Введение

Инструменты для нарезания винтовой резьбы

Метчики и плашки – это инструменты, используемые для нарезания винтовой резьбы, процесс, который называется резьбонарезанием. Многие из них являются режущими инструментами, другие – формообразующими. Метчик используется для нарезания или формирования внутренней резьбы в паре (например, в гайке). Плашка используется для нарезания или формирования внешней резьбы в паре (например, на болте). Процесс нарезания или формирования резьбы метчиком называется меткованием, а процесс с использованием плашки – нарезанием резьбы. Оба инструмента могут использоваться для восстановления резьбы, процесс, который называется подгоном резьбы. Однако использование обычного метчика или плашки для восстановления резьбы обычно удаляет часть материала, что приводит к более слабой и свободной резьбе. Поэтому токари обычно восстанавливают резьбу специальными метчиками и плашками – подгоночными метчиками и плашками – предназначенными для этой цели. Подгоночные метчики и плашки изготавливаются из более мягких материалов и не нарезают новую резьбу. Однако они все же плотнее прилегают, чем обычные крепежные элементы, и имеют канавки, как обычные метчики и плашки, для выхода стружки. Например, автомеханики используют подгоночные плашки для резьбы свечей зажигания, чтобы удалить коррозию и нагар.

История

В то время как современные гайки и болты обычно изготавливаются из металла, в более ранние эпохи это не было так: для изготовления очень больших деревянных болтов и гаек, используемых в лебедках, ветряных мельницах, водяных мельницах и мукомольных мельницах Средневековья, применялись инструменты для деревообработки. Простота обработки и замены деревянных деталей компенсировалась необходимостью выдерживать большие крутящие моменты и возрастающие нагрузки. С увеличением нагрузки требовались более крупные и прочные болты, чтобы избежать поломки. Некоторые гайки и болты измерялись футами или ярдами. Это развитие в конечном итоге привело к полной замене деревянных деталей на металлические детали идентичного размера. Когда деревянная деталь ломалась, она обычно скалывалась, раскалывалась или рвалась. После шлифовки осколков оставшиеся части собирали, помещали в самодельную форму из глины и заливали расплавленным металлом, чтобы изготовить идентичную замену прямо на месте. Металлообрабатывающие метчики и плашки часто изготавливались самими пользователями в XVIII и XIX веках (особенно если пользователь был опытным в изготовлении инструментов), с использованием токарных станков и напильников для придания формы, а также кузницы для закалки и отпуска. Таким образом, строители, например, локомотивов, огнестрельного оружия или текстильного оборудования, часто изготавливали метчики и плашки самостоятельно. В течение XIX века машиностроительная промышленность значительно развилась, и практика приобретения метчиков и плашек у специализированных поставщиков постепенно вытеснила большинство подобных работ, выполнявшихся на предприятии. Джозеф Клемент был одним из первых таких поставщиков, начав свою деятельность в 1828 году. С внедрением более совершенных методов фрезерования в 1860-х и 1870-х годах такие задачи, как вырезание канавок метчика напильником, стали уходить в прошлое. В начале XX века практика шлифования резьбы претерпела значительную эволюцию, что еще больше продвинуло современное состояние техники (и прикладной науки) резания винтовой резьбы, включая резьбу метчиков и плашек. В течение XIX и XX веков стандартизация резьбы развивалась одновременно с методами ее формирования, включая метчики и плашки. Крупнейшей компанией, занимавшейся производством метчиков и плашек в Соединенных Штатах, была Greenfield Tap & Die (GTD) из Гринфилда, штат Массачусетс. GTD играла настолько важную роль в военных усилиях союзников с 1940 по 1945 год, что вокруг ее территории были размещены зенитные орудия в ожидании возможного воздушного нападения стран Оси. Бренд GTD теперь является частью Widia Products Group.

Нажмите

Кран нарезает или формирует резьбу на внутренней поверхности отверстия, создавая внутреннюю поверхность, функционирующую как гайка. Три крана на изображении иллюстрируют основные типы, обычно используемые большинством токарей: кран для глухих отверстий (кран дна) или кран проходной. Кран, изображенный в верхней части изображения, имеет непрерывную режущую кромку практически без конуса – обычно от 1 до 1,5 резьбы конуса. Кран проходной, изображенный в середине изображения, имеет конические режущие кромки, которые помогают выравнивать и запускать кран в нерезьбовое отверстие. Количество конических резьб обычно составляет от 3 до 5. Неправильная скорость вращения шпинделя. Для решения этих проблем требуются специальные держатели инструмента, чтобы минимизировать вероятность поломки крана при нарезании резьбы. Они обычно классифицируются как традиционные держатели инструмента и держатели инструмента для станков с ЧПУ.

Помощные устройства для ручного набора (простые фигурные и фиксированные устройства)

Самая большая проблема при нарезании резьбы вручную – это точное совмещение метчика с отверстием по оси, то есть чтобы они входили прямо, а не под углом. Оператор должен добиться максимально точного совмещения, чтобы получить качественную резьбу и не сломать метчик. Чем больше глубина резьбы, тем сильнее проявляется влияние угловой погрешности. При глубине в 1–2 диаметра это не имеет большого значения. При глубине более 2 диаметров ошибка становится слишком заметной, чтобы ее игнорировать. Важно также, что первые один-два витка резьбы задают направление для всей остальной резьбы. Угол после первых одного-двух витков уже не исправить. Для облегчения этой задачи совмещения можно использовать различные приспособления и кондукторы, обеспечивающие правильную геометрию (то есть точное совпадение осей с отверстием) без необходимости полагаться на навыки работы «на глаз»:

Ручной метчик: простое приспособление, по своей базовой форме аналогичное арборному прессу. Его шпиндель, таким образом, удерживается строго перпендикулярно заготовке. Стандартные метчики фиксируются в шпинделе, а оператор вручную вращает шпиндель с помощью рукоятки. Это приспособление избавляет оператора от необходимости тщательно и умело добиваться перпендикулярности, что даже опытный специалист может выполнить с погрешностью в 2–5°. Направляющая для метчика, или «направитель и держатель для метчиков и разверток», – простая коническая направляющая, надеваемая на метчик при использовании обычной рукоятки. Как и в случае с ручным метчиком, основной принцип заключается в использовании кондуктора или приспособления для обеспечения правильного совмещения.

Станции отбора

Станции накатки резьбы – это рабочие столы с накатным инструментом, закрепленным на конце пантографного рычага, напоминающего рычаг балансируемой лампы. Оператор направляет накатную головку к каждому (уже просверленному) отверстию и быстро нарезает резьбу. Центры сверлильно-накатные, название которых созвучно с названием станций накатки резьбы, на самом деле представляют собой недорогие станки с ЧПУ с 2, 2,5 или 3 осями, предназначенные в основном для сверления и нарезания резьбы с ограниченным использованием фрезерования. Двухходовые метчики и метчики с резьбовыми вставками требуют иных скоростей подачи и различных диаметров стартовых отверстий, чем обычные метчики.

Размеры сверла

Таблица размеров метчиков и сверл дюймовой системы Таблица размеров метчиков и сверл метрической системы Метчик Фракционное сверло Номер сверла 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 указаны для 75% глубины резьбы. Сопоставление метчиков и сверл Имперское сверло Метрическое 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 8 мм 1.25 6.8 мм 8 мм 1.0 7.0 мм 10 мм 1.5 8.5 мм 10 мм 1.25 8.8 мм 10 мм 1.0 9.0 мм 12 мм 1.75 10.3 мм 12 мм 1.5 10.5 мм 14 мм 2.0 12.0 мм 14 мм 1.5 12.5 мм 16 мм 2.0 14.0 мм 16 мм 1.5 14.5 мм Размеры сверл указаны для 75% глубины резьбы.

Размер и эталонная диаграмма скважин и скважин США

Полный справочник по размерам метчиков и сверл США можно найти в таблице, предоставленной Albany County Fasteners. Эта таблица содержит подробные спецификации для размера машинного винта, количества резьб на дюйм, основных и второстепенных диаметров, а также подходящие размеры сверл для различных материалов. + US Tap and Drill Bit Size and Reference Chart Machine Screw Size Number of Threads Per Inch (TPI) Major Diameter Minor Diameter Tap drills Clearance Drill 75% Thread for Aluminum, Brass, & Plastics 50% Thread for Steel, Stainless, & Iron Close Fit Free Fit Drill Size Decimal Equiv. Размер сверла Десятичный эквивалент Размер сверла Десятичный эквивалент Размер сверла Десятичный эквивалент Размер сверла Десятичный эквивалент 0 80 .0600 .0447 3/64 .0469 55 .0520 52 .0635 50 .0700 1 64/72 .0730 .0538/.0560 53 .0595 1/16 .0625 48 .0760 46 .0810 2 56/64 .0860 .0641/.0668 50 .0700 49 .0730 43 .0890 41 .0960 3 48/56 .0990 .0734/.0771 47 .0785 44 .0860 37 .1040 35 .1100 4 40/48 .1120 .0813/.0864 43 .0890 41 .0960 32 .1160 30 .1285 5 40/44 .1250 .0943/.0971 38 .1015 7/64 .1094 30 .1285 29 .1360 6 32/40 .1380 .0997/.1073 36 .1065 32 .1160 27 .1440 25 .1495 8 32/36 .1640 .1257/.1299 29 .1360 27 .1440 18 .1695 16 .1770 10 24/32 .1900 .1389/.1517 25 .1495 20 .1610 9 .1960 7 .2010 12 24/28/32 .2160 .1649/.1722/.1777 16 .1770 12 .1890 2 .2210 1 .2280 1/4 20/28/32 .2500 .1887/.2062/.2117 7 .2010 7/32 .2188 F .2570 H .2660 5/16 18/24/32 .3125 .2443/.2614/.2742 F .2570 J .2770 P .3230 Q .3320 3/8 16/24/32 .3750 .2983/.3239/.3367 5/16 .3125 Q .3320 W .3860 X .3970 7/16 14/20/28 .4375 .3499/.3762/.3937 U .3680 25/64 .3906 29/64 .4531 15/32 .4687 1/2 13/20/28 .5000 .4056/.4387/.4562 27/64 .4219 29/64 .4531 33/64 .5156 17/32 .5312 9/16 12/18/24 .5625 .4603/.4943/.5514 31/64 .4844 33/64 .5156 37/64 .5781 19/32 .5938 5/8 11/18/24 .6250 .5135/.5568/.5739 17/32 .5312 37/64 .5781 41/64 .6406 21/32 .6562 5/8 11/18/24 .6250 .5135/.5568/.5739 17/32 .5312 9/16 .5625 41/64 .6406 21/32 .6562 11/16 24 .6875 .6364 41/64 .6406 21/32 .6562 45/64 .7031 23/32 .7188 3/4 10/16/20 .7500 .6273/.6733/.6887 21/32 .6562 11/16 .6875 49/64 .7656 25/32 .7812 13/16 20 .8125 .7512 49/64 .7656 25/32 .7812 53/64 .8281 27/32 .8438 7/8 9/14/20 .8750 .7387/.7874/.8137 49/64 .7656 51/64 .7969 57/64 .8906 29/32 .9062 15/16 20 .9375 .8762 57/64 .8906 29/32 .9062 61/64 .9531 31/32 .9688 1 8/12/20 1.0000 .8466/.8978/.9387 7/8 .8750 59/64 .9219 1 1/64 1.0156 1 1/32 1.0313 1 1/16 18 1.0625 .9943 1.000 1.000 1 1/64 1.0156 1 5/64 1.0781 1 3/32 1.0938 1 1/8 7/12/18 1.1250 .9497/1.0228/1.0568 63/64 .9844 1 1/32 1.0313 1 9/64 1.1406 1 5/32 1.1562 1 3/16 18 1.1875 1.1193 1 1/8 1.1250 1 9/64 1.1406 1 13/64 1.2031 1 7/32 1.2188

Мази

При большинстве операций нарезания резьбы и отвинчивания необходима подходящая смазка. Рекомендуемые смазочные материалы для некоторых распространенных материалов следующие:
Углеродистая (мягкая) сталь – нефтяное или синтетическое режущее масло.
Легированная сталь – режущее масло на нефтяной основе, смешанное с небольшим количеством (около 10 процентов) керосина или уайт-спирита. Эта смесь также подходит для использования с нержавеющей сталью.
Чугун – без смазки. Для удаления стружки следует использовать струю сжатого воздуха низкой скорости.
Алюминий – керосин или уайт-спирит, смешанные с небольшим количеством (15–25 процентов) режущего масла на нефтяной основе. В некоторых случаях в качестве приемлемой замены можно использовать такие продукты, как WD-40, CRC 5-56 и 3-в-1.
Латунь – керосин или уайт-спирит.
Бронза – керосин или уайт-спирит, смешанные с небольшим количеством (10–15 процентов) режущего масла на нефтяной основе.