Конструктивные элементы метчика, подлежащие расчету

ЛЕКЦИЯ 10 «Инструмент для образования резьбы»

Наружные и внутренние резьбы на деталях получают следующими основными способами:

1. Нарезание профиля резьбы режущим инструментом;

2. Выдавливание профиля резьбы выдавливающим инструментом;

3. Накатывание профиля резьбы накатным инструментом.

Обработка резьбы резанием осуществляется:

1. Резьбовыми резцами;

2. Гребенками;

3. Метчиками;

4. Резьбовыми плашками;

5. Резьбонарезными головками;

6. Резьбовыми фрезами;

7. Ниточными шлифовальными кругами.

Процесс резания характеризуется срезанием слоя металла по профилю впадины.

Процесс выдавливания характеризуется наличием больших сил трения, так как инструмент и деталь работают по принципу пар скольжения без зазора. По этому принципу работают бесстружечные метчики для внутренних резьб и выдавливающие плашки для наружных резьб.

Процесс накатывания резьбы осуществляется при силовом качении инструмента по поверхности заготовки. Отличается от выдавливания тем, что инструмент и деталь образуют пару качения, а не скольжения, что значительно уменьшает силы трения.

К инструментам для накатывания относятся:

1. Резьбонакатные плоские и сегментные плашки;

2. Резьбонакатные ролики;

3. Резьбонакатные головки (аксиального, тангенциального и радиального типа).

При выдавливании и накатывании профиль резьбы образуется за счет пластической деформации металла.

Расчет и конструирование метчиков.

Формирование впадины резьбового профиля может происходить по генераторной, профильной или профильно-генераторной схеме. Основной является генераторная схема; другие схемы реализуются в работе специальных метчиков (плашечных, маточных и т.д.).

Виды метчиков.

Инструментальной промышленностью выпускаются метчики следующих видов:

1. Машинно-ручные метчики предназначаются для нарезания резьбы машинным или ручным способом, машинные метчики – для нарезания резьбы машинным способом. Машинно-ручные и машинные метчики изготавливаются: а) с прямыми стружечными канавками (рис. 12-1),
б) с винтовыми стружечными канавками (рис. 12-1); в) с укороченными стружечными канавками (рис. 12-1).

2. Гаечные метчики предназначаются для нарезания резьбы в гайках. Гаечные метчики изготавливаются: а) с прямым хвостовиком (рис. 12-2);
б) с изогнутым хвостовиком (рис. 12-2).

3. Машинно-ручные и гаечные метчики с вырезанной ниткой в ГОСТах — метчики с шахматным расположением зубьев (рис. 12-2).

Области применения метчиков.

В машиностроении наиболее широко используются метчики с прямыми стружечными канавками. Они применяются при нарезании резьбы в конструкционных материалах, нержавеющих сталях и сплавах. Метчики с прямыми канавками технологичнее, что определяет их более низкую себестоимость по сравнению с другими видами.

Метчики с винтовыми канавками применяются при нарезании резьбы в отверстиях с прерывистой поверхностью (с окнами, прорезями), а также для облегчения вывода стружки из отверстия.

Метчики состоят из следующих основных частей:

1. Режущей части, которая формирует резьбовой профиль;

2. Направляющей части, которая служит для центрирования, направления и самоподачи метчика и является запасом для переточек;

3. Хвостовой части, которая служит для крепления метчика в патроне, и передачи крутящего момента.

Конструктивные элементы метчика, подлежащие расчету.

Обозначение	Наименование параметра
	Длина метчика
	Длина до сварного шва
или	Длина и угол режущей части метчика
	Длина направляющей части
	Диаметр режущей части на переднем торце метчика
или	Задний угол или величина затылования по задней поверхности
или	Вспомогательный задний угол или величина затылования по профилю
	Передний угол
	Угол подточки
	Угол винтовой канавки
	Число зубьев метчика

Величина срезаемого слоя: , где  мм,  – шаг резьбы. Если  мм, то стружка будет тонкой и будет сопоставима с радиусом скругления режущей кромки, а тогда резания не будет, а будет пластическая деформация. Угол  оказывает решающее влияние на стойкость метчика:

, где

где  – коэффициент, учитывающий вид обрабатываемого материала и определяемый по справочникам.

По мере износа метчика момент резьбонарезания возрастает и при достижении нормативного критерия затупления возрастает до 3 раз. Допустимым является, то значение , при котором выполняется соотношение:

.

где  – крутящий момент разрушения метчика;  – коэффициент запаса прочности метчика ( =2…2,5);  – момент резьбонарезания при затуплении до нормативной величины. Значение критических моментов разрушения метчиков с размерами М6…М30 определяются по формуле:

,

где  – коэффициент, учитывающий число стружечных канавок.

Направляющая часть: окончательное формирование резьбового профиля заканчивается после прохода первых направляющих зубьев. Последующие зубья участвуют в калибровании резьбы и служат для центрирования и направления, для обеспечения подачи метчика, а также резервом для переточек.

Длина направляющей части метчика:

,

где  – число переточек;  – величина стачивания за одну переточку.

Длина резьбовой части метчика:

.

Передняя поверхность и передний угол γ образуются стружечной канавкой метчика. Для плавного схода стружки по передней поверхности на ней не должно быть уступов и резких переходов и шероховатость
 мкм.

Задний угол на метчике получается при радиальном затыловании по наружному диаметру. Затылование метчиков производится, как правило, по архимедовой спирали. Величина угла α зависит от обрабатываемого материала, вида отверстия, а также от вида метчика.

Боковые стороны режущего и направляющего профилей метчика выполняют функции ходового винта, то есть обеспечивают осевое продвижение на величину шага за один оборот, и центрирование инструмента. Пересекаясь с передней поверхностью, они образуют вспомогательные лезвия на режущих и направляющих профилях.

Для уменьшения трения между метчиком и нарезаемой резьбой метчики изготавливают с обратной конусностью, которая находится в пределах 0,05...0,1 на 100 мм длины.