Рубрика: Резьба и резьбонарезной инструмент
Метчик — основной инструмент для нарезания внутренней резьбы. На первый взгляд все метчики похожи: хвостовик с квадратом, рабочая часть с витками и продольными канавками. Однако ручной комплектный метчик, машинный метчик со спиральной канавкой и длинный гаечный метчик решают разные задачи и рассчитаны на разные условия работы. Разберёмся, как устроены эти инструменты, чем они отличаются и как выбрать подходящий вариант под конкретное отверстие.
Любой метчик состоит из рабочей части и хвостовика. Рабочая часть представляет собой винт с прорезанными стружечными канавками, которые образуют режущие перья и дают место для стружки. Хвостовик служит для закрепления инструмента в воротке, патроне или оправке.
Это конический участок в начале рабочей части, на котором витки срезаны на конус. Именно заборная часть выполняет основную работу резания: каждый следующий зуб снимает тонкий слой металла. Длина заборной части определяет, как распределяется нагрузка. Длинный заборный конус обеспечивает мягкое врезание и малую нагрузку на зуб, короткий позволяет нарезать резьбу почти до дна глухого отверстия.
Полные витки после заборного конуса. Они зачищают и калибруют профиль, направляют метчик по нарезанной резьбе. Для уменьшения трения калибрующую часть выполняют с обратной конусностью — диаметр немного уменьшается к хвостовику.
Число канавок у метчиков общего назначения обычно три для малых диаметров и четыре для средних и крупных. Форма канавки определяет, куда пойдёт стружка, и это одна из ключевых характеристик при выборе инструмента.
Ручные метчики предназначены для нарезания резьбы вручную с помощью воротка. Их главная особенность — комплектность. Чтобы снизить усилие и не сломать инструмент, резьбу нарезают последовательно двумя или тремя метчиками.
Метчики в комплекте различают по рискам на хвостовике или по маркировке. Для мелких шагов часто достаточно одного метчика, а для резьбы с крупным шагом в вязких материалах трёхпроходный комплект заметно снижает риск поломки.
Хвостовик ручного метчика имеет квадрат под вороток. Резьбу нарезают с периодическим обратным ходом для дробления стружки: пол-оборота вперёд, четверть назад. Важна перпендикулярность: перекос на первых витках приводит к разбитой резьбе и поломке инструмента. Для контроля используют угольник или направляющие втулки.
Ручные метчики незаменимы при ремонте, сборке, монтаже, в единичном производстве, когда деталь сложно или невыгодно ставить на станок. Их материал чаще всего — легированная инструментальная сталь или быстрорежущая сталь.
Машинные метчики рассчитаны на работу на сверлильных, токарных, фрезерных станках, обрабатывающих центрах и резьбонарезных автоматах. Резьба нарезается за один проход, поэтому конструкция метчика должна обеспечивать надёжное удаление стружки и стабильный размер.
Это главное, чем различаются машинные метчики между собой.
Отдельная группа — раскатники, которые не режут, а выдавливают резьбу. У них нет стружечных канавок, только смазочные. Раскатники применяют в пластичных материалах: алюминиевых сплавах, меди, низкоуглеродистых сталях. Резьба получается прочнее, стружки нет, но диаметр отверстия под раскатник больше, чем под режущий метчик, и его нужно рассчитывать отдельно.
Машинные метчики выполняют с удлинённым хвостовиком, диаметр которого может быть меньше диаметра резьбы, чтобы метчик проходил сквозь отверстие. Крепление — в резьбонарезных патронах с осевой компенсацией и предохранительной муфтой либо в жёстких цанговых патронах при синхронном нарезании на станках с ЧПУ.
Гаечные метчики — специализированный инструмент для нарезания резьбы в гайках на гайконарезных автоматах и полуавтоматах.
Прямые гаечные метчики работают с реверсом или со снятием накопившихся на хвостовике гаек. Изогнутые устанавливаются в специальных автоматах и обеспечивают непрерывный процесс: гайки проходят по дуге хвостовика и выпадают в приёмник. Производительность при этом очень высока, что делает изогнутые метчики стандартом в массовом производстве крепежа.
Высота гайки невелика, отверстие сквозное, и резьбу нужно нарезать за один проход с высокой скоростью. Короткая заборная часть обычного метчика дала бы слишком высокую нагрузку на зубья, а необходимость реверса после каждой гайки резко снизила бы производительность.
| Параметр | Ручной | Машинный | Гаечный |
|---|---|---|---|
| Привод | Вороток | Станок, патрон | Гайконарезной автомат |
| Количество проходов | Два-три (комплект) | Один | Один |
| Длина заборной части | Разная в комплекте | От двух до пяти витков | Очень длинная |
| Хвостовик | Короткий, с квадратом | Удлинённый, с квадратом или под цангу | Длинный прямой или изогнутый |
| Отверстия | Сквозные и глухие | Сквозные и глухие | Только сквозные |
| Типичное применение | Ремонт, сборка, единичные работы | Серийная механообработка | Массовый выпуск гаек |
Для машинных метчиков используют стандартизированные варианты заборной части. Их выбор напрямую связан с типом отверстия.
Пять-шесть витков и больше. Мягкое врезание, высокая стойкость, но непригодна для глухих отверстий с коротким недорезом. Применяется для сквозных отверстий.
Около трёх-четырёх витков. Универсальный вариант для сквозных и глухих отверстий с достаточным запасом глубины.
Полтора-два витка. Позволяет нарезать полную резьбу почти до дна отверстия, но нагрузка на зуб высокая, а значит, требуется жёсткая наладка и правильный режим.
Ручные метчики невысокой стоимости изготавливают из стали 9ХС или аналогичных. Они подходят для обычных конструкционных сталей и цветных металлов при ручной работе. Машинные метчики делают преимущественно из быстрорежущей стали Р6М5, для труднообрабатываемых материалов — из сталей с кобальтом или порошковых быстрорежущих сталей.
Применяются для чугуна, закалённых сталей, алюминиевых сплавов с кремнием, композитов. Обеспечивают высокую скорость и стойкость, но хрупки и требуют жёстких станков с синхронным нарезанием и хорошим радиальным биением шпинделя.
Нитрид титана, карбонитрид титана, нитрид титана-алюминия и другие покрытия снижают трение, предотвращают налипание стружки и повышают стойкость. Дополнительно используют оксидирование и азотирование поверхности быстрорежущих метчиков — это улучшает удержание смазки и сопротивление налипанию в вязких сталях.
Скорость нарезания резьбы метчиком значительно ниже, чем у сверления тем же диаметром. Ориентировочные значения для метчиков из быстрорежущей стали:
Подача при нарезании резьбы метчиком всегда равна шагу резьбы. На станках с ЧПУ это обеспечивается синхронизацией вращения шпинделя и осевой подачи, на универсальных станках — плавающими патронами, компенсирующими рассогласование.
Для стали используют специальные резьбонарезные масла и пасты с противозадирными присадками, для нержавеющих сталей — составы на основе хлорированных или сульфированных масел. Чугун часто обрабатывают всухую. Для алюминия подходят эмульсии и масла, предотвращающие налипание.
Сломанный в детали метчик — серьёзная проблема. Его извлекают специальными экстракторами, а в сложных случаях — электроэрозионной прошивкой. Такая операция позволяет спасти дорогую деталь, не повредив резьбу и окружающий металл. Подробнее — на странице электроэрозионной обработки.
Если требуется метчик с нестандартной резьбой, увеличенной длиной или специальной геометрией, его можно изготовить по чертежу. Номенклатура выпускаемого инструмента представлена в разделе инструментов.
Ручные метчики выпускаются комплектами и рассчитаны на поэтапное нарезание резьбы воротком, машинные режут резьбу за один проход на станке и различаются прежде всего формой стружечных канавок и заборной частью, а гаечные с длинным заборным конусом и удлинённым хвостовиком предназначены для высокопроизводительной обработки гаек. Правильный выбор типа метчика, диаметра отверстия, материала инструмента и смазки определяет и качество резьбы, и стойкость метчика, и риск его поломки в детали. При нестандартных задачах лучше сразу ориентироваться на специальный инструмент под конкретную резьбу и материал.
