Выбор метчика для нарезки резьбы в заготовке

Классификация резьбы

1. Метрическая. Самая распространенная крепежная резьба. Диаметр деталей измеряется в мм.
2. Трубная. Используется при монтаже трубопроводов и запорно – регулирующей арматуры (смесители, краны, вентили). Диаметр измеряют в дюймах и долях дюйма, поэтому ее называют еще и дюймовой.
3. Резьбы на наружной поверхности деталей: болтов, шпилек, труб, называют наружными, а гаек, глухих гнезд и муфт – внутренними.
4. По направлению вращения различаются левые и правые.
5. По количеству заходов – одно и многозаходные.
6. В сечении бывает треугольной, прямоугольной трапецеидальной и др.
7. Может быть прямой (цилиндрической) или конической.

Метрическая резьба

Если рассматривать профиль метрической резьбы, то можно увидеть равносторонний треугольник с углом в 60 градусов. Такие соединения используются наиболее часто и могут иметь различный шаг: крупный, средний и мелкий.

1. Коническое метрическое соединение применяется при необходимости качественной фиксации деталей без клея, герметиков и других составляющих.
2. Дюймовая нарезка имеет также профиль в виде треугольника, но не равностороннего, а с вершиной равной 55 градусов. В России практически не используется, в основном можно встретить в зарубежных элементах и сооружениях.
3. Трапецеидальная в отличие от конической и дюймовой имеет трапециевидный профиль или обрезанный треугольник верхний угол которого равен 30 градусов. Чаще используется в деталях, испытывающих высокие нагрузки.
4. Упорная резьба также представлена в виде трапеции, все стороны которой различны. Может встречаться в системах с односторонней нагрузкой, например, прессах или домкратах.
5. Прямоугольная или квадратная нарезка может иметь разный профиль и размер шага в зависимости от мест применения.
6. Круглая резьба способна выдержать повышенные нагрузки и имеет длительный срок эксплуатации без потери качества соединения в любых условиях, в том числе при загрязнении химическими и иными веществами.

Как отличить метрическую резьбу от дюймовой

На глаз отличить резьбу метрическую от дюймовой, или наоборот, способны только мастера, ежедневно сталкивающиеся с нарезками. Если попытаться «на глаз» отличить нарезку не профессионалу, то есть очень большой риск принять болт UNC 5/16 дюйма за метрический М8. Определить соответствие типу резьбы можно резьбомером, но когда такого идентификатора нет в наличии, необходимо прибегнуть к другим способам.

Самый простой способ понять, какой тип резьбы на болте — воспользоваться гайкой с уже известными параметрами (и наоборот). Если же такой возможности нет, тогда следует прибегнуть к таким действиям:

1. Осмотреть головку детали, на которой могут присутствовать радиальные линии
2. Если радиальные линии имеются на головке крепежа, то это говорит о наличии дюймовой нарезки
3. Отсутствие радиальных линий подтверждает факт использования метрической резьбы

Однако этот способ не всегда приемлем, так как крепежи с классами прочности от 0 до 2 не имеют маркировки. Наличие линий и чисел на головке болта говорят о прочности изделия.

Таблица метчиков и сверл для внутренней резьбы

Дело в том, что проходное отверстие и диаметр резьбы должны соответствовать стандартам. Если диаметр отверстия будет слишком большим – глубина канавок получится слишком маленькой, а резьбовое соединение ненадежным.

При малейшей нагрузке резьба будет сорвана. Другая крайность – узкое отверстие под резьбу. В этом случае метчик будет играть роль сверла, а его конфигурация для этого не приспособлена. Очень высока вероятность поломки инструмента.

ВАЖНО! Если нет сверла, точно подходящего по диаметру – делайте отверстие немного меньше положенного, а не больше.

После чего обязательно произведите зенковку, и аккуратно нарезайте резьбу тройным комплектом метчиков.

Типы нарезаемой резьбы

Используя метчики разных категорий, как и различные виды плашек, можно формировать на внутренних поверхностях деталей резьбу различных типов. В зависимости от типа нарезаемой резьбы метчики подразделяются на следующие категории.

Метрические

Это метчики, при помощи которых нарезаются метрические резьбы. Нарезаемый элемент резьбы в таких случаях имеет форму равнобедренного треугольника, а все ее параметры измеряются в миллиметрах. В маркировке таких метчиков содержится буква «М». Для подбора метчиков метрических и диаметра подготовительного отверстия используется специальная справочная таблица.

Дюймовые

Рабочая часть таких метчиков имеет коническую форму. Диаметр дюймовых инструментов измеряется в дюймах, а шаг – в количестве ниток на один дюйм (25,4 мм). Уклон средней поверхности метчиков данного типа составляет 1°47’24».

Трубные

Сюда относятся цилиндрические и конические метчики, используемые для нарезки резьбы в элементах трубных соединений.

Таблица 1. Параметры метчиков и размер отверстия под резьбу

Виды резьбонарезного инструмента

Несмотря на то, что история резьбового соединения деталей насчитывает много столетий, данный способ разъёмного крепежа продолжает лидировать во всех технических сферах. Секрет популярности – простота и надежность крепления, удобство регулировки затяжки, возможность свободной разборки и сборки. В данной статье мы рассмотрим основные типы резьбонарезных инструментов и их особенности.

Основная классификация резьбонарезного инструмента

В первую очередь резьбонарезной инструмент подразделяется на следующие категории:

• Машинный или ручной – для применения исключительно на станках автоматах или для нарезки резьб вручную. Большинство инструмента универсальное, пригодное как для машинной, так и ручной нарезки.
• Для нарезания внутренней резьбы или наружной.
• Для правой или левой резьбы.
• Для метрической, трубной и прочих стандартов резьб.

Кратко перечислим основные типы резьбонарезных инструментов:

• Резьбовые резцы и гребенки.
• Метчики.
• Круглые плашки.
• Резьбовые фрезы.
• Резьбонарезные регулируемые и самооткрывающиеся головки.

Резьбовые резцы и гребенки

Резьбовые резцы – это резьбонарезной инструмент для точной машинной нарезки наружной и внутренней резьб. Являются оснасткой токарных станков или обрабатывающих центров. По конструкции резьбы подразделяются на:

• стержневые;
• призматические;
• круглые.

Также они могут быть одно- или многониточными (гребенками). Стержневые резьбовые резцы при малом угле подъёма (не более 4°) имеют задние углы на боковых кромках в пределах 4-6° для предварительной нарезки и 8 – 10° для окончательной. При угле подъёма резьбы более 4° задние углы выбираются разными в зависимости от направления обработки – для правой больший угол имеет правая часть профиля, для левой – левая.

Призматические и круглые резцы имеют большее количество переточек и, соответственно, большую долговечность благодаря заточке только по передней поверхности.

Призматический резец размещается в специальных державках с постоянным задним углом 15°, передний принимается в зависимости от материала. Круглый резьбонарезной резец также крепится в специальной державке при заднем угле 10-12°, передний обычно равен нулю.

Преимуществом резцов является и применение сменных пластин, что позволяет уменьшить расходы на приобретение оснастки.

Метчики и плашки

Метчики и плашки – это резьбонарезной инструмент для, соответственно, нарезки внутренней и наружной резьб.  В зависимости от способа нарезки – машинного, ручного, машинно-ручного, метчик различается по конструкции хвостовика и длине, а также по наличию покрытий и напылений.

Для повышения твердости и износостойкости поверхности  в машинном инструменте часто используются такие покрытия как TiN, TiAlN, TiCN, VAP и другие. Важным отличием машинного метчика от ручного является количество проходов для нарезки.

В ручных – это 2-3 прохода, в машинных, как правило один.

В зависимости от твердости материала и типа отверстия необходимо подбирать и соответствующий метчик. Для глухих отверстий необходим метчик с винтовыми канавками для отвода стружки и упрощения работы. Работать же с мягкими металлами более удобно метчиком с разреженными зубьями. От параметров материала зависит размер переднего угла метчика:

• Твердая сталь, чугун, бронза – передний угол от 0 до 5°.
• Латунь и средние по твердости марки стали – от 8 до 10°.
• Мягкие и вязкие марки стали – от 12 до 15°.
• Легкие сплавы – от 20 до 30°

Плашки – представляют собой закаленные гайки с отверстиями образующими режущие кромки используемые для нарезания внутренней резьбы. Данный резьбонарезной инструмент универсальный, подходит для ручной и машинной нарезки. Изготавливаются, как правило, из инструментальной стали 9ХС. Более удобным и дешевым вариантом является клупп, представляющий собой режущую гаечную часть плашки с универсальным креплением.

Метчики и плашки используются преимущественно для резьбы диаметром до 2,5″ или 60 мм. Для более габаритных заготовок применяются резьбонарезные резцы, позволяющие нарезать резьбы любого диаметра и любого шага.

Резьбовые фрезы и другой инструмент

Ещё одним видом резьбонарезного инструмента, используемого в качестве оснастки фрезерных станков, являются гребенчатые и дисковые резьбовые фрезы. Гребенчатые фрезы используются для многониточной нарезки, дисковые – для однониточной.  В гребенчатом инструменте используются затылованные зубья с задним углом 8-12°. Передний угол фрез подбирается в пределах 5 – 10°. Заточка резьбовых фрез производится только по передней поверхности.

Популярным резьбонарезным инструментом является и резьбонарезная головка. В отличие от плашки здесь имеется возможность замены зубьев, установки нужного диаметра нарезки. Широко применяются и самораскрывающиеся головки, срабатывающие при возврате в исходное положение. Такое конструктивное решение позволяет сэкономить значительное количество времени, что особо важно при серийном производстве.

Контроль качества

Чтобы удостовериться в том, что заготовка была обработана правильно, необходимо воспользоваться резьбовыми шаблонами. С их помощью проверяется шаг резьбы.

Но для комплексной оценки применяется резьбовой калибр. Для удобства его устанавливают в стойке, и настраивают по эталону или шаблону, затем проверяется ход самой детали.

Также можно воспользоваться самым простым и часто используемым методом. Берётся гайка или болт, и прокручивается по выполненной детали.

Если походу движения на резьбе заметны задиры, или нужно прикладывать больше усилий, тогда вы допустили погрешность в работе. Теперь вы уже знаете, как пользоваться токарным станком для выполнения различных гаек, болтов или резьбовых соединений.

Важно помнить, что такие детали, требуют к себе большой осторожности и нежности при каждом проходе, и даже проверки качества. Лучше потратить больше времени на работу, чем потом испортить несколько заготовок.

Нарезаем резьбу самостоятельно

В домашних условиях для нарезания наружной резьбы в малых объемах лучше брать резьборез для труб ручной с клуппными насадками, если в хозяйстве имеется токарный станок, его также можно применять для нарезки коротких участков или переходных муфт.

Нарезаем на наружной стороне ручным клуппом

Резьбонарезные работы ручным механическим клуппом проводят в следующей последовательности:

1. Снимают наружную фаску на заготовке абразивным инструментом, смазывает обрабатываемую поверхность и клуппные ножи машинным маслом, закрепляют деталь в тисках.
2. Устанавливают клуппную насадку на трубный торец и с силой надавливают на головку, чтобы зацепить поверхность резцами. Делают обороты вперед и назад, повторяя операцию несколько раз.
3. Чтобы не испортить резьбовой профиль, периодически снимают головку и очищают от стружки резцы и поверхность заготовки. Для изменения направления движения поворачивают переключатель на трещотке.

Рис. 10 Этапы нарезки трубной резьбы вручную

Использование токарных станков

Применение токарно — винтовых станков со специализированными резцами позволяет проводить внутреннюю и наружную нарезку со сложной формой профиля. Нарезку на токарном станке проводят в следующей последовательности:

1. Устанавливают на суппорт резец и проводят настройку оборудования: задают программу скорости вращения шпинделя и перемещения суппорта, а также глубину подачи резца в поперечном направлении.
2. Вначале наносят фаску, затем начинают нарезку, совершая несколько проходов и используя смазывающую охлаждающую жидкость.
3. Последний чистовой проход совершают с минимальным шагом 0,1 миллиметра.

Резьбонарезной набор для труб и правила его пользования

1. Монолитные представлены корпусом цилиндрической формы с внутренним отверстием. Для работы также в комплект включают специальный плашкодержатель.
2. Раздвижные состоят из резцов, расстояние между которыми можно регулировать при необходимости. Применяется для нарезания резьбовой поверхности в несколько проходов, за счет чего повышается качество.

Лерка выбирается в зависимости от диаметра трубы и направления резьбы. Процесс нарезания характеризуется следующими особенностями:

1. Специальный инструмент, называемый клуппом, устанавливается в трещотку.
2. На режущую часть также наносится масло, которое упрощает ход рабочей части.
3. На край обрабатываемой трубы устанавливается направляющая.
4. Трещотка вращается вокруг оси, за счет чего происходит образование резьбы.
5. Во время механической обработки масло время от времени добавляется.

Резьбонарезной набор для труб

Стоит учитывать тот момент, что приспособление после длительной эксплуатации может затупится. Именно поэтому нужно следить за состоянием режущей кромки.

Подготовка к нарезанию внутренней резьбы

Чтобы резьба нарезалась без проблем, необходимо тщательно подготовить отверстие.

Таблица соответствий диаметров сверла конкретному метчику для метрических, дюймовых, трубных и трапецеидальных резьб приведена по ссылке.

Скачать таблицу диаметров отверстий под резьбу

Сверло должно соответствовать материалу детали, быть правильно и хорошо заточено. Угол заточки должен быть не более 140°. Это позволяет избежать перегрева и невольной термообработки материала детали, приводящей к ухудшению качества резьбы.

Сверло должно быть тщательно закреплено, нужно исключить биение как сверла в патроне, так и самого патрона.

При высверливании глухих отверстий нужно тщательно контролировать глубину и обязательно дать припуск по глубине относительно заданной глубины нарезки — даже самый лучший метчик не нарежет резьбу до конца.

Потребуются следующие инструменты и принадлежности:

• Низкооборотный сверлильный станок. Использование ручных дрелей не рекомендуется.
• Подобранное по таблице сверло.
• Сверло большего диаметра (примерно в два раза) для зенковки.
• Набор метчиков с воротком.
• Тиски для закрепления детали.
• Керн и молоток.
• Минеральное масло для смазки метчика и отверстия во время работы.
• Протирочный материал.

Правила нарезания трубной резьбы в целом совпадают с вышеизложенными, лишь для нарезания больших диаметров используется специальная оснастка для более точной центровки