проектирование метчиков

71

Предельные отклонения размеров и углов выбираются в соответствии с функциональным назначением конструктивного элемента. Общая длина и длина рабочей части машинно-ручных и гаечных метчиков выполняется с предельными отклонениями по h16. Отклонение длины режущей части принимается в долях шага нарезаемой резьбы. Так длина L машинно-ручных метчиков для сквозных отверстий имеет предельные отклонения +1,5Р, те же метчики для глухих отверстий при шаге от 0,2 до 0,5 мм имеют предельные отклонения +0,5Р, для гаечных метчиков верхнее предельное отклонение равно +2Р, нижнее 1Р.

Диаметр хвостовика метчика имеет предельное отклонение по h8. Биение режущей части и биение калибрующей части по наружному и

среднему диаметрам метчиков при установке в центрах не должны превышать величин, указанных в табл. 1.39. Допуски на угол профиля и шаг резьбы см. на с. 35.

Таблица 1.39

Предельные значения радиальных биений режущей и калибрующей частей метчиков

Биение хвостовика при установке в центрах не должно превышать половины допуска на диаметр хвостовика.

1.9. Указания по разработке рабочего чертежа метчиков

При разработке рабочего чертежа (по результатам расчета) метчика можно взять за основу рис. 1.2 и 1.12, 1.15, 1.16, 1.17. Кроме видов и сечений, изображенных на этих рисунках, на рабочем чертеже должен быть вычерчен профиль стружечной канавки (см. рис. 1.6 и табл. 1.13). Если в комплекте два или три метчика, то выполняется чертеж на последний чистовой метчик, а в таблице, помещенной в верхнем правом углу чертежа, указать параметры чернового или чернового и среднего метчиков, которые отличаются от параметров чистового метчика.

Технические требования, которые необходимы для изготовления и контроля метчика, не имеющие условного графического изображения, приводятся на поле рабочего чертежа в такой последовательности:

71

1.Материал режущей части;

2.Материал хвостовой части;

3.Твердость режущей части, хвостовой части;

4.Накопленная ошибка шага;

5. Обратная конусность. Увеличение диаметра сердцевины 2 мм на 100 мм длины;

6. Маркировка.

Маркировка метчиков должна содержать следующие знаки: обозначение товарного знака предприятия-изготовителя, марку материала режущей части, размеры метчика и класс точности. На хвостовике указывается место нанесения знаков маркировки.

Шероховатость основных поверхностей метчиков:

• профиль резьбы, передней, задней поверхности не выше Ra = 0,63 мкм;

•стружечные канавки, калибрующая часть гаечных метчиков с прямым хвостовиком, хвостовик изогнутого гаечного метчика не выше Ra = 2,5 мкм;

•хвостовики машинно-ручных метчиков не выше Ra = 1,25 мкм;

•остальные поверхности не ниже Ra = 20 мкм.

1.10. Крепление метчиков на станках

Крепление метчика на станке во многом определяет качество нарезаемой резьбы, поэтому вспомогательному инструменту для метчиков уделяется большое внимание. Практика показывает, что основными причинами брака резьбы является биение шпинделя станка и патрона, а так же отсутствие свободного перемещения метчика в осевом направлении. Вид установки и конструкция патрона для закрепления метчика выбираются в зависимости от условий работы, применяемого оборудования, вида заготовки и во многом от принятого способа нарезания резьбы.

Существует два способа подачи метчиков: подача принудительная, равная шагу резьбы, и подача самозатягиванием. При работе с принудительной подачей метчику, жестко закрепленному и ориентированному относительно заготовки, сообщается осевая подача на оборот, равная шагу нарезаемой резьбы Р (иногда подается заготовка). При подаче с самозатягиванием метчик крепится в плавающем патроне, предварительно поджимается к заготовке, а затем перемещается вдоль оси за счет образовавшейся винтовой пары (метчик–гайка).

1.10.1. Жесткое крепление

Жесткое крепление метчиков применяют обычно в тех случаях, когда сверлят отверстие и затем нарезают в нем резьбу при неизменной установке обрабатываемой заготовки на станке. Простейший жесткий патрон для крепления метчиков (рис. 1.19, а) имеет корпус 1 с хвостовиком для установки патрона в шпинделе станка и винт 3 для стопорения метчика. Отверстие в

73

Во втулочном патроне (рис. 1.20, а) метчик устанавливается в гнезде втулки 1, закрепляемой винтом 2. Державка патрона 3 имеет конусный хвостовик. В цанговом патроне (рис. 1.20, б) метчик устанавливается в гнезде втулки 1 и закрепляется цангой 4 при вращении гайки 3. Корпус 2 патрона выполнен с конусным хвостовиком.

Рис. 1.20. Патроны жесткие для крепления метчиков: а – втулочный, б – цанговый

Патроны с жестким креплением метчика находят ограниченное применение, так как тяжелый шпиндель расточного станка, например, не может вытягиваться метчиком, а ручное выдвижение шпинделя требует большого навыка.

1.10.2. Нежесткое крепление

Патрон с выдвижной втулкой, показанный на рис. 1.21, обеспечивает плавную работу метчика с самозатягиванием при больших крутящих моментах. Это достигается тем, что в шпоночном соединении корпуса 3 патрона с оправкой 4 установлены ролики 2, которые расположены на оси 6 и входят

74

каждый в соответствующий паз корпуса. При нарезании резьбы (втулка) корпус 3 вместе с метчиком смещается относительно оправки, контактируя боковыми поверхностями пазов с вращающимися роликами. Наличие роликов резко снижает трение в соединении и обеспечивает легкость перемещения корпуса, устраняя возможность заклинивания. Винтом 1 метчик крепится в сменной втулке 7. Винт 5 предохраняет втулку 3 от проворота. Втулка 7 с метчиком вставляется в отверстие втулки 3 срезом (лыской) вниз и ориентируется при этом штифтом 8, расположенным во втулке 3. Штифт 8 обеспечивает совмещение осей отверстий для винта 1 и передачу крутящего момента.

Рис. 1.21. Патрон с выдвижной втулкой

Для предотвращения поломки метчика в случае значительного увеличения крутящего момента при заклинивании, затуплении или при упоре в дно нарезаемого отверстия применяют предохранительные самовыключающиеся патроны, которые настраивают на допускаемую величину крутящего момента. Такие патроны автоматически выключаются, если момент сил сопротивления превышает величину заданного крутящего момента. Предохранительный пружинно-кулачковый патрон (рис. 1.22) хвостовиком корпуса 1 закрепляется в шпинделе станка. В корпусе на шпонке 5 расположена полумуфта 2, которая своими торцовыми зубьями сцеплена с зубьями стакана 3, установленного на заплечике корпуса 1. Полумуфта 2 поджимается к стакану 3 пружиной 6, усилие которой регулируется гайкой 7. Метчик закрепляется в гнезде стакана 3 через быстросменную втулку 4. При превышении на метчике крутящего момента, больше заданного, полумуфта 2 выходит из зацепления со стаканом 3, и корпус патрона вместе с полумуфтой 2 начнет проворачиваться относительно стакана с закрепленным в нем метчиком. Патрон имеет три типоразмера: для метчиков от 8 до 12, от 12 до

30 и от 18 до 42 мм.

76

При нарезании резьбы с принудительной подачей рекомендуется использовать патроны с осевой компенсацией, так как из-за несовпадения шага нарезаемой резьбы Р и подачи шпинделя S (2–4 %) возможно опережение подачи или отставание (замедление). Патроны с пружиной сжатия рассчитаны на опережение, а с пружиной растяжения – на замедление подачи. Патроны с двумя пружинами (рис. 1.24) допускают работу с принудительной подачей когда: S > P; S < P и S = P.

Особенностью патрона, кроме двойной компенсации, является оригинальное закрепление метчика.

Рис. 1.24. Патрон с двойной компенсацией

На хвостовик метчика надеваются две стальные втулки 15 и 16, которые удерживаются в нужном положении резиновыми кольцами 14. В корпусе 1 патрона имеются гнезда под втулки 15 и 16. Два винта 13 сжимают квадрат метчика и одновременно передают ему крутящий момент. В корпусе 1 патрона профрезеровано два паза, в которые входят два поводка втулки 2. Пружина 3 с помощью шайб 4 и 5 и гайки 6 закрепляется на патроне так, что, если подача превышает шаг нарезаемой резьбы, соприкасающийся с пружиной фланец корпуса 1 сжимает ее (втулка 2 набегает на корпус 1). Пружина 10, укрепленная с помощью штифтов 8 и 12, работает на растяжение, если подача меньше шага нарезаемой резьбы (корпус 1 вытягивается из втулки 2). Гайки 7 и 9 служат для регулирования вылета патрона из шпинделя станка, а шпонка 11 передает крутящий момент от шпинделя станка.

На токарно-револьверных станках для крепления метчиков используются нормализованные патроны (рис. 1.25).

77

Рис. 1.25. Нормализованный патрон для крепления метчиков на токарно-револьверных станках

Патрон имеет корпус 1 с хвостовиком, которым устанавливается и крепится в гнезде револьверной головки или жесткой стойки. В отверстии корпуса расположен цилиндрический хвостовик державки 3, на конце которого запрессован штифт 2, выступающий в радиальном направлении на 1,5…3,5 мм (в зависимости от размеров патронов). В отверстии корпуса имеется продольный паз для прохода штифта 2. С торца державки 3 находится посадочное отверстие под втулку 5 для крепления метчика. Втулка с метчиком вставляется в отверстие державки срезом вниз и ориентируется при этом штифтом 4, расположенным в державке. Штифт 4 обеспечивает совмещение осей зажимного винта 6 и отверстия во втулке и предотвращает проворачивание втулки в процессе нарезания резьбы и вывинчивания метчика.

78

На буртиках корпуса и державки друг против друга закреплены винтами скошенные сухари 8 и 7, обеспечивающие работу патрона при нарезании резьбы и при реверсе. При подаче патрона с метчиком к заготовке, обычно осуществляемой перемещением револьверной головки штурвалом, сухари державки и корпуса находятся в зацеплении нижними плоскостями (см. рис. 1.25, а). В этом взаимном положении державки и корпуса происходит нарезание резьбы метчиком. После того как подача револьверной головки останавливается упором, метчик продолжает ввинчиваться в заготовку, перемещая державку, и сухари выходят из зацепления (рис. 1.25, б). Державка с метчиком начинает вращаться вместе с заготовкой, при этом скошенный зуб В на торце хвостовика корпуса не препятствует вращению хвостовика державки и штифт 2 скользит по торцу до тех пор, пока вращение шпинделя не изменится на обратное. В этом случае цилиндрический штифт 2 хвостовика державки упрется в зуб В на торце хвостовика корпуса 1, вращение державки с метчиком прекратится, и метчик вывинтится из нарезанного отверстия заготовки. Втулки 5 сменные. Такие патроны подразделяются на несколько типов и позволяют нарезать резьбу диаметром от 3 до 30 мм.

Для нарезания резьб на станках с ЧПУ и других станках применяется патрон, изображенный на рис. 1.26. Патрон предназначен для нарезания точных резьб в сквозных и глухих отверстиях. Он состоит из корпуса 1, сменного хвостовика 18, предохранительной шариковой муфты (полумуфты 6 и 8), выдвижного метчикодержателя 2, быстросменных метчиковых вставок – 15 и других деталей. Крутящий момент регулируется гайкой 3. Метчикодержатель возвращается в исходное положение после нарезания резьбы и выхода метчика из нарезанного отверстия пружиной 24. Нарезание резьбы происходит самозатягиванием за счет выдвижения метчикодержателя. Замена метчиковой вставки 15 производится перемещением замковой втулки 14 в сторону хвостовика до совмещения канавки во втулке с шариком.

Рис. 1.26. Патрон компенсационный предохранительный для нарезания резьб метчиками М6-М16:

1 – корпус; 2 – метчикодержатель; 3 – гайка стопорная; 4 – крышка; 5 – фиксатор;

6 – муфта ведущая; 7 – стержень; 8 – муфта ведомая; 9 – крышка; 10 – кольцо стопорное; 11 – крышка; 13 – винт специальный; 14 – втулка;

15 – вставка метчика; 16 – шплинт 1,8х12; 17 – винт; 18 – хвостовик; 19 – обойма; 20 – шарик; 21 – пружина; 22 – шарик; 23 – шарикоподшипник; 24 – пружина; 25 – шарик; 26 – пружина; 27 – кольцо стопорное