Метчик шахматный для чего

Метчики

В зависимости от конструкции и применения метчики можно подразделить на следующие основные типы:

1) ручные, или слесарные, в комплекте из двух-трех штук и более, служащие для нарезания резьбы вручную;

2) машинные для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях на резьбонарезных, сверлильных и других станках;

3) гаечные, применяющиеся для нарезания резьбы в гайках. Они изготовляются с коротким, прямым и изогнутым длинными хвостовиками;

4) плашечные и маточные, предназначенные соответственно для нарезания и калибрования резьбы в плашках;

5) калибровочные, использующиеся для калибрования предварительно нарезанных или фрезерованных резьб;

6) трубные и конические, служащие для нарезания резьбы в трубах или муфтах и конической резьбы;

7) специальные метчики со вставными гребенками, с прерывистой шахматной резьбой, с коррегированной резьбой для специальных видов крупных профилей, бесканавочные, с укороченной и бочкообразной калибрующей частью и т. д.

Несмотря на некоторые различия типов метчиков, они имеют много общего в назначении, конструктивных элементах и геометрических параметрах.

Диаметр хвостовика у метчиков размером свыше 7 мм обычно делается меньше внутреннего диаметра резьбы метчика, а метчики малых размеров имеют увеличенный диаметр хвостовика по сравнению с наружным диаметром резьбы.

Конструкция рабочей части во многом определяется принятой схемой резания или распределением работы по срезанию стружки между отдельными участками лезвий зубьев метчика. Цилиндрическая схема резания предусматривает работу комплектными метчиками. При этом за один оборот метчика срезается плоская стружка толщиной. Коническая же схема используется при работе некомплектных машинных, станочных и конических метчиков. В последнем случае резание производится по всему профилю, что усложняет процесс резания. При нарезании треугольных резьб в деталях из жаропрочных сталей и титановых сплавов, а также при нарезании резьб сложного по форме и глубокого профиля в конструкционных сталях хорошо зарекомендовали метчики с коррегированной схемой резания.

Требуемый профиль на изделии обеспечивается за счет обратной конусности резьбы метчика.

Коррегированными метчиками на профиле резьбы остаются нарезанные гребешки высотой h, укладывающейся в допустимые пределы для 7—8-го классов чистоты, а между режущими зубьями и обрабатываемым материалом образуются зазоры и, следовательно, контакт инструмента с изделием осуществляется только в зоне резания. Крутящий момент при этом определяется главным образом силами резания и в меньшей степени силами трения. Большим преимуществом таких метчиков является также улучшение смазки и отсутствие налипания стружки на боковых поверхностях зубьев.

К определяющим конструктивным элементам метчика также относятся канавки, режущие перья, снабженные резьбой, сердцевина метчика и другие элементы.

От принятых размера и формы стружечных канавок, а также числа перьев во многом зависит работоспособность метчика. При установлении формы и размеров стружечной канавки нужно, чтобы она:

1) была радиусной формы и достаточных размеров для обеспечения нормального размещения срезаемой стружки;

2) обеспечивала сравнительно одинаковые положительные передние углы по всей высоте профиля резьбы;

3) препятствовала резанию задним лезвием при обратном вывинчивании метчика из детали;

4) способствовала увеличению диаметра сердцевины;

5) обеспечивала оптимальное количество переточек зубьев метчика и достаточную прочность зуба при относительно небольших значениях сил трения на задних поверхностях зуба.

Наиболее рациональной и распространенной формой стружечной канавки является такая, когда передняя поверхность зуба метчика представляет собой плоскость, а спинка выполнена радиусной с плавным сопряжением с передней поверхностью. При этом диаметр сердцевины dc составляет 0,5 d, а ширина пера Ь= (0,25—0,35)d. Внешний угол равен 70—80° предотвращает срезание стружки задним лезвием при вывинчивании метчика.

Передний угол равен 0—30° и задний равен 3—12° принимаются на основании общеизвестных рекомендаций.

Задний угол на режущей, или заборной, части у нешлифованных метчиков образуется затылованием по наружному диаметру, а для шлифовальных — затылованием по профилю метчика или же по наружному диаметру. Затылование по профилю калибрующей части способствует уменьшению трения при работе метчика. Оно осуществляется непосредственно при нарезании резьбы на резьбошлифовальных станках. Для увеличения количества переточек делается специальное затылование на расстоянии ширины зуба от передней поверхности. При этом уменьшение среднего диаметра составляет 0,02—0,03 мм на оставшейся части.

К элементам, характеризующим резьбу метчика, относятся:

1) шаг резьбы s;
2) число заходов резьбы п, если резьба много-заходная;
3) угол профиля резьбы сю;
4) диаметры—наружный d, средний d2 и внутренний d;
5) высота профиля резьбы ;
6) угол подъема резьбы т, определяемый по среднему диаметру.

Так как метчик при работе увеличивает диаметр резьбы, верхний предел его профиля располагается несколько ниже верхнего предела резьбы гайки, а с износом метчика его нижний предел располагается несколько выше нижнего предела профиля резьбы гайки. Для обеспечения необходимой точности резьбы детали поле допуска на основные размеры резьбы значительно сужается. В связи с этим метчики изготовляются четырех степеней точности: С и Д—-повышенной и обычной точности, шлифованные по профилю резьбы, Я — обычной и пониженной точности, не шлифованные по профилю. Метчиками степени С можно получить тугие резьбы и резьбу 1 класса точности, метчиками степени Д и частично Е— резьбу 2 класса, а метчиками степени Я — резьбы 3 класса точности.

Для внутреннего диаметра d устанавливается только верхнее отклонение. Оно должно быть выше наименьшего внутреннего диаметра гайки.

По материалам: Жигалка Н. И., Киселев В. В. проектирование и производство режущих инструментов.

Источник

Метчики с шахматным расположением резьбы

Резьбообрабатывающий инструмент

Резьбонарезной инструмент

Резьбонарезные резцы

Резьбонарезные резцы – однолезвийный фасонный режущий инструмент, образующий профиль нарезаемой резьбы одновременно всеми точками режущей кромки. В процессе резания инструмент совершает относительно заготовки винтовое движение, ось которого совпадает с осью нарезаемой резьбы, а параметр – равен параметру резьбы.

Резцы предназначены для нарезания внутренних и наружных резьб различного профиля.

— простота конструкции и технологии изготовления;

— точность расположения оси;

— возможность обработки конических резьб и резьб с переменным шагом.

Типы резцов

а) По виду нарезаемой резьбы:

— стержневые (Рис. 2. а, в, г, ж)

— круглые с кольцевой (Рис. 2. д) и винтовой нарезкой (Рис. 2. е),

— призматические (Рис. 2. б);

б) по форме режущей кромки:

— однопрофильные (Рис.2. а, б, в, г),

— многопрофильные (Рис.2. д, е,ж) –

в) по исполнению режущей части:

— сборные (Рис.2 в, г, ж);

д) по типу нарезаемой резьбы:

— внутренние (Рис. 3, б);

е) по профилю режущей кромки:

— с полным профилем(Рис.4.)

полностью формируют профиль резьбы, включая и поверхность вершин; обеспечивается точность профиля по высоте и радиусов по вершине и впадине, что гарантирует прочность резьбы,

не требуется точного исполнения отверстия в заготовке и снятие заусенцев после обработки, но для каждого шага резьбы требуется свой инструмент.

— с неполным профилем(Рис. 5) обеспечивают минимальную номенклатуру инструмента,

не обрабатывают наружного диаметра резьбы, поэтому требуют точного диаметра заготовки,

могут использоваться для обработки резьб с разными шагами,

количество пластин на инструментальном складе сокращается,

Схемы резания

Форма и сечение срезаемого слоя для каждого реза зависят от последовательности срезания припуска, т.е. от схемы резания.

• Нарезание резьб мелкого модуля осуществляется за один проход. При нарезании однопрофильным резцом глубина резания t_р равна высоте профиля резьбы h. При нарезании многопрофильным резцом (гребенкой) глубина резания уменьшается (рис.6):

,

где Р – шаг резьбы; l₁ – длина режущей части.

а) Радиальное врезание(рис.7)

— высокая точность профиля,

— равномерный износ пластины.

— повышенное давление на вершину,

— при нарезании крупной резьбы существует риск возникновения вибраций и плохого стружкообразования.

Используетсядля нарезания мелких резьб и при обработке закаленных материалов.

Постепенное уменьшение глубины врезания (Рис.8.) обеспечивает постоянный объем стружки, срезаемой за каждый проход. Глубина врезания может изменяться от 0,2…0,35 мм вначале обработки до 0,02…0,09 мм на последнем проходе.

Постоянная глубина врезания (Рис.9.) обеспечивает наилучшее формирование стружки и повышение стойкости инструмента.

Начальное значение глубины врезания не должно превышать 0,12…0,18 мм, а на последнем проходе не должна быть менее 0,08 мм.

б) Боковое врезание(рис.10)

— Лучше форма стружки

— Возможность направить стружку в нужную сторону

— Можно снизить вибрации

— Ухудшение качества обработанной поверхности

в) Боковое двухстороннее врезание (рис.11)

— Применяется для обработки резьб с большим профилем.

— Обеспечивает минимальный и равномерный износ пластины.

Геометрия

Задний угол на вершине – 15…20 0

Инструментальные боковые задние углы можно рассчитать по формуле:

где ε – угол профиля резьбы.

Геометрия резца зависят от его установки на станке. При малом угле подъема ось симметрии профиля резца располагают перпендикулярно к оси заготовки (рис. 12 б).

При установке резца без разворота значения статических задних углов с правой и левой стороны профиля можно выравнять, если произвеести заточку разных по величине инструментальных задних углов (рис.13 б).

При равенстве инструментальных углов на левой и правой стороне профиля статические углы можно выравнять, если произвести разворот резца на станке (рис.13 в). Но в этом случае профиль резца отличается от профиля нарезаемой резьбы. Требуется коррекционный расчет профиля.

Наличие положительных передних углов также вызывает необходимость коррекционного расчета профиля резца (рис.14).

Метчики

Назначение –нарезание и калибрование резьбы в отверстиях. Метчики представляют собой винт, сопряженный с нарезаемой резьбой и превращенный в режущий инструмент.

Типы метчиков

— ручные– для нарезания резьбы вручную, обычно выполняются комплектными;

— машинные –для нарезания резьб на станках или с помощью электродрелей;

—

гаечные– для нарезания резьбы в гайках на гайконарезных станках. Длинный хвостовик гаечного метчика позволяет устранить свинчивание готовой гайки. Нарезанные гайки размещаются на хвостовике и периодически удаляются, для чего метчик вынимается из патрона станка. Изогнутый хвостовик позволяет удалять готовые гайки, не вынимая метчика из патрона станка, что повышает производительность.

— плашечные и маточныедля нарезания и калибрования резьбы в плашках;

— трубные –для нарезания трубных резьб в муфтах и трубах;

— коническиедля нарезания конических резьб;

— сборные метчики, регулируемые,нерегулируемые и самовыключающиеся;

Конструкция метчика

Основные элементы метчика (рис.16):

2. калибрующая часть,

4. кольцевая канавка для закрепления в патроне и передачи осевого перемещения,

5. квадрат (или лыска) для передачи крутящего момента,

7. стружечные канавки.

Режущая часть производит основную работу срезания припуска, выполняется в виде конуса с углом наклона образующей φ. Может применяться последовательная (рис.17.а) или профильная (рис.17 б) схемы резания. Длина режущей части l₁ (рия.16) влияет на производительность, стойкость инструмента и точность нарезаемой резьбы.

Угол φ влияет на толщину срезаемого слоя (рис.18)

, где

а – толщина срезаемого слоя в направлении, перпендикулярном главной режущей кромке,

, где

t – фактическая высота резьбы,

, где

l_э – эффективная длина режущей части, которая определяется по формуле: , где

d – наружный диаметр метчика,

d₀ – диаметр отверстия под резьбу;

n – число резов, формирующих профиль , где Z – число перьев метчика.

.

Оптимальная толщина срезаемого слоя определяется с учетом обрабатываемого материала, типа метчика, требований к качеству обработки. Предельные значения толщины срезаемого слоя 0,02…0,15 мм. При толщине менее 0,02 наблюдается не резание а смятие и скобление, т.к. в этом случае радиус скругления режущей кромки оказывается больше толщины срезаемого слоя. При толщине более 0,15 мм резко ухудшается чистота обработанной поверхности.

Диаметр переднего торца метчика выполняют меньше диаметра отверстия под резьбу на 0,2…1 мм для обеспечения направления метчика при входе в отверстие.

Длина режущей части метчика l₁ зависит от его назначения. При обработке глухих отверстий от длины заборной части зависит длина недореза резьбы и ее желательно уменьшать. При обработке сквозных отверстий от соотношения длины режущей части и длины резьбы зависит крутящий момент резания (рис. 19). Для уменьшения крутящего момента желательно, чтобы длина режущей части была больше длины резьбового отверстия.

Калибрующая часть окончательно формирует профиль, обеспечивает направление в работе и является запасом на переточку.

Преимущественный износ метчика происходит по задней поверхности в месте перехода от режущей к калибрующей части. Поэтому переточку рационально производить как по передней так и по задней поверхностям.

Заточка задней поверхности по конусу режущей части приводит к уменьшению длины калибрующей части. Длина калибрующей части предельно переточенного метчика должна быть не менее 0,5d для крупных и средних метчиков и не менее (1,2…1)d для мелких.

Чрезмерное увеличение длины калибрующей части приводит к увеличению крутящего момента и росту энергозатрат. Рекомендуемая длина калибрующей части l_к – (6…12)Р.

Для устранения заклинивания на калибрующей части выполняется обратная конусность по профилю 0,05…0,1 мм на 100 мм длины (при обработке легких сплавов – 0,2…0,3 мм на 100 мм длины).

Число канавок Zвлияет на толщину срезаемого слоя, а следовательно на величину крутящего момента. Уменьшение числа канавок снижает склонность метчика к заеданию, особенно при обработке вязких материалов. Улучшается размещение стружки в канавке, но ухудшается направление в работе. Число канавок выбирается в зависимости от диаметра метчика d.

Профиль канавки(рис. 20)оказывает большое влияние на работу метчика.

— способствовать хорошему стружкообразованию и стружкоотводу из зоны резани;

— обеспечить хорошее размещение стружки, особенно при обработке глухих отверстий;

— препятствовать резанию при вывинчивании метчика из обработанного отверстия;

— препятствовать налипанию и заклиниванию стружки в канавке;

— не иметь резких переходов и концентраторов напряжений.

• Диаметр сердцевины d_сервыбирается из условия обеспечения достаточного пространства для размещения стружки и прочности метчика. .

Рекомендуется углублять канавку на режущей части, т.к. здесь удаляется больший объем стружки, чем на калибрующей части.

• При выборе величины ширины пера F необходимо учитывать, что с увеличением этого параметра возрастает усилие трения и возрастает опасность забивания канавки стружкой, но с другой стороны увеличивается количество переточек и улучшается направление метчика в работе.

Для режущей части целесообразно уменьшать диаметр сердцевины d_сер до 0,7…0,8, а ширину пера F до 0,6…0,7 соответствующих величин на калибрующей части.

• Угол у нерабочей кромки μцелесообразно уменьшать для устранения резания при вывинчивании метчика из обработанного отверстия, однако, чрезмерное уменьшение этого угла приводит к защемлению стружки при вывинчивании. Рекомендуется .Также для исключения резания при вывинчивании можно снять фаску под углом 30 0 или притупить шлифовальным кругом острый уголок у нерабочей кромки вдоль всего зуба.

• Передняя поверхность может иметь прямолинейную (рис.20 б, в) или криволинейную (рис.20 а) образующую. Прямолинейная образующая более распространена, т.к. упрощает заточку метчика и не приводит к резкому изменению величины переднего угла по высоте резьбы, как у метчиков с криволинейной образующей. Однако при обработке вязких материалов криволинейная образующая передней поверхности способствует лучшему образованию и отводу стружки.

а) Радиусная форма(рис.21 а)проста в изготовлении, но имеет неблагоприятную геометрию):

— передний угол изменяется от отрицательных значений в начале режущей части (точка 1) до положительных значений в конце режущей части (точка 2);

Применяется для гаечных метчиков при обработке вязких материалов.

б) Сложная форма(рис. 21 б) требует специального инструмента для изготовления, но обеспечивает лучшую геометрию:

— угол у нерабочей кромки μ меньше 90 0 ;

— передний угол уменьшается вдоль режущей части, но остается положительным во всех точках режущей кромки и имеет максимальное значение там, где длина вершинной режущей кромки максимальна.

— Прямые канавки (рис. 22 а) проще в изготовлении, но создают неопределенное направление схода стружки и различные по величине боковые передние углы на правой и левой стороне профиля, что приводит к снижению стойкости.

— Винтовые канавки с направлением противоположным направлению нарезки резьбы(рис. 22 б) обеспечивают повышение стойкости за счет выравнивания величины боковых передних углов на правой и левой стороне профиля. Сход стружки идет в сторону обрабатываемого отверстия, поэтому такие канавки рационально применять для нарезания резьб в сквозных отверстиях.

— Винтовые канавки с направлением одноименным направлению нарезки резьбы(рис. 22 в) обеспечивают сход стружки в сторону хвостовика. Применяются при обработке глухих отверстий, но геометрия самая неблагоприятная.

Геометрия метчиков

• Передний угол зависит от обрабатываемого материала.

Боковые передние углы в главной секущей плоскости в точках режущей кромки, лежащих на диаметре d_i:

,

где ε – угол профиля резьбы.

• Задний уголполучают путем затылования режущей части по Архимедовойспирали (рис. 24 в). Величину затылования определяют по формуле:

Боковые задние углы в главной секущей плоскости в точках режущей кромки, лежащих на диаметре d_i:

.

Затылование калибрующей части метчика приводит:

— к снижению сил трения;

— к уменьшению опорной поверхности и ухудшению направления метчика в работе;

— к быстрому уменьшению диаметра метчика при переточках;

— к защемлению стружки между задней затылованной поверхностью и нарезаемой резьбой при вывинчивании метчика из обработанного отверстия.

Поэтому у ручных метчиков калибрующая часть не затылуется (рис. 24 а). Гаечные метчики не вывертываются из обработанного отверстия, поэтому затылуются и по калибрующей части по наружному диаметру. Для обеспечения достаточной опоры затылуют не на всю ширину зуба, а оставляют 1/3 часть незатылованной (рис. 24 б).

Комплектные метчики

Нарезание резьбы вручную одним метчиком можно осуществить только в сквозных отверстиях небольшого диаметра. Глухое отверстие трудно нарезать одним метчиком из-за большой толщины срезаемого слоя и возможного скопления стружки в канавках. Приходится применять комплект из нескольких метчиков и соответственно распределять между ними работу.

Применение комплекта метчиков позволяет:

— уменьшить усилие резания,

— улучшить качество и точность обработки,

— уменьшить длину недореза при обработке глухих отверстий.

Черновой метчик выполняет основную работу по вырезанию профиля резьбы (50…70%) и имеет минимальный угол φ, а чистовой зачищает резьбу и калибрует (20…30%). Нагрузка может распределяться как по профильной (рис. 25 б) так и по последовательной (рис. 25 в) схемам резания.

В первом случае наружный и средний диаметры резьбы метчиков различны, резание осуществляется по всему профилю резьбы; каждый последующий метчик зачищает резьбу по сторонам, поэтому в точном исполнении нуждается только чистовой метчик. Чистовой метчик срезает металл по всей высоте профиля – стружка получается толстая, что приводит к увеличению интенсивности износа. Такая схема распространена для метрических резьб.

В случае последовательной схемы распределения припуска у метчиков в комплекте изменяется только наружный диаметр. Чистовой метчик менее нагружен. Отсутствие понижения по среднему диаметру у предварительных метчиков и неточное их изготовление может привести к браку. Применяется для трапецеидальных резьб с широким допуском и для труднообрабатываемых материалов.

Бесканавочные метчики (рис. 26)

Стружечная канавка не сквозная, а прорезается на длине несколько превышающей длину режущей части под углом наклона к оси 100…150. Направление канавки противоположно направлению нарезки резьбы. Дно канавки располагается под углом к оси метчика 50…100. на калибрующей части выполняется обратная конусность не менее 0,2 мм на 100 мм длины.

Достоинства бесканавочных метчиков:

— снижение шероховатости обрабатываемой поверхности,

— более полное использование материала за счет увеличения длины канавки.

Рекомендуются при обработке легких сплавов, цветных металлов, вязкой и нержавеющей сталей.

Метчики с шахматным расположением резьбы

Срезание зубьев метчиков в шахматном порядке(рис. 27) на калибрующей части позволяет снизить силы трения за счет уменьшения поверхности контакта резьбы метчика и нарезаемой детали. Рекомендуются для обработки тонкостенных деталей и при обработке вязких и труднообрабатываемых материалов.

При обработке жаропрочных материалов и титановых сплавов шахматное расположение зубьев на режущей части позволяет без увеличения крутящего момента повысить толщину срезаемого слоя и осуществить резание вне зоны наклепанного слоя.

Метчик-протяжка

Метчики-протяжки (рис.28) применяются для нарезания резьб крупного профиля, например трапецеидальных, в сквозных отверстиях. Обработка производится за один проход на токарном станке. Метчик-протяжка отличается повышенной прочностью и жесткостью, т.к. в отличие от обычных метчиков работают не на сжатие, а на растяжение. Это позволяет уменьшать толщину срезаемого слоя за счет увеличения длины режущей части.

Плашки

Плашка (рис.29) предназначена для нарезания наружной резьбы и представляют собой гайку, сопряженную с нарезаемой резьбой, для чего у плашки прорезаются стружечные канавки и создаются задние углы.

Наружный диаметр плашки D должен обеспечить прочность корпуса (рис.29):

, где

D₁ – диаметр на котором располагаются центры стружечных отверстий;

d_c – диаметр стружечных отверстий;

Е – размер, обеспечивающий прочность плашки.

Режущая часть(рис.30) выполняется с двух сторон плашки, что повышает срок ее службы. Угол заборного конуса 2φ зависит от обрабатываемого материала и уменьшается с увеличением его прочности. Угол 2 φ может принимать значения от 25 0 до 90 0

Длина режущей части

,

где d – наружный диаметр резьбы,

d₁ – внутренний диаметр резьбы,

B – величина облегчающая направление плашки в начале работы, В=0,2…0,4 мм.

Между шириной пера F и шириной просвета C выдерживается соотношение F/C = 0,65…0,8; что обеспечивает прочность и жесткость пера, достаточное пространство для размещения стружки и число переточек, а также направление плашки в работе.

Резьбовые фрезы

Дисковые фрезы

Гребенчатые фрезы

Одним инструментом можно обрабатывать правые и левые резьбы, разные диаметры,

резьба нарезается до самого дна глухого отверстия

Требование к оборудованию: способность перемещения одновременно по трем координатам(xyz)

Источник