Как нарезать резьбу сверлом метчиком

Как правильно нарезать резьбу метчиком: алгоритм, рекомендации, таблицы размеров

Вопрос о том, как нарезать резьбу метчиком, возникает в тех случаях, когда предварительно выполненное отверстие необходимо подготовить для размещения в нем болта, винта, шпильки и резьбового крепежного элемента любого другого типа. Именно метчик в подобных ситуациях является основным инструментом, позволяющим быстро и точно нарезать внутреннюю резьбу с требуемыми геометрическими параметрами.

Ручная нарезка внутренней резьбы выполняется слесарными метчиками в комплекте с воротком

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.

Подготовка к нарезанию внутренней резьбы

Для того чтобы процесс нарезания внутренней резьбы при помощи метчика не вызывал особых затруднений и завершился качественным результатом, необходимо правильно подготовиться к этой технологической операции. Все способы нарезания резьбы при помощи метчика предполагают, что в обрабатываемой детали уже выполнено отверстие с соответствующим диаметром. Если внутренняя резьба, которую необходимо нарезать, имеет стандартный размер, то для определения диаметра подготовительного отверстия может быть использована специальная таблица с данными по ГОСТу.

Таблица 1. Диаметры отверстий, высверливаемых под стандартную метрическую резьбу

В том случае, если резьба, которую надо нарезать, не относится к категории стандартных, рассчитать диаметр отверстия для ее выполнения можно по универсальной формуле. Прежде всего необходимо изучить маркировку метчика, в которой в обязательном порядке указываются тип нарезаемой резьбы, ее диаметр и шаг, измеряемые в миллиметрах (для метрических). Затем, чтобы определить размер поперечного сечения отверстия, которое надо просверлить для резьбы, достаточно от ее диаметра вычесть шаг. Например, если для нарезания нестандартной внутренней резьбы будет использоваться инструмент с маркировкой М6х0,75, то диаметр подготовительного отверстия рассчитывается следующим образом: 6 – 0,75 = 5,25 мм.

Для стандартных резьб, относящихся к категории дюймовых, также существует таблица, позволяющая правильно выбрать сверло, с помощью которого выполняют подготовительные работы.

Таблица 2. Диаметры отверстий, высверливаемых под дюймовую резьбу

Важным для получения качественного результата является вопрос не только о том, чем нарезают резьбу, но и о том, каким сверлом выполнять подготовительное отверстие. Выбирая сверло, необходимо обращать внимание на параметры и качество его заточки, а также на то, чтобы оно вращалось в патроне используемого оборудования без биения.

При высверливании глухих отверстий контролируем глубину сверления

Как правильно нарезать резьбу? Для начала надо подобрать инструменты и расходные материалы:

1. электрическую дрель или сверлильный станок, способные работать на низких оборотах;
2. сверло, диаметр которого рассчитывается или подбирается по справочным таблицам;
3. сверло или зенковку, при помощи которых с края подготовленного отверстия будет сниматься фаска;
4. комплект метчиков соответствующего размера;
5. ручной держатель для метчиков (вороток);
6. слесарные тиски (если изделие, в котором надо нарезать резьбу, необходимо зафиксировать);
7. керн;
8. молоток;
9. машинное масло или другой состав, которым в процессе обработки необходимо смазывать как метчик, так и нарезаемый им участок резьбы;
10. ветошь.

Схема нарезки резьбы метчиком

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.

Как выбрать сверло-метчик?

Современные разработки представляют на рынке всё новые инструменты, повышающие производительность и ускоряющие темпы производства. Комбинированные приспособления объединяют две и больше операций в одну. Среди таких инноваций есть немало режущего инструмента. Кроме свёрл-метчиков, множество других сочетаний:

• зенкер-метчик;
• метчик-метчик;
• развёртка-метчик;
• зенкер-развёртка-метчик.

Эти типы инструментов широко применяются в сфере машиностроения и других отраслях, где требуются детали сложной формы и получение отверстий с резьбой.

Что это такое?

Сверло-метчик относится к режущим инструментам комбинированного типа. Этот инструмент объединяет 2 вида технологических операций в одну. Высверливание отверстия и нарезание резьбы со сверлом-метчиком происходит одновременно.

Применяется в случае, когда в отлитых деталях, ковке, штамповке нет готовых отверстий для нарезания резьбы.

Свёрла-метчики в этом случае экономят время, которое понадобится на каждую операцию в отдельности. На массовом производстве с помощью комбинированных инструментов модернизируют операционные процессы, повышают производительность, сокращают время на достижение результатов. Уменьшается число специальных приспособлений, следовательно, понижается себестоимость продукта.

Прогрессивные виды режущих инструментов имеют множество комбинаций, и их число продолжает расти. Так как такое сверло применяется одновременно для сверления и нарезания резьбы, то приспособление состоит из 2-х частей. Первая – это сверло, вторая часть — это метчик. Существует 2 типа подобных комбинированных инструментов.

Описанный выше вид используется для сверления отверстий и получения резьбы с широким шагом витков. Выполняются такие операции на металле небольшой толщины. В этом случае к точности резьбы предъявляют невысокие требования, отверстия выполняются сквозными. При этом сверло имеет длину в 2-2,5 диаметра второй ступени — метчика.

Другой вид комбинированного сверла-метчика разработан рижскими конструкторами. Этот вид намного прочнее первого типа, с более точными показателями. Он нарезает резьбу более мелкого шага витков, даёт высокое качество работы. Ступень сверла больше длины отрезка сверления в полтора раза, резьба может быть выполнена крупными и мелкими витками.

Вторая ступень после сверловой сделана в форме всё той же спирали и дополнена зубьями, которые и режут металл, выполняя роль метчика. Расположение ленточек инструмента под углом повышает его стойкость к перегрузкам во время работы. При этом отвод стружки происходит более свободно.

Инструмент требует соблюдения скоростных режимов подачи, что означает своевременное снижение оборотов, необходимое для нарезки резьбы.

Существенные различия между разными типами комбинированных свёрл заключаются в строении сверловой части. Эта часть выполняется в классической форме — сверло со спиралями. Когда тыльная часть вспомогательной поверхности выполнена в форме цилиндра, происходит расширение готового отверстия. Инструмент может быть с перемычкой или без неё.

Подобная форма снижает нагрузки вдоль оси, повышая этим стойкость инструмента. Минусом является сложность в изготовлении и заточке.

Ещё один вид сверла — это обратно направленный внутренний конус. Такой подход помогает центровке сверла во время рабочего процесса. После работы сверло оставляет конусообразный след, который затем срезается во время нарезки резьбы. При фасонной форме сверления выполняется расточка торцевых фасок разнообразной высоты и с различными углами. Явное преимущество – не приходится пользоваться дополнительным инструментом, тратить время на две операции.

Минусами, несомненно, являются большая нагрузка на ленточки сверла и длительное время на операцию.

Такая модель также отличается трудностью изготовления из-за сложности подбора геометрии. Его задача — точить фаски и сверлить отверстия.

Производители выпускают комбинированные свёрла в разъёмном и неразъёмном вариантах. Такой инструмент режет правую и левую резьбу, изготавливают его из металлов различного типа.

Несмотря на явные преимущества, инструмент имеет довольно весомые минусы. Это невысокое качество резьбы при жёсткой фиксации в патроне станка. Трудность настройки при взаимодействии с металлом, сложным в обработке — осевая подача должна с точностью соответствовать шагу заданной резьбы.

Критерии выбора

Сделать правильный выбор диаметра сверла-метчика помогут номинальные обозначения и расстояния между сопрягающимися канавками. Для определения размера отверстия для резьбы имеются специальные таблицы, с помощью которых довольно легко подобрать инструмент. Параметры, по которым определяют размеры – это направление витков, вид, шаг и форма.

Все параметры размеров и метрических значений регламентированы ГОСТ 19257-73. Для этих вычислений специалисты используют штангенциркуль. Кроме штучных, в продаже имеются наборы свёрл-метчиков, что очень удобно.

Как правильно нарезать резьбу метчиком

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.

Разновидности инструмента

Подходящий инструмент выбирают, в зависимости от особенностей обрабатываемого материала, требуемой производительности и других параметров. С помощью метчиков разных типов можно нарезать метрическую или дюймовую внутреннюю резьбу с цилиндрическим или коническим профилем.

По способу ведения процесса различают модели:

• Проходные (универсальные). Их рабочая часть состоит из трех зон. Первая выполняет черновую нарезку, вторая – промежуточную, третья – чистовую.
• Комплектные. Для выполнения полного комплекса работ используют несколько инструментов – для черновой, промежуточной и чистовой нарезки. Комплекты состоят из трех метчиков, реже – из двух (для черновой и чистовой обработки). Для обработки особо прочных металлов используют комплекты с 5 инструментами.

Инструмент изготавливают двух типов: для обработки отверстия вручную или с помощью металлорежущего оборудования.

• Машинно-ручной. Имеет квадратный хвостовик. Работает в комплекте с держателем с двумя ручками – воротком.
• Машинный. Устанавливается в патрон металлообрабатывающих станков различных типов.

Для нарезки резьбы в непроходных и сквозных отверстиях применяют метчики разных конструкций:

• Для непроходных отверстий используют комплектный инструмент без конусного кончика. Работа обычно выполняется воротком.
• В сквозных отверстиях резьбу изготавливают метчиками с конусообразным кончиком. Чаще всего это разновидности инструмента универсального типа.

Каналы для отведения стружки имеют различные формы: прямую, винтовую, укороченную.

Для обработки материалов невысокой твердости подходят стружкоотводящие каналы любых форм. Чтобы метчиком нарезать резьбу в материалах высокой твердости, таких как нержавеющая и жаропрочная стали, применяют только инструмент, в котором режущие сегменты имеют шахматное расположение.

Как правильно определить диаметр отверстия?

Перед тем как нарезать резьбу, изготавливают отверстие, диаметр которого определяют по стандартизированным таблицам. Если подготовить отверстие, сечение которого меньше рекомендованной величины, инструмент выйдет из строя, если больше – результат будет некачественным.

Таблица соответствия метрических резьб и диаметров отверстий для них

Обозначение резьбы	Диаметр, мм	Обозначение резьбы	Диаметр, мм	Обозначение резьбы	Диаметр, мм
М 2	1,6	М 8	6,7	М 22	19,4
М 2.2	1,75	М 9	7,7	М 24	20,9
М 2.5	2,05	М 10	8,5	М 27	23,9
М 3	2,5	М 11	9,5	М 30	26,4
М 3.5	2,9	М 12	10,2	М 33	29,4
М 4	3,3	М 14	12,0	31,9
М 5	4,2	М 16	14,0	М 39
М 6	5,0	М 18	15,4	М 42	37,4
М 7	6,0	М 20	17,4	М 45	40,4

Таблица соответствия дюймовых резьб и диаметров отверстий для них

Размер резьбы, дюймы	Диаметр, мм	Размер резьбы, дюймы	Диаметр, мм
1/8	8,8	7/8	28,1
1/4	11,7	1	30,5
3/8	15,2	1 1/8	35,2
1/2	18,9	1 1/4	39,2
5/8	20,7	1 3/8	41,6
3/4	24,3	45,2

Этапы нарезания резьбы машинно-ручным метчиком

Порядок производства работ:

• Первый шаг – разметка в соответствии с чертежами.
• По отметкам производят кернение остро заточенным керном.
• Сверлят со средним нажимом на невысоких оборотах. Дрель должна находиться под прямым углом к поверхности. Перед началом работ сверло смазывают. Если глубина отверстия большая, то смазывание производят не только перед началом, но и во время работы. Глубина глухого отверстия должна быть несколько больше, чем нарезаемая длина. При отсутствии запаса резьба может получиться неполной.
• Повысить качество результата позволяет обработка зенкером, которая уменьшает конусность и обеспечивает параллельность боковых поверхностей.
• Метчик закрепляют в воротке, кончик его смазывают и вставляют в отверстие строго под прямым углом к поверхности. Делают первый оборот, несильно нажимая сверху на вороток. После первого оборота вперед следует сделать половину оборота назад для удаления стружки. Особую осторожность соблюдают при использовании универсального инструмента – он хрупкий и его легко повредить. Проще работать с комплектными моделями.

Полезные советы

• Чтобы правильно нарезать резьбу в металлах с низкой твердостью и высокой вязкостью, таких как алюминий, сплавы на его основе, медь, баббиты, метчик рекомендуется периодически вынимать для очистки каналов от налипшей стружки.
• При использовании комплектных моделей следует использовать полный набор. Пропуск чернового инструмента не ускоряет, а замедляет нарезание. Такое нарушение технологии приводит к снижению качества результата, а иногда и к выходу метчика из строя.
• Для предотвращения перекоса метчика через 2-3 нити проверяют вертикальность его положения с помощью угольника. Такая предосторожность особенно актуальна для глухих и мелких отверстий.

Процесс необходимо вести с применением жидкостей, предназначенных для смазки и охлаждения:

• в стальных элементах применяют эмульсии, льняное масло, олифу;
• в изделиях из алюминия и его сплавов – керосин;
• при обработке меди – скипидар.

Нарезать резьбу в деталях из чугуна или бронзы можно без применения смазки.

Как нарезать резьбу метчиком

Пожалуй, самым надежным средством соединения является резьбовое соединение. В случае, когда какая-либо вещь ломается, первая мысль, которая приходит в голову – закрепить отломившуюся часть болтом. Помимо долговечности и прочности резьбового соединения, оно обладает свойством разборности, что зачастую играет решающую роль при выборе данного типа соединения.

Итак, прежде чем разобраться с тем, как нарезать резьбу метчиком, разберемся с типами резьб.

Типы винтовой линии

Резьба представляет собой винтовую поверхность, нанесенную на тела вращения, например, на цилиндр, как в случае с болтом. Существует два типа резьбы:

• правая: винтовая линия поднимается против часовой стрелки;
• левая: винтовая линия поднимается по часовой стрелке.

Таким образом, название резьбы соответствует направлению закручивания. При этом следует отметить, что помимо направления закручивания резьбы делят на следующие два типа:

• внутреннюю: используется в отверстиях;
• наружную: используется на стержнях.

Также каждая резьба характеризуется такими параметрами, как:

• профиль;
• угол профиля;
• шаг (P);
• наружный и внутренний диаметры (d2 и d1);
• глубина резьбы (t).

Рисунок 1 – Схема общего вида резьбы

В быту чаще всего используются правые прямоугольные и упорные резьбы, изображенные на рисунке ниже.

Рисунок 2 – Схема прямоугольной и упорной резьбы

Инструмент для нарезания резьбы

Поскольку перед нами стоит задача нарезать резьбу самостоятельно в домашних условиях, то для работы будем использовать ручной метчик.

Рисунок 3 – Ручной метчик для нарезания внутренней резьбы

Рабочая часть метчика непосредственно используется для нарезания резьбы. Она представляет собой конструкцию из двух элементов: заборной и калибрующей частей. Заборная часть изготавливается в виде конуса и выполняет основную работу по нарезанию резьбы, а калибрующая – зачищает резьбу и направляет метчик.

Рисунок 4 – Конструкция ручного метчика

Для нарезания внешней резьбы используются плашки.

Нарезание внутренней резьбы

Первый шаг в том, как нарезать резьбу метчиком – сверление отверстия. Данный этап является по сути самым главным, поскольку если ошибиться с выбором диаметра, то болт будет либо болтаться, либо метчик может попросту сломаться от перегрузки. Диаметр отверстий лучше всего подбирать по таблицам, однако можно сделать грубую оценку: диаметр отверстия должен равняться разнице диаметра резьбы и ее шага. Например, при внешнем диаметре 20 мм и шаге 1 мм, необходимо просверлить отверстие диаметром 19 мм.

Просверлив отверстие сверлом подходящего диаметра, приступаем непосредственно к нарезанию резьбы метчиком. Чтобы зафиксировать метчик рекомендуется использовать «вороток», показанный на рисунке ниже. В случае отсутствия воротка используется обычный разводной ключ.

Рисунок 5 – Вороток для метчика

Рисунок 6 – Воротки для метчиков и круглых плашек

Закрепляем деталь в тиски, добавляем в отверстие немного смазки. Далее чтобы нарезать резьбу метчиком вручную, выполняем возвратно-поступательные движения: два поворота по часовой стрелки, один или пол оборота – обратно. Повороты в обратную сторону необходимы, чтобы удалить стружку, образующуюся при нарезании резьбы. Пройдя отверстие черновым метчиком, выполняем описанные выше шаги, вторым метчиком.

Стоит отметить, что зачастую возникают ситуации, когда требуется сделать резьбу в достаточно тонкой пластине из мягкого металла, толщиной порядка 3-4 мм. В таком случае можно механизировать процесс, используя для этого шуруповерт или дрель. При этом вместо крепления метчика в вороток, зажимаем его в шуруповерт.

Правила нарезания внутренней резьбы с помощью метчика:

1. Если отверстие, в котором нарезается резьба достаточно глубокое, тогда следует периодически выворачивать метчик из отверстия. Следование данному правилу необходимо, чтобы очищать канавки, иначе метчик может легко перекосить. Это относится в большей степени к мягким металлам, таким как медь, алюминий.

2. Используйте последовательно все метчики из набора: сначала черновой, затем средний и, наконец, чистовой. Иначе резьба может получиться некачественной, а метчики из-за хрупкости могут лопнуть.

Рисунок 6 – Набор метчиков

3. В случае если необходимо нарезать резьбу в глухом отверстии, то глубина отверстия должна быть несколько больше, чем планируемая длина резьбы.

4. При обработке глубоких отверстий важную роль играет смазка. Специалисты рекомендуют использовать не машинное масло, а эмульсию, керосин или льняное масло.

Таблица диаметров сверл для отверстий для нарезания метрической резьбы (ГОСТ 19257-73)

Видео

Предлагаем вашему вниманию видеоролик, на котором показано, как правильно нарезать резьбу метчиком.