Машинный метчик — специализированный режущий инструмент, предназначенный для нарезания внутренней резьбы в различных заготовках. Применение наиболее эффективно на станках и обрабатывающих центрах с числовым программным управлением (ЧПУ), где требуются высокая точность и повторяемость операций. Высокоточный машинный способ нанесения резьбы позволяет значительно уменьшить время цикла производства, повысить надежность резьбовых соединений и сократить вероятность дефектов.
Виды метчиков и назначение
Метчики с прямыми канавками
Популярный тип метчика, который используется для нарезания резьбы в сквозных отверстиях. Подходит для обработки большинства материалов заготовок, таких как конструкционные стали и чугун.
Метчики со спиральными канавками
Используется в работе с глухими отверстиями, в процессе нарезания резьбы стружка отводится вверх по спиральным канавкам. Это предотвращает скопление стружки и позволяет удалять её из отверстия, снижая риск поломки метчика.
Метчики с подточкой по заборному конусу
Конструкция метчиков с подточкой на заборном конусе обеспечивает отвод стружки в направлении подачи инструмента, что подходит для обработки сквозных отверстий. Такая конструкция делает метчики более прочными и позволяет СОЖ свободно проникать в зону резания.
Раскатники (бесстружечные метчики)
У раскатников нет режущих зубьев и стружечных канавок, они функционируют по принципу пластической деформации профиля резьбы. В процессе обработки стружка не образуется, а также нет ограничений по типу отверстий. Однако материалы заготовок должны обладать достаточной пластичностью: предел прочности не должен превышать 1200 МПа.
Как выбрать метчик для резьбы
При выборе машинного метчика следует учитывать:
Тип обрабатываемого отверстия.
Сквозное или глухое отверстия требуют применения соответствующей геометрии канавки.
Размер предварительного отверстия.
Размер отверстия является важным параметром, так как при ошибке можно получить неплотную резьбу или сломать метчик из-за перегрузки и большого припуска. Оптимальный размер отверстия можно определить, рассчитав его по простой формуле:
Диаметр резьбы – шаг резьбы = диаметр отверстия.
Например, для метчика М10x1.5 оптимальный диаметр отверстия будет равен 8,5 мм: 10 – 1,5 = 8,5.
Материал метчика:
- HSS. Быстрорежущая сталь — самый распространенный материал для изготовления метчиков. Эта сталь обладает достаточной твердостью, вязкостью и износостойкостью, что делает её идеальной для обработки материалов с пределом прочности не выше 900 Н/мм2.
- HSS-E. Быстрорежущая сталь с добавлением кобальта. Такие метчики с содержание кобальта 5% или 8% имеют повышенную красностойкость, поэтому их используют для нарезания резьбы в вязких и сложных материалах, таких как нержавеющая сталь, а также легированные и нелегированные стали с пределом прочности до 1200 Н/мм2.
- HSSE-PM. Сталь, полученная методом порошковой металлургии, за счет чего такие метчики имеют однородную структуру и высокую твердость. По производительности метчики из порошковой быстрорежущей стали сопоставимы с твердосплавными метчиками, но при этом более устойчивы к механическим вибрациям. Метчики, изготовленные из HSSE-PM, подходят для труднообрабатываемых материалов, таких как жаропрочные и титановые сплавы.
- HM. Твердосплавные метчики обычно изготавливают из карбида вольфрама, который является основным компонентом твёрдого сплава. Карбид вольфрама сочетает в себе твёрдость и прочность, что позволяет инструменту сохранять свои режущие свойства даже при интенсивной эксплуатации. Иногда в состав твердого сплава добавляются другие элементы, такие как кобальт для улучшения характеристик, например, повышения вязкости или устойчивости к термическим нагрузкам. Метчики из твердого сплава идеально подходят для нарезания резьбы в труднообрабатываемых материалах с твердостью 50-60 HRC.
Требования к точности резьбы:
Для выполнения высокоточной резьбы стоит использовать метчики с параметрами допуска 4H, для стандартных операций рекомендуется выбирать метчики с классом точности 6H.
Конструкция метчика
Основные конструкционные части машинных метчиков:
- Диаметр резьбы. Фактический размер нарезаемой резьбы. Например, для метрической резьбы — это размер, обозначаемый как M: M6, M10.
- Шаг резьбы. Расстояние между витками резьбы. Например, для метрической резьбы указывается в миллиметрах: шаг 1.0 мм для M10x1.0.
- Рабочая длина. Длина части метчика, которая нарезает резьбу.
- Общая длина метчика. Полная длина метчика от хвостовика до конца резьбовой части.
- Диаметр хвостовика. Диаметр хвостовика метчика, который вставляется в патрон или цангу.
- Размер квадрата метчика. Квадрат у метчика используется для фиксации метчика в резьбонарезном патроне обеспечивая передачу крутящего момента при нарезании резьбы, или в специальном воротке, при нарезании резьбы ручным способом.
Как нарезать резьбу метчиком на станке: рекомендации
- Учитывайте тип обрабатываемого отверстия и форму канавок. Для сквозных отверстий подходят метчики с прямыми канавками, а для глухих — спиральные канавки.
- Надежно закрепляйте обрабатываемую деталь. Незначительное смещение заготовки в процессе нарезания резьбы может привести к поломке метчика или к получению резьбы плохого качества.
- Правильно выбирайте размер предварительного отверстия. Слишком малый размер может привести к перегрузке и поломке метчика, а слишком большой — к неплотной резьбе. Используйте таблицы и формулы для точного расчета диаметра предварительного отверстия.
- Используйте резьбонарезные патроны с предохранительной муфтой, которая может защитить метчик от поломки при чрезмерной нагрузке или при столкновении с дном отверстия.
- Врезайте метчик плавно, иначе неравномерная нагрузка может привести к расширению резьбового отверстия.
Ниже приведены основные проблемы при работе с метчиками и методы их решения.
Увеличенный размер резьбового отверстия
- Неправильный допуск. Выбрать метчик с меньшим полем допуска
- Ось метчика не совпадает с осью отверстия. Проверить резьбовой патрон и позиционирование относительно отверстия
- Недостаточная скорость резания. Следовать рекомендациям каталога по выбору режимов резания
- Неправильно выбран тип метчика. Использовать метчик с подточкой по заборному конусу для сквозных отверстий или со спиральными канавками для глухих отверстий.
Уменьшенный размер резьбового отверстия
- Неправильный допуск. Выбрать метчик с большим полем допуска, особенно для материалов, не склонных к изменению размеров, таких как сталь и чугун
- Диаметр отверстия под резьбу слишком мал. Проверить рекомендуемый диаметр сверления под резьбу. Увеличить диаметр сверла
- Неправильно выбран тип метчика. Выбрать метчик с меньшим передним углом. Использовать метчик с более длинным заборным конусом
Выкрашивание метчика
- Метчик ударяется о дно отверстия. Увеличить глубину сверления или уменьшить глубину нарезания резьбы
- Упрочнение обработанной поверхности. Уменьшить скорость резания, использовать инструмент с более острой геометрией, улучшить подвод СОЖ
- Заклинивание стружки. Избегать резкого вывода метчика при реверсивном движении
- Удар заборным конусом при врезании. Проверить и скорректировать ход метчика и расстояние до отверстия
- Диаметр отверстия под резьбу слишком мал. Проверить рекомендуемый диаметр сверления под резьбу по каталогу. Увеличить диаметр сверла
- Метчик изношен. Использовать новый метчик или переточить изношенный
- Метчик ударяется о дно отверстия. Увеличить глубину сверления или уменьшить глубину нарезания резьбы
- Слишком высокая скорость резания. Снизить скорость резания. Следовать рекомендациям каталога по выбору режимов резания
Поломка метчика
- Упрочнение обработанной поверхности. Уменьшить скорость резания, использовать инструмент с более острой геометрией, улучшить подвод СОЖ
- Диаметр отверстия под резьбу слишком мал. Проверить рекомендуемый диаметр сверления под резьбу. Увеличить диаметр сверла
- Слишком высокий момент при нарезании резьбы. Использовать резьбовой патрон с предохранительной муфтой
- Неправильно выбран тип метчика. Использовать метчик с меньшим передним углом и/или большим затылованием и/или более длинным заборным конусом. Использовать инструмент с покрытием
Быстрый износ метчика
- Неправильный или недостаточный подвод СОЖ. Улучшить подвод СОЖ для снижения термической нагрузки на режущие кромки
- Слишком высокая скорость резания. Снизить скорость резания. Следовать рекомендациям каталога по выбору режимов резания
- Неправильно выбран тип метчика. Использовать метчик с меньшим передним углом и/или большим затылованием
- Образование нароста
- Неправильный или недостаточный подвод СОЖ. Улучшить подвод СОЖ для предотвращения наростообразования
- Метчик имеет не подходящее покрытие. Использовать метчик с рекомендованным типом покрытия
- Слишком низкая скорость резания. Повысить скорость резания. Следовать рекомендациям каталога по выбору режимов резания
Тенденции к усовершенствованию режущего инструмента
Современные производственные технологии продолжают развиваться, внедряя инновации и совершенствуя инструменты, используемые в металлообработке. Твердосплавные метчики, как один из ключевых инструментов, также не остались в стороне от этих изменений. В последние годы были разработаны новые материалы и покрытия, значительно повысившие их эффективность и долговечность:
- Новые сплавы. Современные твердосплавные метчики разрабатываются с использованием инновационных сплавов, таких как карбид вольфрама с добавлением кобальта или титана, обеспечивающих высокую твердость, износостойкость и устойчивость к термическим нагрузкам.
- Покрытия. Метчики, покрытые нитридом титана (TiN), нитридом алюминия-титана (AlTiN) и нитридом кремния (SiN), демонстрируют улучшенные характеристики износостойкости и теплопроводности, снижая трение и увеличивая срок службы инструмента.
- Оптимизация канавок. Новые конструкции канавок, например, асимметричные или переменной глубины улучшают удаление стружки и снижают риск засорения метчика.
- Микрогеометрия режущих кромок. Усовершенствования в микрогеометрии режущих кромок способствуют улучшению качества резьбы и уменьшению усилий резания.
Заключение
В современном массовом производстве выбор машинного метчика для станка или обрабатывающего центра с ЧПУ — ключевой технологический аспект в области промышленной металлообработки. Грамотный выбор и эксплуатация режущего инструмента позволит значительно улучшить качество продукции, увеличить скорость обработки и, как результат, сократить производственные затраты.
С 1990 года компания Abamet занимается комплексным оснащением производств в сфере металлообработки. Станки с ЧПУ по металлу, станочная оснастка, режущий инструмент – в каталоге интернет-магазина. Продажи и поставки по всей России. Познакомиться с нами, а также получить профессиональную консультацию можно на нашем сайте Abamet.ru. Переходите, выбирайте, спрашивайте!