Целью данной статьи является выявление отрицательных и положительных качеств инструментов: накатных и режущих метчиков.
Ключевые слова: накатный метчик, режущий метчик, резьба
Значительные темпы развития мирового и российского машиностроения непрерывно связаны с внедрением в производство новых прогрессивных методов обработки металлов. Одним из таких внедрений прогрессивной технологии машиностроения является переход на обработку металлов давлением в холодном состоянии вместо обработки резанием. Применение этого метода обработки приводит к высокому повышению производительности труда, повышению точности, улучшению механических свойств и чистоты поверхности обрабатываемых деталей и создает предпосылки для комплексной автоматизации.
Наиболее эффективной является обработка по методу холодной пластической деформации — накатыванием.
Накатывание как альтернатива нарезанию резьбы (Рис. 1) — метод хотя и не новый, но до сих пор относительно не освоенный. Его отличает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами. Из множества способов формирования резьбы самым распространенным является резание заготовки при помощи метчика (внутренняя резьба) или плашки (наружная резьба).
Метчики служат для изготовления резьбы в отверстиях. Метчик как инструмент получается из винта путем прорезания в нем стружечных канавок, образования заборного конуса и затылования зубьев для создания положительного заднего угла. Канавки образуют переднюю поверхность, режущие кромки и пространство для размещения и удаления стружки. Исходный винт должен быть изготовлен из инструментальной стали и после указанных операций пройти соответствующую термическую обработку. Метчики работают в очень трудных условиях, так как они образуют сложную винтовую поверхность резьбы в отверстиях. Эти трудности связаны с условиями деформации металла, удаления стружки, подвода СОЖ в зону резания, ограниченной прочности инструмента.
Рис. 1. Обработка накатным метчиком
Накатные метчики (Рис. 3) — используются для накатки внутренней резьбы глубиной до четырёх диаметров самого инструмента. Накатные метчики не режут, а деформируют материал, поэтому стружка при этом процессе не образуется и отсутствует вероятность возникновения заторов стружки, но твёрдость заготовки при такой обработке ограничивается 40 HRC. Поскольку накатка резьбы подразумевает пластическую деформацию, материал должен быть пластичен или обладать низким коэффициентом растяжения.
Прочность накатанного винтового профиля при статических нагрузках выше прочности профиля, обработанного резанием, примерно на 10 % при испытании на растяжении и на 20–35 % при испытании витков на срез.
Накатные метчики обычно имеют диаметр от 0.5 до 19 мм. Инструменты большего размера создают и большее трение, поэтому требуются, чтобы станок имел большую мощность.
Режущие метчики (Рис. 2): при использовании обычных метчиков происходит резание материала с образованием стружки.
Разница между накатным и режущим метчиком состоит в том, что режущий метчик ликвидирует избыток металла из отверстия, нарезая отдельные витки резьбы, а накатный метчик, называемый резьбонакатной головкой, создает витки резьбы путем пластичного деформирования металла и перемещения пластифицированных слоев.
Рис. 2. Режущий метчик
Рис. 3. Накатный метчик
Одним из ключевых отличий накатывания от нарезания резьбы является отсутствие стружки.
Рис. 4.
Рис. 5.
Следовательно, не нужно периодически отводить метчик для ее уборки, чтобы избежать скопления стружки и возможной поломки инструмента, влекущей за собой дорогостоящие простои оборудования и восстановление поврежденной при извлечении метчика заготовки — зачастую с использованием электроэрозионного станка.
Испытания показали, что в процессе накатывания повышается не только предел прочности резьбы, но и качество ее поверхности, твердость и износостойкость. Таким образом, для раскатников рекомендуются более высокие скорости, чем для соответствующих режущих метчиков из аналогичного материала.
Чтобы производители могли в полной мере использовать преимущества резьбонакатывания, компания Dormer разработала обширную линейку бесстружечных метчиков. Изготовленные из быстрорежущей кобальтовой стали (HSS-E) высокого качества, все эти инструменты предназначены для производительного формирования резьбы в заготовках из различных материалов. Кроме того, они могут оснащаться канавкой для подачи СОЖ на режущую кромку.
Важнейшей рекомендацией при бесстружечном накатывании резьбы является использование или добавление в смазочно-охлаждающую жидкость противозадирных присадок. Смазочные вещества поддерживают гладкость, столь необходимую в подобных процессах. Недостаток смазки при накатывании резьбы может вызвать сухое трение металла по металлу и, как следствие, стать возможной причиной поломки инструмента.
При использовании режущего метчика просверленное отверстие имеет размер, соответствующий вершине готовой резьбы, а инструмент удаляет материал между вершинами, создавая профиль резьбы. Однако при накатывании удаления исходного материала не происходит, поэтому диаметр просверленного отверстия для эквивалентной резьбы должен быть несколько больше. Таким образом, профиль резьбы образуется за счет «выдавливания» метчиком материала заготовки.
Деформируемый в процессе накатывания материал становится прочнее, а образуемая поверхность — ровнее, что означает увеличение срока службы резьбы. Наконец, это предоставляет инженерам-конструкторам возможность оценить использование креплений меньшего диаметра.
Но у накатных метчиков также имеются недостатки.
Недостаток накатных метчиков заключается в том, что они требуют больший крутящий момент и большую мощность от станка, кроме того, инструмент должен быть крепче зажат в державке станка. Кроме того, накатный метчик дорогостоящий инструмент, поэтому его лучше применять при массовом производстве.
Ещё одним ограничением является то, что отверстие должно быть просверлено более точно, чем таковое отверстие при нарезании резьбы.
Литература:
- Инструмент для образования резьбы. [Электронный ресурс]-Режим доступа — URL: http://studopedia.ru/3_79299_instrument-dlya-obrazovaniya-rezbi.html (Дата обращения: 04.06.16)
- Накатывание резьбы на деталях машин. [Электронный ресурс]-Режим доступа — URL: http://metizi.com/about.phtml?a=191 (Дата обращения: 29.07.16)
- Технические советы. [Электронный ресурс]-Режим доступа — URL: http://ru.filtron.eu/index.php/site/menu?cat=50 (Дата обращения: 29.07.16)
- Твердый сплав. [Электронный ресурс]-Режим доступа — URL: http://tverdysplav.ru/nakatyvanie-rezby-sokrashhaet-dorogostoyashhie-prostoi/ (Дата обращения: 29.07.16)
