Слесарное дело

Режущими кромками метчика называются кромки на режущих перьях метчика, образованные пересечением передних поверхностей канавки с затылочными поверхностями рабочей части.

Сердцевина – это внутренняя часть метчика, измеряемая по диаметру от касательной ко дну канавок метчика. Метчики для нарезания резьбы в нержавеющих сталях имеют более массивную (толстую) сердцевину. Канавки у метчика обычно делают прямыми.

Ручные метчики для метрической и дюймовой видов резьбы изготовляются комплектом из двух метчиков для резьбы с шагом до 3 мм включительно (для основной метрической резьбы – диаметром от 1 до 52 мм, для дюймовой резьбы – диаметром от1/4 до 1") и комплектом из трех метчиков для резьбы с шагом свыше 3 мм (для метрической резьбы – от 30 до 52 мм и для дюймовой резьбы – диаметром от 1

до 2"). В комплект, состоящий из трех метчиков, входят черновой, средний и чистовой метчики. Все метчики комплекта имеют разный диаметр.

По конструкции режущей части метчики бывают цилиндрическими и коническими. При цилиндрической конструкции метчиков все три инструмента в комплекте имеют соответствующие диаметры. У чистового метчика полный профиль резьбы, диаметр среднего метчика меньше нормального на 0,6 глубины нарезки, а диаметр чернового метчика меньше диаметра резьбы на полную глубину нарезки. У чернового метчика длина заборной части равна 4–7 ниткам, у среднего – 3–3,5, у чистового – 1,5–2 ниткам.

Угол наклона заборной части у чернового метчика равен 3°, у среднего – 7°, у чистового – 12°. При конической конструкции метчиков все три инструмента в комплекте имеют одинаковый диаметр и полный профиль резьбы с различной длиной заборных частей. Резьба в пределах заборной части делается конической и срезается по вершинам зубьев на конус. В конических метчиках заборная часть равна: у чернового метчика – всей длине рабочей части, у среднего – половине этой длины, у чистового – двум ниткам. Конические метчики применяют для нарезания сквозных отверстий. Глухие отверстия нарезаются цилиндрическими метчиками.

Метчики выпускают со шлифованным и нешлифованным профилем зубьев. Шлифованные создают резьбу с более точной и чистой поверхностью.

Машинно-ручные метчики применяют для нарезания метрической, дюймовой и трубной цилиндрической и конической видов резьбы. Машинно-ручные метчики служат для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях всех размеров машинным способом и вручную с шагом до 3 мм включительно. Метчики этого типа изготовляют двух видов: одинарные для сквозных и глухих отверстий и комплектные – черновой и чистовой. У машинных и машинно-ручных метчиков на хвостовике делают кольцевые канавки для зажима в быстросменных патронах.

Машинные метчики применяются для нарезания на станках сквозных и глухих отверстий. Они бывают цилиндрическими и коническими.

Гаечные метчики служат для нарезания метрической резьбы в гайках за один проход вручную или на сверлильных и резьбонарезных станках. Они выполняются однокомплектными, имеют длинную режущую часть (12 витков). Хвостовик у них длинный, дающий возможность нанизывать на него гайки при нарезании. Гаечные метчики изготовляются с изогнутым хвостовиком, закрепляемые в специальных патронах на гайконарезных автоматах. Они дают возможность гайкам непрерывно автоматически сбрасываться по мере нарезания.

Плашечные метчики отличаются от гаечных наличием большого заборного конуса и предназначаются для предварительного нарезания резьбы в плашках за один проход.

Маточные метчики применяют для зачистки резьбы в плашках после нарезания плашечным метчиком, а также для зачистки резьбы в плашках, находящихся в работе. В маточных метчиках канавки делают с правой спиралью.

Специальные метчики составляют группу, в которую входят ненормализованные конструкции метчиков: бесканавочные, комбинированные, метчик-сверло с винтовыми канавками, метчик-протяжка.

Метчики бесканавочные применяют для нарезания сквозных видов резьбы диаметром до 10–12 мм. Длина заборной части метчика такая же, как у машинных. Длина канавки (с выходом) на 3–5 ниток больше длины заборной части. Бесканавочные метчики прочнее обычных. В связи с тем, что метчик имеет длинную резьбовую часть его можно перетачивать несколько раз. Бесканавочные метчики отличаются высокой производительностью при нарезании резьбы. Для нарезания резьбы в глухих отверстиях эти метчики непригодны.

Комбинированные метчики состоят из двух частей, разделенных шейкой.

Первая часть служит для предварительного нарезания резьбы, а вторая – для окончательного (чистового). Комбинированный инструмент (метчик-сверло) позволяет совместить сверление и нарезание резьбы в одну операцию, что значительно повышает производительность. Применение сверла-метчика возможно при нарезании сквозных отверстий без подачи при условии, что метчик вступает в работу после выхода вершины сверла из отверстия. Если это условие не выполняется, то сверло работает с подачей, равной шагу нарезаемой резьбы.

Метчики с винтовыми канавками имеют угол наклона канавки 35°, что обеспечивает свободный выход стружки по спирали и исключает возможность срыва резьбы. Конструкция метчика позволяет нарезать резьбу на высоких скоростях вращения шпинделя станка. Применение метчика с винтовой канавкой заменяет комплект обычных метчиков. Метчики изготовляют из инструментальной стали У8, У12 и Р18.

Воротки — ручной инструмент, предназначенный для вращения метчиков при нарезании резьбы. Они одеваются на квадратное сечение хвостовика метчика. Нерегулируемые воротки имеют одно или несколько отверстий и регулируемое отверстие. Кроме того существуют воротки торцовые. Они предназначены для вращения метчиков при нарезании резьбы в труднодоступных местах.

Тарированные воротки применяют для нарезания резьбы в глубоких и глухих отверстиях. Они состоят из корпуса 1, втулки 2 и пружины 3. Корпус и втулка имеют косые кулачки, связанные между собой зубчатой передачей, которая при превышении усилия, передаваемого рукой работающего, выходит из зацепления. В результате этого втулка с метчиком перестает вращаться, тем самым предохраняя его от поломки.

Универсальный вороток предназначен для закрепления плашек с наружным диаметром 20 мм всех видов метчиков и разверток, имеющих хвостовики квадратного сечения с длиной стороны до 8 мм. В корпусе, закрытом крышкой, помещен механизм, позволяющий изменять величину квадратного отверстия. Механизм приводится в движение винтом с рифленой головкой. Резьбовая часть винта связана с одним из четырех кулачков, размещенных внутри корпуса. При вращении винта смещается кулачок, образующий одну из сторон квадрата. Снижаясь, кулачок оказывает давление на скошенный угол второго кулачка, сдвигая его вправо. Прижимаемый таким образом второй кулачок в свою очередь поднимает третий кулачок, а тот смещает влево четвертый. В результате этого, все четыре стороны квадратного отверстия уменьшаются в равной степени. Такая регулировка квадратного отверстия позволяет закреплять различные виды метчиков и разверток. Для закрепления плашек в корпусе универсального воротка имеется гнездо. Плашки закрепляются винтами. Применение универсального воротка исключает возможность появления брака при нарезании резьбы плашками. Конструкция такого приспособления позволяет исключить из технологического процесса нарезания резьбы набор воротков, плашкодержатель и специальные направляющие приспособления к нему.

В зависимости от конструкции плашки подразделяют на круглые (лерки), накатные, раздвижные. Круглые плашки изготовляют цельными и разрезными. Цельная плашка 1 представляет собой стальную закаленную гайку, в которой через резьбу 2 прорезаны сквозные продольные отверстия, образующие режущие кромки и служащие для выхода стружки. С обеих сторон плашки имеются заборные части 3 длиной 1

—2 нитки. Эти плашки применяют при нарезании резьбы диаметром до 52 мм за один проход. Диаметры цельных круглых плашек предусмотрены стандартом для основной метрической резьбы – от 1 до 76 мм, для дюймовой – от 1/4 до 2", для трубной – от 1/8 до 1

". Круглые плашки при нарезании резьбы вручную закрепляют в специальном воротке.

Разрезные плашки в отличие от цельных имеют прорезь (0,5–1,5 мм), позволяющую регулировать диаметр резьбы в пределах 0,1–0,25 мм. Вследствие пониженной жесткости нарезаемая этими плашками резьба имеет недостаточно точный профиль.

Резьбонакатные плашки применяют для накатывания точных профилей резьбы. Резьбонакатные плашки имеют корпус, на котором устанавливают накатные ролики с резьбой. Ролики можно регулировать на размер нарезаемой резьбы. Плашки вращают двумя рукоятками, ввертываемыми в корпус. С помощью резьбонакатных плашек нарезают резьбу диаметром от 4 до 33 мм и шагом от 0,7 до 2 мм. Накатку выполняют на станках, а также вручную. Резьба получается более прочной, поскольку волокна металла в винтах не перерезаются и в следствие давления плашек на металл волокна упрочняются. В виду того, что резьба только выдавливается, поверхность получается более чистой.

Раздвижные (призматические) плашки состоят из двух половинок, называемых полуплашками. На каждой из них указаны размер наружной резьбы и цифра 1 или 2, для того, чтобы правильно из закреплять в приспособлении (клуппе). На наружной стороне полуплашек имеются угловые канавки (пазы), которыми они устанавливаются в выступы клуппа. Для равномерного распределения давления винта на полуплашки во избежание перекоса между полуплашками и винтом помещают специальные прокладки (сухари). Раздвижные плашки изготовляют комплектами по 4–5 пар в каждом, каждую пару по мере необходимости вставляют в клупп.

Раздвижные плашки изготовляют для метрической резьбы диаметром от М6 до М52, для дюймовой – от ? до 2" и для трубной резьбы – от 1/8 до 1

. Клуппы, в которых устанавливают призматические плашки, изготовляют шести размеров – от № 1 до № 6.

Клупп трубный предназначен для нарезания наружной резьбы на трубах. Им можно нарезать трубы диаметром от 13 до 50 мм. У такого клуппа три комплекта плашек: для труб диаметром 13–19 мм (1/2—3/4"), 25–32 мм (1–1

") и 38–50 мм (1

—2").

Конструкция клуппа предусматривает одновременное перемещение к центру и от него, четырех плашек, находящихся в корпусе приспособления. Для их передвижения служит специальная воротная часть клуппа – планшайба. Установка плашек на нужный диаметр производится по делениям на корпусе приспособления. После установки плашек на диаметр их положение закрепляют специальным зажимным устройством «собачкой». После нарезания резьбы клупп свободно снимается с трубы при помощи рукоятки планшайбы, путем разжима плашек. Помимо четырех режущих плашек, в клуппе имеются три направляющие плашки (гладкие, без резьбы), обеспечивающие устойчивое положение клуппа на трубе во время его работы. Установка гладких плашек на нужный диаметр трубы производится вращением специального винта на наружной стороне клуппа.

Нарезание резьбы вручную является малопроизводительной и трудоемкой операцией, поэтому при возможности стремятся применить средства механизации.

Для механизации процесса нарезания резьбы в крупногабаритных деталях, а также при монтаже и сборке изделий применяют такие специальные ручные механизированные инструменты, как электрорезьбонарезатели, пневматические резьбонарезатели и электро– и пневмосверлилки, оснащенные специальными насадками.

Электрорезьбонарезатель имеет встроенный электродвигатель, редуктор, реверсивный механизм и нагрудник. На валу ротора электродвигателя закреплено зубчатое колесо, которое через зубчатые колеса передает вращение свободно сидящим зубчатым колесам, вращающимся в разные стороны. При нажиме на корпус инструмента сверху вниз шпиндель вдвигается внутрь, его фланец войдет в зацепление с выступом зубчатого колеса, метчик при этом начинает ввертываться в отверстие.

Резьбонарезатель с пневматическим приводом предназначен для нарезания мелкой резьбы. Четырехклапанный ротационный пневмодвигатель приводит во вращение через редуктор свободно сидящие зубчатые колеса. При нажатии на корпус муфты сцепляются с зубчатым колесом, что соответствует рабочему ходу (нарезание резьбы). Когда корпус за рукоятку оттягивают на себя, шпиндель смещается под действием пружины вниз, муфта сцепляется с зубчатым колесом и происходит ускоренное вывинчивание метчика из отверстия. Инструмент включают нажатием большого пальца на курок – сжатый воздух пропускается через клапан в двигатель, отработанный воздух выходит из двигателя через боковые отверстия. Редуктор и реверсивный механизм смазывают густой смазкой через имеющееся в корпусе отверстие.

Нарезание резьбы в отверстиях на сверлильных станках является наиболее эффективным технологическим приемом. Нарезание производится с помощью патрона, в котором метчик закрепляют на допустимое усилие, в случае превышения которого патрон перестает принудительно вращаться. При нарезании резьбы в глухом отверстии метчик упирается в дно отверстия, при этом автоматически прекращается вращение.

3.3. Контроль качества резьбы. Дефекты, способы их выявления и меры предупреждения

Измерение и проверка качества внутренней резьбы производятся резьбомером, резьбовой пробкой и штангенциркулем. Резьбомер служит для определения системы резьбы, размера шага метрической резьбы или количества ниток на один дюйм дюймовой резьбы. Резьбомер является одномерным инструментом для измерения наружной и внутренней резьбы. Резьбовая пробка (калибр) служит для комплексной проверки основных элементов внутренней резьбы. Она имеет проходную и непроходную стороны (проходная сторона имеет длинную часть с резьбой, а непроходная – короткую). Штангенциркулем пользуются для измерения внутреннего диаметра резьбы в отверстиях.

Проверка внутренней резьбы резьбомером производится последовательным накладыванием пластинок метрического или дюймового резьбомера на проверяемую резьбу так, чтобы шаблон (гребенка) был размещен вдоль оси гайки, а зубья гребенки вошли в резьбовые нитки гайки. Эту операцию выполняют до тех пор, пока профиль резьбы шаблона точно совпадет с резьбой гайки. После этого по надписи на шаблоне устанавливают размер шага для метрической резьбы или число ниток на дюйм для дюймовой резьбы. Для проверки диаметра резьбы штангенциркулем в резьбовое отверстие гайки вставляют его короткие губки, раздвигая их по внутреннему диаметру до полного легкого соприкосновения с вершинами ниток резьбы и фиксируя положение рамки стопорным винтом. Закончив измерение, осторожно вынимают из гайки штангенциркуль, а результат измерения определяют по нониусу. При проверке внутренней резьбы проходным резьбовым калибром-пробкой вставляют резьбовой калибр в отверстие гайки и ввертывают его так, чтобы резьба пробки вошла в резьбу гайки. Во время ввертывания калибр должен идти по резьбе гайки свободно от руки, без особых усилий. Свободная посадка калибра на резьбе гайки с люфтом недопустима. При проверке непроходным резьбовым калибром-пробкой последний не должен ввертываться в отверстие или допускать ввертывание его без особого усилия не более чем на 2 нитки резьбы. Резьба признается годной в том случае, если проходной калибр-пробка ввертывается, а непроходной – не ввертывается более чем на 2 нитки. Качество нарезания трубной резьбы проверяют, навертывая на нее муфту по всей длине нарезки. Муфта должна идти по резьбе свободно от руки или с помощью трубного ключа при небольшом усилии.

Для предупреждения брака и поломки зубьев плашки при нарезании наружной резьбы следят за соблюдением перпендикулярного положения плашки по отношению к стержню: плашка должна врезаться в стержень без перекоса. Наружную резьбу проверяют резьбовыми микрометрами, резьбовыми калибрами (кольцами) и резьбовыми шаблонами.

Рассмотрим наиболее распространенные дефекты, полученные при нарезании резьбы. Рваная резьба может получиться в результате использования тупого метчика или плашки. Также возможны неудовлетворительное охлаждение резьбонарезного инструмента во время работы или его перекос относительно отверстия. Данный дефект можно устранить путем замены инструмента, либо увеличения его охлаждения во время работы, либо правильной установки метчика или плашки относительно отверстия. Тупая резьба может быть получена в результате большого диаметра отверстия под резьбу или использования стержня малого диаметра, а также применения сверла с малыми передними и задними углами. Устранение дефекта возможно путем правильного подбора диаметров сверла и резьбонарезного инструмента. Возможна замена инструмента с учетом обрабатываемого материала. При получении неточного профиля резьбы необходимо обратить внимание на вязкость материала детали (она может быть высокой), на величину переднего угла резьбонарезного инструмента, на правильность его заточки, на длину заборного конуса метчика. Также возможны несоответствие смазочно-охлаждающей жидкости обрабатываемому материалу или слишком высокая скорость нарезания резьбы. Для того чтобы профиль резьбы был более точен, необходимы замена инструмента, подбор охлаждающей жидкости и режимов нарезания резьбы в соответствии с техническими условиями. Ослабленная резьба получается в результате неправильной установки метчика в отверстие, биения инструмента или применения повышенной скорости нарезания резьбы. Данный дефект устраняется путем правильной установки метчика, ликвидации биения инструмента и правильного выбора скорости нарезания резьбы. Получение тугой резьбы возможно при применении инструмента, диаметр которого не соответствует заданному диаметру резьбы. Чтобы этот дефект не возникал в дальнейшем, необходимо применять инструменты нужного диаметра. При конусности резьбы неправильно вращается метчик, так как он разбивает верхнюю часть отверстия. Для устранения этого дефекта нужно правильно устанавливать метчик в соответствующее зажимное устройство. Поломка метчика может быть вызвана защемлением стружки при вывертывании метчика или занижением диаметра отверстия под резьбу. Чтобы этот дефект не повторялся, необходимо периодически выводить метчик из отверстия для удаления стружки или применять сверла требуемого диаметра. Срыв резьбы мог быть вызван использованием затупившегося метчика либо попаданием стружки в его канавки. Также возможно, что диаметр просверленного отверстия под резьбу меньше требуемого. Для получения качественной резьбы метчик должен быть хорошо заточен, и при работе им необходимо периодически выводить его из отверстия для удаления стружки, а при высверливании отверстия под резьбу – применять сверла требуемого диаметра.

3.4. Требования к организации рабочего места и безопасности при нарезании резьбы

Резьбонарезной инструмент необходимо хранить по комплектам в деревянных футлярах, а измерительный – в мягких футлярах. Отдельные неукомплектованные инструменты хранят в специальных пирамидах, а метчики – в специально высверленных отверстиях в деревянных брусках. Ручки воротков, плашкодержателей, клуппов и гаечных ключей должны иметь чистую гладкую поверхность. Не рекомендуется работать замасленными ручками воротков, плашкодержателей, клуппов и гаечных ключей, так как в подобных случаях можно легко получить травму. Запрещается пользоваться ключами и воротками с погнутыми рукоятками, имеющими зазубрины и заусенцы. При пользовании гаечными ключами нельзя применять ключи, имеющие зев большего размера, чем гайки. Не допускается применение двух ключей для получения более длинного рычага. После работы с метчиков, плашек, воротков и клуппов их необходимо тщательно промыть керосином, протереть инструмент чистой сухой ветошью и смазать тонким слоем машинного масла. Запрещается сдувать стружку или удалять ее пальцами. Для удаления стружки с тисков или резьбовых ниток необходимо пользоваться щеткой или ветошью. В процессе работы следует остерегаться ранения рук о заусенцы и выступающие острые кромки инструмента. При нарезании резьбы метчиком на станке следует руководствоваться следующими правилами техники безопасности. Перед началом работы нужно привести в порядок одежду и головной убор, навести порядок на рабочем месте, проверить, находятся ли на своих местах ограждения станка и хорошо ли они закреплены. Необходимо помнить, что свисающие части одежды или головного убора, длинные волосы могут быть захвачены вращающимися частями станка (шпинделями или метчиком), зацепиться за выступающие части. Поэтому перед работой надо подвязывать завязки на рукавах и на головном уборе, тщательно убирать длинные волосы под головной убор. При нарезании резьбы не следует допускать образования длинных стружек: такие стружки, вращаясь вместе с метчиком, могут ударить по рукам или по лицу. При нарезании резьбы необходимо своевременно удалять стружку, так как большое ее количество может повлиять на качество резьбы. Это необходимо делать либо крючком, либо деревянной палочкой. Нельзя охлаждать работающий метчик смоченной ветошью: метчик может намотать ее на себя и захватить пальцы работающего. При нарезании резьбы на станке нельзя держать обрабатываемое изделие руками – его нужно зажимать станочными тисками или надежно прикреплять к столу станка. Чтобы не повредить руки об острые кромки изделия, следует при его установке и снятии пользоваться рукавицами. Нельзя устанавливать инструмент во время вращения шпинделя: это может привести к тяжелому ранению рук. Для переброски приводного ремня с целью изменения скоростей шпинделя следует обязательно остановить станок. Нельзя перебрасывать ремень руками на ходу станка, потому что это опасно для жизни.

3.5. Нарезание наружных и внутренних видов резьбы на отдельных и сопряженных деталях ручным и ручным механизированным инструментом

В процессе нарезания внутренней резьбы метчиком в глубоких отверстиях, в мягких и вязких металлах (таких, как медь, алюминий, бронза и др.) необходимо периодически вывертывать метчик из отверстия и очищать канавки от стружки. Резьба нарезается полным набором метчиков. Нарезание резьбы сразу средним метчиком без прохода черновым, а затем чистовым не ускоряет, а, наоборот, затрудняет работу: резьба в этом случае получается недоброкачественной, а метчик может сломаться. Средний и чистовой метчики вводят в отверстие без воротка и только после того, как метчик пройдет правильно по резьбе; на головку надевают вороток и продолжают нарезание резьбы. Глухое отверстие под резьбу нужно делать на глубину, несколько большую, чем длина нарезаемой части, с таким расчетом, чтобы рабочая часть метчика немного вышла за пределы нарезаемой части. Если такого запаса не будет, резьба получится неполной. В процессе нарезания необходимо тщательно следить за тем, чтобы не было перекоса метчика. Для этого надо через каждые 2–3 нарезанные нитки проверять с помощью угольника положение метчика по отношению к верхней плоскости изделия. Особенно осторожно нужно нарезать резьбу в мелких и глухих отверстиях.

При выборе диаметра стержня под наружную резьбу следует руководствоваться теми же соображениями, что при выборе отверстий под внутреннюю резьбу. Хорошее качество резьбы получается, если диаметр стержня на 0,3–0,4 мм меньше наружного диаметра нарезаемой резьбы. Если диаметр стержня будет значительно меньше требуемого, то резьба получится неполной; если же диаметр стержня будет больше, то плашка или не сможет быть навинчена на стержень и конец стержня будет испорчен, или во время нарезания вследствие перегрузки зубья плашки могут сломаться.

При нарезании резьбы плашкой вручную стержень закрепляют в тисках так, чтобы выступающий над уровнем губок конец его был на 20–25 мм больше длины нарезаемой части. Для обеспечения врезания на верхнем конце стержня снимают фаску.

Затем на стержень накладывают закрепленную в клупп плашку и с небольшим нажимом вращают клупп так, чтобы плашка врезалась примерно на 1–2 нитки. После этого нарезаемую часть стержня смазывают маслом и вращают клупп с равномерным давлением на обе рукоятки так, как при нарезании метчиком, т. е. 1–2 оборота вправо и пол-оборота влево.

Кроме нарезания резьбы круглыми плашками и раздвижными клуппами, применяют резьбонакатные плашки для накатывания резьбы. Плашки содержат комплект из трех резьбонакатных роликов, которые выбираются в зависимости от диаметра и шага резьбы. Перед накатыванием резьбы выполняют подготовительные работы аналогично нарезанию резьбы плашками, т. е. проверяют диаметр заготовки, снимают напильником заходную фаску на конце заготовки под углом 10° к оси. Затем на нарезаемую часть заготовки наносят смазку и накладывают плашку на нарезаемый конец заготовки так, чтобы заходная фаска вошла между тремя резьбонакатными роликами плашки без перекоса. Потом охватывают правой рукой плашку, надавливая на нее вниз, а левой рукой, держась за рукоятку плашки, поворачивают ее по часовой стрелке, применяя метод самозатягивания. Принудительная подача плашки на заготовку производится только в начале работы до захвата заготовки роликами. После самозатягивания выполняют вращение плашки с помощью рукояток, накатывая резьбу за один проход на заданную длину; затем обратным вращением плашки свертывают ее с резьбы и протирают чистой тряпкой.