Как правильно нарезать внутреннюю резьбу: инструмент, размеры

Особенности технологии

При нарезании внутренней резьбы метчиком руководствуются следующим алгоритмом.

В том месте на поверхности обрабатываемой детали, где будет сверлиться отверстие для нарезки резьбы, необходимо сформировать углубление для более точного захода сверла, используя керн и обычный молоток. Сверло фиксируется в патроне электродрели или сверлильного станка, на которых выставляются невысокие обороты вращения инструмента. Перед началом сверления режущую часть сверла необходимо обработать смазывающим составом: смазанный инструмент легче входит в структуру обрабатываемого материала и создает меньшее трение в зоне выполнения обработки. Смазывать сверло можно кусочком обычного свиного сала или солидолом, а при обработке вязких материалов для этих целей используют машинное масло.
Если нарезать резьбу необходимо в деталях небольшого размера, их следует предварительно зафиксировать, используя для этого слесарные тиски. Начиная сверление, инструмент, зафиксированный в патроне оборудования, надо расположить строго перпендикулярно к поверхности обрабатываемой детали. Следует регулярно смазывать метчик и следить за тем, чтобы он не перекашивался и двигался строго в заданном направлении.
На входе в выполненное отверстие, как уже говорилось выше, надо снять фаску, глубина которой должна составлять 0,5–1 мм (в зависимости от диаметра отверстия). Для этой цели можно использовать сверло большего диаметра или зенковку, установив их в патроне сверлильного оборудования.
Процесс нарезания внутренней резьбы начинается с метчика №1, который первым устанавливается в вороток. Не следует забывать о смазке, которая обязательно должна быть нанесена на метчик для нарезания резьбы. Положение метчика относительно обрабатываемого отверстия надо выставить в самом начале работы, так как потом, когда инструмент будет находиться уже внутри отверстия, сделать это не получится. Нарезая резьбу метчиком, необходимо придерживаться следующего правила: 2 оборота метчика делается по ходу нарезания резьбы, 1 – против хода. Когда метчиком делается один оборот назад, с его режущей части сбрасывается стружка и уменьшается нагрузка на него. Нарезание резьбы плашкой выполняется по аналогичной методике.
Нарезав резьбу метчиком №1, в вороток устанавливают инструмент №2, а после него – №3. Обработка ими выполняется по вышеописанной методике. При нарезании резьбы метчиками и плашками необходимо чувствовать, когда инструмент начинает вращаться с усилием. Как только наступает такой момент, следует провернуть вороток в обратную сторону, чтобы сбросить стружку с режущей части инструмента.

Чем тверже обрабатываемый материал, тем обильнее надо смазывать метчик в процессе нарезки резьбы

Прежде чем выполнять внутреннюю резьбу при помощи метчика или нарезать резьбу плашкой на наружных поверхностях, следует хорошо изучить эти процедуры и строго следовать правилам их проведения. Только в таком случае можно рассчитывать на то, что результат удовлетворит вас своим качеством и точностью.

Метчик – инструмент, с помощью которого можно быстро и точно нарезать резьбу в подготовленном отверстии. Это стержень, разделенный на рабочую часть и хвостовик. Хвостовик служит для фиксации в воротке или патроне станка. Удаление стружки обеспечивают продольные или винтовые канавки, находящиеся на режущей части. Для изготовления этого инструмента используют углеродистые или быстрорежущие стали. Чтобы качественно нарезать внутреннюю резьбу, необходимо знать, как правильно выбрать метчик и подготовить отверстие.

Рабочая часть метчика

Так как метчик – инструмент металлорежущий, он должен изготовляться из высокопрочных материалов. Рабочая часть метчиков ручных выполняется из инструментальных сталей, машинных и машинно-ручных – из быстрорежущих и твердых сплавов повышенной прочности. Твердосплавные метчики менее 8 мм в диаметре изготовляются цельными. Инструмент диаметром 8-12 мм имеет цельную рабочую часть и стальной хвостовик, более 12 мм в диаметре – напайки твердосплавных пластин на стальной корпус. В продаже есть инструмент метчик с механическим креплением рабочей части. Его применение сокращает время на смену инструмента, уменьшает расход материалов и необходимый резерв инструмента на складе. Заборной или режущей называют переднюю конусную часть метчика, которая осуществляет черновое нарезание резьбы. Режущая часть вырезает слои металла по контуру резьбы, выполняя основную работу по удалению стружки и формированию профиля резьбы. Она же определяет её точность. Окончательно профиль формирует калибрующий участок инструмента. Метчики для резьбы обычно имеют такие геометрические параметры режущей части:

передний угол на режущих кромках (обозн. на рис. γ),
зданий угол на режущих кромках (далее обозн. α),
угол заборного конуса (далее обозн. φ),
угол наклона винтовых канавок (далее обозн. ω),
осевой угол подточки передней поверхности (далее обозн. λ).

Обозначения:

dт — диаметр на переднем торце метчика,
dc — диаметр сверла,
lзк — длина заборного конуса (подробнее ).

Заборная часть может изготовляться по двум схемам:

профильной,
генераторной.

Профильную схему вырезания металла применяют для конических и калибрующих метчиков. Инструмент с генераторной схемой более распространён — это гаечные, машинные и другие виды метчиков. Изготовление и заточка инструмента по генераторной схеме значительно проще, при этом главными режущими являются вершинные кромки переменной ширины, а вспомогательными – боковые кромки зубьев. Профильная схема позволяет повысить точность образуемой резьбы и стойкость инструмента, но изготовление такого инструмента более трудоёмкое.

Калибрующая часть метчика определяет размер и качество резьбы. От нее зависит окончательное формирование профиля, направление и самоподача метчика по резьбе. Калибрующий участок также играет роль запаса на переточку для заточки инструмента по режущему участку. Наибольшему износу подвержен первый виток, следующий после заборной части. Чтобы уменьшить трение и предупредить защемление машинного метчика в отверстии, калибрующий участок оснащают обратным конусом по наружному диаметру, уменьшающимся на 0,04-0,08 мм на 100 длины. Благодаря такому исполнению устраняется налипание стружки на витки резьбы. Для ручного инструмента (метчика) затылование не нужно. При нарезании резьбы метчиком в вязких и труднообрабатываемых материалах обычно зубья через один срезаются в шахматном порядке, что позволяет снизить силу трения на калибрующем участке.

Особенности технологии

При нарезании внутренней резьбы метчиком руководствуются следующим алгоритмом.

В том месте на поверхности обрабатываемой детали, где будет сверлиться отверстие для нарезки резьбы, необходимо сформировать углубление для более точного захода сверла, используя керн и обычный молоток. Сверло фиксируется в патроне электродрели или сверлильного станка, на которых выставляются невысокие обороты вращения инструмента. Перед началом сверления режущую часть сверла необходимо обработать смазывающим составом: смазанный инструмент легче входит в структуру обрабатываемого материала и создает меньшее трение в зоне выполнения обработки. Смазывать сверло можно кусочком обычного свиного сала или солидолом, а при обработке вязких материалов для этих целей используют машинное масло.
Если нарезать резьбу необходимо в деталях небольшого размера, их следует предварительно зафиксировать, используя для этого слесарные тиски. Начиная сверление, инструмент, зафиксированный в патроне оборудования, надо расположить строго перпендикулярно к поверхности обрабатываемой детали. Следует регулярно смазывать метчик и следить за тем, чтобы он не перекашивался и двигался строго в заданном направлении.
На входе в выполненное отверстие, как уже говорилось выше, надо снять фаску, глубина которой должна составлять 0,5–1 мм (в зависимости от диаметра отверстия). Для этой цели можно использовать сверло большего диаметра или зенковку, установив их в патроне сверлильного оборудования.
Процесс нарезания внутренней резьбы начинается с метчика №1, который первым устанавливается в вороток. Не следует забывать о смазке, которая обязательно должна быть нанесена на метчик для нарезания резьбы. Положение метчика относительно обрабатываемого отверстия надо выставить в самом начале работы, так как потом, когда инструмент будет находиться уже внутри отверстия, сделать это не получится. Нарезая резьбу метчиком, необходимо придерживаться следующего правила: 2 оборота метчика делается по ходу нарезания резьбы, 1 – против хода. Когда метчиком делается один оборот назад, с его режущей части сбрасывается стружка и уменьшается нагрузка на него. Нарезание резьбы плашкой выполняется по аналогичной методике.
Нарезав резьбу метчиком №1, в вороток устанавливают инструмент №2, а после него – №3. Обработка ими выполняется по вышеописанной методике. При нарезании резьбы метчиками и плашками необходимо чувствовать, когда инструмент начинает вращаться с усилием. Как только наступает такой момент, следует провернуть вороток в обратную сторону, чтобы сбросить стружку с режущей части инструмента.

Чем тверже обрабатываемый материал, тем обильнее надо смазывать метчик в процессе нарезки резьбы

Метчики для нарезания резьбы – виды, таблица размеров, требования ГОСТ 3266-81

по ГОСТ 19265.

Современные методы и технологии позволяют изготавливать метчики не только из твердого сплава различных марок, но и из порошковой быстрорежущей стали методом спекания.

Твердосплавные метчики имеют высокую твердость, износостойкость, красностойкость, жаропрочность, способны работать на максимальных скоростях резания и с высокой производительностью, но иногда им не хватает прочности (ведь чем выше твердость, тем ниже прочность), именно в этих случаях применяют метчики из порошковой быстрорежущей стали, имеющих высокую прочность и практически такие же характеристики как у твердого сплава.

Применение СОЖ в процессе обработки метчиками

Применение СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость) во время операции резьбонарезания является эффективным способом воздействия на стойкость инструмента, качество получаемой резьбы и увеличение производительности.

Обычно в качестве СОЖ применяют масло или эмульсию при обработке сталей, нержавеющих сталей. При обработке жаропрочных сплавов в СОЖ состоит из 60% сульфофрезола и 15% олеиновой кислоты. Для обработки легких сплавов в качестве охлаждения применяют керосин. Для обработки нержавеющих сталей – масло.

На современных обрабатывающих центрах и станках с ЧПУ применяют подвод СОЖ через инструмент. А также охлаждение воздухом, масляным туманом или инновационное криогенное охлаждение (двуокисью азота NO2) через специальные патроны. Современная технология охлаждения инструмента предназначена для обработки титана, никелевых сплавов и листов гофрированной стали. Значительно повышается стойкость инструмента и качество обработки композиционных материалов.

Метчики подразделяются по классу точности

рис. 11 — классы точности метчиков

рис. 12 — поле допусков для метчика

Восстановление резьбы с помощью клея «Холодная сварка»

Причин срыва резьбы может быть несколько: это коррозия, износ резьбы, загрязнение резьбового канала, был применён слишком большой момент затяжки и т. д. Не всегда позволяет ситуация просверлить отверстие насквозь и закрепить соединение болтом с гайкой с обратной стороны.

Ремонт резьбы можно делать разными способами, и как правило он требует много времени, специальных приспособлений и инструментов. Рассмотрим несколько способов восстановления резьбы.

1. Самый простой способ — это рассверливание испортившейся резьбы и нарезания новой, большего диаметра. Но, это не всегда возможно, т.к. и второй элемент резьбового соединения надо переделывать тоже, под больший диаметр. А если это, к примеру, резьба под свечу, то свечу самостоятельно изготовить невозможно, да и не всегда есть запас «тела» для рассверливания.

С таких ситуаций раньше выходили с помощью установки футорки. Надо было искать хорошего токаря, который бы выточил их. Футорка — это такая деталь, в виде трубочки с бортиком, на которой нарезается как внутренняя, старого диаметра, так и внешняя резьба, большего диаметра. Она ввинчивается в сорванное место и фиксируется стопором (сверлится отверстие и вставляется штырек), чтобы не вывинтилась.

2. На данный момент восстановление резьбы можно сделать очень оперативно, но надо иметь специальные инструменты. Сейчас разработаны специальные резьбовые вставки для быстрого восстановления изношенной или сорванной резьбы, причем прежнего диаметра.

К примеру, фирма HELICOIL plus, разработала для автомобильной промышленности и не только, где больше всего требуется надежные резьбовые соединения, резьбовые вставки в различных вариантах исполнения. Помимо вставок, в ремкомплекте, имеются метчики, сверла и специальные воротки (установочные шпиндели), для ввинчивания таких вставок.

Вставки держат довольно прочно, хотя это конечно и не заменит родную резьбу. Но, такие вставки используют в крупносерийных производствах, что позволяет ремонтировать и возвращать забракованные из-за дефекта резьбы детали обратно в производство. Восстановленная резьба таким способом соответствует классу точности 6Н и имеет высокую износостойкость.

Резьбовая вставка представляет собой калиброванную двухстороннюю резьбу, она навита из точно формованного, ромбовидного профиля. Вставка прочно садится и не требует дополнительной фиксации, как в случае с футоркой.

Такой набор, можно купить в авто- и других магазинах. Делать ремонт резьбы с помощью таких вставок легко и быстро, и это можно сделать своими руками в считанные минуты. Но, в случае если детали будут часто завинчиваться, отвинчиваться, я бы отдал предпочтение футорке, а в примере с восстановлением резьбы под свечи — только футорке, поскольку неизвестно, вывинтится болт (при различных обстоятельствах) вместе с этой резьбовой вставкой, или без неё.

Виктор Донской www.masteru.org.ua

Центр МОТОР−М

В процессе эксплуатации, а чаще при проведении каких – либо демонтажно-монтажных и ремонтных работ на двигателе происходит повреждение различных резьбовых соединений.

Наиболее часто встречаются следующие повреждения резьб:

— заклинивание, обрыв и выкручивание с прикипевшими остатками резьб крепления ГБЦ;
— обрыв болтов крепления постели блока цилиндров;
— заклинивание и проворот свечей зажигания;
— заклинивание «прикипевших» свечей накала;
— обрыв шпилек крепления выпускного коллектора и турбины;
— повреждения резьб и обрыв болтов крепления крышек постелей головки блока цилиндров.

Часто приходится восстанавливать резьбы с применением сварки.

Стоимость работ по восстановлению резьб (2020 г):

Ремонт резьбы в блоке цилиндров	ЦЕНА за отверстие, руб.
Ремонт резьбы крепления ГБЦ	1 452
Ремонт резьбы крепления крышек постелей БЦ	1 452
Восстановление резьбы в блоке цилиндров (крепления кронштейнов) футоркой	726
Нарезание резьбы увеличенного размера	218
Изготовление футорки	От 350 до 500
Ремонт резьбы в головке блока цилиндров	ЦЕНА за отверстие, руб
Ремонт резьбы свечи (зажигания)	1386
Восстановление резьбы свечи накала	3465
Ремонт резьбы крепления крышек постелей ГБЦ	726
Ремонт резьбы крепления футоркой	726
Нарезание резьбы увеличенного размера	218
Изготовление футорки для восстановления резьбы	360
Ремонт резьбы Коленвала	ЦЕНА за отверстие, руб
Удаление болта коленвала и прогонка номинальной резьбы	1 386

Ремонт резьб в алюминиевом блоке

Футорка изготовление

Восстановление резьбы свечи накала

Восстановление резьбы крепления коллектора

Ремонт резьбы свечи

Восстановление места под форсунку

Нарезание наружной резьбы плашкой

Для нарезания наружной резьбы потребуются следующие инструменты и материалы: плашка или трубный клупп, плашкодержатель, напильник, тиски, штангенциркуль, машинное масло.

Наибольшее распространение получили круглые плашки (лерки). Они бывают цельными или разрезными. Диаметры цельных круглых плашек стандартизированы. Это позволяет выбрать подходящий вариант из большого ряда размеров, например, М10, М12, М14, М16.

Особенностью разрезных плашек является возможность регулировать диаметр нарезаемой резьбы в пределах 0,1…0,25 мм. Однако они обладают пониженной жесткостью, что сказывается на точности получаемого профиля.

Порядок работы

Плашку устанавливают в плашкодержатель подходящего размера. После этого её закрепляют при помощи винтов. В случае с наружной трубной резьбой нередко используют плашкодержатели с трещоткой. Они обеспечивают удобство работы в труднодоступных местах, например, у стены.

Толщину стержня выбирают на 0,1…0,25 мм меньше диаметра наружной резьбы. Например, для М6 с крупным шагом это 5,80…5,90 мм; М8 – 7,80…7,90 мм; М10 – 9,75…9,85 мм. Замеры выполняют с помощью штангенциркуля. Диаметры стержней под нарезание метрической резьбы среднего класса точности 6g представлены в таблице.

Номинальный диаметр резьбы, мм	Шаг, P	Диаметр стержня, мм
номинальный	минимальный
5	0,8	4,92	4,82
6	1	5,89	5,79
8	1,25	7,87	7,76
10	1,5	9,85	9,73
12	1,75	11,83	11,7
14	2	13,8	13,67
16	2	15,8	15,67
18	2,5	17,8	17,62
20	2,5	19,8	19,62
22	2,5	21,8	21,62
24	3	23,79	23,57
27	3	26,79	26,57
30	3,5	29,79	29,52

Чтобы обеспечить лучшее врезание плашки, на конце стержня запиливают фаску. Её ширина должна быть 1 – 1,5 мм для М6 … М18. Заготовку смазывают машинным маслом, что облегчает последующую работу и позволяет получить более качественную поверхность.

Плашку накладывают на конец стержня так, чтобы её плоскость была перпендикулярна оси нарезаемого болта. Далее с небольшим нажимом вращают плашкодержатель по часовой стрелке (если резьба левая, то против часовой стрелки). Когда плашка врежется в стержень на одну-две нитки, её следует повернуть на пол-оборота назад для лучшего удаления стружки. После этого снова делают 1-2 оборота по ходу резьбы и 0,5 – в обратную сторону. Действуя по данной схеме, болт нарезают на необходимую длину.

Диаметр наружной резьбы проверяют обычной гайкой или калибром-кольцом. При необходимости шаг контролируют резьбомером.

Нарезание резьбы метчиком как нарезать резьбу вручную

О том, как нарезать резьбу резьбонарезным устройством рассказывалось ранее. Резьбонарезное устройство от устройства метчика отличается сильно, но принцип нарезания резьб и тем и другим инструментом остаётся прежним.

Метчик, это слесарно-токарный инструмент, по своей форме чем-то напоминающий длинный стержень. Внутри этого самого стержня расположены режущие элементы, при помощи которых и происходит нарезание резьбы вручную.

Метчик можно использовать не только лишь для того, чтобы нарезать новую резьбу. При помощи этого инструмента можно также восстановить резьбу, сделав её как «новую».

По принципу работы, метчики бывают ручными и машинными. Машинные метчики закрепляются на токарный станок, а нарезание резьбы происходит в автоматическом режиме.

Как выбрать тип метчика?

Для нарезания резьбы вручную, сначала нужно правильно выбрать тип метчика. Выбор метчика для нарезания резьбы зависит, прежде всего, от:

Шага резьбы;
Профиля;
Формы резьбового соединения;
Допуска;

Кроме этого, на выбор конкретного метчика влияет и материал изготовления деталей, на которых будет нарезаться резьба. Основной же выбор метчика, в первую очередь зависит от диаметра нарезаемой резьбы.

Нарезание резьбы метчиком вручную

Нарезание резьбы метчиком происходит следующим образом. Деталь, на которой необходимо нарезать резьбу закрепляется в тиски или другое устройство. Главное чтобы деталь была надежно зафиксирована в устройстве, поскольку при нарезание резьбы метчиком нужно будет прикладывать большое усилие.

Затем в детали для нарезания резьбы метчиком высверливается отверстие в зависимости от типа резьбы — глухое или сквозное. По диаметру высверливаемое отверстие должно быть несколько меньше, чем диаметр режущих элементов метчика.

Обязательно на верхней кромке отверстия для нарезание резьбы метчиком нужно снять фаску. После этого, берется метчик и устанавливается в высверленное отверстие, которое должно располагаться в тисках фаской вверх.

Нарезание резьбы метчиком производится по часовой стрелки, всё время, вдавливая метчик в отверстие. Вдавливать метчик необходимо плавно, без лишних рывков, постепенно проворачивая его, таким образом, до получения чистой и ровной резьбы.

Сделав несколько поворотов метчиком по часовой стрелке, его возвращают в обратном направлении, тем самым, избавляясь от скопившейся металлической стружки.

Во время нарезания резьбы необходимо своевременно охлаждать метчик, в противном случае можно легко испортить инструмент. Если нарезается алюминиевая резьба, то метчик охлаждается керосином, если режется резьба на медной детали, то скипидаром, при нарезании же стальной резьбы, охлаждать метчик лучше всего эмульсией.

Конструкция

Производители постоянно совершенствуют модельный ряд метчиков, оптимизируя их геометрию под новые материалы и условия обработки. Но базовая стержневидная конструкция остается неизменной. На фото метчиков можно разглядеть ряд типовых решений, среди которых хвостовик, рабочая часть, канавки.

Каждый из них имеет свое назначение:

Канавки образуют режущие кромки, отводят стружку, облегчают подвод СОЖ. Они ориентированы прямолинейно или по винтовой линии. Метчики с левонаправленными винтовыми углублениями применяют при резьбообразовании напроход. Глухие отверстия получают правосторонними винтами. Число канавок варьируется в диапазоне 2-6 шт.

Калибрующий участок направляет метчик, предотвращает разбивание отверстия и зачищает резьбу. Для уменьшения трения выполнен с обратным занижением диаметра до 0,1 мм.

Разновидности и сферы применения метчиков

Нарезание внутренней резьбы может выполняться вручную или с использованием станков различного типа (сверлильных, токарных и др.). Рабочими инструментами, которые выполняют основную работу по нарезанию внутренней резьбы, являются машинно-ручные или машинные метчики.

На различные виды метчики делят в зависимости от целого ряда параметров. Общепринятыми считаются следующие принципы классификации метчиков.

По способу приведения во вращение различают машинно-ручные и машинные метчики, при помощи которых осуществляется нарезка внутренней резьбы. Машинно-ручные метчики, оснащенные квадратным хвостовиком, используют в комплекте со специальным приспособлением с двумя ручками (это так называемый вороток, держатель метчиков). При помощи такого приспособления метчик приводится во вращение и нарезает резьбу. Нарезка резьбы метчиком машинного типа осуществляется на металлорежущих станках различного типа, в патроне которых такой инструмент и фиксируется.
По способу, которым нарезают внутреннюю резьбу, различают универсальные (проходные) и комплектные метчики. Рабочая часть первых разделена на несколько участков, каждый из которых отличается от остальных своими геометрическими параметрами. Участок рабочей части, который первым начинает взаимодействовать с обрабатываемой поверхностью, выполняет черновую обработку, второй – промежуточную, а третий, расположенный ближе к хвостовику, – чистовую. Для нарезки резьбы комплектными метчиками требуется использование нескольких инструментов. Так, если комплект состоит из трех метчиков, то первый из них предназначен для выполнения черновой обработки, второй – для промежуточной, третий – для финишной. Как правило, комплект метчиков для нарезания резьбы определенного диаметра включает в себя три инструмента, но в отдельных случаях, когда обработке подвергаются изделия, изготовленные из особо твердого материала, могут использоваться наборы, состоящие из пяти инструментов.
По типу отверстия, на внутренней поверхности которого необходимо нарезать резьбу, различают метчики для сквозных и глухих отверстий. Инструмент для обработки сквозных отверстий характеризуется удлиненным конусным кончиком (заходом), который плавно переходит в рабочую часть. Такую конструкцию чаще всего имеют метчики универсального типа. Процесс нарезания внутренней резьбы в глухих отверстиях осуществляется метчиками, конусный кончик которых срезан и выполняет функцию простейшей фрезы. Такая конструкция метчика позволяет нарезать с его помощью резьбу на всю глубину глухого отверстия. Для нарезания резьбы данного типа, как правило, используется комплект метчиков, приводимых во вращение вручную, при помощи воротка.
По конструкции рабочей части метчики могут быть с прямыми, винтовыми или укороченными стружкоотводящими канавками. Следует иметь в виду, что использовать метчики с канавками различного типа можно для нарезания резьбы в изделиях из относительно мягких материалов – углеродистых, низколегированных стальных сплавов и др. Если же резьбу необходимо нарезать в деталях, изготовленных из очень твердых или вязких материалов (нержавеющих, жаропрочных сталей и др.), то для этих целей используют метчики, режущие элементы которых располагаются в шахматном порядке.

Хороший метчик сделан из качественной инструментальной стали, выглядит аккуратно и имеет ровно проточенные витки и канавки

Метчики, как правило, применяются для нарезания метрической резьбы, но есть инструменты, с помощью которых нарезают трубную и дюймовую внутреннюю резьбу. Кроме того, различаются метчики и по форме своей рабочей поверхности, которая может быть цилиндрической или конической.