Метчики предназначены для нарезания внутренних резьб в отверстиях диаметром до 52 мм (иногда до 80 мм). Для облегчения нарезания резьбы метчики могут выпускаться комплектами из нескольких инструментов. По конструкции и применению номен-клатура метчиков достаточно разнообразна. Несмотря на это, можно определить общую методику их расчета, содержание которой зависит от исходных данных для проектирования.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ:

тип резьбы; шаг резьбы (Р); угол профиля резьбы (a); номинальный наружный диаметр резьбы (D); степень точности и основное отклонение диаметров резьбы; число заходов резьбы (n); направление резьбы; длина нарезаемой резьбы; тип отверстия (сквозное или глухое); обрабатываемый материал; тип метчика; количество метчиков в комплекте.

ПОРЯДОК РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕТЧИКОВ:

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ НОМИНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ РЕЗЬБЫ

Размеры номинального профиля резьбы (рис. 1, 2) рекомендуется выбрать непосредственно из ГОСТов или справочной литературы. Для стандартной метрической резьбы по ГОСТ 24705-81 эти размеры могут быть рассчитаны по следующим зависимостям:

- номинальный наружный диаметр d = D;

- высота исходного треугольника H = 0,866025404×P;

- средний диаметр резьбы d₂ = D₂ = D – 0,649519053×P;

- внутренний диаметр резьбы d₁ = D₁ = D – 1,082531755×P;

где Р – шаг резьбы.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСХОДНЫХ ДОПУСКОВ И ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТКЛОНЕНИЙ РЕЗЬБОВОЙ ЧАСТИ МЕТЧИКОВ (по ГОСТ 16925-93)

2.1. Классы точности устанавливаются в зависимости от поля допуска среднего диаметра резьбового отверстия (рис.3).

Метчиками классов точности 1, 2, 3 и 4 рекомендуется нарезать резьбу с полями допусков:

класса 1: 4H и 5H;

класса 2: 6H, 4G и 5G;

класса 3: 7H, 8H и 6G;

класса 4: 7H и 8H.

Рис. 1. Профиль резьбы гайки и обозначения размеров

Данные рекомендации не являются обязательными по ГОСТ 16925-93. Потребители могут выбирать другие классы точности метчиков в зависимости от обрабатываемого материала, смазочно-охлаждаю-щей жидкости, приспособлений и т.д.

Метчики классов точности 1,2,3 должны изготовляться со шлифованным профилем резьбы; 4 - с нешлифованным профилем резьбы.

2.2. Допуски всех классов определяются в единицах допуска t , величина которого равна допуску среднего диаметра резьбы степени точности 5 (приложение 1, табл. П.1.1): .

2.3. Допуск на средний диаметр метчика принимается одинаковым для классов точности резьбы метчиков 1, 2, 3 и равен 20% от t:

Для метчиков класса точности 4 - 40% от t: .

Рис. 2. Профиль резьбы метчика и обозначения размеров

2.4. Нижнее отклонение среднего диаметра Em принимается равным для метчиков (рис.2, 3):

класса 1: +0,1t;

класса 2: +0,3t;

класса 3: +0,5t;

класса 4: +0,3t.

2.5. Нижнее отклонение наружного диаметра метчика Js составляет 40% от t (рис.2):

Js = 0,4t

Верхнее отклонение наружного диаметра ГОСТом 16925-93 не регламентируется.

Рис. 3. Схема расположения полей допусков среднего диаметра резьбы метчика и гайки

2.6. Предельные отклонения половины угла профиля резьбы метчика a/2 должны соответствовать табл. 1.

Таблица 1

Шаг резьбы Р, мм	Предельные отклонения половины угла профиля a/2, мин.
0,20; 0,25	± 70
0,30; 0,35; 0,40	± 50
0,45; 0,50; 0,60	± 35
0,70; 0,75; 0,80	± 30
1,00; 1,25; 1,50	± 25
1,75; 2,00; 2,50; 3,00	± 20
3,50; 4,00; 4,50; 5,00; 5,50; 6,00	± 15

Допуск на a/2 равняется 10% допуска на средний диаметр резьбы степени точности 5 для шага до 0,4 мм и 8% для шага свыше 0,4 мм.

2.7. Предельные отклонения шага резьбы метчиков классов точности 1, 2, 3 и 4 должны соответствовать указанным в табл. 2.

Таблица 2

Шаг резьбы Р, мм	Длина измерения в количестве шагов	Предельные отклонения шага резьбы, мкм, для метчика класса точности
Шаг резьбы Р, мм	Длина измерения в количестве шагов	1, 2, 3	4
0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,60	12	± 8	± 25
0,70; 0,75; 0,80; 1,00; 1,25	9	± 8	± 35
1,50	7	± 8	± 45
1,75		± 9
2,00; 2,50		± 10
3,00		± 12
3,50		± 13	± 50
4,00		± 14	± 60
4,50		± 15	± 60
5,00		± 16	± 70
5,50		± 17	± 80
6,00		± 18	± 80

Допуск на шаг не должен превышать 10% от допуска на средний диаметр резьбы степени точности 5. Длина измерения принимается равной не более 50% длины рабочей части метчика для шага до 1,5 мм и 7 шагам для шага резьбы свыше 1,5 мм. Предельное отклонение шага для любого числа шагов устанавливается равным ± 0,05% базовой длины, но не менее ± 0,008 мм.

3. РАЗМЕРЫ И ДОПУСКИ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ РЕЗЬБОВОЙ ЧАСТИ

КОМПЛЕКТНЫХ МЕТЧИКОВ

3.1. Распределение нагрузки между метчиками комплекта

Метчики могут выпускаться комплектами из нескольких инстру-ментов. Количество метчиков в комплекте обусловливается величиной шага резьбы, видом отверстия (сквозное или глухое), материалом изделия, требованиями к шероховатости и точности резьбы, стойкостью
инструментов.

Для комплекта метчиков, состоящего из двух инструментов, распределение работы резания производится следующим образом: для чернового метчика – 75%, для чистового метчика – 25%. Для комплекта метчиков, состоящего из трех штук, рациональным является такое распределение, при котором черновой метчик выполняет 50…60% всей работы резания, промежуточный – 25…30% и чистовой – 10…20%.

Указанные процентные соотношения относятся к площадям сечения резьбы, удаляемым каждым метчиком комплекта.

Тогда коэффициенты нагрузки для комплекта из трех метчиков будут иметь следующие значения:

K_I = 0,50…0,60; K_II = 0,25…0,30; K_III = 0,10…0,20.

Здесь, и в дальнейшем, индексам I, II, III соответствуют черновой, промежуточный и чистовой метчики.

Расчет исполнительных размеров диаметров производится начиная с чистового метчика, а затем рассчитывают промежуточный метчик (для комплекта из трех инструментов) и черновой.

3.2. Резьбовая часть чистового метчика

Если полный профиль резьбы нарезается единственным метчиком, то этим подразделом (3.2) заканчивается расчет размеров и допусков на изготовление резьбовой части, при этом средние значения диаметров метчика не рассчитывают.

3.2.1. Средний диаметр резьбы чистового метчика.

Минимальный средний диаметр: .

Максимальный средний диаметр: .

Среднее значение среднего диаметра чистового метчика:

3.2.2. Наружный диаметр резьбы чистового метчика.

Минимальный наружный диаметр:

Несмотря на то, что верхнее отклонение наружного диаметра ГОСТом не регламентируется, в инструментальном производстве величина поля допуска на изготовление метчика по наружному диаметру принимается для метчиков со степенью точности 1, 2 и З по 9 квалитету, а для метчиков степени точности 4 - по 10 квалитету точности.

Тогда максимальный наружный диаметр для метчиков степени точности 1, 2 и 3:

А для метчиков степени точности 4:

Среднее значение наружного диаметра чистового метчика

3.2.3. Максимальный внутренний диаметр не должен превышать номи-
нального внутреннего диаметра резьбы D₁.

Он принимается одинаковым для метчиков всех степеней точности в зависимости от шага резьбы и назначается меньше номинального внутреннего диаметра на величину q = (0,05…0,06)×P:

Допуск на внутренний диаметр резьбы метчика ГОСТом 16925-93 не регламентируется.

Форма впадины профиля резьбы метчиков всех классов точности может быть произвольной, но не должна быть выше линии АВ, которая соответствует внутреннему диаметру резьбы D₁ (рис. 2).

3.3. Резьбовая часть предварительных метчиков

Черновой и промежуточный мeтчики имеют понижения по наружному и среднему диаметрам резьбы по сравнению с чистовым метчиком (рис. 4). Каждый последующий метчик удаляет слои металла не только по высоте резьбы, т.е. кромкой на вершине профиля резьбы, но и на боковых поверхностях.

Величины понижений должны выбираться в таких пределах, чтобы даже в самых неблагоприятных случаях использования допусков чистовой метчик обеспечил бы получение резьбы требуемых размеров по среднему диаметру, углу профиля и шагу.

Рис. 4. Понижение средних диаметров метчиков.

3.3.1. Средний диаметр резьбы промежуточного метчика.

Величина понижения по среднему диаметру резьбы метчика устанавливается в размере (рис. 4.):

где: D – допуск на неточность изготовления по среднему диаметру резьбы предварительных метчиков, устанавливаемый в зависимости от их размеров по 10-му квалитету точности: D = IT 10.

Тогда ,

Среднее значение среднего диаметра резьбы метчика

3.3.2. Средний диаметр резьбы чернового метчика.

Величина понижения по среднему диаметру резьбы чернового метчика устанавливается в размере

где D – допуск на неточность изготовления по среднему диаметру резьбы предварительных метчиков (по 10-му квалитету точности).

Тогда ,

Среднее значение среднего диаметра резьбы метчика

3.3.3. Наружные диаметры резьбы предварительных метчиков.

Наружные диаметры резьбы предварительных метчиков определяем, используя размеры и обозначения на рис. 5, как

Рис. 5. Размеры площадей сечений, приходящихся на каждый метчик

Для этого в соответствии с принятым распределением нагрузки между метчиками определяем участки площади сечения впадины резьбы детали, приходящиеся на каждый метчик F_III, F_II, F_I (рис. 5).

, ,

где d_отс – отсчетный диаметр, определяющий нижнюю границу отсчета площади сечения впадины резьбы, который можно принимать по диаметру просверленного отверстия с учетом его разбивки при сверлении. Более целесообразным является определение d_отс, как среднего значения внутреннего диаметра резьбы гайки (рис. 5).

где EI и – соответственно нижнее отклонение и допуск внутреннего диаметра резьбы гайки, который выбирается в зависимости от шага нарезаемой резьбы и степени точности (приложение 1, табл. П.1.2.). Для резьбы с основным отклонением Н - нижнее отклонение EI равно нулю.

Из полученных уравнений определяем средние наружные диаметры предварительных метчиков.

Для промежуточного метчика

Для чернового метчика

Допуск на неточность изготовления по наружному диаметру резьбы предварительных метчиков принимается по 11-му квалитету точности: D₁ = IT 11.

; ;

; .

3.3.4. Проверка достаточности ширины площадки вершины профиля
промежуточного метчика.

Величина площадки вершины профиля среднего метчика l₂
(рис. 6) в самом неблагоприятном случае должна составлять не менее 0,6 площадки l_теор теоретического профиля: l₂ ³ 0,6 l_теор.

, :

h_II ³ 0,075 H или .

Окончательно

Если условие проверки не выполняется, следует в п. 3.3.1. немного уменьшить величину понижения А₂ .

3.3.5. Внутренний диаметр предварительных метчиков.

Внутренний диаметр резьбы предварительных метчиков не оказывает влияния на распределение нагрузки и точность нарезаемой резьбы, поэтому его следует принимать не более внутреннего диаметра резьбы чистового метчика.

Изготовление резьбы чистового и предварительных метчиков производится обычно одними и теми же инструментами. Поэтому внутренний диаметр предварительных метчиков получается меньше внутреннего диаметра резьбы чистового метчика на величину понижения по средним диаметрам резьбы:

;

4. РАСЧЕТ И ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕТЧИКОВ

4.1. Длина режущей (заборной) части метчика

Расчет длины режущей (заборной) части метчика целесообразно производить исходя из элементарной толщины срезаемого слоя (a_z), снимаемого одной режущей кромкой (рис. 7).

Рис. 7. Режущая часть метчика.

Длина режущей части определяется по зависимости

где P_h = n×P – ход резьбы (n – число заходов резьбы);

z – число зубьев (перьев) метчика.

Значения a_z приведены в таблице 4.

Число зубьев (перьев) метчика зависит от ряда факторов (типа метчика и его диаметра, требуемого качества поверхности и точности резьбы, свойств обрабатываемого материала и др.) и выбирается по
таблице 3. Рекомендуемое число зубьев по ГОСТ 3266-81 – в таблице 8.

Таблица 3

Рекомендуемое число зубьев метчиков

Диаметр резьбы, мм	2…5	6…12	14…20	22…25	26…36	38…52
Черные металлы	3	3	3	3…4	4	4…6
Легкие сплавы	2	2…3	3	3…4	4	4…6

Таблица 4

Рекомендуемые значения a_z при нарезании резьбы метчиками

Толщина среза a_z , мм	Обрабатываемый материал
Толщина среза a_z , мм	Чугун серый; легкообр. мат-лы	Сталь конструкционная; чугун ковкий	Высоколегиро-ванные стали
Рекомендуемая	0,04…0,10	0,03…0,05	0,025…0,030
Предельная	0,04…0,20	0,02…0,15	0,02…0,05

Нижнее предельное значение a_z при обработке стали определяется величиной радиуса округления режущей кромки r и необходимостью выдерживать соотношение a_z > r. При тонких срезах происходит не резание металла, а его смятие, что ведет к снижению стойкости, а часто и к поломкам метчика. Для метчиков из быстрорежущей стали r » 0,015 мм. Поэтому a_z_min = 0,02 мм.

Верхнее предельное отклонение a_z ограничивается качеством обработанной поверхности, прочностью и стойкостью метчика. При
a_z > 0,15 мм стойкость метчика снижается и ухудшается качество поверхности нарезаемой резьбы. В связи с этим a_z_max = 0,15…0,20 мм.

4.2. Режущая часть комплектных метчиков

Общая длина режущей части метчиков l₁ (рис. 7) распределяется между метчиками, входящими в комплект, в соответствии с распределением нагрузки между инструментами комплекта. Длина режущей части чернового и чистового метчиков (для комплекта из двух штук):

; .

Для комплекта метчиков из трех инструментов:

; ; .

Количество витков на режущей части метчиков определяется по формуле

W = l₁ / P_h.

Количество витков резьбы на режущей части метчиков необходимо сравнить с данными таблицы 5.

Таблица 5

Число витков однозаходной резьбы на длине режущей части.

Тип отверстия	Комплект из 2-х штук		Комплект из 3-х штук
Тип отверстия	чистовой	черновой	чистовой	промежуточный	черновой
сквозное	2,5…3	4…5	1,5…2	2,5…3	4…5
глухое	1,5…2	4	1,5…2	2,5…4	5…6

4.3. Длина калибрующей части метчиков

Калибрующая часть метчика служит для зачистки поверхностей резьбы, придания резьбе правильной геометрической формы и окончательных точных размеров, направления метчика в процессе формирования резьбы режущей частью, обеспечения плавного изменения усилия при выходе режущей части метчика из отверстия.

Для уменьшения разбивки отверстия и трения между метчиком и отверстием резьба калибрующей части имеет обратную конусность, которая составляет 0,05…0,15 на 100 мм длины. Разбивка отверстия тем меньше, чем меньше поверхность соприкосновения резьбы калибрующей части метчика с поверхностью резьбы отверстия, т.е. чем короче калибрующая часть, меньше ширина перьев и их количество. Рекомендуется принимать длину калибрующей части l_к = (6…8)×P_h.

4.4. Длина рабочей части метчиков комплекта

Длина рабочей части ( l ) всех метчиков комплекта принимается одинаковой, так как это представляет определенные удобства при производстве метчиков. Так как основную работу резания выполняет черновой (первый) метчик, то длина рабочей части промежуточного и чистового метчика принимается равной длине рабочей части чернового метчика. При этом длина калибрующей части всех метчиков будет различной, но она будет лежать в пределах рекомендуемых значений.

4.5. Геометрических параметры метчиков

4.5.1. Углы режущей части (главные углы в плане).

Для обеспечения направления при входе в нарезаемое отверстие диаметр метчика по торцу d_т делается меньше внутреннего диаметра:

d_т = d₁ – c ,

где размер с выбирается в зависимости от диаметра метчика по табл. 6.

Таблица 6

Диаметр метчика	до 17 мм	18…36 мм	38…52 мм
с, мм	0,10…0,15	0,20…0,25	0,30…0,35

Углы режущей (заборной) части метчиков (рис. 8) определяются по следующим формулам:

; ; .

Рис. 8. Углы режущей части метчиков

4.5.2. Величины передних (a) и задних (g) углов метчиков в зависимо-

сти от обрабатываемого материала выбираются по таблице 7.

Таблица 7

Обрабатываемый материал и его характеристика	g, °	a, °
Углеродистые стали с s_в , МПа: до 400 до 700 до 900	12…15 8…12 6…8	10…12 10…12 10…12
Стальное литье, поковки, чугун отожженый	6…10	5…7
Легированные стали с s_в , МПа: до 900 св. 900	6…9 3…6	5…7 5…7
Коррозионностойкие стали	6…12	6…8
Жаропрочные стали, Ti – и Mo – сплавы	0…5	5…7
Чугун серый: НВ £ 180 НВ > 180	2…3 0…2	5…7 5…7
Чугун ковкий, бронза	6…8	5…8
Медь, цинк	15…20	16…20
Силумин, латуни	8…12	10…12
Мягкая и вязкая сталь, вязкие латуни, магниевые сплавы	12	10…12
Легкие сплавы	16…25	7
Стандартные метчики по ГОСТ 3266-81 имеют a = 4°; g = 8° (для метчиков диаметром d £ 3,5 мм) или g = 10° (для метчиков диаметром d ³ 3,5 мм). Метчики с диаметрами резьбы от 1 до 1,6 мм допускается изготовлять острозаточенными с задним углом a = 25°.

4.5.3. Для лучшего отвода стружки на режущей части метчиков, предназначенных для нарезания резьбы в сквозных отверстиях, рекомендуется создавать угол наклона режущей кромки l (рис. 9).

Рис. 9. Элементы режущей части метчика

Величина угла l принимается в пределах 5…6° и выбирается из условия получения достаточно прочного пера по формуле

где h¢ = (0,5 ¸ 0,7)×p₁, а размер а (рис. 9) и ширина пера p₁ выбираются в зависимости от диаметра метчика. Обычно а = 2…12 мм.

Для трехканавочных метчиков p₁ = (0,30…0,32)×d,

Для четырехканавочных метчиков p₁ = (0,20…0,22)×d.

4.5.4. Величина затылования определяется по формуле

4.6. Профиль и размеры стружечных канавок метчиков принима-

ются по рисунку 9 и данным таблицы 8.

4.7. Размеры хвостовиков и другие конструктивные и габаритные

размеры метчиков принимаются по соответствующим ГОСТам в зависимости от диаметра и типа метчиков.

По конструкции и применению метчики для нарезания метрической резьбы подразделяются на следующие типы:

ручные и машинные - для нарезания резьбы как вручную, так и на станке (ГОСТ 3266-81); с шахматным расположением зубьев для обработки коррозионно-стойких и жаропрочных сталей (ГОСТ 17927-72); то же, для обработки легких сплавов (ГОСТ 17928-72);

машинные - для нарезания резьбы на станке: с укороченными канавками (ГОСТ 17930-72, ГОСТ 17931-72); с винтовыми канавками (ГОСТ 17932-72, ГОСТ 17933-72);

гаечные - для нарезания резьбы в гайках на гайконарезных станках: с прямым хвостовиком (ГОСТ 1604-71); с изогнутым хвостовиком (ГОСТ 6951-71); с шахматным расположением зубьев для обработки коррозионно-стойких и жаропрочных сталей (ГОСТ 17929-72) и др.

Размеры квадратов хвостовиков принимаются по ГОСТ 9523-84.

Центровые отверстия формы A и R – по ГОСТ 14034-74.

Исполнительные размеры метчиков – по ГОСТ 17039-71.

Технические условия для метчиков – по ГОСТ 3449-84 Е.

Основные технические условия приведены в приложении 2.

Таблица 8

Профили стружечных канавок метчиков (ГОСТ 3266-81)

Диаметр резьбы метчика d	d_c	z	x	y	r	H	x₁	y₁	r₁	Номер профиля канавок
6,0	2,7	3	1,70	1,0	1,0	2,28	1,60	4,20	4,2	1
7,0 8,0	3,1 3,6		2,14	1,0	1,0	3,23	2,20	5,20	5,2	2
9,0 10,0	4,0 4,5		2,88	1,5	1,5	4,13	2,80	6,60	6,6	3
11,0 12,0	5,0 5,4		2,97	1,5	1,5	4,32	3,00	8,00	8,0	4
11,0 12,0	5,0 5,4		2,97	1,5	1,5	4,32	3,00	8,00	8,0	4
14,0 15,0 16,0 17,0	6,3 6,8 7,2 7,7		4,16	2,0	2,0	6,19	4,20	10,50	10,5	5
18,0 20,0	9,0 10,0	4	4,32	2,0	2,0	6,53	3,10	10,41	10,5	6
22,0 24,0 25,0	11,0 12,0 12,5		5,99	3,0	3,0	8,75	4,20	12,43	12,6	7
26,0 27,0 28,0 30,0	13,0 13,5 14,0 15,0		6,49	3,5	3,5	9,13	4,40	15,52	15,7	8
32,0 33,0 35,0 36,0	16,0 16,5 17,5 18,0		8,44	4,0	4,0	12,63	5,50	18,71	19,0	9
38,0 39,0 40,0 42,0	19,0 19,5 20,0 21,0		10,46	5,0	5,0	15,61	7,50	22,04	22,3	10
45,0 48,0	22,5 24,0		12,89	7,0	7,0	18,08	8,75	25,13	25,6	11
50,0 52,0	25,0 26,0		13,50	7,0	7,0	19,99	9,50	28,23	28,8	12
По согласованию с потребителем допускается изготовлять метчики для диаметров резьбы от 6 до 17 мм с числом зубьев z = 4.

5. ПРИМЕР РАСЧЕТА КОМПЛЕКТА МЕТЧИКОВ

Исходные данные для проектирования:

тип резьбы - метрическая; шаг резьбы Р = 3 мм; угол профиля резьбы a = 60°; номинальный наружный диаметр резьбы D = 27 мм; степень точности и основное отклонение диаметров резьбы 5Н6Н; число заходов резьбы n = 2; длина нарезаемой резьбы - 60 мм; тип отверстия - сквозное; обрабатываемый материал - бронза БрОЦС3-12-5; тип метчиков - машинные; количество метчиков в комплекте - 3 шт.

Расчет и проектирование метчиков:

1. Размеры номинального профиля резьбы:

номинальный наружный диаметр d = D = 27 мм;

высота исходного треугольника H = 2,5981 мм;

средний диаметр резьбы d₂ = D₂ = 25,051 мм;

внутренний диаметр резьбы d₁ = D₁ = 23,752 мм.

2. Исходные допуски и предельные отклонения резьбовой части
метчиков.

2.1. Для резьбы 5Н выбираем 1 класс точности метчика.

2.2. Единица допуска t (приложение 1, табл. П.1.1):

мм.

2.3. Допуск на средний диаметр метчика:

мм.

2.4. Нижнее отклонение среднего диаметра Em:

Em = +0,1t = +0,021 мм.

2.5. Нижнее отклонение наружного диаметра Js:

Js = 0,4t = 0,085 мм.

2.6. Предельные отклонения половины угла профиля резьбы метчиков
a/2 составляют (табл. 1): ± 20¢.

2.7. Предельные отклонения шага резьбы метчиков составляют

(табл. 2): ± 0,012 мм.

3. Размеры и допуски на изготовление резьбовой части комплектных
метчиков.

3.1. Коэффициенты нагрузки для комплекта из трех метчиков:

К_I = 0,6; К_II = 0,3; К_III = 0,1.

3.2. Резьбовая часть чистового метчика.

3.2.1. Средний диаметр резьбы чистового метчика:

мм;

мм.

3.2.2. Наружный диаметр чистового метчика:

мм;

мм.

3.2.3. Внутренний диаметр резьбы чистового метчика:

мм.

3.3. Резьбовая часть предварительных метчиков.

3.3.1. Средний диаметр резьбы промежуточного метчика:

мм;

мм.

3.3.2. Средний диаметр резьбы чернового метчика:

мм;

мм.

3.3.3. Наружный диаметр резьбы предварительных метчиков:

мм;

Допуск выбираем из таблицы П.1.2 (приложение 1).

мм;

мм².

мм;

мм.

мм;

мм.

3.3.5. Проверка достаточности ширины площадки вершины профи-
ля резьбы среднего метчика:

;

0,85×Н ³ 26,8997 – 24,914; 2,2084 > 1,9857.

Условие выполняется.

3.3.4. Внутренний диаметр резьбы предварительных метчиков:

мм.

4. Расчет и выбор конструктивных параметров метчиков:

4.1. Длина режущей (заборной) части метчика:

мм,

где z – число перьев (табл. 3), a_z – толщина среза (табл. 4).

4.2. Длина режущей части каждого метчика комплекта:

= 0,6 × 54,13 = 32,5 мм; = 0,3 × 54,13 = 16,2 мм;

= 0,1 × 54,13 = 5,4 мм.

Для выполнения условия таблицы 5 принимаем мм.

; ; .

4.3. Длина калибрующей части чернового метчика:

мм.

4.4. Длина рабочей части метчиков комплекта:

мм. Принимаем l = 70 мм.

4.5. Геометрические параметры метчиков.

4.5.1. Углы режущей (заборной) части метчиков:

d_т = d₁ – c = 23,752 – 0,25 = 23,502 мм.

с – выбираем по таблице 6.

1°45¢;

5°59¢;

10°45¢.

4.5.2. Передний и задний углы (таблица 7):

Для бронзы принимаем g = 6°; a = 6°.

4.5.3. Угол наклона режущей кромки l:

Для четырехканавочных метчиков р₁ = 0,22×d = 6,0 мм,

тогда h¢ = (0,5…0,7)×р₁ = 0,6×6 = 3,6 мм.

6°.

4.5.4. Величина затылования.

мм.

Принимаем К = 2,25 мм.

4.6. Профиль и размеры стружечных канавок метчиков (табл. 8):

Профиль канавок №8: х = 6,49 мм; у = 3,5 мм; Н = 9,13 мм;

х₁ = 4,40 мм; у₁ = 15,52; r₁ = 15,7 мм.

4.7. Остальные конструктивные и габаритные размеры метчиков
принимаем по ГОСТ 3266-81, ГОСТ 17039-71.

Размеры квадратов хвостовиков – по ГОСТ 9523-84:

а = 16 h11₍_{- 0,11)} мм.

Центровые отверстия – по ГОСТ 14034-74: форма А, Æ 3,15.

Технические требования для метчиков - по ГОСТ 3449-84 Е

(приложение 2).

По рассчитанным и выбранным параметрам выполняем рабочий чертеж с указанием основных технических требований (приложение 3).

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Допуски диаметров внутренней резьбы (гайки)

Таблица П.1.1

Допуск среднего диаметра внутренней резьбы (гайки)

5-й степени точности в зависимости от номинального наружного диаметра D и шага резьбы P (ГОСТ 16093-81)

D, мм	Р, мм	мкм	D, мм	Р, мм	мкм
От 1,0 до 1,4	0,20	50	Св. 11,2 до 22,4	1,00	125
	0,25	56		1,25	140
	0,30	60		1,50	150
Св. 1,4 до 2,8	0,20	53		1,75	160
	0,25	60		2,00	170
	0,35	67		2,50	180
	0,40	71	Св. 22,4 до 45	0,5	100
	0,45	75		0,75	118
Св. 2,8 до 5,6	0,25	60		1,00	132
	0,35	71		1,50	160
	0,50	80		2,00	180
	0,60	90		3,00	212
	0,70	95		3,50	224
	0,75	95		4,00	236
	0,80	100		4,50	250
Св. 5,6 до 11,2	0,25	67	Св. 45 до 90	0,5	106
	0,35	75		0,75	125
	0,50	90		1,00	150
	0,75	106		1,50	170
	1,00	118		2,00	190
	1,25	125		3,00	224
	1,50	140		4,00	250
Св. 11,2 до 22,4	0,35	80		5,00	265
	0,50	95		5,50	280
	0,75	112		6,00	300

Таблица П.1.2

Допуск внутреннего диаметра внутренней резьбы (гайки)
с основным отклонением Н (ГОСТ 16093-81)

Шаг резьбы, Р мм	Степень точности
	4	5	6	7	8
	, мкм
0,2	38	48	60	-	-
0,25	45	56	71	-	-
0,3	53	67	85	-	-
0,35	63	80	100	-	-
0,4	71	90	112	-	-
0,45	80	100	125	-	-
0,5	90	112	140	180	-
0,6	100	125	160	200	-
0,7	112	140	180	224	-
0,75	118	150	190	236	-
0,8	125	160	200	250	315
1	150	190	236	300	375
1,25	170	212	265	335	425
1,5	190	236	300	375	475
1,75	212	265	335	425	530
2	236	300	375	475	600
2,5	280	355	450	560	710
3	315	400	500	630	800
3,5	355	450	560	710	900
4	375	475	600	750	950
4,5	425	530	670	850	1060
5	450	560	710	900	1120
5,5	475	600	750	950	1180
6	500	630	800	1000	1250

Приложение 2. Основные технические условия (по ГОСТ 3449-84 Е)

1. Метчики должны быть изготовлены из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73.

2. Метчики машинные и ручные диаметром 12 мм и более и гаечные диаметром 10 мм и более должны изготовляться сварными.

Метчики меньших диаметров допускается изготовлять сварными.

Машинные и ручные метчики диаметром до 14 мм из стали по ГОСТ 14955-77 допускается изготовлять цельными.

3. Хвостовики сварных машинных, ручных и гаечных метчиков с прямым хвостовиком должны изготовляться из стали марки 45 по ГОСТ 1050-88 или из стали марки 40Х по ГОСТ 4543-71, хвостовики сварных гаечных метчиков с изогнутым хвостовиком - из стали марки У7 по ГОСТ 1435-74. Допускается хвостовики сварных метчиков изготовлять из стали марки 50ХФА по ГОСТ 14959-79.

4. Твердость метчиков должна быть:

рабочей части метчиков:

диаметром до 3 мм НRС_э 61...64;

диаметром св.3 до 6 мм НRС_э 62...65;

диаметром св. 6 мм НRС_э 63...66;

хвостовиков НRС_э 37...52*.

* Твердость хвостовика должна быть выдержана на длине, включающей: квадрат и кольцевую канавку машинных и ручных метчиков;

квадрат и 1 ¸ 2 диаметра за квадратом гаечных прямых;

расстояние до лыски, лыску и 1¸2 диаметра за лыской гаечных прямых.

Твердость рабочей части метчиков из быстрорежущей стали с содержанием ванадия 3% и более и кобальта 5% и более должна быть выше на
1 ¸ 2 единицы НRС_э .

Допускается для цельных метчиков твердость хвостовиков выполнять равной твердости рабочей части на всей длине.

У гаечных метчиков с изогнутым хвостовиком хвостовик должен быть подвергнут термообработке, отступая от рабочей части:

для цельных метчиков - на 5 ¸ 9 диаметров;

для сварных - на 5 ¸ 6 диаметров.

5. Параметры шероховатости поверхностей метчиков по ГОСТ 2789-73 не должны превышать, мкм:

профиля резьбы, передней и задней поверхностей режущей части	Rz 3,2
хвостовиков машинных, ручных и гаечных прямых в посадочной части* нормальной точности повышенной точности	Ra 1,6; Ra 0,8
хвостовиков гаечных прямых в направляющей части и гаечных с изогнутым хвостовиком	Ra 3,2
канавок	Rz 12,5
остальных поверхностей	Rz 25,0

* За длину посадочной части машинных метчиков принимается ½ длины хвостовика со стороны квадрата, гаечных – l₂ по ГОСТ 1604-71. Примечания:

На гаечных, машинных и ручных метчиках допускаются следы от выхода шлифовального круга на расстоянии не более 20 мм за рабочей частью.

Параметры шероховатости передней поверхности должны выдерживаться на высоте не менее 1,5 высоты профиля резьбы. Параметры шероховатости задней поверхности должны выдерживаться на длине не менее 0,5 ширины зуба режущей части от передней поверхности метчика.

6. Предельные отклонения не должны превышать:

диаметра хвостовика метчиков:

машинных, ручных и гаечных прямых в посадочной части h9;

гаечных прямых в направляющей части h12,

с изогнутым хвостовиком в направляющей и изогнутой части d11.

диаметра кольцевых канавок машинных метчиков h14;

радиуса кольцевых канавок машинных метчиков h16.

7. Предельные отклонения размеров квадрата и размеров между лысками по ГОСТ 9523-84. Допуск симметричности квадрата и допуск симметричности лысок относительно оси хвостовика в радиусном выражении не должен превышать допуска на изготовление квадрата.

8. Допуски биения режущей части по наружному диаметру (a), калибрующей части по наружному и среднему диаметрам (b) и хвостовиков метчиков (c) (в посадочной части), установленных в центрах, должны соответствовать таблице П.2.1.

Таблица П.2.1

Типы метчиков	Номинальный диаметр	a		b		c
		Класс точности *
		повыш	норм	повыш	норм	повыш	норм
Машинные и ручные	До 8,0	0,02	0,03	0,02	0,02	0,02	0,02
	Св. 8,0 до 16
	Св. 16 до 24	0,03
	Св. 24 до 40		0,04		0,03		0,03
	Св. 40	0,04
Гаечные	От 3,0 до 10,0	0,05		0,03		0,06
	Св. 10,0	0,06		0,04		0,05

* К повышенному классу точности относятся метчики со шлифованным профилем (для метрической резьбы - классов точности 1, 2, 3).

9. Метчики (одинарные и комплектные) машинные, ручные и гаечные должны изготовляться с обратной конусностью (уменьшение диаметра в направлении к хвостовику) по внутреннему, среднему и наружному диаметрам.

Обратная конусность метчиков должна быть в пределах от 0,05 до 0,15 мм на 100 мм длины.

При этом предельные отклонения среднего диаметра резьбы метчика измеряются на расстоянии 1-2 ниток от начала калибрующей части
(в сторону режущей части) у гаечных метчиков и в начале калибрующей части - у машинных и ручных метчиков.

10. Режущая часть метчиков должна быть затылована по наружному диаметру.

11. Метчики должны быть затылованы по профилю на всей длине рабочей части.

Величина затылования (уменьшение среднего диаметра на ширине зуба) калибрующей части должна соответствовать данным таблицы П.2.2.

Допускается не производить затылование по наружному диаметру калибрующей части. Допускается у метчиков в диапазоне диаметров резьбы 1 ¸ 3 мм не производить затылование по профилю, а взамен
затылования изготовлять метчики с увеличенной обратной конусностью в пределах от 0,16 до 0,20 мм на 100 мм длины.

Таблица П.2.2

Номинальный диаметр, d	Величина затылования
4 – 6	0,01 – 0,02
7 – 12	0,02 – 0,04
14 – 22	0,03 – 0,06
24 – 33	0,05 – 0,10
36 – 45	0,07 – 0,14
48 – 52	0,10 – 0,20

12. Предельные отклонения углов не должны превышать:

переднего для метчиков диаметром до 6 мм ±2°30¢ ;

переднего для метчиков диаметром св. 6 мм ±2° ;

заднего угла на режущей части ±1° .

13. На хвостовике метчика должны быть четко нанесены:

а) товарный знак предприятия-изготовителя;

б) обозначение метчика (последние четыре цифры);

в) обозначение резьбы;

г) класс точности метчика (с метрической или трубной резьбой) или степень точности метчика (с дюймовой резьбой);

д) номер метчика в комплекте (одна риска на черновом метчике,
две - на среднем, чистовой метчик рисок не имеет);

е) марка стали рабочей части;

ж) на метчиках с левой резьбой - буквы LH;

Примечания:

Допускается марку стали Р6М5 не маркировать.

Допускается маркировать вместо марки стали:

буквы HSS для стали с содержанием вольфрама 6% и более;

буквы HSСо для стали с содержанием кобальта с указанием марки стали на этикетках.

На метчиках диаметром до 6,0 мм допускается наносить обозначения, указанные в перечислениях а), в), г), д).

Для метчиков диаметром до 5,0 мм с мелким шагом резьбы допускается вместо размера шага маркировать единицу перед буквой М.

Приложение 3. Групповой чертеж комплектных машинных метчиков для резьбы М27´6 (Р3) (основной масштаб 1:2)

Профиль резьбы метчиков

в осевом сечении (5:1)

*Обозначение*	d	d₁	d₂	l₁	j*
*МРСИ.ХХ0000.001* *(черновой* I)	*25,550* *-0,130*	*23,318* *max*	*24,872* *-0,084*	*32,5*	1°45¢
*МРСИ.ХХ0000.001-01* *(промежуточный* *II)*	*26,965* *-0,130*	*23,402* *max*	*24,956* *-0,084*	*16,2*	6°
*МРСИ.ХХ0000.001-02* *(чистовой* *III)*	*27,137* *-0,052*	*23,602* *max*	*25,114* *-0,042*	*9,5*	10°45¢

А – А (1:1)

1. Материал: рабочей части – сталь Р6М5 ГОСТ 19265-73;

хвостовой части – сталь 40Х ГОСТ 4543-71.

2. Контактная стыковая электросварка оплавлением.

3. Твердость рабочей части 63…66 HRC_э .

4. Следы от выхода шлифовального круга допускаются на
расстоянии не более 20 мм за рабочей частью.

5. Центровые отверстия притереть.

6. Предельные отклонения: шага резьбы (Р) на длине 7Р ± 0,012 мм;

хода резьбы (P_h) на длине 7P_h ± 0,018 мм.

7. * Размеры для справок.

8. ** Размер обесп. инстр.

9. h14; ± IT14/2.

10. Величина затылования по профилю на всей длине рабочей части

0,05…0,1 мм на ширине зуба.

11. Маркировать: товарный знак предприятия-изготовителя;
М27´6 (Р3); 1; Р6М5; одна риска на черновом метчике,
две на промежуточном, чистовой метчик рисок не имеет.

12. Остальные технические требования по ГОСТ 3449-84 Е.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для втузов по специальности "Технология машиностроение, металлорежущие станки и инструменты". – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с.

2. Металлорежущие инструменты: Учебник для вузов по специальностям "Технология машиностроение", "Металлорежущие станки и инструменты" / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой и др. М.: Машиностроение, 1989. – 328 с.

3. Нефедов Н.А., Осипов К.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: Учеб. пособие для техникумов по предмету "Основы учения о резании металлов и режущий инструмент".– 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1990. – 748 с.

4. Руководство по курсовому проектированию металлорежущих инструментов: Учеб. пособие для вузов по специальности "Технология машиностроение, металлорежущие станки и инструменты" / Под общ. ред. Г.Н. Кирсанова. – М.: Машиностроение, 1986. – 288 с.

5. Рыжкин А.А., Каганов В.С., Дмитриев В.С. Режущий инструмент: Учеб. пособие. Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2000. –
311 с.

6. Семенченко И.И., Матюшин В.М. Сахаров Г.Н. Проектирование металлорежущих инструментов. М.: Машгиз, 1963. – 952 с.

7. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филиппов, А.Н. Шевченко и др.; Под общ. ред. И.А. Ординарцева. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1987. – 846 с.

8. Справочник инструментальщика-конструктора / В.И. Климов, А.С. Лернер, М.Д. Пекарский и др. 2-е изд., доп. и перераб. – М.: Машгиз, Урало-Сибирское отд-ние, 1958. – 608 с.

9. Справочник конструктора-инструментальщика: Под общ. ред. В.И. Баранчикова. – М.: Машиностроение, 1994. – 560 с.

10. Справочник металлиста. В 5-ти т. Т.5.: Под ред. А.Н. Малова. – М.: Машиностроение, 1960. – 1184 с.

11. Филиппов Г.В. Режущий инструмент. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1981. – 392 с.

12. Шатин В.П., Шатин Ю.В. Справочник конструктора-инстру-ментальщика. Режущий и накатной инструмент. М.: Машиностроение,

1975. – 456 с.

Среднее значение среднего диаметра чистового метчика:

А для метчиков степени точности 4:

Рекомендуемые значения az при нарезании резьбы метчиками

Профиль резьбы метчиков

Обозначение

МРСИ.ХХ0000.001

МРСИ.ХХ0000.001-01

МРСИ.ХХ0000.001-02

Рекомендуемые значения a_z при нарезании резьбы метчиками