3.3. Проектирование машинных метчиков

Методика проектирования машинных метчиков изложена в [6].

3.3.1. Исходные данные

Приведены в [6, с.6-8, табл.1-2] и содержат данные по конструктивным характеристикам типичных резьбовых отверстий и параметрам нарезаемых резьб при использовании металлорежущих станков различных типов.

3.3.2. Проектная часть

На основании анализа исходных данных выполняют структурный синтез рациональной конструкции машинного метчика (ММ) с обоснованием и расчетом конструктивных элементов в соответствии с алгоритмом выполнения проектных процедур и конкретными рекомендациями [6,с.5, 8-15]. При этом рассматривают возможность использования в качестве прототипа стандартной конструкции ММ с его модернизацией (доработкой) для конкретных условий работы[6, с.3-4], что позволит уменьшить срок оснащения инструментом операции резьбонарезания и снизить стоимость изготовления специального ММ.

В таблице 2 приведены обобщенные рекомендации по выбору величины а_Z в зависимости от группы обрабатываемого материала. Минимальное значение а_Z равно 0,02 мм, предельное значение а_Z равно 0,15мм для указанных групп материалов, кроме труднообрабатываемых, для которых эта величина равна 0,06 мм.

Толщину среза а_Z принимают минимальной (с превышением не более, чем на 0,005 - 0,01 мм) по таблице 2 при нарезании резьб степеней точности 4Н и 5Н. При нарезании резьб степеней точности 6Н и 7Н выбирают наибольшие

из рекомендуемых величин а_Z . При нарезании резьб степени точности 8Н допускается выбор предельных толщин среза а_Z.

При нарезания резьбы в сквозном отверстии или глухом, когда длина сбега резьбы не ограничена, принятую величину а_Z используют при расчете длины режущей части ММ.

Таблица 2. Значения а_Z для различных групп обрабатываемых материалов

Толщина среза, аZ , мм	Группа обрабатываемого материала
	Сталь	Чугун серый	Легкие сплавы	Коррозонно-стойкие стали
Рекомендуемая	0,02 - 0,05	0,04 – 0,07	0,06 – 0,12	0,02 – 0,03
Предельная	0,15	0,15	0,15	0,06

При нарезания резьбы в глухом отверстии, когда заданы величина сбега резьбы и принято число перьев Z_О (обычно по соответствующему ГОСТ),фактическая величины а_ZФ определяется расчетным путем и сравнивается с допустимым значением а_Z , обеспечивающим нарезание резьбы заданной точности (см. выше). Если а_ZФ больше а_Z , то, как указано выше, уменьшение а_ZФ достигается за счет увеличения числа перьев Z_О по сравнению с первоначально принятой величиной Z_О .

При нарезании резьбы в сквозных отверстиях типа 1 и 9 [6, с.6, табл. 1] выход рабочей части ММ из резьбового отверстия ограничивается участком детали с отверстием, расположенным после выточки (паза). При этом минимальная длина выхода калибрующей части из резьбового отверстия должна быть не менее одного шага нарезаемой резьбы Р, а зазор между передним торцем ММ и поверхностью выточки с нижним отверстием не менее 0,5Р. По этой причине длина режущей части ММ для рассматриваемых условий должна быть меньше высоты выточки l₁ [3, с.6, табл. 1] на величину не менее 1,5Р. В этом случае величина а_ZФ определяется расчетным путем, для принятых длины режущей части ММ и числа перьев Z_О , с учетом указанных выше ограничений по предельной толщине среза а_Z, как при нарезания резьбы в глухом отверстии. Если при этом расчетная величина а_ZФ получается меньше рекомендуемой величины а_Z (см.выше), то длину режущей части ММ целесообразно уменьшить для резания с рекомендуемыми значениями а_Z (см. выше). Если расчетная величина а_ZФ больше, чем рекомендуемая величина а_Z , то увеличивают число перьев Z_О для уменьшения толщины срезаемого слоя до рекомендуемых значений а_Z .

При выборе геометрических параметров ММ учитывают, что передний угол γ одинаковый на режущей и калибрующей частях. Величины γ и заднего угла на режущей части ММ α выбирают из условий обеспечения минимального износа (стойкости) режущего лезвия и качества нарезанной резьбы. Кинематический задний угол α_КИН отличается от статического заднего угла α вследствие сравнимости величин векторов скорости резания и подачи (величина подачи S равна величине шага нарезаемой резьбы Р) при резьбонарезании: α_КИН меньше α при нарезании резьбы и α_КИН больше α при вывинчивании ММ из резьбового отверстия. Рекомендации по выбору углов γ и α учетом свойств и характеристик обрабатываемого материала приведены в таблице 3.

Таблица 3. Рекомендуемые значения передних и задних углов метчиков

Группа обрабатываемого материала	Твердость, НВ	γ, град	α, град
Углеродистые и малолегированные стали (20Х, 40Х, 45Х и др.)	 140  210  300	12 – 15 8 – 12 6 - 8	10 – 12 10 – 12 10 - 12
Легированные стали	 240  240	6 – 9 3 - 6	5 – 7 5 - 7
Коррозионностойкие стали (типа 12Х18Н10Т)		5 - 8	6 - 8
Чугуны серые	 180  180	2 – 3 0 - 2	5 – 7 5 - 7
Легкие сплавы		16	7

У ММ с нешлифованным профилем задний угол на калибрующей части α_К равен 0. Преимущества шлифования профиля резьбы ММ рассмотрены в [6, с.11]. У ММ со шлифованным профилем резьбы (при R_а меньше или равном

0,32 мкм) достигается минимальная величина ρ = 0,01 – 0,03 мм. Это обеспечивает при нарезании точных резьб, когда толщина среза а_Z сравнима с величиной ρ, высокое качество нарезанной резьбы, а также уменьшение крутящего момента при резании.

3.3.3. Условия рациональной эксплуатации ММ

Рассматривают требования к резьбонарезному патрону, который целесообразно применить при нарезании резьбы ММ, с учетом особенностей резьбового отверстия и заданного типа металлорежущего станка [6, с.15].

Конструкция присоединительной части резьбонарезного патрона зависит от типа присоединительного отверстия в инструментодержателе станка (шпиндель, револьверная головка или переходная втулка). Для вертикально-сверлильных станков применяют коническое соединение с конусом Морзе, для остальных типов станков – цилиндрическое соединение.

В пояснительной записке к курсовому проекту приводятся рисунок и описание конструкции и технологических возможностей (диапазон нарезаемых резьб, быстросменность ММ, регулируемость) выбранного резьбонарезного патрона.

Указывают нормативную скорость резания и рекомендуемую СОЖ [7].