Метчик

Метчик — это режущий инструмент, предназначенный для нарезания внутренней резьбы в предварительно подготовленных отверстиях (глухих или сквозных) в различных материалах, преимущественно в металлах. Метчик относится к классу резьбонарезных инструментов и работает по принципу снятия стружки, формируя винтовую канавку заданного профиля и шага. Инструмент представляет собой винт с продольными канавками, образующими режущие кромки.

История

Прототипы современных метчиков появились в эпоху промышленной революции, когда возникла массовая потребность в стандартизированных резьбовых соединениях. До XIX века резьбу в отверстиях нарезали вручную с помощью специальных метчиков-воротков, однако точность и качество такой резьбы были низкими.

Ключевым этапом в развитии инструмента стало изобретение в 1840-х годах американским инженером Уильямом Селлерсом (William Sellers) системы унифицированной резьбы. Селлерс также разработал конструкцию метчика, близкую к современной, с заборным конусом и калибрующей частью. В 1864 году в США была введена резьба Селлерса, ставшая прообразом современных стандартов UNC и UNF.

В России и СССР стандартизация резьбы и инструментов для её нарезания активно развивалась с 1930-х годов. В 1947 году была принята система метрической резьбы (ГОСТ 8724), которая стала основной в машиностроении. Конструкции метчиков регламентируются государственными стандартами (ГОСТы), в частности ГОСТ 3266-81 (метчики машинно-ручные) и ГОСТ 16093-2004 (поля допусков резьбы).

Конструкция и устройство

Метчик состоит из нескольких основных частей:

Заборная (режущая) часть — передняя коническая часть инструмента, которая первой входит в отверстие. На ней расположены главные режущие кромки, срезающие припуск. Угол заборного конуса определяет нагрузку на зубья и качество резьбы.
Калибрующая часть — цилиндрическая часть, расположенная за заборной. Она зачищает и калибрует нарезанную резьбу, обеспечивая точность профиля и размеров. Калибрующая часть имеет обратную конусность (небольшое уменьшение диаметра к хвостовику) для уменьшения трения.
Хвостовик — цилиндрическая часть, предназначенная для закрепления метчика в патроне станка или в воротке (ручном держателе). На хвостовике часто наносятся маркировка (диаметр, шаг резьбы, класс точности, материал) и квадрат для воротка.
Канавки — продольные винтовые или прямые углубления между зубьями. Они служат для отвода стружки из зоны резания и подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Количество канавок (обычно 3, 4 или 6) зависит от диаметра метчика.
Зубья — режущие элементы, расположенные на канавках. Каждый зуб имеет переднюю и заднюю поверхности, а также режущую кромку. Профиль зубьев повторяет профиль резьбы.

Классификация

Метчики классифицируются по нескольким признакам.

По способу нарезания

Ручные (слесарные) — предназначены для нарезания резьбы вручную с помощью воротка. Обычно поставляются комплектами из двух или трех метчиков (черновой, средний, чистовой), которые последовательно обрабатывают отверстие. Каждый метчик комплекта снимает часть припуска, что снижает усилие резания и повышает качество резьбы. На хвостовике наносятся риски (1, 2, 3) или обозначения (№1, №2, №3).
Машинные (машинно-ручные) — предназначены для нарезания резьбы на металлорежущих станках (сверлильных, токарных, фрезерных) или на гайконарезных автоматах. Имеют более прочную конструкцию, часто оснащены хвостовиком с конусом Морзе или цилиндрическим хвостовиком с лысками. Машинные метчики могут быть одного прохода (для сквозных отверстий) или комплектными.
Гаечные — специальные метчики для нарезания резьбы в гайках на автоматических линиях. Имеют длинный изогнутый хвостовик, который позволяет гайкам, после нарезания, сходить по нему под собственным весом.
Плашечные — используются для нарезания резьбы в отверстиях, где требуется высокая точность и чистота поверхности. Конструкция позволяет регулировать диаметр.

По конструкции

Цельные — изготавливаются из одной заготовки инструментальной стали. Наиболее распространённый тип.
Сборные (с напайными пластинами) — корпус из конструкционной стали, режущая часть выполнена из твёрдого сплава (например, ВК8, Т15К6) или быстрорежущей стали. Применяются для обработки твёрдых материалов.
Ступенчатые — имеют несколько заборных конусов разного диаметра, что позволяет нарезать резьбу за один проход.
Бесканавочные (раскатники) — не имеют режущих кромок. Резьба формируется за счёт пластического деформирования материала (накатывания). Используются для пластичных материалов (алюминий, латунь, мягкая сталь). Обеспечивают более высокую прочность и чистоту резьбы.

По типу нарезаемой резьбы

Метрические (M) — с треугольным профилем, шаг измеряется в миллиметрах. Наиболее распространены в России и Европе. Обозначаются буквой M и диаметром (например, M10, M12×1.25).
Дюймовые (UNC, UNF, BSW, BSF) — с треугольным профилем, шаг задаётся числом ниток на дюйм. Используются в технике США и Великобритании.
Трубные (G, R, BSPT) — для резьбовых соединений труб. Имеют мелкий шаг и закруглённые вершины профиля.
Трапецеидальные (Tr) — для передачи осевых нагрузок (ходовые винты). Профиль — трапеция.
Упорные (S) — для передачи односторонних нагрузок.
Конические (K) — для герметичных соединений (например, в гидравлике).

По материалу изготовления

Быстрорежущая сталь (Р6М5, Р18) — наиболее распространённый материал для метчиков общего назначения. Обеспечивает высокую износостойкость и твёрдость.
Твёрдый сплав (ВК, ТК) — для обработки закалённых сталей, чугуна, нержавеющих сталей и титановых сплавов. Обладает высокой твёрдостью, но хрупок.
Инструментальная углеродистая сталь (У10, У12) — для ручных метчиков, работающих с мягкими материалами.

Применение

Метчики широко применяются в различных отраслях промышленности и ремонта:

Машиностроение — нарезание резьбы в корпусных деталях, фланцах, кронштейнах, станинах станков.
Автомобилестроение — изготовление резьбовых отверстий в блоке цилиндров, головке блока, коленчатом валу, деталях подвески.
Авиастроение — обработка деталей из алюминиевых и титановых сплавов.
Строительство — нарезание резьбы в арматуре, металлоконструкциях.
Ремонт и бытовое использование — восстановление повреждённой резьбы (ремонтные метчики), нарезание резьбы в домашних мастерских.

Основные параметры и маркировка

Маркировка метчика содержит информацию о его характеристиках:

Номинальный диаметр резьбы (например, M10, 1/2-20 UNF).
Шаг резьбы (для метрических — в мм, для дюймовых — число ниток на дюйм). Для метрических резьб с крупным шагом шаг может не указываться (например, M10 — шаг 1.5 мм).
Класс точности (например, 6H, 6G, 7H). Определяет поле допуска нарезаемой резьбы.
Обозначение материала (например, HSS — быстрорежущая сталь, HSS-E — кобальтовая быстрорежущая, HSS-PM — порошковая быстрорежущая).
Тип метчика (например, M — машинный, R — ручной, G — гаечный).
Направление резьбы (правое — по умолчанию, левое — обозначается LH).

Технология нарезания

Процесс нарезания резьбы метчиком включает несколько этапов:

Подготовка отверстия. Диаметр отверстия должен быть меньше номинального диаметра резьбы на величину двойной высоты профиля. Для метрической резьбы диаметр отверстия приблизительно равен номинальному диаметру минус шаг резьбы (например, для M10×1.5 отверстие ≈ 8.5 мм). Отверстие должно быть чистым и иметь фаску.
Закрепление метчика. В ручном варианте — в воротке, в машинном — в патроне станка.
Смазка. Обязательное применение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) — масла, эмульсии, керосина. Для стали — машинное масло, для чугуна — керосин, для алюминия — керосин или специальные составы.
Нарезание. Метчик вводят в отверстие строго перпендикулярно его оси. При ручном нарезании делают 1–2 оборота по часовой стрелке, затем 0.5 оборота против часовой для ломания стружки. При машинном нарезании используется автоматическая подача.
Контроль. Качество резьбы проверяют калибром-пробкой или резьбовым шаблоном.

Критика и ограничения

Несмотря на широкое распространение, метчики имеют ряд недостатков:

Высокая вероятность поломки. При перекосе, затуплении, недостаточной смазке или забивании стружкой метчик может сломаться в отверстии. Извлечение обломка — сложная и трудоёмкая операция.
Ограничения по материалу. Для очень твёрдых (закалённых) или вязких (нержавеющая сталь) материалов требуется специальная геометрия и покрытия.
Необходимость точного сверления. Ошибка в диаметре отверстия приводит к неполной резьбе или срыву ниток.
Сложность нарезания в глухих отверстиях. Требуется точный контроль глубины и использование метчиков с короткой заборной частью.

Источники

ГОСТ 3266-81 «Метчики машинно-ручные. Технические условия».
ГОСТ 16093-2004 «Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором».
Справочник технолога-машиностроителя. Под ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. Том 2. — М.: Машиностроение, 1985.
Грановский Г. И., Грановский В. Г. Резание металлов. — М.: Высшая школа, 1985.
Резьбонарезной инструмент: учебное пособие / В. А. Гречишников, А. Г. Схиртладзе, В. В. Клепиков и др. — М.: МГТУ «Станкин», 2008.

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →