Метчики и плашки — это инструменты, используемые для создания резьбы , которая называется нарезанием резьбы . Многие из них являются режущими инструментами ; другие формируют инструменты. Метчик используется для вырезания или формирования охватывающей части сопрягаемой пары (например, гайки ). Матрица используется для вырезания или формирования охватываемой части сопрягаемой пары (например, болта ). Процесс нарезания или формирования резьбы с помощью метчика называется нарезанием резьбы , тогда как процесс с использованием матрицы называется нарезанием резьбы .
Оба инструмента можно использовать для очистки потока, что называется погоней . Однако использование обычного метчика или плашки для очистки резьбы обычно удаляет часть материала, в результате чего резьба становится более рыхлой и слабой. По этой причине машинисты обычно очищают резьбу специальными метчиками и плашками, называемыми нарезными устройствами , предназначенными для этой цели. Нарезчики изготовлены из более мягких материалов и не нарезают новую резьбу. Однако они по-прежнему прилегают плотнее, чем настоящие крепления, и имеют рифленые поверхности, как обычные метчики и плашки, поэтому мусор может выходить наружу. Автомеханики, например, используют нарезки на резьбе свечей зажигания, чтобы удалить коррозию и нагар.
Хотя современные гайки и болты обычно изготавливаются из металла , в более ранние эпохи этого не было, когда для изготовления очень больших деревянных болтов и гаек использовались инструменты для обработки дерева , которые использовались в лебедках , ветряных , водяных и мукомольных мельницах средневековья ; Легкость резки и замены деревянных деталей уравновешивалась необходимостью выдерживать большой крутящий момент и выдерживать все более тяжелые весовые нагрузки. Поскольку нагрузки становились все тяжелее, требовались более крупные и прочные болты, чтобы противостоять поломке. Некоторые гайки и болты измерялись футами или ярдами. Это развитие в конечном итоге привело к полной замене деревянных деталей металлическими деталями идентичного размера. Когда деревянная деталь ломалась, она обычно ломалась, рвалась или рвалась. После того как осколки были отшлифованы, оставшиеся детали были собраны заново, заключены в импровизированную форму из глины и в форму залит расплавленный металл, чтобы можно было произвести идентичную замену на месте.
Метчики и штампы для металлообработки часто изготавливались их пользователями в XVIII и XIX веках (особенно если пользователь имел опыт изготовления инструментов), используя такие инструменты, как токарные станки и напильники для обработки, а также кузницу для закалки и отпуска. Таким образом, производители, например, локомотивов, огнестрельного оружия или текстильного оборудования, скорее всего, изготавливали свои собственные метчики и штампы. В течение 19-го века обрабатывающая промышленность значительно изменилась, и практика покупки метчиков и штампов у поставщиков, специализирующихся на них, постепенно вытеснила большую часть такой внутренней работы. Джозеф Клемент был одним из первых поставщиков метчиков и плашек, начиная с 1828 года. [1] С появлением более продвинутой практики фрезерования в 1860-х и 1870-х годах такие задачи, как нарезание канавок метчика ручным напильником, остались в прошлом. . В начале 20-го века практика шлифования резьбы претерпела значительную эволюцию, что привело к дальнейшему развитию современного уровня техники (и прикладной науки) нарезания винтовой резьбы, в том числе резьбы метчиков и плашек.
В течение 19 и 20 веков стандартизация резьбы развивалась одновременно с методами изготовления резьбы , включая метчики и штампы.
Крупнейшей компанией по производству метчиков и штампов, существовавшей в Соединенных Штатах, была Greenfield Tap & Die (GTD) из Гринфилда, штат Массачусетс . GTD был настолько важен для военных действий союзников в 1940–1945 годах, что вокруг его кампуса были размещены зенитные орудия в ожидании возможного воздушного нападения стран Оси . Бренд GTD теперь является частью Widia Products Group .
Метчик нарезает или образует резьбу на внутренней поверхности отверстия, создавая охватывающую поверхность, которая действует как гайка . Три метчика на изображении иллюстрируют основные типы, обычно используемые большинством машинистов :
Ручная или автоматическая обработка резьбы начинается с формирования (обычно путем сверления) и небольшого зенковки отверстия до диаметра, несколько меньшего, чем основной диаметр метчика. Правильный диаметр отверстия указан в таблице размеров сверл и метчиков , которая является стандартным справочником во многих механических мастерских . Правильный диаметр сверла называется размером метчика . Без таблицы сверления под метчик вы можете рассчитать правильный диаметр сверла под метчик с помощью:
где - размер сверла для метчика, - основной диаметр метчика (например, ⅜ дюйма для метчика ⅜"-16) и шаг резьбы ( 1 ⁄ 16 дюйма в случае метчика ⅜"-16). Для метчика ⅜"-16 приведенная выше формула даст 5 ⁄ 16 дюймов, что является правильным диаметром сверла для метчика. Приведенная выше формула в конечном итоге дает приблизительно 75-процентную резьбу.
Поскольку шаг метрической резьбы напрямую задается, правильный диаметр сверла для метчиков метрического размера рассчитывается по формуле:
где — размер сверла для метчика, — основной диаметр метчика (например, 10 мм для метчика М10×1,5), а шаг — это шаг резьбы (1,5 мм в случае стандартного метчика М10), и, следовательно, Правильный размер сверла — 8,5 мм. Это работает как для мелкого, так и для крупного шага, а также дает резьбу примерно 75 процентов.
Для материалов мягкой или средней твердости, таких как пластик , алюминий или мягкая сталь , обычной практикой является использование промежуточного (пробкового) метчика для нарезания резьбы. Если резьба должна доходить до дна глухого отверстия, машинист использует промежуточный (пробочный) метчик для нарезания резьбы до тех пор, пока острие метчика не достигнет дна, а затем для завершения переключается на нижний метчик. Станочнику приходится часто выбрасывать стружку, чтобы избежать заклинивания или поломки метчика. При обработке твердых материалов машинист может начать с конического метчика, менее резкий переход диаметра которого снижает крутящий момент, необходимый для нарезания резьбы. Для нарезания резьбы до дна глухого отверстия машинист следует за коническим метчиком с промежуточным (пробковым) метчиком, а затем донным метчиком для завершения.
Нарезание резьбы может быть выполнено либо вручную с использованием набора метчиков (первый метчик, второй метчик и окончательный (чистовый) метчик), либо с использованием машины для нарезания резьбы, например токарного станка , радиально- сверлильного станка, настольного сверлильного станка. , станки сверлильные колонного типа, вертикально-фрезерные станки, ВМК, ВМК. Машинное нарезание резьбы происходит быстрее и, как правило, точнее, поскольку исключается человеческий фактор. Окончательное постукивание осуществляется одним постукиванием.
Хотя в целом машинное нарезание резьбы является более точным, операции нарезания резьбы традиционно было очень сложно выполнять из-за частой поломки метчика и нестабильного качества нарезания резьбы.
Распространенными причинами поломки крана являются:
Чтобы преодолеть эти проблемы, необходимы специальные держатели инструментов, чтобы свести к минимуму вероятность поломки метчика во время нарезания резьбы. Их обычно классифицируют как обычные держатели инструментов и держатели инструментов с ЧПУ.
В зависимости от требований пользователя для нарезания резьбы могут использоваться различные держатели инструмента:
Самая большая проблема при простом нарезании резьбы вручную — это точно совместить метчик с отверстием, чтобы они были соосными, то есть входить прямо, а не под углом. Оператор должен добиться этого выравнивания, близкого к идеальному, чтобы получить хорошую резьбу и не сломать метчик. Чем больше глубина резьбы, тем более выражен эффект угловой погрешности. При глубине в 1 или 2 диаметра это не имеет большого значения. При глубине более 2 диаметров ошибка становится слишком заметной, чтобы ее можно было игнорировать. Еще один факт, касающийся выравнивания, заключается в том, что первый или два разреза нити определяют направление, в котором будут следовать остальные нити. Исправить угол после первой-двух ниток невозможно.
Чтобы облегчить задачу выравнивания, можно использовать несколько видов приспособлений и приспособлений , чтобы обеспечить правильную геометрию (т. е. точную соосность с отверстием) без необходимости использования навыков от руки для ее аппроксимации:
Обычно от держателей для метчиков требуются следующие характеристики:
Практические примеры нарезания резьбы с типичными примерами нарезания резьбы в различных средах показаны на исходном сайте Machinetoolaid.com [1].
Для метчиков с двойным входом и вставных метчиков требуются разные скорости и подачи, а также разные диаметры начальных отверстий, чем для других метчиков.
Матрица нарезает внешнюю резьбу на цилиндрическом материале, таком как стержень, в результате чего создается деталь с наружной резьбой, действующая как болт . Пластины обычно изготавливаются в двух вариантах: сплошные и регулируемые. Регулируемая матрица может регулироваться либо с помощью встроенного винта, либо с помощью набора винтов, установленных в держателе матрицы (так называемая «заготовка матрицы»). Встроенные регулировочные винты могут быть расположены для работы в осевом направлении, когда перемещение регулировочного винта в резьбовое отверстие матрицы приводит к открытию прорези матрицы, или по касательной, когда винт, ввинченный в одну сторону прорези, упирается в противоположную. сторону прорези. Матрицы без встроенных винтов регулируются внутри матрицы с помощью радиально расположенных винтов. Два винта в ложе входят в углубления по обе стороны от прорези, стремясь закрыть прорезь, а третий винт с коническим кончиком ввинчивается в прорезь, заставляя ее открыться. Прижатие этих трех винтов друг к другу регулирует матрицу.
Интегрированные винты, по-видимому, распространены в США, но почти неизвестны в Великобритании и Европе.
Пластины, показанные на изображении справа, можно регулировать:
Цельнолитые штампы нарезают резьбу номинальной формы и глубины, точность которой зависит от точности изготовления штампа и воздействия износа. Регулируемые плашки можно слегка сжимать или расширять, чтобы обеспечить некоторую компенсацию износа или добиться разных классов посадки резьбы (класс А, В и реже С). Регулируемые краны также существуют, но не распространены. У них есть кончик, разделенный канавками, и осевой винт, который слегка раздвигает режущие кромки.
Заготовке (заготовке), на которую нужно нарезать резьбу, диаметр которой обычно немного меньше, чем основной диаметр матрицы, на конце, на котором нужно нарезать резьбу, придается небольшая конусность (фаска). Эта фаска помогает центрировать матрицу на заготовке и снижает усилие, необходимое для начала нарезания резьбы. [7] Как только матрица запущена, она подается автоматически. Часто требуется периодическое переворачивание матрицы, чтобы сломать стружку и предотвратить скученность.
Гайки плашек ,также известные какплашки для нарезания резьбы, представляют собой плашки, предназначенные для очистки поврежденной резьбы,[8]не имеют разъема для изменения размера и изготовлены из шестигранного стержня, поэтомудля их поворота можно использоватьгаечный ключПроцесс восстановления поврежденной резьбы называется «чеканкой». Пластины для нарезания резьбы нельзя использовать для нарезания новой резьбы, поскольку в них отсутствуют стружкообразующие зубья. [9]Однако внешний профиль матрицы не совсем соответствует ее функции. Производители плашек выпустили модели шестигранной формы, которые предназначены для создания новой резьбы. [10]Они кажутся идентичными цельным штампам во всех аспектах, кроме внешней формы. Шестиугольные плашки для нарезания резьбы используются с матрицей с шестиугольными фиксирующими элементами.
Использование подходящей смазки необходимо при большинстве операций нарезания резьбы и нарезания резьбы. Рекомендуемые смазочные материалы для некоторых распространенных материалов следующие:
