра несколько шагов резьбы (стандартный, мелкий, средний), увеличивающихся с возрастанием диаметра. В маркировке инструмента указывают диаметр и шаг (кроме стандартного). М10x0,75 (диаметр 10 мм, шаг 0,75 мм) или М10 (шаг 1,5 мм – основной).

Изготовляются метчики одинарными и в комплекте из 2 или 3 штук. Последние в основном используют при работе с деталями, которые изготовлены из вязких или твердых материалов. Первые номера в комплекте предназначены для черновой нарезки, а последний – для чистового прохода. Если комплект метчиков состоит из 2-х инструментов, то №1 прорезает резьбу на 75 %, а №2 снимает оставшиеся 25 % металла. Для трех – 60 %, 30 % и 10 % соответственно.

Дополнительная классификация метчиков по конструкции и типу резьбы

Существуют также следующие виды метчиков:

плашечные – применяют для формирования за 1 проход резьбы в плашках;
маточные – используют для очистки резьбы в плашках, находящихся в работе, а также после нарезки плашечным метчиком;
специальные (бесканавочные и комбинированные).

У бесканавочного инструмента, в отличие от обычного машинного, на всей протяженности резьбовой части отсутствуют продольные канавки, приемный конус значительно короче. Он значительно прочнее обычного, благодаря большой длине резьбовой части его можно несколько раз перетачивать (срок службы значительно больше, чем у обычного). Главное достоинство – высокая производительность работ при нарезке резьбы.

Комбинированные состоят из 2 частей, которые разделены шейкой. Первая выполняет функции чернового метчика и производит предварительное формирование резьбы, а вторая используется для завершающего (чистового) нарезания. Применение такого инструмента ощутимо экономит время, потому что во время работ пользуешься одним инструментом вместо комплекта (не надо тратить время на переустановку черновых и чистовых инструментов).

К комбинированным также относят сверло-метчик. Для него не нужно предварительно просверливать отверстие, так как он и просверлит, и нарежет сразу резьбу. Первая часть этого инструмента представляет собой сверло, а вторая – метчик.

По конструкции рабочей части делят на:

со стружечными канавками (прямыми, винтовыми, укороченными, только на заборной части) и бесстружечные (раскатники с пазом и без паза для смазки);
с обычными зубьями и шахматными или спиральными.

Главные условия нарезания качественной резьбы метчиком

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.

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 резьб 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.

Машинные метчики и особенности работы с ними на станочном оборудовании

Для формирования резьбы на токарных станках и автоматах используют метчик машинный, ГОСТ которого определяет назначение и конструкцию инструмента (некоторые ГОСТы представлены в конце статьи). Выпускают их поштучно (для формирования резьбы за 1 проход) или комплектами.

Первые обычно используют при обработке чугуна, а вторые – стали. Скорость нарезания машинным метчиком должна составлять 6–22 м/мин при работе с бронзовыми, алюминиевыми, чугунными заготовками и 5–12 м/мин – со стальными. Процесс нарезания должен обязательно сопровождаться охлаждением СОЖ.

При работе с машинными метчиками следует придерживаться дополнительных правил:

При выборе сверла необходимо помнить, что при работе с метчиками-раскатниками для предварительного создания отверстий требуются инструменты других диаметров.
При использовании станков с ЧПУ следует проверять скорость подачи инструмента, указанную в программе. Если установлен резьбонарезной патрон, то величина подачи метчика на 1 оборот должна иметь значение 95–97 % от шага, чтобы обеспечить самозатягивание инструмента.
Следует по возможности пользоваться качественными патронами, имеющими компенсацию, ограничивающую крутящий момент. Такие патроны гарантируют правильное осевое перемещение инструмента и устанавливают его строго в отверстии. Это также предохранит метчик машинный от поломки, если он случайно столкнется с дном отверстия.
Требуется следить за плавностью входа инструмента в отверстие – неравномерная, прерывистая подача, скорей всего, приведет к колоколообразной форме первых витков стружки (браку резьбы).

Применимость некоторых видов метчиков в зависимости 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	Нержавеющие и жаропрочные стали с сплавы
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