Нарезание резьбы в сквозных отверстиях

Операция обработки со снятием стружки, в результате которой образуются наружные или внутренние винтовые канавки с заданным профилем и размерами на цилиндрических или конических поверхностях, называется нарезанием резьбы.

Нарезание резьбы на винтах, болтах, гайках и других деталях производится в основном на станках. При монтажных и ремонтных работах слесарю в ряде случаев приходится нарезать резьбу вручную или с помощью пневматических или электрических машинок — резьбонарезателей.

Основными элементами любой резьбы, как отмечалось в гл. 3, являются профиль, шаг, глубина, наружный, средний и внутренний диаметры.

По форме профиля резьбы подразделяются на треугольную, прямоугольную, трапецеидальную, упорную и круглую (рис. 4.14).

Тип или профиль резьбы выбирается по ГОСТу в зависимости от назначения.

Рис. 4.14. Профили и элементы резьбы:
а — треугольная;
б — прямоугольная;
в — трапецеидальная;
г — упорная;
д — круглая;
d — наружный диаметр резьбы;
dcp — средний диаметр резьбы;
d1 — внутренний диаметр резьбы.

В машиностроении приняты три системы резьб: метрическая, у которой шаг и диаметр измеряются в миллиметрах; дюймовая, имеющая иную форму профиля и характеризуемая числом ниток на один дюйм ее длины и диаметром в дюймах;
трубная резьба, имеющая профиль, как и дюймовая, но меньше по шагу.

В практике слесарных работ нередко возникает необходимость определить размеры элементов резьбы на готовой детали. Наружный диаметр измеряют с помощью штангенциркуля или микрометра, а шаг резьбы — с помощью миллиметрового или дюймового резьбомера (набора шаблонов с резьбой различных размеров).

Для нарезания резьбы в отверстиях применяются метчики, а для нарезания наружной резьбы — плашки.

Метчиком называется режущий инструмент, представляющий собой закаленный винт, на котором прорезано несколько продольных прямых или винтовых канавок, образующих режущие кромки (рис. 4.15). Метчик имеет рабочую часть и хвостовик, заканчивающийся квадратом.

Рис. 4.15. Метчик и его элементы:
а — общий вид:
1 — режущее перо;
2 — режущая кромка;
3 — квадрат;
4 — хвостовик;
5 — канавка;
б — поперечное сечение:
1 — передняя поверхность;
2 — режущая кромка;
3 — задняя (затыловочная) поверхность;
4 — канавка;
5 — режущее перо.

Хвостовик метчика служит для закрепления инструмента в патроне или воротке во время работы. У ручных метчиков конец имеет квадратную форму.

Рабочая часть — нарезанная часть метчика, производящая нарезание резьбы; она подразделяется на заборную и калибрующую части.

Заборная (режущая) часть метчика — передняя конусная часть, которая первой входит в нарезаемое отверстие и совершает основную работу резания.

Калибрующая часть защищает и калибрует нарезаемое отверстие.

Для образования режущих кромок метчика и выхода стружки служат продольные канавки. Резьбовые части метчика, ограниченные канавками, называются режущими перьями.

По способу применения метчики делятся на ручные и машинные. Ручные метчики служат для нарезания резьбы вручную. Они обычно выпускаются комплектами из двух или трех штук. В комплект, состоящий из трех метчиков, входят черновой, средний и чистовой (или 1, 2, 3), а в комплект из двух метчиков — черновой и чистовой. В таком же порядке они применяются при нарезании резьбы.

Метчики условно обозначаются рисками (канавками): у чернового на хвостовике одна круговая риска, у среднего — две, у чистового — три. Там же указывается тип резьбы и ее размер.

Большое значение имеет правильный выбор диаметров отверстий для нарезания резьбы. Выбор диаметров сверл под данный тип и размер резьбы производится по специальным таблицам. Однако с достаточной для практики точностью диаметр сверла можно определить по формуле
Dсв=dр — 2h
где Dсв — диаметр сверла, мм; dр — наружный диаметр резьбы, мм; h — высота профиля резьбы, мм.

Нарезание резьбы ручными метчиками производится с помощью воротков, которые надеваются на квадратные концы хвостовиков. Воротки бывают различных конструкций с постоянными и регулируемыми отверстиями для метчика.

Инструмент, применяемый для нарезания наружной резьбы, называется плашкой. Плашка представляет собой стальную закаленную гайку со стружечными канавками, образующими режущие грани (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Плашка и ее элементы:
а — общий вид;
б — геометрические параметры плашки.
1 — калибрующая часть;
2 — заборная часть;
3 — стружечная канавка.

Плашки бывают круглые (иногда их называют лерками), раздвижные (клупповые) и специальные для нарезания труб.

Для работы с круглыми плашками применяются воротки (леркодержатели), представляющие собой рамку с двумя рукоятками, в отверстие которой помещается плашка и удерживается от проворачивания с помощью трех стопорных винтов, конические концы которых входят в углубления на боковой поверхности плашек.

Клуппы для раздвижных плашек представляют собой косую рамку с двумя рукоятками. В отверстие рамки вставляются полуплашки. Устанавливаются полуплашки на требуемый размер с помощью специального нажимного винта.

Для нарезания резьбы метчиком выполняются следующие приемы. Деталь закрепляется в тисках, черновой метчик смазывается и в вертикальном положении (без перекоса) вставляется в нарезаемое отверстие. Надев на метчик вороток и слегка прижимая его к детали левой рукой, правой осторожно поворачивают вороток по часовой стрелке (при нарезании Левой резьбы — против часовой стрелки) до тех пор, пока метчик не врежется в металл и его положение в отверстии не станет устойчивым. Затем вороток берут двумя руками и плавно вращают (рис. 4.17, а). После одного-двух полных оборотов возвратным движением метчика примерно на четверть оборота ломают стружку, это значительно облегчает процесс нарезания. Закончив нарезание, вывертывают метчик из отверстия (вращением воротка в обратную сторону) или пропускают его насквозь.

Второй и третий метчики смазывают и вводят в отверстие без воротка. После того как метчик правильно установится по резьбе, надевают вороток и продолжают нарезание резьбы.

При нарезании глубоких отверстий необходимо в процессе резания 2—3 раза полностью вывинтить метчик и очистить его от стружки, так как избыток ее в канавках может вызвать поломку метчика или срыв резьбы.

Перед нарезанием наружной резьбы плашками обточенный до нужного диаметра стержень закрепляют в тисках. На самом конце стержня снимается небольшая фаска под углом 45° (рис. 4.17,6). Стержень должен иметь чистую поверхность, так как нарезание резьбы по окалине или ржавчине сильно изнашивает плашки.

Для получения правильной резьбы диаметр стержня обычно делают на 0,2—0,4 мм меньше требуемого диаметра резьбы.

На торец стержня, закрепленного в тисках так, чтобы его конец выступал из губок на 15—20 мм больше, чем длина нарезаемого участка., накладывают закрепленную в воротке плашку и с небольшим нажимом начинают нарезать резьбу, поворачивая вороток короткими движениями по часовой стрелке (рис. 4.17, в). Первые 1,0—1,5 нитки обычно нарезают без смазки, так как сухой металл плашка захватывает легче; затем стержень смазывают натуральной олифой и продолжают вращать вороток или клупп на один-два оборота вправо и на полоборота влево для ломания стружки.

Вначале нарезания резьбы плашками необходимо делать некоторый нажим «а плашку (при рабочем ходе), не допуская ее перекоса. В процессе нарезания давление на обе руки должно быть равномерным.

Раздвижные плашки в клуппе в процессе нарезания следует поджимать только в начале прохода; после прохода по всей длине нарезки клупп свинчивают (или, как говорят, «сгоняют»), затем вновь поджимают плашки винтом и проходят резьбу второй раз.

При необходимости получить точную я чистую резьбу нарезку производят двумя плашками — черновой и чистовой.

Механизированное нарезание резьбы осуществляется ручной дрелью или резьбонарезной электрической машинкой, а также на сверлильном или резьбонарезном станке. Работа эта требует особого внимания и осторожности, особенно при использовании дрели и электрической или пневматической машины.

Ручными дрелями нарезают резьбу диаметром до 6 мм, причем производительность по сравнению с работой воротком увеличивается втрое. Применение электрической или пневматической машинок повышает производительность труда практически в 5 раз.

При нарезании резьбы дрелью или машинками метчик зажимается в патроне и особое внимание обращается на то, чтобы не было перекоса метчика относительно оси отверстия.

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек — в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки — в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Для нарезания внутренних резьб метчиками необходимо иметь предварительно подготовленное отверстие.

Если отверстия в заготовках получают литьем или штамповкой, то нарезание резьбы происходит в тяжелых условиях, так как невозможно обеспечить размеры допусков в пределах, необходимых для нарезания внутренних резьб. Исключение составляют отверстия в заготовках, полученных литьем под давлением или литьем по выплавляемым моделям.

Наиболее благоприятные условия для нарезания резьбы метчиком создаются при подготовке отверстия сверлением или зенкерованием. При нарезании резьбы материал детали частично выдавливается метчиком и внутренний диаметр резьбы получается больше диаметра отверстия, полученного при сверлении. При подготовке сверлением отверстий под нарезание резьбы метчиками необходимо диаметры сверл подбирать согласно ГОСТ 19257—73. Если диаметр отверстия, просверленного под резьбу, будет меньше рекомендуемого ГОСТом, нагрузка на метчик резко возрастет, резьба получится рваной, может заклинить и поломать метчик. Если диаметр просверленного отверстия окажется больше рекомендуемого, то резьба будет иметь неполный профиль.

При нарезании внутренней резьбы на сверлильных станках необходимо руководствоваться следующими общими правилами:

• не рекомендуется нарезать резьбу в отверстиях, полученных литьем и штамповкой. Отверстия, полученные указанными методами, перед нарезанием резьбы надо рассверливать или зенкеровать, чтобы удалить нагар, окалину, наклеп и получить требуемый диаметр отверстия под резьбу;
• метчики при нарезании резьбы на сверлильных станках должны быть закреплены в предохранительных самоцентрирующих, качающихся, плавающих и реверсивных патронах;
• в отверстиях, подготавливаемых под нарезание в них резьбы, со стороны входа метчика должны быть сняты фаски (угол 60°, высота не менее одного шага резьбы);
• при нарезании резьбы на сверлильных станках особое внимание следует уделять регулированию перемещения шпинделя, который должен быть хорошо уравновешен противовесом, легко перемещаться, чтобы врезание и вывинчивание метчика происходили плавно. При перемещении шпинделя с большим осевым усилием может произойти разбивание резьбы по среднему диаметру;
• метчик воспринимает большие нагрузки, поэтому при нарезании резьбы надо применять охлаждение и смазку инструмента.

При нарезании резьбы в отверстиях на сверлильных станках по окончании операции метчик из нарезанного отверстия надо вывернуть. Технологии нарезания резьб в глухих и сквозных отверстиях имеют различия.

По окончании нарезания резьбы в глухом отверстии метчик из него можно удалить только вывинчиванием. Поэтому нарезают такую резьбу только на станке, у которого метчик может реверсироваться, т. е. вращаться в направлении, обратном рабочему, и со скоростью, большей, чем при нарезании (для уменьшения непроизводительных затрат времени) .

Если нарезают глухую резьбу на станке, у которого нет реверсивного механизма, изменяющего направление вращения шпинделя, то для крепления метчиков применяют специальный реверсивный патрон, имеющий соответствующее предохранительное устройство.

Чтобы при нарезании глухой резьбы метчик не сломался, когда дойдет до конца отверстия и упрется в дно, на станках, имеющих реверсивный механизм, необходимо применять специальный предохранительный патрон.

Для нарезания глухих резьб следует применять машинные метчики с небольшой заборной частью (равной примерно трем шагам нарезаемой резьбы). Это позволит нарезать резьбу наиболее близко ко дну отверстия.

Нарезание резьбы в пластичных легированных сталях с аустенитной структурой, которые плохо обрабатываются резанием, а также в жаропрочных, титановых и легких сплавах имеет следующие специфические особенности, которые необходимо учитывать при выполнении этой работы:

• если заготовка из жаропрочного сплава обладает достаточной жесткостью и при ее установке на столе станка обеспечивается перпендикулярность оси резьбы к базовой поверхности, то резьбу можно нарезать, не применяя кондуктор: Если же требуется обеспечить строгую перпендикулярность оси резьбы к базовой поверхности, а жесткость заготовки и ее крепление на станке не обеспечивают получения заданной точности, то резьбу надо нарезать с применением кондукторов;
• для нарезания резьбы в заготовках из жаропрочных сплавов следует применять метчики с шахматным расположением зубьев. Для сквозных отверстий применяют один метчик, для глухих — комплект из двух или трех метчиков;
• при нарезании резьбы в заготовках из жаропрочных сплавов надо обязательно охлаждать метчик. Если охлаждающая жидкость подается насосом, то в ее состав должно входить: 60 % сульфо-фрезола, 25 % керосина и 15 % олеиновой кислоты. Если на станке нет насоса, то охлаждающую жидкость, состоящую из 85 % сульфофрезола и 15% олеиновой кислоты, наносят на метчик кистью или погружают метчик в эту жидкость;
• нарезать резьбу в заготовках из алюминиевых и цинковых сплавов, обладающих сравнительно небольшой твердостью и большой пластичностью, рекомендуется на станках с принудительной скоростью подачи шпинделя по шагу резьбы. Если на станке нет механизма принудительной подачи шпинделя, то должен быть обеспечен его легкий ход, что достигается уменьшением уравновешивающих нагрузок (пружин, грузов). При большой массе подвижных частей и перемещении шпинделя с большой осевой нагрузкой нарезаемая резьба чаще разбивается по среднему диаметру;
• скорость резания при нарезании резьбы в заготовках из силуминовых сплавов должна быть в 1,2. 1,5 раза выше, а охлаждение — во столько же раз интенсивнее, чем при нарезании резьбы в стали;
• для охлаждения метчиков при обработке заготовок из легких сплавов лучше всего применять керосин; можно также использовать 8. 10 %-ную эмульсию. Не следует охлаждать метчик маслом, так как оно не предохраняет его от налипания стружки при нарезании, а также затрудняет очистку нарезанной резьбы от налипшей стружки;
• для нарезания резьбы от М4 до М30 в заготовках из труднообрабатываемых сталей аустенитного класса и титановых сплавов могут быть применены бесканавочные метчики из быстрорежущей стали. Стойкость такого метчика по сравнению со стандартным значительно выше.

Для соединения изделий между собой используют разные способы:

Если детали соединять болтом с гайкой – требуется дополнительное место. К тому же не всегда толщина компонентов позволяет проделать сквозное отверстие.

В таком случае применяют винтовое соединение.

Для вкручивания винта требуется нарезать резьбу метчиком. Инструмент представляет собой стальной стержень, состоящий из рабочей части и хвостовика и предназначен для нарезания внутренней резьбы. Рабочая зона имеет слабовыраженную коническую форму. На ней нанесены зубцы, последовательно повторяющие форму резьбы. Для отвода опилок и стружки предусмотрены канавки.

Виды метчиков

Спецификация метчиков по способу нарезки резьбы

Проходные (универсальные).
Резьба нарезается в один проход. Рабочая часть содержит зубья для разметки и финальной нарезки. Приспособление хорошо подходит для мягких металлов. При работе с прочным материалом требуется прилагать больше усилий.

Комплектные.
Для работы используется несколько насадок (две или три) одного размера резьбы. При работе с особо твердыми металлами возможно применение набора из пяти насадок. Резьба создается в несколько этапов.

Начало прокладывается разметочным метчиком, затем выполняется проход более глубокой нарезки, и наконец – финальная часть, когда грани формируются окончательно.

На выполнение задачи уходит больше времени, но при этом качество существенно выше, а вероятность поломки инструмента практически исключена;

Спецификация по применению

Машинные.
Хвостовик увеличенной длины. Предназначены для закрепления в патроне электро инструмента.

Машино – ручные.
На укороченном хвостовике имеются лыски квадратной структуры. Могут использоваться как в электродрели, так и вручную. Во втором случае применяется специальный вороток – держатель метчиков.

Спецификация по типу отверстия

Для сквозных отверстий.
У таких насадок удлиненный заход (острый кончик рабочей зоны), плавно переходящий в рабочий диаметр. Работать с таким метчиком несложно, с нарезкой может справиться электропривод. После прохода инструмент просто выйдет с противоположной стороны заготовки.

Для глухих отверстий.
Кончик рабочей зоны срезан на манер фрезы. Это позволяет нарезать резьбу практически на всю глубину отверстия. Работать следует с особой осторожностью, поскольку при достижении дна глухого отверстия, застопорившийся метчик может сломаться. По этой причине практикуется ручная нарезка.

Спецификация по типу рабочей зоны

Для работы с различными металлами, форма рабочей зоны (зубцов) может быть прямой, винтовой и с укороченными канавками. Сами зубья располагаются по одной линии или в шахматном порядке. Универсальные конструкции метчиков в мягких и твердых сплавах использоваться не могут.

Потому, если вы хотите правильно нарезать резьбу, используйте инструмент, соответствующий типу металла и отверстия.

При нарезании резьбы метчиками и плашками, необходимо точно подобрать сверло и режущий инструмент под используемый в перспективе винт или шпильку.

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.

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

Как правильно, и без потерь инструмента нарезать резьбу вручную

Подготовка отверстия. Подбираем сверло в соответствии с таблицей, и аккуратно делаем отверстие.

Сверлить лучше на станке. Вход отверстия желательно зенковать. Это облегчит как нарезку, так и последующую закрутку винта.

При изготовлении глухого резьбового соединения – замерьте длину нерабочей части метчика, умножьте эту величину на 2, и добавьте к глубине отверстия. Каким бы подготовленным для таких отверстий не был метчик – нарезать резьбу до самого донышка отверстия не получится;
Процесс нарезки. При работе руками торопливость ни к чему. Именно поэтому ручная нарезка предполагает комплектные наборы. Не следует для ускорения процесса начинать сразу со следующего номера.

В противном случае резьба получится грубой, с задирами. Так же не следует пренебрегать последним номером. Недорезанная на финишную глубину резьба сулит трудности при закручивании винта, и даже его заклинивание.

Размеры метчиков также разработаны не для экспериментов. Если у вас винт М5, то и на метчике должна быть такая же маркировка. Никаких половинчатых значений не бывает, это все проделки китайских гаражных производителей.

Тем более что в технических стандартах такого размера резьбы не существует.

Держатель метчика следует крепко взять за обе рукоятки, и прилагать к ним равные усилия. Золотое правило нарезки: +360 градусов, – 180 градусов.

Это означает, что на один полный оборот по ходу резьбы, делается пол оборота назад, для скола и удаления стружки. Пусть вас не обманывает ощущение, что метчик так легко идет. Особенно велик соблазн крутануть побыстрее на финальной стадии. Нарезание внутренней резьбы должно происходить с равномерной скоростью и приложенными усилиями;

Очистка и проверка. Последний этап – удаление из резьбового отверстия остатков стружки и опилок. Сквозные отверстия прочищаются металлическими ершиками.

Глухие – сначала чистятся жесткой кистью, затем продуваются сжатым воздухом.

После чего в отверстие вкручивается винт, и проверяется качество резьбы. Закручивание должно происходить легко, без усилий. Фиксация винтового соединения при помощи «кривой» резьбы недопустима.

Если что-то пошло не так, или что делать со сломанным метчиком

При неправильной организации работы метчик может сломаться. Причины, приводящие к поломке:

• перекос инструмента;
• несоответствие диаметра отверстия;
• слишком высокая скорость нарезки;
• пренебрежение правилом +360 градусов, -180 градусов.

Если вы не знаете какое предварительное отверстие необходимо сделать в металле чтобы нарезать резьбу и не сломать метчик, скачайте ГОСТ 19257-73, называется он “Отверстия под нарезание метрической резьбы”.

Как выкрутить сломанный метчик

Способов на самом деле немного.

Экстрактор. Классические экстракторы для сломанных болтов и шпилек тут не помогут.

Высверлить отверстие в метчике практически невозможно, по причине его исключительной твердости. Необходимо специальное устройство.

Специальные направляющие заводятся в пазы застрявшего метчика, прижимаются втулкой к стержню, и метчик выкручивается обычным ключом;

Точечная сварка. К метчику приваривается Г-образный стальной стержень. После прихватывания наконечник легко выкручивается;

Вытравливание кислотными составами. Если метчик сломался в цветном металле – можно вытравить его кислотой. Применение соляной или серной кислот опасно для здоровья, поэтому необходимо использовать лимонную или щавелевую. В отверстие заливается раствор, и производится нагрев. Метчик интенсивно корродирует, и через какое-то время его можно извлечь.

А в заключение видео информация по нарезанию внутренней резьбы метчиком.