Диаметр сверла при нарезании резьбы

Выполнение внутренней резьбы обычно не вызывает сложностей. Но некоторые особенности использования инструмента и подбора отверстий под нарезание метрической резьбы существуют.

Виды резьбы

Различаются по основным характеристикам:

• системе исчисления диаметра (дюймовая, метрическая, другие);
• количество заходов (двух-, трех- или однозаходная);
• форма профиля (прямоугольный, трапециевидный, треугольный, круглый);
• направление вращения винта (левая или правая);
• размещение на детали (внутренняя или наружная);
• форма детали (конус или цилиндр);
• назначение (ходовая, крепежно-уплотнительная или крепежная).

Согласно перечисленным признакам выделяют следующие виды:

• цилиндрическая (MJ);
• метрическая и коническая (M, MK);
• трубная (G, R);
• Эдисона круглая (E);
• трапецеидальная (Tr);
• круглая для сантехнического крепежа (Kp);
• упорная (S, S45);
• дюймовая, в том числе цилиндрическая и коническая (BSW, UTS, NPT);
• нефтяного сортамента.

Инструменты для выполнения внутренней резьбы

Чтобы сделать внутреннюю нарезку, необходим метчик — винтообразный инструмент с острыми канавками. Стержень может иметь форму конуса либо цилиндра. Канавки идут вдоль и разбивают резьбу на участки, именуемые гребенками. Именно края гребенок и являются рабочими поверхностями.

Чтобы канавка получилась чистой, металл снимается постепенно, слоями. Для этого нужен один очень длинный инструмент или набор.

Единичные метчики тоже встречаются в продаже, их чаще используют для исправления сорванной резьбы. Для нарезки новой покупают комплект. Поэтому обычно продаются метчики парами: для черновой и для чистовой работы. Первый прорезает неглубокую канавку, второй зачищает и углубляет ее. Существуют и трехпроходные инструменты. Тонкие, до 3 миллиметров метчики продаются по два, более широкие — по три. Трехпроходные метчики вставляются в воротки. Устройство воротков различно, но размер их должен совпадать с размером резака.

В наборе инструменты различают по рискам, нанесенным на хвостовом конце. Если присмотреться внимательно, можно заметить отличия формы:

• первый метчик с сильно обрезанными верхушками зубьев, внешний диаметр чуть меньше других инструментов в наборе;
• второй метчик с более коротким заборным сегментом, более длинными гребнями. Его диаметр чуть больше, нежели у первого;
• третий метчик обладает полными гребнями зубцов, а его диаметр должен совпадать с размерами будущей резьбы.

Метчики делятся на трубные (отмечаются маркировкой «G») для нарезки резьбы внутри трубы и метрические — более распространенные.

Качество напрямую зависит от свойств метчика: он должен быть из хорошего металла и острым. Чтобы продлить срок использования инструмента и повысить качество резьбы, применяют смазку. Обычно для приобретения устойчивого навыка нарезки требуется сделать 3 — 5 попыток.

Процесс нарезания

Перед тем, как приступить к нарезке, следует с помощью свёрл проделать в заготовке отверстие. Диаметр отверстия от сверла должен совпадать с внутренним размером резьбы. Когда размер сделанного свёрлами отверстия подобран неправильно, можно сломать инструмент или канавки получатся некачественными.

Во время нарезки часть металла не выпадает со стружками, а продавливается по рабочим поверхностям метчика, формируя на заготовке профиль канавки. Учитывая эту особенность, размер сверла, которым делается отверстие под резьбу, подбирают немного меньше, чем номинальный поперечник будущей резьбы.

Например, при нарезке М5 (диаметр канавки составляет 5 мм) следует выбирать сверло под отверстие 4,2 миллиметра. Для нарезания М4 диаметр сверла должен составлять 3,3 миллиметра, а перед работой метчиком М6 предварительно выполняется отверстие сверлом 5 мм. Вычисляется этот показатель с учетом шага резьбы. Шаг можно вычислить математически, но на практике прибегают к таблицам соответствия, где для метчика М5 шаг составляет 0,8, для М4 этот показатель составляет 0,7, для М6 — 1. Из диаметра вычитаем показатель шага и получаем нужный диаметр сверла. При работе с хрупкими металлами, например, чугуном, диаметр сверла следует уменьшить на 0,1 мм по сравнению с рекомендованным в таблице размером.

Формула вычисления диаметра отверстия при работе с трехпроходными метчиками:

До=Дм * 0,8;

здесь: Дм — диаметр метчика.

Тип	Диаметр	Шаг
М1	0,75	0,25
М1,2	0,95	0,25
1,4	1,1	0,3
1,7	1,3	0,36
2,6	1,6	0,4
2,8	1,9	0,4
М3	2,1	0,46
М3	2,5	0,5
М4	3,3	0,7
М5	4,1	0,8
М6	4,9	1
М8	6,7	1,25
М10	8,4	1,5

Таблица 1. Соответствие диаметров резьбы и подготовительного отверстия

Перед началом работы метчик вставляют в квадратный хвостовик — вороток. Воротки могут быть обычными или с трещоткой. Резьба выполняется аккуратно, первый проход делают метчиком №1 до конца. Особое внимание необходимо обратить на направление движения: только по часовой стрелке, при этом необходимо приложить некоторое усилие. Выполняется так: 12 оборота по ходу чередуется с 14 оборота против хода винта для разрушения стружки.

Резьба в дюймах	Наружный Д, мм	Диаметр, в мм	Шаг, мм
18″	2,095	0,74	1,058
14″	6,35	4,72	1,27
316″	4,762	3,47	1,058
516″	7,938	6,13	1,411
716″	11,112	8,79	1,814
38″	9,525	7,49	1,588

Таблица 2. Диаметры отверстия под дюймовые резьбы

Пара капель смазки значительно облегчают работу над глухими резьбовыми отверстиями. Хотя иногда используют в качестве смазки машинное масло, для работы со сталью оптимальна олифа. С алюминиевыми сплавами предпочтительнее использовать керосин, спирт или скипидар. Можно применять и техническое масло, но с меньшим эффектом.

Самодельный метчик для алюминиевых сплавов

Для создания внутренних резьб в латунных или легкосплавных деталях можно использовать самодельный инструмент и свёрла из обычного набора. Подойдет калиброванная стальная проволока. С помощью плашки на ней нарезается внешняя резьба, после чего заготовка закаляется. После закалки необходимо отпустить деталь до цвета спелой соломы. Режущие кромки затачиваются с помощью бруска или точила, предварительно зажав деталь в цанговый патрон.

Видео о том, как нарезается внутренняя резьба:

Точный диаметр просверленного под резьбу отверстия определяется в зависимости от материала детали и инструмента, которым нарезается резьба. При нарезании резьбы метчиками материал детали, в некоторой степени, выдавливается, причем в разной степени у разных металлов. Если просверлить отверстие точно по внутреннему диаметру резьбы, может случиться, что выдавливаемый метчиком металл защемит инструмент, и он сломается. Чтобы избежать защемления, следует выполнять отверстие под резьбу несколько больше внутреннего диаметра резьбы. Величина разности диаметров зависит от рода обрабатываемого металла.

Всегда при сверлении отверстия под резьбу нужно сообразовываться с ее диаметром, рис. 10.38. Если диаметр отверстия больше требуемого, получается

Рис. 10.38. Нарезание резьбы метчиком: а — отверстие соответствует правильному размеру под резьбу; б — отверстие мало; в — отверстие велико; d — наружный диаметр резьбы; d₂ — внутренний диаметр резьбы; d₂ — диаметр нормального отверстия под резьбу

неполная резьба, если меньше, то либо будет срываться резьба, либо сломается метчик.

Диаметр сверла для сверления отверстия под резьбу выбирают обычно по таблицам, табл. 10.10—10.12.

Таблица 10.10. Диаметры сверл для нарезания метрической резьбы при обработке стали

В данной статье будут приведены, основные таблицы отверстий и сверл под резьбы, рассмотрены основные виды метчиков, технология нарезания резьб ручным инструментом, виды СОЖ и причины возникновения брака.

Основные виды и различия метчиков

По назначению:

• Слесарные – используются в ручном инструменте.
• Гаечные – позволяют массово, быстро и удобно изготавливать гайки.
• Машинные или машинно-ручные – имеют повышенную износостойкость, могут использоваться как в ручном инструменте, так и в станках.
• Метчики трубные – для накатывания резьбы в трубах, резьба в дюймовой системе, позволяют создавать резьбы от 1/8 до 2 дюймов.

Виды метчиков для разных отверстий:

С подточкой – лучше всего подходит для отверстий сквозного типа, срезанный металл идет перед метчиком и стружечный канал остаётся чистым.

С канавками винтового типа – используется для глухих отверстий, срезанный металл за счет инерции и СОЖ поступает наружу, благодаря чему снижается нагрузка на инструмент.

С канавками прямого типа – представляет собой универсальный вариант, оптимально походит для материалов, у которых короткая и легко обламывающаяся стружка.

По типу обрабатываемого материала:

• Легированные, нерж., низколегированные, легкообрабатываемые стали – угол 8-10 градусов, прочность до 900 Н/мм 2 .
• Конструкционные, углеродистые, легированные и улучшаемые стали, сплавы алюминия, которые дают короткую стружку (невязкие) – угол 12-15 градусов, прочность до 500 Н/мм 2 .
• Нерж. труднообраб. стали – передний угол 6-8 градусов, прочность до 500 Н/мм 2 .
• Бронза, латунь, дающие короткую стружку, твёрдые пластмассы, чугун (строго HSS) – угол 0-3 градуса.
• Сплавы алюминия, которые дают длинную стружку, магниевые, цинковые сплавы, медь – угол 15-20 градусов.

Правила нарезания резьбы метчиком

Процесс начинается со сверления отверстия под резьбу, для определения диаметра сверла, которое необходимо взять, следует руководствоваться:

Таблицей диаметров сверл для нарезания метрической резьбы

Таблица отверстий под дюймовые резьбы

Также большой популярностью пользуется упрощенная таблица диаметров под метрическую резьбу

Обозначение резьбы	Диаметр отверстия, мм	Обозначение резьбы	Диаметр отверстия, мм
М 1	075	М 10	8.5
М 1.1	0.85	М 11	9.5
М 1.2	0.95	М 12	10.2
М 1.4	1.1	М 14	12.0
М 1.6	1.25	М 16	14.0
М 1.8	1.45	М 18	15.4
М2	1.6	М 20	17.4
М 2.2	1.75	М 22	19.4
М 2.5	2.05	М 24	20.9
М3	2.5	М 27	23.9
М 3.5	2.9	МЗО	26.4
М 4	3.3	МЗЗ	29.4
М 4.5	3.8	М36	31.9
М 5	4.2	М 39	34.9
Мб	5.0	М 42	37.4
М 7	6.0	М 45	40.4
М 8	6.7	М 48	42.8
М 9	7.7	М 52	46.8

Отверстие, с которым будем работать, должно быть чистым от стружки, следует учитывать, что при нарезании металл будет частично выдавливаться, из-за этого диаметр сверла подбирают немного большим, чем внутр. диам. резьбы. А при работе с металлами, имеющими повышенную вязкость, перед сверлением отверстия необходимо внести коррективы учитывающие явление подъёма витка.

Материал	Величина подъема витка резьбы для шага резьбы, мм
0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45	0,5	0,6	0,7	0,75	0,8	1	1,25	1,5	1,75	2	2,5	3	3,5	4	4,5	5
Алюминиевые сплавы	0,080	0,016	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040	0,048	0,056	0,060	0,064	0,080	0,100	0,120	0,140	0,160	0,200	0,240	0,280	0,320	0,360	0,400
Магниевые сплавы	0,115	0,023	0,029	0,034	0,040	0,046	0,052	0,057	0,069	0,080	0,086	0,092	0,115	0,144	0,172	0,201	0,230	0,288	0,345	0,402	0,460	0,518	0,575
Латунь	0,073	0,014	0,018	0,022	0,025	0,029	0,033	0,036	0,044	0,051	0,055	0,058	0,073	0,090	0,110	0,127	0,146	0,182	0,219	0,256	0,292	0,328	0,365
Титановые сплавы	0,130	0,026	0,032	0,039	0,045	0,052	0,058	0,065	0,078	0,091	0,097	0,104	0,130	0,162	0,195	0,227	0,260	0,325	0,390	0,455	0,520	0,585	0,650
Жаропрочные стали и сплавы	0,150	0,030	0,037	0,045	0,052	0,060	0,067	0,075	0,090	0,105	0,112	0,120	0,150	0,187	0,225	0,262	0,300	0,375	0,450	0,525	0,600	0,675	0,750
Коррозионностойкие, жаростойкие стали на никелевой основе	0,170	0,034	0,042	0,051	0,059	0,068	0,076	0,085	0,092	0,119	0,127	0,136	0,170	0,212	0,255	0,295	0,340	0,425	0,510	0,595	0,680	0,765	0,85

Процесс нарезания резьбы начинается с чернового метчика, он устанавливается в ручной инструмент (вороток, различные варианты метчикодержателей) или в станок.

Важно проводить нарезание резьбы, полным набором метчиков соблюдая очередность двухкомплектные – черновой/чистовой, трехкомплектные – черновой/средний/чистовой. Недопустимо сразу проводить нарезание резьбы средним или чистовым метчиком, это оказывает существенную нагрузку на режущий инструмент и может стать причиной поломки метчика и плохого качества резьбы.

Работая с материалами, имеющими повышенную вязкость или мягкость, метчик нужно с некоторой периодичностью полностью выворачивать, для очистки режущих канавок от стружки.

Средний и чистовой метчики вставляются в черновую резьбу, после попадания в резьбу и легкого проворачивания, на них одевают вороток и доводят резьбу до чистового состояния.

Если вам необходимо работать не со сквозным отверстием, требуется, чтобы отверстие было несколько глубже, чем требуемая длина резьбы.

В процессе нужно постоянно проверять отсутствие перекоса угольником, проверка выполняется через два-три нарезанных витка.

Общее правило: на 2 оборота по ходу резьбы, необходимо сделать 1 в обратную сторону для сбрасывания стружки, это снижает нагрузку на резьборезный инструмент.

В процессе нарезания используют СОЖ.

Виды СОЖ используемых при нарезании резьбы

Использование СОЖ является важным моментом, который позволит:

• Улучшить отвод тепла;
• Значительно увеличить период эксплуатации метчика;
• Повысить качество резьбы;
• Повысить скорость работы;
• Снизить налипание стружки.

При правильном выборе СОЖ для вашей задачи вы сможете повысить стойкость инструмента до 4 раз и значительно продлить срок его эксплуатации. Подбор оптимальной эффективной СОЖ зависит от режима резания и рабочего металла.

СОЖ для разных металлов

Металл	сож
Инструментальная и конструкционная сталь	Сурепное масло, сульфофрезол, компаундированное масло, эмульсия
Стальное литье, легированные стали	Сурепное масло, эмульсия
Чугунное литье	Сурепное масло, керосин, обработка без охлаждения
Латунь, бронза	Сурепное масло, обработка без охлаждения
Алюминий	Эмульсия, обработка без охлаждения

Влияние СОЖ на стойкость инструмента

Область применения	Обрабатываемый материал	СОЖ аналог	Коэффициент увеличения стойкости режущего инструмента
Масляная СОЖ ОСМ-3
Нарезание внутренней резьбы	Конструкционная сталь	Сульфофрезол	1,5
Серый чугун	Керосин	1Д
Масляная СОЖ МР-1
Нарезание резьбы при помощи плашки метчика на токарных автоматах	Конструкционная сталь	Сульфофрезол	От 1,2 до 1,4
Коррозионно-стойкая сталь	Сульфофрезол, олеиновая кислота, ИС-20	От 1,4 до 2
Титановые сплавы	Сульфофрезол	1,3
Нарезание внутренней резьбы	Конструкционная сталь	1,2
Коррозионно-стойкая сталь	1,5-3
Высокомарганцовистые стали	1,3
Масляная СОЖ ОСМ-5
Нарезание внутренней резьбы	Чугун серый	3% эмульсия ЭГТ и ЭТ-2	1,2
Сплавы алюминия	1,3
Масляные СОЖ МР-6, ЛЗ-СОЖ 1Т, ЛЗ-СОЖ ПИО
Мелкие резьбы в глухих отверстиях	Конструкционная сталь	3% эмульсия ЭГТ и ЭТ-2	1,9

Кустарные смеси, популярные при работе с малоуглеродистыми и легированными сталями высокой вязкости:

• 30% керосина, 70% льняного масла;
• 5% скипидара и 95% сульфофрезола;
• 5% сала, 10% скипдара, 15% керосина, 70% льняного масла;
• 5% жидкого мыла, 95% сульфофрезола;
• 2-3% серы, 97-98% сульфофрезола.

При работе со сталями высокой и средней прочности часто используют чистое льняное масло или свиной жир, с бронзовыми и чугунными изделиями допускается работать без СОЖ.

СОЖ на органической основе, имеет более высокие противозадирные характеристики, чем минеральные масла даже с соответствующим присадками. Большинство СОЖ рекомендуемых для резьбонарезки это смесь растительных и минеральных масел с добавлением серы.