Некоторые новые конструкции метчиков

За последнее время в связи с повышенными требованиями к точности изготовления резьбы и проявлением новых конструкционных материалов разработаны прогрессивные конструкции метчиков: с прерывистой резьбой, ступенчатые, бесканавочные, с винтовой стружечной канавкой, с бочкообразными зубьями на калибрующей части, твердосплавные метчики и др.

Метчики с прерывистой резьбой. При нарезании резьб в вязких сталях и труднообрабатываемых материалах обычные метчики часто ломаются и не дают чистой резьбы. Процесс резания сопровождается большими силами трения между витками инструмента и детали, прессованием стружки и защемлением метчика в отверстии. Для облегчения работы нарезания применяют метчики со срезанными (в шахматном порядке) зубьями. Обычно на практике применяют две схемы срезания зубьев: от витка к витку (рис. 4.14,а) и от пера к перу (рис. 4.14,б).

Рис. 28.15. Схемы метчиков с прерывистой резьбой

Срезание зубьев осуществляется, как правило, только на калибрующей части, хотя схема 4.14,б - допускает срезание и на режущей части. По схеме 4.14,а это недопустимо из-за чрезмерной нагрузки на зубья режущей части.

Число канавок у метчиков надо выбирать нечетным для уменьшения толщины среза; для уменьшения толщины среза у метчиков с четным числом зубьев не срезают зубья на одном пере.

Бесканавочные метчики (рис. 4.15) не имеют сквозных стружечных канавок. Обычно канавки делаются на небольшой длине lк, равной удвоенной длине заборного конуса l₃, с углом λ в направлении, обратном направлению резьбы.

Рис. 28.16. Бесканавочный метчик

Дно канавки располагается под углом ψ=10..15º к оси метчика. Иногда на калибрующей части прорезают шлифовальным кругом или фрезой узкие пазы (2...3 мм), являющиеся продолжением стружечных канавок на заборной части. Режущие кромки на калибрующей части служат для снятия заусенцев и зачистки резьбы. Во избежание заедания в отверстии и выкрашивания зубьев эти метчики имеют утонение калибрующей части (не менее 0,2 мм на 100 мм длины).

Бесканавочные метчики имеют большую прочность, обеспечивают лучшее качество резьбы, облегчают условия резания и отвод стружки вперед, более полное использование материала из-за многократного удлинения канавки после стачивания пера по ширине. Предпочтительная область применения бесканавочных метчиков – для обработки легких сплавов, цветных металлов, вязкой стали, нержавеющей стали и чугуна.

Метчики с двойной рабочей частью (ступенчатые) (рис.4.16) применяются только для нарезания сквозных отверстий. Передняя, черновая, ступень нарезает резьбу предварительно, а последующая – окончательно. Такая конструкция инструмента облегчает условия резания и отвод стружки.

Рис. 28.17. Ступенчатый метчик

Размеры первой ступени (см.рис. 4.16) рекомендуется выбирать следующим образом:a=3p,k=p,l₀=3p но не менее 1,5...2мм; l₁=a+l₀+k, но не менее 10 мм. Размеры чистовой части l₁,l₂ и φ следует выбирать из стандартов. Исполнительные размеры d₁,d₂ и d черновой части метчика определяются по формуле:

Метчики с винтовой канавкой (рис.4.17) применяются для обработки высокопрочных и вязких материалов. Такая конструкция обеспечивает лучший отвод стружки при нарезании цилиндрических резьб в отверстиях с прерывистой поверхностью, в длинных глухих отверстиях.

Рис. 28.18. Метчик с винтовой стружечной канавкой

Винтовые стружечные канавки уменьшают осевые силы, обеспечивают лучший доступ смазочно-охлаждающей технологической среде и без уменьшения прочности повышают фактические передние углы.

Направление стружечных канавок совпадает с направлением рабочего вращения метчика. Углы наклона канавки w рекомендуется принимать в следующих пределах: w=20º - для нарезания резьб М12...М18 в стали; w=30º - для обработки резьбы в чугуне и алюминиевых сплавах (данные Московского автомобильного завода); w=8..12º - для метчиков М20...М27 при обработке стали 20 (данные Горьковского автомобильного завода).

Метчики с бочкообразными зубьями на калибрующей части (рис.4.18) уменьшают подрезание боковых сторон витков резьбы, увеличивают площадь опоры витков резьбы метчика, обеспечивая надежное базирование. Такие метчики рекомендуется применять для нарезания точных резьб.

Рис. 28.19. Метчик с бочкообразными зубьями

Твердосплавные метчики позволяют в 2...5 раз повысить производительность при нарезании резьб в чугунных и стальных (закаленных) деталях и в 5...10 раз повысить стойкость при обработке закаленных и высокопрочных сталей.

По конструкции твердосплавные метчики бывают цельными твердосплавными, с монолитной твердосплавной рабочей частью, с напаянными пластинами твердого сплава, насадными с припаянными пластинами твердого сплава и сборными с монолитной твердосплавной рабочей частью.

Монолитные твердосплавные метчики М8...М10 из пластифицированных заготовок целесообразно использовать в особо тяжелых условиях резьбонарезания с большим тепловыделением, когда применение напайных метчиков с пластинами твердого сплава нецелесообразно.

Метчики М8...М12 с монолитной рабочей частью, припаянной к стальному хвостовику, целесообразно применять для обработки чугунов, высокопрочных сталей и материалов с повышенными физико-механическими свойствами.

На рис. 4.19 показаны насадные метчики Сестрорецкого инструментального завода с пластинами ВК8 для трубных резьб (рис. 4.19,а) и (рис.4.19,б). Метчик выполнен двухсторонним, что позволяет использовать вторую рабочую часть перестановкой метчика в оправке.

В настоящее время Сестрорецкий инструментальный завод освоил выпуск сборных метчиков М16...М20 с крестообразной вставкой (рис.4.20) из твердого сплава.

а) б)

Рис. 28.20. Конструкции насадных твердосплавных метчиков для трубных резьб

Рис. 28.21. Крестообразная вставка из твердого сплава к сборному метчику

Заточка метчиков

Заточка (затылование) метчиков по заборному конусу с целью получения необходимых задних углов производится на специальных станках и с помощью приспособлений. В зависимости от способа заточки и назначения метчиков форма их задней поверхности может быть криволинейной, комбинированной или прямолинейной.

Плоская заточка задних поверхностей наиболее проста, позволяет затыловать метчики со сточенными центрами и не требует специальных станков и приспособлений.

Метчики с двойной плоской задней поверхностью (рис. 4.21,а) показали повышенную стойкость при нарезании резьб в титановом сплаве ВТ-3.

Комбинированная заточка (рис. 4.21,б) применяется у метчиков для нарезания резьб в относительно вязких сталях, когда одной из главных причин преждевременного выхода инструмента их строя являются сколы зубьев на заборной части.

Комбинированно-затылованная часть метчика в поперечном сечении представляет комбинацию кривых – спирали Архимеда (см.участок рис. 4.21,б) и дуги окружности (см. участок , рис. 4.21,б). Место перехода этих кривых очерчено дугой окружности с радиусом шлифовального круга. Гарантированная величина зазора устраняет выкрашивание при вывинчивании метчика и обеспечивает 3...10-кратное увеличение стойкости.

а) б)

Рис. 28.22. Метчики с двойной задней поверхностью

Криволинейное затылование осуществляется по спирали Архимеда, которое обеспечивает затылование на нужную величину «К» с задним углом α. Заточка по спирали Архимеда производится шлифовальным кругом с одновременным получением угла заборного конуса φ. Величина затылования «К», отнесенная к следующему перу и необходимая для получения α, определяется по формуле:

, (4.26)

где d- диаметр резьбы; z- число перьев метчика; α- задний угол.

Разновидностью криволинейного затылования может служить оформление задних поверхностей зубьев метчика по дуге окружности.

Затылование по дуге окружности производится с помощью специального приспособления на универсально-заточном станке (рис.4.22).

Затылуемый метчик 1 устанавливается в центрах рамки 2, которая для получения заднего угла смещается на величину h относительно оси вращения рамки в корпусе приспособления. Если оси метчика и вращения рамки совпадают (), задний угол α=0. Для получения на заборной части угла φ рамка с метчиком и поворотной частью приспособления поворачиваются вокруг вертикальной оси.

Рис. 28.23. Схема затылования метчика по дуге окружности

Для определения заднего угла α в текущей точке по ширине пера составлена расчетная схема (рис. 4.23).

Из треугольника видно, что

(4.27)

где r – радиус метчика.

Текущий задний угол αx точки x, определяемый углом , равен

, (4.28)

где μ - угол между радиус-вектором точки и касательной к затыловочной кривой; - текущий радиус-вектор точки ; - производная выражения для .

Рис. 28.24. Расчетная схема для определения заднего угла

Из косоугольного треугольника можно найти:

Прибавив к левой части выражения , тогда

(4.29)

В выражении (4.29) R – радиус окружности затылования, описанной из центра .

Взяв производную выражения (4.29) и подставляя и в (4.28), после преобразований получается

(4.30)

Рассчитанные по (4.30) значения следует брать по абсолютной величине.

Зависимость (4.30) не учитывает влияние на угла заборного конуса φ, т.е. она действительна для определения задних углов на калибрующей части. На заборном конусе радиус-вектор точки y отличен от r и является переменной величиной. Из рис. 4.24 имеется:

(∆-к АСУ);

(4.31)

где - текущая длина лезвия на заборном конусе, отсчитываемая от точки А перехода режущей части пера метчика в калибрующую.

Рис. 28.25. К определению координат точки на заборном конусе

Введя значение ry из (3.31) в (3.30) вместо r и выразив радиус через диаметр метчика, получим:

(4.32)

Как видно, текущий угол α зависит от ширины пера, определяемой углом , диаметра метчика , положения точки на заборном конусе (), угла φ и величины смещения h.

Для точки профиля на радиусе R угол , и зависимость (4.32) примет вид:

(4.33)

На большинстве заводов в качестве кривой затылования применяется спираль Архимеда, сохраняющая в допустимых пределах форму профиля резьбы по ширине пера при переточках. Поэтому необходимо сравнить изменение и α со значениями, рассчитанными по формулам (4.32) и (4.33).

Из рис. 4.25 видно, что с увеличением угла , т.е. по мере стачивания метчика по передней поверхности, угол при заточке по спирали Архимеда увеличивается, а при заточке по дуге окружности – уменьшается на по сравнению с заданным , что вполне допустимо с точки зрения сохранения профиля при переточках; с увеличением заданного величина изменяется больше.

Зависимость (рис. 4.25,б) показывает: увеличивается к торцу метчика на величину, не превышающую 3º, что не оказывает существенного влияния на ослабление прочности режущего лезвия.

Рис. 28.26. Изменение текущего заднего угла метчика при переточках (а - метчик М18,l=0 φ=20º) и по длине заборного конуса (б - метчик М18,φ=20º, æ=20º)

Плашки

Плашки предназначены для нарезания цилиндрических и конических наружных резьб. По типу нарезаемой резьбы они подразделяются на:

- плашки круглые для метрической резьбы (ГОСТ 2705-81);

- плашки круглые для круглой резьбы (ГОСТ 14714-69);

- плашки круглые для конической резьбы (ГОСТ 6228-80);

- плашки круглые для нарезания трубной цилиндрической резьбы (ГОСТ 6357-81) и др.

К основным конструктивным элементам круглой плашки относятся: режущая часть, калибрующая часть, число, диаметр и расположение стружечных отверстий, ширина и форма пера, наружный диаметр D, ширина плашки Н, элементы крепления (рис. 4.26).

Рис. 28.27. Конструкция резьбонарезной плашки: общий вид (а) и элементы режущей части (б)

Плашки имеют две режущие части, расположенные с торцов, что увеличивает срок их службы.

Режущая часть плашки характеризуется следующими параметрами: углом в плане φ, длиной , формой передней и задней поверхностей, передним γ и задним α углами, размерами и формой резьбовых участков, числом режущих кромок. Режущая часть выполняет основную работу по удалению металла из впадины резьбы. Угол φ и длина режущей части выбираются в зависимости от материала нарезаемой резьбы: для высокопрочных сталей 2φ=30º; легких и цветных металлов 2φ=50º и 70º соответственно. В общем случае величина 2φ выбирается в пределах 25-90º.

Длина режущей части определяется по формуле:

(4.34)

где d – наружный диаметр резьбы; - внутренний диаметр резьбы болта; ; 2e=0.1..0.3 мм.

Угол в плане φ и длина определяют нагрузки на режущие кромки плашки, при этом выполняется соотношение

(4.35)

где α - толщина среза (рис. 4.26,б); z – число режущих кромок (перьев). Для стандартных плашек α =0,038...0,38 мм.

Режущую часть плашек затачивают по передней (рис. 4.26) и задней поверхностям. Передний угол γ задается на внутреннем диаметре резьбы и выбирается в пределах 10-30º в зависимости от материала обрабатываемой детали: для твердой стали, серого чугуна и бронзы γ =10-12º, для стали средней твердости, ковкого чугуна, латуни γ=15-20º, для мягкой стали и сплавов алюминия γ=20-30º.

Передний угол измеряется в плоскости, перпендикулярной оси плашки. Если рассматривать передний угол в сечении, нормальном к образующей заборного конуса, то угол γN в этом сечении определяется по формуле

(4.36)

Большое значение имеет форма передней поверхности плашки. Существуют две формы передней поверхности: криволинейная (рис. 4.27,а) и плоская (рис. 4.27,б).

а) б)

Рис. 28.28. Формы передней поверхности плашек

Задний угол α=6..9º задается также на внутреннем диаметре и определяется величиной затылования

(4.37)

Калибрующая часть. Длина калибрующей части плашки принимается равной (3..5)p, а общая длина режущей и калибрующей частей составляет (6..10)p. На калибрующей части плашки не затылуются и задний угол α=0º. Плашки не шлифуются по профилю, поэтому они нарезают резьбы степени точности не выше 6h, 8h, 6g, 6e, 6d.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: