Инструмент для нарезки резьбы: виды обработки, применение метчика и других способов, таблица размеров прибора

Любое техническое изделие состоит из отдельных деталей, скрепляемых между собой с помощью крепёжных элементов. Хотя резьбовые соединения были известны ещё в Древнем Риме, Китае, а также цивилизации Майя, метчик стал использоваться в качестве резьбообразующего инструмента лишь в конце Средних веков (XV–XVI столетие). До этого внутреннюю спираль гайки изготавливали другими способами, в том числе и с помощью токарного станка.

Особенности устройства

Вначале использовали трёх- или четырехгранный стержень, на котором выпиливали зубчики. Конец затачивали на пологий конус. При завинчивании такого артефакта в отверстие гайки или корпуса зубчатые перемычки нарезали внутреннюю резьбу. Понятно, что такой инструмент был далёк от совершенства, поскольку режущие зубья не имели заднего угла, а передний угол был отрицательным. Однако постепенно его конструкция совершенствовалась, пока не стала более рациональной. Сегодня любой метчик для нарезания резьбы имеет схожие конструктивные элементы:

  • Канавки для выхода стружки и подведения охлаждающе-смазочной жидкости (СОЖ). Количество их обычно — от 2 до 6.
  • Профиль впадин может быть разным: однорадиусный, прямолинейные передняя и задняя поверхности, прямолинейная передняя и радиусная задняя.
  • Направление канавок: прямолинейные, спиральные правые и левые. Первые применяются в обычных универсальных метчиках. Канавки с левонаправленной винтовой линией служат для нарезания резьбы на проход. При этом стружка идёт перед метчиком, чтобы не портить нарезку. Правые углубления применяют для глухих отверстий, чтобы стружка выводилась назад, в противном случае она, будучи спрессованной, сломает инструмент.
  • Заборная часть выполняется конической, для того чтобы облегчить врезание режущих зубьев в материал детали. Угол наклона выполняют от 3 до 20 градусов, в зависимости от назначения метчика (черновой, промежуточный, чистовой).
  • Калибрующая часть — цилиндрическая, имеет обратное занижение до 0,1 мм, служащее для уменьшения силы трения. С этой же целью калибрующие зубья затылуют на расстоянии 1/3 ширины пера от вершины зуба. Занижение составляет около одной десятой миллиметра для резьб диаметром от 12 до 30 мм.

Виды метчиков

По назначению

  • Слесарные (ручные) метчики используют для изготовления резьбы с помощью воротка. С целью уменьшения усилия, изготавливаются комплектом, в составе которого 2–3 инструмента, каждый из которых снимает лишь часть припуска на обработку. Первый метчик является черновым, последний — чистовым. Чтобы различить их между собой, на хвостовик наносят маркировку в виде чёрточек (одна, две, три черты). Слесарные метчики в основном используют для нарезания резьбы в корпусных деталях.
  • Машинные (машинно-ручные). Применяются для механизированного нарезания резьбы на станках: сверлильных, токарных, агрегатных, типа обрабатывающий центр. Конструктивно не отличаются от слесарных, разве что имеют укороченную заборную часть и более высокую стойкость. Основное назначение — нарезание резьбы в деталях.
  • Гаечные. Как видно из названия, используются для нарезания гаек. Состоят всегда из одного метчика с удлинённым заборным конусом. При работе метчик из гайки не вывинчивают, а готовые гайки нанизывают на удлинённый хвостовик, который имеет 2 исполнения: прямолинейный и радиусный (изогнутый). Первое используют на сверлильных и токарных станках. После заполнения накопительной части хвостовика инструмент вынимают из быстрозажимного патрона и стряхивают готовые гайки. Кривой метчик применяют на резьбонарезных автоматах. В этом случае гайки под напором друг друга перемещаются до конца инструмента, где падают в тару.

Конструктивные исполнения

  • Метчики с короткими канавками (бесканавочные). Используются для нарезания резьбы в алюминиевых сплавах, вязких низкоуглеродистых или высокопрочных легированных сталях.
  • С винтовыми канавками. Используют на обрабатывающих центрах, при нарезании глухих резьб.
  • С шахматным расположением зубьев. Последние на калибрующей части срезаны через один, тем самым уменьшается сила трения, что актуально для вязких материалов.
  • Ступенчатые. Режущая часть инструмента разделена на два участка, каждый из которых работает по своей схеме формообразования. Например, 1-й участок режет по генераторной схеме, 2-й — по профильной. Или, 1-й работает как режущий инструмент, 2-й — как выглаживающий.
  • Комбинированные. 1-я ступень представляет собой сверло, 2-я метчик. Как говорится — два в одном.
  • Метчик-протяжка. С его помощью нарезают резьбу любого диаметра и шага в деталях со сквозным отверстием на токарном станке. Деталь надевают на хвостовик инструмента, после чего зажимают её в патрон станка, а хвостовик закрепляют в резцедержателе. Устанавливают автоматическую подачу, равную шагу нарезки и включают соответствующее вращение шпинделя. После того как протяжка выйдет из обрабатываемой детали, резьба готова.
  • С внутренним подводом СОЖ. Применяют на специализированных или многооперационных станках для повышения производительности.
  • Колокольного типа. Используют при нарезании сквозной резьбы большого диаметра (50–400 мм). Инструмент выполняется составным, состоящим из отдельных режущих секторов. Внутрь подводится СОЖ, количество перьев достигает 16, а просторные канавки вмещают большой объем стружки.

По виду нарезаемой резьбы

  • Метрические, обозначаются буквой М. Размеры, в том числе и шаг резьбы, измеряются в миллиметрах. Ниже приведена таблица параметров метчиков с основным (крупным) шагом. Для каждого типоразмера ГОСТ 8724–2002 устанавливает несколько дополнительных (мелких) шагов. Три миллиметра — максимальный, который под силу нарезать с помощью воротка.

Обозначение Размеры, мм              Основной шаг                            Сверление под резьбу

М 3                                                           0,5                                                     2,5

М 4                                                           0,7                                                     3,3

М 5                                                           0,8                                                     4,2

М 6                                                           1,0                                                     5,0

М 8                                                           1,25                                                   6,7

М 10                                                         1,5                                                     8,5

М 12                                                         1,75                                                   10,2

М 14                                                         2                                                        12,0

М 16                                                         2                                                        14,0

М 18                                                         2,5                                                     15,4

М 20                                                        2,5                                                      17,4

М 22                                                        2,5                                                      19,4

М 24                                                        3                                                         20,9

М 27                                                        3                                                         23,9

  • Дюймовые конические. Диаметр выражается в английских единицах длины — дюймах (25,4 мм), а вместо шага записывается обратная величина — количество витков на 1”, или на техническом лексиконе — количество ниток. Чем больше ниток, тем меньше шаг резьбы. Средняя поверхность резьбы имеет уклон, составляющий 1° 47′ 24», поэтому метчик в конце нарезания доходит до упора, что следует иметь в виду, чтобы не сломать его.
  • Трубные цилиндрические. Разновидность дюймовых резьб, ограниченная ассортиментом стандартных металлических труб. Шаг также выражается в нитках на 1 дюйм.
  • Трубные конические. То же, что и цилиндрические, но с уклоном. Диаметр сверления под резьбу на несколько десяток меньше. Резьба нарезается до упора.

Сводная таблица содержит параметры метчиков с дюймовым шагом резьбы

Конические

Обозначение                              Шаг резьбы (ниток на дюйм)          Диаметр отверстия, мм

K 1/16”                                                             27                                                6,0

K 1/8”                                                               27                                                 8,3

K 1/4”                                                              18                                                 10,7

K 3/8”                                                              18                                                  14,3

K 1/2”                                                             14                                                  17,5

K 3/4”                                                             14                                                   23,0

K 1”                                                                11,5                                                28,7

Трубные цилиндрические

G 1/8”                                                            29                                                   8,6

G 1/4”                                                           19                                                   11,5

G 3/8”                                                           19                                                    15,0

G 1/2”                                                            14                                                   18,7

G 5/8”                                                            14                                                   20,6

G 3/4”                                                            13                                                    24,2

G 7/8”                                                            12                                                    27,9

G 1”                                                                11                                                   30,3

Трубные конические

Rc 1/8”                                                          28                                                     8,2

Rc 1/4”                                                          19                                                    11,0

Rc 3/8”                                                          16                                                    14,5

Rc 1/2”                                                          14                                                    18,1

Rc 3/4”                                                          12                                                    23,6

Rc 1”                                                             11                                                    29,6

Инструментальный материал

Ручные метчики при работе нагреваются незначительно, поэтому их изготавливают из высокоуглеродистых инструментальных сталей У10А, У12А. Для машинных метчиков, работающих на повышенных скоростях, применяют быстрорежущие стали Р6М5, Р6М5К5, Р6М5К8. Самый лучший быстрорез — Р18. Наконец, высокопроизводительные станки оснащают твердосплавным инструментом. Небольшие метчики изготавливают полностью из твёрдого сплава, средние выполняют напайными, а крупные обычно имеют сборную конструкцию.

Метчик для нарезки резьбы представляет собой инструмент, служащий для создания неразъемных соединений. Изготавливается в виде винтового стержня. Его форма бывает цилиндрической, конической, маточной, в виде плашки – такие основные виды существующих в механике метчиков. Формы зависят от вида нарезаемых ниток. На продольных боках стержня выполняются либо три, либо четыре канавки.

Конструктивные особенности

Рассмотрим подробнее, что такое метчик. Винтовой стержень, которым является метчик ГОСТ 3266-81, состоит из рабочего участка и хвостовика. Назначение хвостовика заключается в надежном крепеже инструмента. При механической обработке деталей он устанавливается в станочных патронах. Ручная нарезка ниток резьбы осуществляется, когда метчик вставляется в вороток, и совершаются винтовые движения по часовой стрелке.

Установка хвостовика инструмента выполняется головкой в отверстие воротка квадратного сечения.

Участок метчика, которым непосредственно нарезаются нитки резьбы, называется его рабочей частью. Она состоит из заборной и калибрующей части.

Заборный участок инструмента для нарезки резьбы – это конусная зона спереди винта, начинающая и закрепляющая начальные нитки. Калибрующий участок выполнен как ее завершение.

Назначение

Режущие перья изготавливаются в виде зубьев, имеющих конфигурацию механических резцов, обладающих всеми элементами для обработки металла. Они режут основной шаг резьбы, располагаясь по всей окружности метчика. Канавки – это продольные проточки между режущими перьями.

Данные компоненты образуют кромки резания. Через них удаляется стружка, циркулирует охлаждающая жидкость. Метчики с наружным сечением до 20 миллиметров производятся с тремя канавками, более 20 и до 40 миллиметров – с 4-мя. Конструктивное устройство каждого предопределяется его функциональным назначением.

Практически, метчик представляет собой винт с канавками на наружных плоскостях. Метчик ГОСТ с винтовыми канавками намного приоритетнее своего аналога с прямыми канавками. Винтовая структура инструмента обеспечивают более благоприятные условия нарезки резьбы. Они предпочтительнее по следующим характеристикам:

  1. Нарезка сложных ниток.
  2. Особо точные работы.
  3. Высокое качество исполнения.
  4. Лучше отводят стружку.
  5. Испытывают меньшие температурные воздействия.

Виды

Итак, на какие виды делится метчик? Существует два больших направления:

  • нарезание резьбы внутри детали;
  • наружное нарезание: прогонки, плашки, винторезные доски.

Категории метчиков:

  • станочные;
  • для ручных слесарных операций.

Промышленность производит наборы ручных изделий для нарезания ниток. ГОСТ на метчики для метрической резьбы регламентирует, чтобы любой набор включал два либо три инструмента.

Каждый должен иметь свое индивидуальное назначение. В комплекте они называются: первый, второй, третий.

Относительно расположения продольных канавок резьбонарезные инструменты классифицируются как винтовые и прямые.

Наиболее точная резьба получается тогда, когда ее выполняют винтом. Левая резьба нарезается метчиком с левой резьбой, и наоборот.

Изготовление и маркировка

[stop]Важно! Первый номер изделия начинает резать нитки. Второй — продолжает работу более точно. Третий (чистовой) — осуществляет финишную доводку. Для понимания пользователей, на инструменты наносят кольца, соответствующие их назначению.[/stop]

В некоторых случаях производители маркируют свои изделия цифрами 1, 2, 3. Комплекты на два метчика выполняются с незначительно большим сечением первого чернового изделия.

Производимые промышленностью наборы:

  • сечение 8-18 мм – по одной штуке;
  • сечение 6-24 мм – первый и второй;
  • сечение 2-52 мм – первый, второй, третий.

Дюймовая резьба:

  • 5/16–3/4» – по одной штуке;
  • 1/4–1» – один черновой и один чистовой в наборе;
  • 1/4–2» – один черновой, один средний, один чистовой в наборе.

Для трубной резьбы сечением 1/8–4» в комплект входит один первый номер и один второй.

Метчики для нарезания резьбы. Таблица основных характеристик

Резьба Сечение отверстия, мм
М1,0 0,75
М1,2 0,95
М1,4 1,1
М1,7 1,35
М2,0 1,6
М2,3 1,9
М2,6 2,15
М2х0,5 2,5
М3,5 2,9
М4х0,7 3,3
М5х0,8 4,2
М6х1 4,96
М7 6,0
М8 6,7
М9 7,7
М10х1,5 8,45
М11 9,4
М12х1,75 10,18
М14 11,8
М16 13,8
М18 15,3
М20 17,3

Металл для изготовления

Для различных видов плашек, метчиков, других металлорежущих инструментов используют углеродистые стали популярных марок У10А и У12А.  Их закаливают до получения твердости HRC 60-62 единицы. Такой показатель делает их наиболее стойкими при резании металла и других твердых материалов.

[warning]Внимание! Вместе с тем углеродистые стали имеют относительно низкую красностойкость. Данное свойство позволяет металлу выдерживать многократные воздействия высоких температур, не теряя прочностных характеристик. Вследствие этого, они используются для изготовления инструментов, работающих в относительно легких условия. Такими метчиками обрабатывают мягкую сталь, алюминий, пластмассу.[/warning]

Намного лучшие показатели красностойкости у инструментальной стали с добавлением легирующих элементов:

  • кремния;
  • марганца;
  • ванадия;
  • вольфрама;
  • хрома.

Металлорежущие инструменты, изготовленные из подобного материала, например, плашка для нарезания резьбы или метчик протяжка, обладают более высокими режущими свойствами. Обрабатываемость намного лучше, чем у углеродистых сталей. Красностойкость с легирующими добавками также имеет отличные показатели.

Способы соединения изделий между собой

Соединение деталей, узлов, механизмов между собой используют все сферы промышленности и народного хозяйства:

  • машиностроительные предприятия;
  • изготовители станков;
  • нефтегазовая сфера;
  • легкая промышленность;
  • пищевая отрасль.

Существует множество способов соединения различных частей машин. Наиболее распространенные из них:

  • сварные соединения;
  • методы склеивания;
  • вулканизация;
  • сборка заклепками;
  • болты с гайками на резьбе.

Последний способ наиболее универсальный, простой, недорогой.

Как нарезать резьбу самостоятельно

Сначала необходимо подготовить материалы и инструменты:

  • электродрель;
  • сверло необходимого сечения (выбрать из таблицы);
  • стандартный комплект метчиков;
  • вороток с зажимным квадратом;
  • керн, тиски;
  • молоток 300 г;
  • смазочный материал;
  • ветошь, тряпки.

Пошаговая инструкция, как нарезать резьбу метчиком:

  1. Разметить на детали место под отверстие. Поставить керн на пересечении двух линий.
  2. Сильным ударом молотка по керну наметить место для будущего отверстия.
  3. Зажать сверло в патрон электродрели, выставить малые обороты, смазать сверло,просверлить отверстие.
  4. Сверлом большего сечения снять фаску.
  5. Вставить черновой метчик квадратной головкой в отверстие воротка, зажать двумя ручками.
  6. Вращая вороток двумя руками, нарезать резьбу, М12 — основной шаг резьбы.
  7. Для проверки качества вкрутить в нарезанную резьбу болт М12. Он должен закручиваться не туго, но в то же время, не болтаться в резьбе.

Алгоритм движения:два оборота вперед, один — в обратную сторону. Рекомендуется работать с небольшим усилием. Если инструмент заедает в металле, совершить несколько движений назад. Периодически смазывать поверхности, продолжая работу. Повторить операцию со средним, затем чистовым метчиком.

Смазывать нитки резьбы при нарезании лучше всего старым свиным салом.

Что делать со сломанным метчиком

Выполняя ручное нарезание резьбы, иногда ломают метчик для глухих отверстий. Его не сложно выкрутить назад. Для этого существует несколько способов.

  1. Если из отверстия торчит длинный обломок, необходимо захватить его пассатижами, зажать в тисках, и выкрутить против часовой стрелки.
  2. Просунуть через канавку метчика кусок толстой проволоки, согнуть края и выкрутить остаток инструмента против часовой стрелки.
  3. Разломить оставшийся обломок ударами молотка по закаленному керну и извлечь осколки пинцетом.
  4. Нагреть деталь с обломком в печи, дать остыть вместе с ним, отожженный метчик высверлить.
  5. Сварить оправку со штырями, которые по диаметру войдут в канавки сломанного инструмента. Выкрутить его по часовой стрелке.
  6. Приварить к обломку стальной согнутый прут и выкрутить его из отверстия.

Нарезать резьбу собственными руками несложно. Для этого потребуется минимум инструментов и материалов. Каждый раз перед проведением работ, необходимо ознакомиться со справочными данными из таблицы для нарезания резьбы, чтобы сделать отверстие нужного диаметра с правильным шагом.

Видео по теме: как нарезать резьбу метчиком