Нарезание внутренней резьбы.

 

Метчиками нарезают внутренние резьбы в отверстиях малого и среднего диаметров (до 75мм). Обычно их производят из быстрорежущих сталей с баллом карбидной неоднородности не выше второго. Высокие результаты при нарезании резьб в жаропрочных сплавах показывают метчики, изготовленные из стали Р9Ф5. В отдельных случаях применяют и твердосплавные метчики.

По конструкции метчик представляет собой винт, в котором прорезаны продольные канавки для образования режущих кромок и выхода стружки. Число канавок колеблется от 2 до 6 в зависимости от диаметра метчика. Канавки могут быть прямыми, расположенными параллельно оси инструмента, или винтовыми. Винтовые канавки выполняют с большим шагом, а их направление рекомендуется делать таким, чтобы при обработке сквозных отверстий стружка отводилась вперед, а при обработке глухих – назад. Такого же результата можно достичь и при использовании метчика с прямыми канавками заточкой его режущей части с положительным или отрицательным углом наклона режущей кромки λ.

На рис. 5.11 приведен метчик, состоящий из режущей l ₁ (заборной) и калибрующей l ₂ частей и хвостовика. Заборная часть осуществляет процесс резания, снимая основной припуск. Ее затачивают под углом φ к оси инструмента. Калибрующая часть служит для направления метчика и калибрования резьбы. Хвостовик предназначен для закрепления метчика в патроне или воротке.

Рис. 5.11. Трехперый метчик.

 

Наиболее важной частью метчика является заборная. Ее длина l ₁ и угол наклона φ определяют размер поперечного сечения срезаемого каждым зубом (пером) слоя и точность нарезаемой резьбы. Угол φ и длину l ₁ определяют исходя из того, чтобы толщина срезаемого слоя была больше радиуса закругления режущих кромок. В противном случае резко ухудшается шероховатость обработанных поверхностей и снижается стойкость режущего инструмента.

Конструкции метчиков различаются между собой в зависимости от назначения и условий обработки.

Машинно – ручные метчики являются наиболее распространенными. Их применяют для нарезания метрической резьбы по ГОСТ 16093-81, трубной резьбы по ГОСТ 6357-81 и дюймовой по ОСТ НКТП 1260. Они бывают трех видов: одинарные (всех размеров), комплектные (из двух метчиков) для диаметров от 1 до 52мм и комплектные (из трех метчиков) для диаметров от24 до 52мм. Иногда комплекты из трех метчиков используют при нарезании резьбы малых диаметров в труднообрабатываемых материалах.

Гаечные метчики со шлифованным профилем резьбы применяют для нарезания сквозной метрической и дюймовой резьбы в гайках и других деталях, у которых длина отверстия не превышает его диаметра. Основной отличительной особенностью гаечных метчиков является относительно длинная заборная часть, превышающая длину нарезаемого отверстия в два – три раза. Это обеспечивает надежное направление метчика в нарезаемом отверстии и наиболее благоприятные условия резания.

Гаечные метчики выпускают следующих степеней точности: Н1, Н2, Н3, Н4 и G1. Их применяют при работе вручную и на станках. Различают три типа гаечных метчиков: с прямым коротким, с прямым длинным и с изогнутым хвостовиками (рис. 5.12).

Гаечные метчики с длинным хвостовиком используют для нарезания метрической резьбы диаметром до 52мм и дюймовой резьбы до 1¼ дюйма. В процессе нарезания резьбы гайки постепенно нанизываются на длинный хвостовик метчика. После заполнения хвостовика чайками метчик достают из патрона. Это снижает производительность и уровень автоматизации процесса.

Гаечные метчики с изогнутым хвостовиком применяют для нарезания метрической резьбы до 1дюйма на специальных гайконарезных станках-автоматах. Использование изогнутого хвостовика позволяет сократить потери времени, связанные периодическим снятием нарезанных гаек. В процессе работы гайки с нарезанной резьбой непрерывно передвигаются вдоль хвостовика, сходят с него и попадают в приемный лоток станка.

Рис.5.12. Гаечный метчик с изогнутым хвостовиком.

 

При непрерывном одностороннем направлении вращения, имеющем место при нарезании гаечными метчиками сквозных отверстий, профиль канавок может быть очерчен двумя сопряженными между собой прямыми, а не сопряженными между собой дугами. Обычно угол наклона канавок метчика (в том числе и для жаропрочных материалов) относительно оси вращения равен нулю. Но иногда для улучшения удаления стружки винтовые канавки затачивают с углом W = 8…15º. При этом у метчиков с правой резьбой канавки левые, а с левой – правые.

Для лучшего удаления стружки от режущих кромок метчиков с направлением ее вперед по движению инструмента переднюю поверхность на заборной части затачивают под углом λ к оси нарезаемой резьбы. Обычно значение угла наклона режущей кромки λ колеблется в пределах от 4 до 10º (рис. 5.13).

 

Рис.5.13.Схема влияния угла наклона режущих кромок λ на направление

отвода стружки.

 

Для уменьшения трения по окружности метчика проводят затылование задней поверхности его режущих перьев. Заднюю поверхность затылуют полностью только на длине заборного конуса; на калибрующей части примерно треть ширины пера оставляют цилиндрической, чтобы не терять направляющей способности метчика и размеров внешнего диаметра после переточек. При нарезании резьбы в легированных и жаропрочных сталях повышенной вязкости и прочности рекомендуется проводить затылование крупных метчиков на всей длине рабочей части второго и третьего метчиков комплекта, причем величина затылования К составляет примерно 0,04…0, 05мм. У таких метчиков снижается крутящий момент, и резьба получается более качественной. С этой же целью рекомендуется выполнять обратный конус по наружному диаметру и профилю около 0,05…0,1мм на всей длине калибрующей части. При нарезании резьбы в высокопрочных титановых сплавах величину затылования и обратную конусность необходимо увеличивать примерно в два раза по сравнению с обработкой обычных конструкционных сталей, а задний угол а выполнять равным 25…35º.

Количество метчиков, необходимое для нарезания резьбы, определяется параметрами нарезаемого отверстия и видом обрабатываемого материала. Для сквозных отверстий небольших размеров (2…26мм) используют один метчик. Нарезание резьб метчиками в глухих отверстиях вызывает дополнительные затруднения: при вывертывании метчика из сквозного нарезанного отверстия он движется по уже калиброванному отверстию, а при выходе из глухого отверстия каждое перо заборного конуса метчика должно преодолеть сопротивление оставшегося корня стружки, что часто служит причиной поломки инструмента. Поэтому при нарезании резьбы в глухих отверстиях используют комплект из двух-пяти метчиков в зависимости от их размеров, вида обрабатываемого материала, шага и сбега резьбы. Следует также иметь в виду, что увеличение количества метчиков в комплекте не всегда приводит к снижению крутящего момента. Поэтому, например, для нарезания резьб средних диаметров в титановых сплавах рекомендуется комплект из трех метчиков.

Параметры отверстия под резьбу оказывают существенное влияние на процесс нарезания резьбы метчиками во всех материалах. Обычно отверстия получают только сверлением спиральными сверлами. Дополнительную обработку (зенкерование, развертывание) проводят при необходимости нарезания резьбы высокой степени точности. При обработке жаропрочных и титановых сплавов следует предусматривать несколько большие диаметры под резьбу, так как занижение диаметра, как и малая конусность и небольшой задний угол метчика, приводят к интенсификации явлений схватывания.

Существенное улучшение обрабатываемости материалов с повышенными физико-механическими свойствами дает использование корригированных метчиков и метчиков с шахматным расположением ниток резьбы.

Метчики с шахматным расположением ниток резьбы получают удалением половины общего числа ниток через одну на заборной части. Особо эффективно их применение при нарезании сквозных резьб в жаропрочных материалах, обладающих повышенной вязкостью (например, в сплавах ХН77ТЮ, ХН77ТЮР и т.п.), или в других материалах с повышенными физико-механическими свойствами и длиной резьбы более 1,5d. В этих случаях использование метчиков с шахматным расположением зубьев экономически целесообразно, несмотря на повышенную трудоемкость их изготовления.

Корригированные метчики улучшают процесс резьбонарезания благодаря замене стесненных условий профильного стружкообразования, присущих резанию обычными метчиками, более свободной односторонней ступенчатой схемой резания (рис. 5.14.). Сущность корригирования состоит в уменьшении угла профиля ε₁ на метчике на 2…6º по сравнению с углом профиля εнарезаемой им резьбы. В результате этого образуется зазор между боковыми поверхностями режущих перьев и обрабатываемым материалом. Это снижает силу трения, ликвидирует защемление перьев и обрабатываемым материалом. Это снижает силу трения, ликвидирует защемление перьев метчика и улучшает доступ СОЖ на контактные поверхности.

Вместе с тем метчик обеспечивает заданный профиль резьбы за счет обратной конусности по его среднему диаметру. Следовательно, несоответствие углов компенсируется подбором таких значений угла φ заборного конуса и угла δ обратной конусности резьбы метчика, при которых имеет заданный угол профиля, не смотря на его уменьшенное значение на метчике. Для создания задних углов по главным режущим кромкам у корригированных метчиков требуется затылование лишь по наружному диаметру заборного конуса.

Твердосплавные метчики применяют для нарезания резьб в деталях из высокопрочных сталей и сплавов, так как метчики из быстрорежущей стали Р18 при обработке сталей с ϭ _в = 1400…1600 МПа и 43…46 НRC изнашиваются уже после нарезания одного - двух отверстий. Освоение твердосплавных метчиков целесообразно и для обработки деталей из бериллия, чугуна, алюминиевых сплавов с повышенным содержанием кремния и неметаллических материалов.

Твердосплавные метчики диаметром до 8мм делают монолитными, а большего диаметра – с напаянными пластинками. В обоих случаях для нарезания резьбы в высокопрочных сталях и чугунах рекомендуется твердый сплав ВК6М и v = 2…3м/мин, а для обработки неметаллических материалов - твердые сплавы ВК6М, ВК10 и v = 5…10м/мин.

При обработке высокопрочных сталей твердосплавными метчиками в качестве СОЖ наиболее эффективно использовать хлорированный парафин. При ручном нарезании резьбы в закаленных деталях лучше применять густую связку, например, солидол с олеиновой кислотой или касторовое масло.