Как нарезать резьбу метчиком: технология нарезки, таблица отверстий

Виды по конструкции

Метчики сильно различаются по своей конструкции:

• Бесканавочные имеют очень короткие канавки, используются для работы с вязкими материалами: сплавами легких металлов и некоторыми низкоуглеродистыми высоколегированными сталями.
• Винтовые — канавки расположены по восходящей спирали, такими нарезают резьбу в глухих отверстиях на высокопроизводительных станках.
• Ступенчатые. Рабочая часть разделена на две зоны, первая режет, а вторая выглаживает.
• Комбинированные — перед заходной частью находится сверло, за один проход делается отверстие и нарезается в нем резьба.
• Протяжки. Служат для нарезки резьбы в проходных отверстиях с помощью токарного станка.
• С внутренней полостью для подачи СОЖ.
• Колокольного типа. Применяются при нарезке большого диаметра (до полуметра), состоят из нескольких режущих систем, закрепленных в общей оправке.

Существуют и другие конструкции метчиков для редких и специальных применений.

Разновидности и сферы применения метчиков

Нарезание внутренней резьбы может выполняться вручную или с использованием станков различного типа (сверлильных, токарных и др.). Рабочими инструментами, которые выполняют основную работу по нарезанию внутренней резьбы, являются машинно-ручные или машинные метчики.

На различные виды метчики делят в зависимости от целого ряда параметров. Общепринятыми считаются следующие принципы классификации метчиков.

1. По способу приведения во вращение различают машинно-ручные и машинные метчики, при помощи которых осуществляется нарезка внутренней резьбы. Машинно-ручные метчики, оснащенные квадратным хвостовиком, используют в комплекте со специальным приспособлением с двумя ручками (это так называемый вороток, держатель метчиков). При помощи такого приспособления метчик приводится во вращение и нарезает резьбу. Нарезка резьбы метчиком машинного типа осуществляется на металлорежущих станках различного типа, в патроне которых такой инструмент и фиксируется.
2. По способу, которым нарезают внутреннюю резьбу, различают универсальные (проходные) и комплектные метчики. Рабочая часть первых разделена на несколько участков, каждый из которых отличается от остальных своими геометрическими параметрами. Участок рабочей части, который первым начинает взаимодействовать с обрабатываемой поверхностью, выполняет черновую обработку, второй – промежуточную, а третий, расположенный ближе к хвостовику, – чистовую. Для нарезки резьбы комплектными метчиками требуется использование нескольких инструментов. Так, если комплект состоит из трех метчиков, то первый из них предназначен для выполнения черновой обработки, второй – для промежуточной, третий – для финишной. Как правило, комплект метчиков для нарезания резьбы определенного диаметра включает в себя три инструмента, но в отдельных случаях, когда обработке подвергаются изделия, изготовленные из особо твердого материала, могут использоваться наборы, состоящие из пяти инструментов.
3. По типу отверстия, на внутренней поверхности которого необходимо нарезать резьбу, различают метчики для сквозных и глухих отверстий. Инструмент для обработки сквозных отверстий характеризуется удлиненным конусным кончиком (заходом), который плавно переходит в рабочую часть. Такую конструкцию чаще всего имеют метчики универсального типа. Процесс нарезания внутренней резьбы в глухих отверстиях осуществляется метчиками, конусный кончик которых срезан и выполняет функцию простейшей фрезы. Такая конструкция метчика позволяет нарезать с его помощью резьбу на всю глубину глухого отверстия. Для нарезания резьбы данного типа, как правило, используется комплект метчиков, приводимых во вращение вручную, при помощи воротка.
4. По конструкции рабочей части метчики могут быть с прямыми, винтовыми или укороченными стружкоотводящими канавками. Следует иметь в виду, что использовать метчики с канавками различного типа можно для нарезания резьбы в изделиях из относительно мягких материалов – углеродистых, низколегированных стальных сплавов и др. Если же резьбу необходимо нарезать в деталях, изготовленных из очень твердых или вязких материалов (нержавеющих, жаропрочных сталей и др.), то для этих целей используют метчики, режущие элементы которых располагаются в шахматном порядке.

Хороший метчик сделан из качественной инструментальной стали, выглядит аккуратно и имеет ровно проточенные витки и канавки

Метчики, как правило, применяются для нарезания метрической резьбы, но есть инструменты, с помощью которых нарезают трубную и дюймовую внутреннюю резьбу. Кроме того, различаются метчики и по форме своей рабочей поверхности, которая может быть цилиндрической или конической.

Особенности технологии

При нарезании внутренней резьбы метчиком руководствуются следующим алгоритмом.

• В том месте на поверхности обрабатываемой детали, где будет сверлиться отверстие для нарезки резьбы, необходимо сформировать углубление для более точного захода сверла, используя керн и обычный молоток. Сверло фиксируется в патроне электродрели или сверлильного станка, на которых выставляются невысокие обороты вращения инструмента. Перед началом сверления режущую часть сверла необходимо обработать смазывающим составом: смазанный инструмент легче входит в структуру обрабатываемого материала и создает меньшее трение в зоне выполнения обработки. Смазывать сверло можно кусочком обычного свиного сала или солидолом, а при обработке вязких материалов для этих целей используют машинное масло.
• Если нарезать резьбу необходимо в деталях небольшого размера, их следует предварительно зафиксировать, используя для этого слесарные тиски. Начиная сверление, инструмент, зафиксированный в патроне оборудования, надо расположить строго перпендикулярно к поверхности обрабатываемой детали. Следует регулярно смазывать метчик и следить за тем, чтобы он не перекашивался и двигался строго в заданном направлении.
• На входе в выполненное отверстие, как уже говорилось выше, надо снять фаску, глубина которой должна составлять 0,5–1 мм (в зависимости от диаметра отверстия). Для этой цели можно использовать сверло большего диаметра или зенковку, установив их в патроне сверлильного оборудования.
• Процесс нарезания внутренней резьбы начинается с метчика №1, который первым устанавливается в вороток. Не следует забывать о смазке, которая обязательно должна быть нанесена на метчик для нарезания резьбы. Положение метчика относительно обрабатываемого отверстия надо выставить в самом начале работы, так как потом, когда инструмент будет находиться уже внутри отверстия, сделать это не получится. Нарезая резьбу метчиком, необходимо придерживаться следующего правила: 2 оборота метчика делается по ходу нарезания резьбы, 1 – против хода. Когда метчиком делается один оборот назад, с его режущей части сбрасывается стружка и уменьшается нагрузка на него. Нарезание резьбы плашкой выполняется по аналогичной методике.
• Нарезав резьбу метчиком №1, в вороток устанавливают инструмент №2, а после него – №3. Обработка ими выполняется по вышеописанной методике. При нарезании резьбы метчиками и плашками необходимо чувствовать, когда инструмент начинает вращаться с усилием. Как только наступает такой момент, следует провернуть вороток в обратную сторону, чтобы сбросить стружку с режущей части инструмента.

Чем тверже обрабатываемый материал, тем обильнее надо смазывать метчик в процессе нарезки резьбы

Прежде чем выполнять внутреннюю резьбу при помощи метчика или нарезать резьбу плашкой на наружных поверхностях, следует хорошо изучить эти процедуры и строго следовать правилам их проведения. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что результат удовлетворит вас своим качеством и точностью.

Метчик – инструмент, с помощью которого можно быстро и точно нарезать резьбу в подготовленном отверстии. Это стержень, разделенный на рабочую часть и хвостовик. Хвостовик служит для фиксации в воротке или патроне станка. Удаление стружки обеспечивают продольные или винтовые канавки, находящиеся на режущей части. Для изготовления этого инструмента используют углеродистые или быстрорежущие стали. Чтобы качественно нарезать внутреннюю резьбу, необходимо знать, как правильно выбрать метчик и подготовить отверстие.

Методика нарезания

Ручным метчиком проводить нарезку можно соблюдая следующие этапы:

• высверлить проем под резьбу соответствующих диаметра и глубины;
• провести его зенкование;
• закрепить метчик в держателе или воротке;
• выставить его перпендикулярно рабочей полости, в которой будет осуществляться нарезание;
• ввинчивать метчик с легким нажимом по часовой стрелке в отверстие, подготовленное заранее под нарезание резьбы;
• через каждый полуоборот выворачивать метчик назад, чтобы срезать стружку.

Система резьб

Для охлаждения и смазывания поверхностей в процессе резки важно использовать смазочные материалы: машинное мало, олифу, керосин и тому подобные. Неправильно подобранная смазка может привести к некачественному результату нарезки

Токарно-винторезный станок модели 16К20

Универсальный токарно-винторезный станок модели 16К20 предназначен для выполнения разнообразных токарных и резьбонарезных работ. На станке можно нарезать резьбы различного профиля на наружных и внутренних цилиндрических и конических поверхностях с помощью резцов, резьбовых гребенок, метчиков и плашек. При нарезании резьбы резцом и гребенкой в станке используют цепь главного движения и винторезную цепь, а при нарезании резьбы метчиком и плашкой — только цепь главного движения, так как подача инструмента осуществляется самозатягиванием. Техническая характеристика станка

Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки, мм:
над станиной	400
над поперечными салазками суппорта	220
Расстояние между центрами, мм	710, 1000,1400, 2000
Число частот вращения шпинделя	24
Частота вращения шпинделя, об/мин	12,5—1600
Подача, мм/об:
продольная	0,05—2,8
поперечная	0,025—1,4
Шаг нарезаемой резьбы, мм:
метрической	0,5—112
модульной	1,57—377,7
дюймовой, число ниток на 1″	56—0,5
питчевой	56—0,5
Мощность электродвигателя главного привода, кВт	10

Станина 1 станка (рис. 45) служит основанием, на котором размещены все основные узлы станка. На станине 1 станка (рис. 45) неподвижно закреплены шпиндельная бабка 4 с коробкой скоростей, служащей для изменения частоты вращения шпинделя, и коробка подач 3 для изменения величин продольных и поперечных подач и шагов нарезаемых резьб. По направляющим станины перемещается каретка 8, на направляющих которой смонтирован поперечный суппорт 7 с четырехпозиционным резцедержателем 6 инструмента, а к нижней части каретки прикреплен фартук 2 для управления движениями в станке. Задняя бабка 9 предназначена для поддержания длинных заготовок при обработке их в центрах, а также для закрепления в ней сверл, зенкеров, разверток, метчиков и других инструментов, Заднюю бабку по направляющим станины перемещают вручную и закрепляют в необходимом положении с помощью эксцентрикового зажима. Управляют станком с помощью рукояток и электрического пульта 5.

Рис. 45. Общий вид токарно-винторезного станка модели 16К20: 1 — станина; 2 —фартук; 3 — коробка подач; 4 — коробка скоростей; 5 —пульт управления; 6 — резцедержатель; 7 — поперечный суппорт; 8 — каретка; 9 — задняя бабка

Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20 показана на рис. 46.

Рис. 46. Кинематическая схема токарно-винторезного станка модели 16К20

Движения в станке: главное вращательное движение шпинделя, движение продольной и поперечной подачи суппорта, ручные и ускоренные перемещения суппорта.

Как нарезается резьба?

Получение винтовых канавок на наружной и внутренней поверхностях деталей производится резьбонарезным инструментом. Проще выполнять эту операцию снаружи. Имея токарный станок, выполняют подобное с помощью специальных резцов.

Нарезание метрической и трапециевидной резьбы с помощью резца

На практике за один проход подобную операцию выполняют редко. Обычно проводят ее в несколько приемов. При этом настраивается станок так, чтобы его резцедержатель перемещался по строго определенному закону. Нужна повторяемость действий.

Для выполнения подобных операций задействуют ходовые винты (в них нарезана прямоугольная резьба). Перед каждым новым проходом резцедержатель возвращается на исходную позицию. Выставляется новая глубина резания, начинается новый процесс.

Внимание! Довольно часто для наружного нарезания заставляют суппорт двигаться на выход (вправо). Для этого резцы переворачивают вниз режущими кромками, задают обратное вращение шпинделю токарного станка.. Для нарезки внутренних резьб имеются резьбонарезные резцы проходного типа

У них имеется усиленная штанга, проникающая внутрь отверстия

Для нарезки внутренних резьб имеются резьбонарезные резцы проходного типа. У них имеется усиленная штанга, проникающая внутрь отверстия.

Общий вид токарных резцов для нарезания внутренних резьб

При обработке детали внутри отверстия возникают определенные сложности:

• процесс зрительно не контролируется. Приходится ориентироваться только на настройки и режимы, задаваемые оборудованию по рекомендациям технолога и мастера наладчика;
• затруднен вывод стружки, поэтому приходится многократно производить нарезку с небольшой подачей. Смазывающая охлаждающая жидкость (СОЖ) не только охлаждает деталь, она выводит стружку из отверстия;
• приходится часто пользоваться измерительным инструментом и вспомогательными шаблонами, чтобы контролировать ход нарезания винтовых канавок. Применяют специальные калибры проходного и непроходного типа.

Процесс формирования резьбы с помощью резца

Если со сквозными отверстиями токари справляются довольно умело, то при работе с глухими (непроходными) углублениями в теле детали работа усложняется довольно значительно. Но иногда из-за особенностей конструкции нет иного способа создать внутреннюю резьбовую поверхность. Поэтому приходится применять подобные резцы.

Значительно ускоряют работу специальные гребенки. У них используется не один, а несколько режущих кромок. Они последовательно врезаются в тело детали, снимая металл на определенную глубину.

Гребенки для нарезания резьбы снаружи и в отверстии:
а – угол резания тупой; б – угол резания острый; в – гребенка для формирования резьбовой канавки внутри детали

Особенно удобны подобные инструменты в тех случаях, когда нарезается довольно длинные участки. Для ходовых винтов используют подобные гребенки. С их помощью с одной установки можно обработать длинную заготовку (до 3…5 м). На станкостроительных заводах применяют именно такие способы формирования резьбовых конструкций.

Как выполнять нарезание резьбы?

Порядок выполнения работы по нарезке винтовых канавок в отверстии

Работу выполняют в определенной последовательности.

Начинается с разметки. С помощью керна отмечается центр будущего отверстия

Здесь важно произвести разметку с первого раза. Не допускается наносить несколько последовательных ударов

Достаточно даже несильного воздействия, которое даст углубление. Сверло само определится по центру сверления.

Сверлить нужно строго перпендикулярно к поверхности. Поэтому, если позволяют условия, нужно воспользоваться станком. Он обеспечит жесткое перемещение шпинделя со сверлом. Если приходится сверлить отверстие более 8 мм, то желательно выполнить эту процедуру в несколько этапов. Сначала сверлится отверстие малого диаметра. Потом рассверливается более крупным. Бывает, что приходится сверлить в три или даже в пять этапов, последовательно увеличивая диаметр отверстия. На последнем этапе применяют тот размер, который требуется по таблице

Внимание! Обязательно следует использовать смазку. Ее можно наносить кисточкой, подавать из пипетки или применять шприц, у которого удалена игла (впрочем, можно применять и с иглой)

При невозможности использовать сверлильный станок используют ручные электросверлильные машинки (дрель)

Здесь важно строго выдержать положение сверла относительно детали. Опытные мастера для начала работы используют специальные кондукторы, которые обеспечивают перпендикулярный вход сверла

Важно выполнить правильный первый проход. В дальнейшем сверла большего диаметра сами идут в направлении минимальных усилий.

Для облегчения входа метчика в отверстие снимается фаска. Небольшое углубление выполняет две функции: облегчается введение начала рабочей части инструмента; смазка в коническом углублении будет поступать еще в течение некоторого времени, облегчая процесс нарезания резьбы.

Первым используют черновой метчик. Его вставляют в вороток, затем рабочую часть помещают в отверстие. Приходится слегка придавливать инструмент, чтобы началось образование винтовой канавки. Слишком усердствовать нельзя, можно легко сломать метчик.

Проворачивают на один оборот, а потом нужно повернуть обратно на треть, чтобы сломать образовавшуюся стружку. Вращая в обратном направлении, можно почувствовать, когда произойдет излом.

Если приходится нарезать резьбу в глубоком отверстии (более 5 диаметров), то следует периодически выкручивать метчик полностью наружу. Вынув, очищают от прилипшей стружки. Используют металлические щетки

Внимание! Стряхивать пальцами, незащищенными перчатками, или сдувать нельзя. Надо помнить, что правила техники безопасности написаны кровью

Не следует повторять ошибок тех, на чьих примерах формировались эти правила.

После полного прохода первым метчиком используют второй. Здесь процесс нарезания идет значительно легче. Обязательно смазывается инструмент. Можно делать два полных оборота, а потом совершать половину оборота в обратную сторону. Правило глубоких отверстий действует и при использовании второго номера. Желательно периодически вынимать наружу и удалять стружку. Она гораздо мельче, чем можно наблюдать при черновом нарезании резьб, но заполняет пространство тоже довольно быстро.

Третий номер используется для чистового нарезания. Можно проворачивать инструмент на два-четыре оборота, а потом совершать обратное вращение на целый оборот назад. Получается довольно качественное резьбовое отверстие.

Разновидности и сферы применения метчиков

По способу привода разграничивают на:

Ручные – они имеют хвостик квадратного сечения, который вставляется в – вороток. Есть две ручки, за которые удобно поворачивать изделие

Важно не допускать перекос. Такой результат можно будет исправить только рассверливанием и нарезанием большего диаметра.
Машинные – применяются на металлорежущих станках

Они крепко фиксируются в держателе, точные, не предполагают отклонений.

По способу нарезки:

• Универсальные. Их конструкцию можно назвать классической. Инструмент с ходовой частью (ее длина определяет глубину вхождения винта впоследствии, если отверстие не сквозное), которая разделена на участки. Каждый из них имеет определенные геометрические параметры – угол, направление, расстояние, шаг. Обычно их три, каждый предназначен для черновой металлообработки, промежуточной и финишной. Таким образом, можно одним движением добиться максимально точного результата.
• Комплектные. Название говорит само за себя. Потребуется комплект из 3 метчиков, так как сделать внутреннюю резьбу нужно с высокой точностью. Сперва используется наиболее грубый инструмент, затем более тонкий, а в конце – со шлифовкой и оттачиванием самых мелких углов. Покупать набор дороже, но результат намного более высокого качества.

По типу отверстия:

Для сквозных. Они отличаются длинной рабочей частью. Она постепенно расширяется, переходя в рабочий участок, который и отвечает за точную нарезку.
Для глухих. На нарезающем отрезке сразу начинаются калибрующие витки

Поэтому их очень важно затачивать или своевременно менять набор по мере износа.

По конструкции канавок:

• прямые – прекрасно работаю с мягкими сплавами;
• винтовые, их рабочий участок располагается в шахматном порядке, они могут с легкостью пройти даже через чугун;
• укороченные – хорошо отводят стружки.

По форме изделие напоминает конус (полный или усеченный) или цилиндр. Также все они различаются по диаметру.

Конструктивные особенности инструмента

Если необходимо нарезать резьбу, перед этим нужно разобраться с тем, какие виды метчиков могут встретиться в строительном магазине:

1. Выделяются прямые, винтовые приспособления. Отдельной группой являются стержни цилиндрической формы, на которых нарезаются специальные канавки для вывода металлической стружки из отверстия.
2. Еще одно разделение по конструкции — универсальные, комплектные инструменты. Первые вариант представляет собой метчики, рабочая часть которых разделена на три зоны. Они нужны для последовательного проведения грубой, средней, финишной обработки внутренней части отверстия. Второй вариант представляет собой комплекты металлических цилиндров, каждый из которых отвечает за свой тип нарезания резьбы.

Инструменты

Для осуществления работ нужно приготовить все необходимые инструменты и приспособления для нарезки. В каждом конкретном случае трубный резьбовой набор будет различаться по составу, но для ручного использования он состоит из плашек, клуппа и держателя с трещоткой. Состав набора также дополнительно комплектуется труборезом, газовым ключом, напильником, ножовкой, болгаркой, смазочными материалами и прочими инструментами. Для тех, кто не хочет работать по старинке классическим методом, существует альтернатива – электроинструмент.

Сама нарезка осуществляется с помощью плашек. Одни нарезаны только с одной стороны, другие – с обеих.

Для осуществления внутренней резьбы в состав комплекта также могут входить несколько метчиков с разными показателями глубины прорези. Одни предназначены для черновой обработки внутренней поверхности трубы, другие – для чистовой. Это оборудование представлено в виде винта со стружечными канавками. Крепится оно в воротках при помощи хвостовой части.

С помощью метчика производится внутренняя нарезка в несколько подходов. Их количество зависит от материала, с которым работают. Например, для осуществления резьбы в титановых сплавах предназначены специальные наборы из нескольких метчиков.

Плашка, прогонка или лерка используется для осуществления резьбы различных форм на трубах. Она представляет собой стальную гайку с режущей основой внутри, в которой находятся специальные отверстия – канавки для отходов. Плашки бывают трубчатые, шестигранные, круглые и квадратные. Модификация их корпуса бывает цельной, разрезной и раздвижной.

Раздвижные (призматические) модели еще называют полуплашками, они крепятся в клупп при помощи винтов и специальной прокладки – сухаря. Это необходимо для равномерного распределения давления на винт. С помощью плашек осуществляют нарезку цилиндрической, конической, круглой или метрической резьбы. Комплектующие детали плашки – специальные воротки и патроны, с помощью которых она крепится с корпусом рамки.

Клупп состоит из рамки, в которой закрепляются режущие элементы – плашки. Каждая оправка снабжена четырьмя стальными плашками. Клупп также оснащен специальной ручкой с трещоткой. В плашкодержатель можно вставить лишь одну плашку, в клупп – несколько. Режущий механизм прогонок способен осуществлять нарезку двух видов резьбы: 0,5 – 1 ¼, 1 ½ – 2 дюйма.

Ручной клупп, как правило, осуществляет нарезку труб небольшого диаметра. Они комплектуются специальной ручкой – держателем. Их также можно использовать с помощью подходящего трубного ключа. Он небольшого размера, прост и удобен в использовании.

Клупп с держателем и трещоткой – это модификация конструкции с зубчатым механизмом, предназначенным для осуществления резьбы диаметром более одного дюйма. Трещотка – незаменимый механизм. С помощью лево- и правосторонних трещоток удобно работать в труднодоступных местах, например, возле стен. При помощи рычага трещотки клупп быстро снимается с резьбы прокручиванием в обратную сторону, обеспечивая возвратно-поступательный способ нарезки резьбы.

Косым клупп называется потому, что в нем регулируется расстояние между раздвижными плашками. Это сообщает диаметр нарезки. Конструкции такого вида являются самыми простыми в использовании.

Клуппы Маевского более сложной конструкции, используются для осуществления трубной резьбы. Они содержат три комплекта сменных плашек, специализируются на диаметрах резьбы до 2 дюймов. Конструкции этого вида используются для резьбы на трубах с небольшим диаметром.

Нарезку на трубах большого диаметра осуществляют в промышленных масштабах. Например, чтобы нарезать бесшовную трубу диаметром 219 мм, необходим специальный автостанок. Обсадные трубы (колонны) нарезают только на специальных станках в особых условиях при соблюдении всех мер безопасности.