Как выбрать метчики для нарезания резьбы: обзор видов и размеров машинных метчиков для станков с ЧПУ

1. Виды метчиков и назначение
2. Как выбрать метчик для резьбы
3. Конструкция метчика
4. Как нарезать резьбу метчиком на станке: рекомендации
5. Тенденции к усовершенствованию режущего инструмента
6. Заключение

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

Машинные метчики классифицируются по:

• типу отверстия (сквозное или глухое),
• геометрии канавки (прямая или спиральная).

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/мм ² .
  • 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/мм ² .
  • 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.

  Параметры допуска метчика	Допуск внутренней резьбы					Применение
  4H	4H	5H	–	–	–	Плотная посадка
  6H	4G	5G	6H	–	–	Нормальная посадка
  6G	–	–	6G	7H	8H	Посадка с большим допуском
  7G	–	–	–	7G	8G	Посадка со значительным допуском под уплотнение или покрытие

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, в таблице, приведены основные проблемы при работе с метчиками и методы их решения:

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.