Конструктивные элементы метчиков

Основными конструктивными элементами метчика являются режущая и калибрующая части, число, профиль и направление канавок; углы резания, утонение калибрующей части, элементы резьбы, комплектность, зажимная часть.

Режущая часть

Режущая часть является важным конструктивным элементом метчика, так как выполняет основную работу по вырезанию профиля. Для распределения работы резания на большое количество отдельных резцов режущая часть оформляется в виде конуса, с углом наклона φ его образующей к оси метчика. Длина режущей части оказывает влияние на производительность нарезания, стойкость инструмента и точность нарезаемой резьбы.

Рис. 2. Определение элементов режущей части

Поперечное сечение среза, снимаемое каждым резцом, можно представить в виде трапеции с толщиной среза а и шириной b (Рис. 2). Величина а' есть действительная толщина среза, приходящаяся па каждый зуб и измеренная в направлении, перпендикулярном к режущей кромке. Из-за небольшой величины угла φ можно вместо а' пользоваться а - толщиной среза, измеренной в направлении, перпендикулярном к оси метчика а' - a cos φ.

При нормальных условиях толщина среза на всем протяжении режущей части одинакова и определяется по формуле

где р - количество резцов на режущей части; h - фактическая высота резьбы, вырезаемой метчиком с учетом, что часть высоты резьбы удаляется при сверлении под резьбу. Для обеспечения срезания выдавленного в процессе резания металла диаметр сверла dc под резьбу принимается всегда больше внутреннего диаметра резьбы d1 Величина h определяется из формулы h = lэtg φ, где lэ - эффективная длина режущей части.

Число отдельных резцов, участвующих в вырезании профиля резьбы p=lэn/S, где n - число перьев, S - шаг резьбы.

Следовательно, а=S tgφ/n.

Из формулы следует, что толщина среза зависит от шага резьбы, числа перьев и угла наклона φ.

Диаметр переднего торца dT метчика должен быть меньше диаметра сверла под резьбу. Это необходимо для обеспечения направления метчика при входе в нарезаемое отверстие.

Независимо от типа и назначения метчика диаметр переднего горца должен быть выбран одинаковым в зависимости от величины вхождения метчика в предварительно просверленное отверстие m. При этом величину разбивки отверстия сверлом можно не учитывать. Принимаем m = fl1, где f= 0,30 ÷0,18 для метчиков от 2 до 30 мм. Для мелких размеров надо брать большие значения, для крупных - меньшие.

Диаметр переднего торца

Длина режущей части

где d0 - наружный диаметр метчика (минимальный, т. е. с учетом нижнего отклонения).

Угол φ определяется по заданной толщине среза а для данного размера метчика из формулы tg φ = an/S.

Колебания угла φ незначительны, и обычно его принимают постоянным для разных значений метчиков одного и того же типа. Например, для гаечных метчиков всех типов угол φ принят равным 3°30' для всех диаметров от 2 до 30 мм.

Толщина среза

Величины оптимальной толщины среза для разных диаметров метчиков определяются с учетом типа и назначения метчика, требований к точности и чистоте резьбы, рода обрабатываемого материала, охлаждения и т. п. Предельными значениями толщины среза а являются 0,02-0,15 мм. При величине а, меньшей 0,02 процесс резания становится затрудненным и даже невозможным. Вместо резания имеет место смятие и скобление. Толщина среза не должна быть меньше радиуса округления режущей кромки, который для инструмента из быстрорежущей стали может быть оценен в 0,015 мм. При а больше 0,15 мм чистота обрабатываемой поверхности резко ухудшается. Обычно в практике часто устанавливается для всех типов гаечных метчиков (с хвостовиками короткими, длинными, изогнутыми, для гаечных станочных) одинаковая величина режущей части, равная 12 шагам нарезаемой резьбы.

Толщина среза для этих метчиков является заниженной, а для мелких размеров даже и нежелательной с точки зрения процесса резания. Вполне возможно без ущерба для качества нарезаемой резьбы значительно уменьшить длину режущей части по крайней мере до восьми витков. Это позволит увеличить толщину среза на 1/3 и уменьшить общую длину метчика.

Машинные метчики

Машинные метчики, нарезающие резьбу в различных деталях на станках. За один или два прохода, должны иметь длину режущей части в зависимости от вида отверстия. Для глухих отверстий для одинарного метчика длину l1 выбирают равной двум виткам, для сквозных - шести (угол φ = 6°30'). В случае применения двух метчиков l1 для чернового метчика равна шести виткам, а для чистового - двум.

С целью облегчения работы машинных метчиков рекомендуется во всех случаях, где это допустимо с точки зрения конструкции детали, просверливать глухое отверстие под резьбу на большую длину по сравнению с требуемой. Такое отверстие можно нарезать метчиком, предназначенным для сквозных отверстий.

Для ручных метчиков рекомендуется выбирать l1 в зависимости от вида отверстия и количества метчиков в комплекте. Для сквозных отверстий при нарезании одним метчиком х = б виткам, угол ф=5°, при нарезании двумя метчиками - для чернового l1 - 6, для чистового l1 = 2 виткам. В случае применения трех метчиков как для сквозных, так и для глухих отверстий рекомендуется для чернового метчика l1 = 5 витков, для среднего l1 = 2,5 и для чистового l1 = 1,5.

Необходимо отметить, что каждый метчик в комплекте вырезает различную высоту резьбы, причем у каждого последующего метчика площадки вершин отдельных резцов становятся острее и ширина среза уменьшается по сравнению с предыдущим метчиком. Поэтому уменьшение ширины среза компенсируется увеличением ее толщины.

Преимущества короткой режущей части

Короткая режущая часть является более универсальной, чем длинная. Она пригодна как для длинных, так и для коротких отверстии и обладает следующими преимуществами по сравнению с длинной:

1. уменьшением удельного усилия резания из-за снятия стружек более крупного сечения;
2. уменьшением крутящего момента во всех случаях за исключением только нарезания коротких гаек;
3. уменьшением сил трения и защемления стружки, а также опасности заклинивания и поломки метчика;
4. снижением машинного времени при нарезании резьбы метчиком;
5. экономией материала и уменьшением стоимости обработки метчика;
6. уменьшением коробления метчика при термической обработке. Недостатком короткой режущей части является то, что она не может обеспечить хорошего направления в работе, и отверстие в начале может оказаться несколько расширенным. Поэтому в тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к резьбе, приходится идти на удлинение режущей части.

Для правильной работы метчика необходимо, чтобы режущие кромки были расположены равномерно по окружности и одинаково затылованы. Наличие большого биения на режущей части создает неравномерную нагрузку на каждое перо и влечет за собой разбивание отверстия.

Биение режущих перьев не должно быть больше 0,03-0,04 мм для всех метчиков со шлифованной резьбой, не более 0,06-0,08 мм для машинных и гаечных метчиков и 0,08-0,10 мм для ручных метчиков с нешлифованной резьбой.

Похожие материалы