Метчик и штамп

Метчики и плашки - это инструменты, используемые для создания резьбы, который называется резьбой. Многие из них: режущие инструменты ; другие формируют инструменты. Метчик используется для вырезания или формирования части охватывающей пары сопрягаемых деталей (например, гайки ). Матрица используется для вырезания или формирования охватываемой части сопряженной пары (например, болта ). Процесс нарезания или формирования резьбы с помощью метчика называется нарезанием резьбы, а процесс с использованием штампа - нарезанием резьбы.

Оба инструмента можно использовать для очистки резьбы, что называется преследованием. Однако использование обычного метчика или матрицы для очистки резьбы обычно удаляет часть материала, что приводит к получению более рыхлой и слабой резьбы. Из-за этого машинисты обычно чистят резьбу специальными метчиками и штампами, называемыми чеканками, предназначенными для этой цели. Чеканки сделаны из более мягких материалов и не обрезают новую нить. Тем не менее, они по-прежнему подходят плотнее, чем настоящие крепежные детали, и имеют рифленые, как обычные метчики и плашки, поэтому мусор может вылетать. Например, автомеханики используют нарезки на резьбе свечей зажигания для удаления коррозии и отложений нагара.

• 1 История
• 2 Метчик
  • 2.1 Отверстия
  • 2.2 Последовательность метчиков
  • 2.3 Нарезание резьбы станком
  • 2.4 Держатели инструмента для нарезания резьбы
    • 2.4.1 Вспомогательные средства для ручного- нарезание резьбы (простые приспособления и приспособления)
    • 2.4.2 Головки для шпинделей станков
    • 2.4.3 Станции для нарезания резьбы
  • 2.5 Размеры сверл
• 3 Матрицы
• 4 Смазки
• 5 Ссылки
  • 5.1 Библиография
• 6 Внешние ссылки

В то время как современные гайки и болты обычно изготавливаются из металла, этого не было в более ранние века, когда деревообработка инструменты использовались для изготовления очень больших деревянных болтов и гаек для использования в лебедках, ветряных мельницах, водяных мельницах и мельницах Средневековья ; Простота резки и замены деревянных деталей уравновешивалась необходимостью выдерживать большие значения крутящего момента и выдерживать все более тяжелые нагрузки. По мере того, как нагрузки становились все более тяжелыми, требовались более крупные и более прочные болты, чтобы противостоять поломке. Некоторые гайки и болты измерялись футами или ярдами. Эта разработка в конечном итоге привела к полной замене деревянных деталей металлическими деталями того же размера. Когда деревянная деталь ломалась, она обычно трескалась, рвалась или рвалась. После шлифовки осколков оставшиеся детали были снова собраны, заключены в импровизированную форму из глины, и расплавленный металл залили в форму, так что идентичная замена могла быть произведена на месте.

Метчики и штампы для металлообработки часто изготавливались их пользователями в XVIII и XIX веках (особенно если пользователь имел опыт изготовления инструментов) с использованием таких инструментов, как токарные станки и файлы. для придания формы и кузница для закалки и отпуска. Таким образом, строители, например, локомотивов, огнестрельного оружия или текстильного оборудования, скорее всего, сами изготавливали метчики и штампы. В течение XIX века обрабатывающая промышленность сильно развивалась, и практика покупки метчиков и штампов у поставщиков, специализирующихся на них, постепенно вытеснила большую часть такой внутренней работы. Джозеф Клемент был одним из таких первых поставщиков метчиков и штампов, начиная с 1828 года. С введением более совершенной практики фрезерования в 1860-х и 1870-х годах такие задачи, как нарезание канавок метчика с помощью ручной напильник ушел в прошлое. В начале 20 века практика заточки резьбы претерпела значительные изменения, что привело к дальнейшему развитию современного (и прикладного) уровня техники нарезания резьбы винтов, в том числе метчиков и штампов.

В течение XIX и XX веков стандартизация резьбы развивалась одновременно с техникой создания резьбы, включая метчики и штампы.

Крупнейшей компанией по производству метчиков и штампов в США была Greenfield Tap Die (GTD) из Гринфилд, Массачусетс. GTD был настолько жизненно важен для военных действий союзников в 1940–1945 годах, что зенитные орудия были размещены вокруг его кампуса в ожидании возможного воздушного нападения стран Оси. Бренд GTD теперь является частью Widia Products Group.

Сверху: метчики с донным концом, заглушки и конические метчики (для США) или заглушки, второстепенные и конические (для Великобритании). Различные Метчик и Т-образный ключ Различные ручки для метчика (гаечные ключи).

Метчик вырезает или формирует резьбу на внутренней поверхности отверстия, создавая внутреннюю поверхность, которая действует как гайка. Три метчика на изображении иллюстрируют основные типы, обычно используемые большинством машинистов :

Метчик с нижним или пробковым

Метчик, показанный в верхней части изображения, имеет сплошную режущую кромку почти без конуса - обычно от 1 до 1,5 витков конуса. Эта функция позволяет метчику нарезать резьбу до дна глухого отверстия. Метчик для забивки обычно используется для нарезания резьбы в отверстии, которое уже было частично нарезано, с помощью одного из более конических типов метчиков; конический конец ("фаска метчика") метчика для забора слишком короток, чтобы успешно войти в отверстие без резьбы. В США они обычно известны как нижние отводы, но в Австралии и Великобритании они также известны как пробковые отводы.

Промежуточный отвод, второй отвод или пробковый отвод

Метчик, показанный в середине изображения, имеет конические режущие кромки, которые помогают выровнять метчик и запустить его в незакрепленное отверстие. Количество конических резьб обычно колеблется от 3 до 5. Метчики для пробок являются наиболее часто используемым типом метчиков. В США они широко известны как заглушки, тогда как в Австралии и Великобритании они широко известны как вторые метчики.

Конусный метчик

Маленький кран, показанный внизу изображения, похож на промежуточный метчик, но имеет более выраженный конус к режущим кромкам. Эта особенность обеспечивает очень плавное резание метчика с конусом, менее агрессивное, чем у метчика-пробки. Количество конических резьб обычно составляет от 8 до 10. Метчик с коническим отверстием чаще всего используется, когда материал трудно обрабатывать (например, легированная сталь) или метчик имеет очень маленький диаметр и, следовательно, склонен к поломке.

Отводы мощности

Вышеуказанные отводы обычно называют ручными, поскольку они управляются вручную. Во время работы машинист должен периодически переворачивать ручной метчик, чтобы сломать стружку (также известную как стружка ), которая образуется в результате резки. Это предотвращает скучивание материала и поломку метчика.

Наиболее распространенным типом метчика с механическим приводом является метчик с «спиральной точкой», также называемый «пистолетным» метчиком, режущие кромки которого смещены под углом относительно осевая линия метчика. Метчик со спиральной головкой (метчик «пистолет»). Эта функция заставляет метчик постоянно ломать стружку и выталкивать ее вперед в отверстие, предотвращая скучивание. Метчики со спиральным концом обычно используются в отверстиях, которые проходят сквозь материал, чтобы стружка могла выходить. Другой вариант метчика со спиральной заглушкой - метчик со спиральной канавкой, чьи канавки напоминают канавки спирального сверла . Метчики со спиральной канавкой широко используются в высокоскоростных автоматических операциях нарезания резьбы из-за их способности хорошо работать в глухих отверстиях.

Метчик для штамповки

Метчик для штамповки совсем другой вид. Метчик для формования, также известный как метчик без канавки или метчик-валик, просто принудительно смещает металл в форму резьбы после того, как его превращают в отверстие, вместо того, чтобы отрезать металл со сторон отверстия, как это делают метчики. Метчик-формовщик очень похож на метчик без канавок или очень похож на простую резьбу. Вокруг метчика периодически расположены выступы, которые фактически формируют резьбу, когда метчик продвигается в отверстие надлежащего размера. Резьба за лепестками немного утоплена для уменьшения контактного трения. Поскольку метчик не образует стружку, нет необходимости периодически откатывать метчик, чтобы удалить стружку, которая в метчике может застрять и сломать метчик. Таким образом, нарезание резьбы особенно подходит для нарезания резьбы в глухих отверстиях, которые труднее нарезать метчиком из-за накопления стружки в отверстии. Метчики-формовщики работают только с ковкими материалами, такими как низкоуглеродистая сталь или алюминий. Формованные нити обычно прочнее, чем нарезанные. Обратите внимание, что размер сверла для метчика отличается от размера, используемого для метчика, как показано в большинстве таблиц для сверления метчиков, и что требуется точный размер отверстия, поскольку отверстие немного меньшего размера может сломать метчик. Правильная смазка важна из-за действующих сил трения, поэтому вместо смазочно-охлаждающей жидкости используется смазочное масло.

Отверстия

Независимо от того, вручную или автоматически, нарезание резьбы начинается с формовки (обычно путем сверления) и слегка зенковать отверстие до диаметра, несколько меньшего, чем основной диаметр метчика. Правильный диаметр отверстия указан в таблице размеров сверл и метчиков , которая является стандартной ссылкой во многих механических мастерских . Правильный диаметр сверла называется размером сверла для метчика. Без таблицы сверления для метчика вы можете рассчитать правильный диаметр сверла для метчика с помощью:

$TD\; =\; MD\; -\; 1\; N\; \{\backslash \; displaystyle\; TD\; =\; MD\; -\; \{\backslash \; frac\; \{1\}\; \{N\}\}\}$

где $TD\; \{\backslash \; displaystyle\; TD\}$- размер сверла для метчика, $MD\; \{\backslash \; displaystyle\; MD\}$- главный диаметр метчика (например, ⅜ дюйма для "- 16 метчиков), а $N\; \{\backslash \; displaystyle\; N\}$- шаг резьбы (16 в случае метчика ⅜ "-16). Для метчика "-16, приведенная выше формула даст в результате ⁄ 16, что является правильным диаметром сверла для метчика" -16. Приведенная выше формула в конечном итоге дает примерно 75 процентов резьбы.

Правильный диаметр сверла для метчиков рассчитывается по формуле:

$TD\; =\; MD\; -\; pitch\; \{\backslash \; displaystyle\; TD\; =\; MD\; -\; \{\backslash \; text\; \{pitch\}\}\}$

где $TD\; \{\backslash \; displaystyle\; TD\}$- размер сверла для метчика, $MD\; \{\backslash \; displaystyle\; MD\}$- основной диаметр метчика (например, 10 мм для метчика M10 × 1,5 метчик), а шаг - это шаг резьбы (1,5 мм в случае стандартного метчика M10), поэтому правильный размер сверла составляет 8,5 мм. Это работает как для мелкого, так и для крупного шага, а также дает примерно 75% резьбы.

Последовательность постукивания

Для материалов с мягкой или средней твердостью, таких как пластик, алюминий или низкоуглеродистая сталь, обычная практика заключается в использовании промежуточного (пробкового) метчика для нарезания резьбы. Если резьба должна доходить до дна глухого отверстия, машинист с помощью промежуточного метчика (заглушки) нарезает резьбу до тех пор, пока точка метчика не достигнет дна, а затем переключается на метчик с нижней точкой для завершения. Машинист должен часто выбрасывать стружку, чтобы избежать заклинивания или поломки метчика. Работая с твердыми материалами, машинист может начать с метчика, менее резкое изменение диаметра которого снижает крутящий момент, необходимый для нарезания резьбы. Чтобы нарезать резьбу до дна глухого отверстия, машинист следует за коническим метчиком с промежуточным метчиком (заглушкой), а затем с метчиком по дну для завершения.

Машинное нарезание резьбы

Нарезание резьбы может осуществляться либо ручным нарезанием резьбы с использованием набора метчиков (первое, второе и окончательное (чистовое)), либо с помощью станка, такие как токарный станок, радиально-сверлильный сверлильный станок, настольный сверлильный станок, сверлильный станок с колонной, вертикальные фрезерные станки, HMC, VMC. Нарезание резьбы станком происходит быстрее и, как правило, точнее, поскольку исключается человеческий фактор. Окончательное нарезание резьбы осуществляется одним нажатием.

Хотя в целом нарезание резьбы на станке более точное, выполнение операций нарезания резьбы традиционно было очень сложным из-за частой поломки метчика и нестабильного качества нарезания резьбы.

Типичными причинами поломки ответвлений являются:

• Проблемы, связанные с ответвителями:
  • Износ крана трудно определить количественно (использование изношенных кранов)
  • Использование метчик с неправильной геометрией для конкретного применения.
  • Использование метчиков нестандартного или низкого качества.
• Засорение стружкой.
• Несоосность метчика и отверстия.
• Чрезмерная или недостаточная подача метчика, вызывающая поломку при растяжении или сжатии.
• Использование неподходящей и / или недостаточной смазки для резки.
• Отсутствие функции ограничения крутящего момента.
• Неправильное или нулевое смещение для использования с винторезными станками (рекомендуемая подача на 0,1 медленнее для установления плавающего положения для 40 tpi или выше и на 0,15 медленнее для 40 tpi или более тонких)
• Неправильная скорость шпинделя.

Чтобы избежать этого При возникновении проблем требуются специальные держатели для инструментов, чтобы свести к минимуму вероятность поломки метчика при нарезании резьбы. Обычно они классифицируются как обычные держатели инструмента и держатели инструмента с ЧПУ.

Держатели инструмента для нарезания резьбы

В зависимости от требований пользователя для нарезания резьбы могут использоваться различные державки:

Инструменты для нарезания резьбы вручную (простые приспособления и приспособления)

Самая большая проблема при простом нарезании резьбы вручную - это точное совмещение метчика с отверстием таким образом, чтобы они были соосными, другими словами, проходя прямо, а не под углом. Оператор должен довести это выравнивание до идеального, чтобы получить хорошую резьбу и не сломать метчик. Чем больше глубина резьбы, тем сильнее влияние угловой погрешности. При глубине 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, связанный с выравниванием, заключается в том, что первая или две обрезки резьбы определяют направление, в котором будут следовать остальные резьбы. Вы не можете исправить угол после первой или двух ниток.

Чтобы помочь с этой задачей выравнивания, можно использовать несколько видов зажимов и приспособлений для обеспечения правильной геометрии (т. Е. Точной соосности с отверстием) без необходимости использовать навык от руки для его приближения:

• Ручной метчик: Простое приспособление, аналогичное центробежному прессу в его основной форме. Таким образом, его шпиндель удерживается точно перпендикулярно изделию. Стандартные метчики удерживаются в шпинделе, и оператор вручную поворачивает шпиндель с помощью руля. Это приспособление избавляет оператора от необходимости тщательно и умело определять перпендикулярность, что даже для опытного оператора может легко привести к ошибке 2–5 °.
• Направляющая для метчиков или «выравниватель / держатель метчика и развертки», простая коническая направляющая скользит по крану при использовании обычной ручки крана. Как и в случае с ручным метчиком, основным принципом является использование зажимного приспособления или приспособления для обеспечения правильной центровки.

Головки для шпинделей станков

• Нарезные приспособления: они могут быть обычными (доступны в диапазоне размеров метчиков) или быстросменные
• Быстросменные сверлильные и нарезные патроны (доступны варианты как для ЧПУ, так и для инструментов с ручным управлением)
• Жесткие резьбонарезные приспособления (для ЧПУ)

Обычно следующие особенности Требуются патроны для метчиков:

• Двойной патрон: метчик удерживается в точках как круглого, так и квадратного сечения. Захват круглой секции обеспечивает соосность шпинделю станка, а захват квадрата дает положительный привод вращения.
• Предохранительная муфта: встроенный предохранительный механизм срабатывает, как только достигается установленный предел крутящего момента, чтобы предохранить метчик от поломки.
• Радиальная параллельность поплавка: этот поплавок устраняет небольшие перекосы.
• Компенсация длины: встроенная компенсация длины учитывает малые толчки или тяги к шпинделю или разницу подачи.

Примеры использования нарезки резьбы с типичными примерами операций нарезания резьбы в различных средах показаны на исходном сайте machinetoolaid.com [1]

Станции для нарезания резьбы

• Станции для нарезания резьбы - это рабочие столы с головкой для нарезания резьбы, прикрепленной к концу Пантограф в стиле, аналогичный кронштейну уравновешенной лампы. Оператор направляет резьбонарезную головку к каждому (уже просверленному) отверстию и быстро выбивает его.
• Центры сверления и нарезки резьбы, название которых похоже на название постов для нарезки резьбы, на самом деле легкие и доступные обрабатывающие центры с 2, 2,5 или 3 осями, которые предназначены для работы в основном с сверлением и нарезанием резьбы с ограниченным использованием фрезерования.

Метчики с двойным заходом и метчики со сменными пластинами требуют разных скоростей и подач, а также разных начальных диаметров отверстий чем другие краны.

Размеры сверл для метчиков

Таблица размеров метчиков и сверл с дюймовой шкалой	Таблица размеров метчиков и сверл
Метчики долота для дробных сверл Номерное сверло Буквенное сверло 0-80 3/64 - - 1-64 - 53 - 2-56 - 50 - 3-48 - 47 - 4 -40 3/32 43 - 5-40 - 38 - 6-32 7/64 36 - 8-32 - 29 - 10-24 9/64 25 - 10-32 5/32 21 - 12-24 11/64 16 - 1 / 4-20 13/64 7 - 1 / 4-28 7/32 3 - 5 / 16-18 17/64 - F 5 / 16-24 - - I 3 / 8-16 5/16 - - 3 / 8-24 21/64 - Q 7 / 16-14 23/64 - U 7 / 16- 20 25/64 - - 1 / 2-13 27/64 - - 1 / 2-20 29/64 - - 9 / 16-12 31/64 - - 9 / 16-18 33/64 - - 5 / 8-11I 17/32 - - 5 / 8-18 37/64 - - 3 / 4-10 21/32 - - 3 / 4-16 11/16 - - Размеры сверл предназначены для 75% глубина резьбы.	Метчик Метрическое сверло Имперское сверло 3 мм - 0,5 2,5 мм - 4 мм - 0,7 3,3 мм - 5 мм - 0,8 4,2 мм - 6 мм - 1,0 5,0 мм - 7 мм - 1,0 6,0 мм 15/64 8 мм - 1,25 6,8 мм 17/64 8 мм - 1,0 7,0 мм - 10 мм - 1,5 8,5 мм - 10 мм - 1,25 8,8 мм 11/32 10 мм - 1,0 9,0 мм - 12 мм - 1,75 10,3 мм - 12 мм - 1,5 10,5 мм 27/64 14 мм - 2,0 12,0 мм - 14 мм - 1,5 12,5 мм 1/2 16 мм - 2,0 14,0 мм 35/64 16 мм - 1,5 14,5 мм - Размеры сверл рассчитаны на 75% глубины резьбы.

Пять размеров и типов матрицы

Матрица нарезает внешнюю резьбу на цилиндрическом материале, таком как стержень, который образует деталь с наружной резьбой, которая действует как болт . Плашки обычно изготавливаются двух типов: цельнолитые и регулируемые. Регулируемая матрица может быть отрегулирована либо встроенным винтом, либо набором винтов, установленных в держателе матрицы (называемом «заготовкой матрицы»). Интегральные регулировочные винты могут быть расположены для работы в осевом направлении, когда перемещение регулировочного винта в резьбовое отверстие в матрице заставляет разрезную часть матрицы открываться, или по касательной, когда винт, ввинченный с одной стороны щели, упирается в противоположную. сторона прорези. Плашки без встроенных винтов регулируются внутри штампа с помощью радиально расположенных винтов. Два винта в ложе входят в углубления по обе стороны от прорези, стремясь зажать прорезь закрытой, в то время как третий винт с коническим наконечником ввинчивается в прорезь, заставляя ее открыться. Смещение этих трех винтов друг к другу регулирует матрицу.

Интегрированные винты, кажется, распространены в США, но почти неизвестны в Великобритании и Европе.

Матрицы, показанные на изображении справа, регулируются:

• вверху слева: более старая разрезная матрица с верхним регулировочным винтом
• внизу слева: цельная матрица с верхним регулировочным винтом
• в центре: цельная матрица с боковым регулировочным винтом (едва видна на полном изображении)
• справа: две матрицы без встроенных регулировочных винтов

Цельные матрицы вырезают номинальную форму резьбы и глубину, точность которого зависит от точности изготовления штампа и эффектов износа. Регулируемые матрицы можно слегка сжать или расширить, чтобы обеспечить некоторую компенсацию износа или добиться различных классов резьбовой посадки (класс A, B и, реже, C). Регулируемые краны тоже существуют, но не распространены. У них есть наконечник, который проходит сквозь канавки, и осевой винт, который слегка раздвигает режущие кромки.

Заготовка (заготовка), на которую нужно нарезать резьбу, которая обычно немного меньше по диаметру, чем основной диаметр матрицы, имеет небольшой конус (фаску) на конце, на котором должна быть нарезана резьба. Эта фаска помогает центрировать матрицу на заготовке и снижает усилие, необходимое для начала нарезания резьбы. Как только кубик запущен, он самоподдерживается. Периодическое переворачивание матрицы часто требуется, чтобы сломать стружку и предотвратить скучивание.

Матрицы, также известные как матрицы для повторной нарезки резьбы, представляют собой матрицы, предназначенные для очистки поврежденной резьбы, не имеют разъемов для изменения размера и изготовлены из шестигранной планки, так что гаечный ключ может использоваться для поверните их. Процесс восстановления поврежденной резьбы называется «погоней». Для нарезания новой резьбы нельзя использовать матрицы для восстановления резьбы.

Использование подходящей смазки необходимо при большинстве операций нарезания резьбы и нарезания резьбы. Для некоторых распространенных материалов рекомендуются следующие смазочные материалы:

Углеродистая (мягкая) сталь

Масло на основе нефти или синтетическое смазочно-охлаждающее масло.

Легированная сталь

Резка на нефтяной основе масло, смешанное с небольшим количеством (приблизительно 10 процентов) керосина или уайт-спирита. Эта смесь также подходит для использования с нержавеющей сталью.

Чугун

Без смазки. Для удаления стружки следует использовать струю воздуха с низкой скоростью.

Алюминий

Керосин или уайт-спирит, смешанные с небольшим количеством (15–25 процентов) смазочно-охлаждающей жидкости на нефтяной основе. В некоторых случаях приемлемыми заменителями являются такие продукты, как WD-40, CRC 5-56 и 3-In-One Oil.

Латунь

Керосин или уайт-спирит.

Бронза

Керосин или уайт-спирит, смешанные с небольшим количеством (10–15 процентов) смазочно-охлаждающей жидкости на нефтяной основе.

Библиография

• Degarmo, Э. Пол; Black, J T.; Козер, Рональд А. (2003). Материалы и процессы в производстве (9-е изд.). Вайли. ISBN 0-471-65653-4. CS1 maint: ref = harv (ссылка )
• Роу, Джозеф Уикхэм (1916), English and American Tool Builders, New Haven, Connecticut: Yale University Press, LCCN 16011753. Перепечатано McGraw-Hill, Нью-Йорк и Лондон, 1926 (LCCN 27-24075 ); и Lindsay Publications, Inc., Брэдли, Иллинойс, (ISBN 978-0-917914-73- 7 ).

• Фотография ручного метчика