что такое раскатник для резьбы
Накатка резьбы метчиками-раскатниками: плюсы и минусы
Резьбу на металлических деталях и заготовках можно получить разными способами, например, накаткой. В чем особенности метчиков-раскатников?
Метчики-раскатники еще называют бесстружечными и не случайно. Они предназначены для изготовления внутренней резьбы за счет вдавливания (накатки) инструмента в материал заготовки. При таком способе резьбонарезания стружка не образуется. Напротив, часть материала деформируется и выдавливается во впадины инструмента.
В отличие от традиционных машинных метчиков отличительной особенностью раскатников является отсутствие продольных канавок, которые образуют режущие кромки. Кроме того, приемный конус на метчиках-раскатниках намного короче.
Метчики-раскатники обладают множеством преимуществ по сравнению с традиционными метчиками:
1. Главной особенностью накатки резьбы является отсутствие стружки. Это решает множество проблем, возникающих при резьбонарезании традиционными метчиками. Никакого наматывания стружки на инструмент, даже при обработке глухих отверстий; никакого забивания отверстия стружкой.
В результате мы имеем низкую вероятность поломки инструмента, более высокое качество резьбы, а также возможность нарезания резьб даже в очень глубоких отверстиях – от 3xD и выше.
2. На качество резьбы также влияет структура металла – при накатке она более однородная. Резьба на выходе получается очень прочной, без шероховатостей (даже при обработке вязких материалов).
3. Повышенная стойкость к поломке обеспечивается не только отсутствием стружки, но и отсутствием самих стружкоотводных канавок на инструменте. Это значительно увеличивает прочность метчика-раскатника, и исключает возникновение брака из-за поломки инструмента.
4. Скорость накатывания резьбы может достигать 30 м/мин, чем не может похвастаться ни один машинный метчик. Это значительно увеличивает производительность операции.
5. Метчики-раскатники универсальны. Одним и тем же инструментом можно обрабатывать все доступные виды металлов, выполнять резьбу как в глухих, так и в сквозных отверстиях. Универсальность метчиков-раскатников позволяет держать в арсенале небольшое количество инструментов.
6. Срок эксплуатации метчика-раскатника в среднем вдвое дольше, чем у стандартного метчика за счет длинной резьбовой части. Это позволяет перетачивать инструмент несколько раз. Кроме того, на метчик-раскатник часто наносится защитное покрытие, что также увеличивает срок службы инструмента.
При всех своих плюсах метчики-раскатники имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать перед покупкой инструмента.
1. Из-за специфики резьбонарезания метчика-раскатник не в состоянии сделать резьбу в очень твердых материалах (твердостью свыше 40 HRC). Металл должен быть пластичным. Раскатники оптимально использовать для получения резьбы в деталях из цветных металлов, в частности из алюминия и его сплавов, из меди, латуни, цинка, а также из низколуглеродистых и выскопластичных нержавеющих сталей.
2. Нет возможности обрабатывать метчиками-раскатниками отверстия диаметром более 18мм, так как требуется большое усилие при накатке. Резьбонарезание метчиками-раскатниками в широких отверстиях возможно только на специализированном оборудовании, обладающим высоким уровнем мощности.
3. Так как метчики-раскатники вытесняют материал, то предварительно сформированные отверстия должны иметь больший диаметр. Если этого не учитывать, вытесняемый материал будет «забивать» резьбу инструмента, и он может сломаться.
4. Во время резьбонарезания обязательно использовать смазочно-охлаждающие маслосодержащие жидкости. То есть водорастворимой СОЖ не обойтись.
5. Метчики-раскатники обычно выходят дороже, чем традиционные метчики. Однако высокая производительность, универсальность и долговечность инструмента экономит немало средств. Так что, если условия и задачи позволяют использовать метчики-раскатники на производстве, то выгоднее применять их.
В каталоге компании ТИГРОТЕХ представлены износостойкие бесстружечные метчики чешского производителя Narex, покрытые нитридом титана. Наличие и стоимость можно посмотреть на сайте.
Раскатник (метчик-накатник)
Метчик-раскатник, накатник (такой метчик еще называют бесстружечным) предназначен для получения внутренней резьбы. Если традиционные режущие метчики ликвидируют избытки металла из отверстия путем нарезания отдельных витков резьбы, то накатные модели работают по принципу перемещения пластифицированных слоев с помощью резьбонакатной головки. Метод накатывания резьбы приобретает все большую популярность, а спрос на данный вид инструмента стремительно растет. Попробуем разобраться почему.
Накатники имеют множество преимуществ по сравнению с традиционными метчиками:
1) Наиболее очевидное из них состоит в том, что накатники не генерируют стружку. Навивание стружки вокруг хвостовика метчика характерно для операций нарезания резьбы в глухих отверстиях в деталях из материалов, образующих длинную стружку. Использование накатников на таких операциях позволит избежать трудностей со стружкоотводом.
2) Так как не возникают проблемы с отводом стружки, мы имеем возможность обработки резьб в глубоких отверстиях (от 3 × D и выше)
3) Резьба на выходе получается лучше, чем нарезанная – более плотная, гладкая, прочная к смятию и стойкая к износу, более точная с низкой шероховатостью поверхности (высокое качество резьбы даже на вязких металлах и сплавах).
4) Следующим плюсом накатников является их повышенная прочность и стойкость к поломке, так как в бесстружечном инструменте нет канавок это увеличивает его прочность (получаем значительное снижение брака деталей из-за поломок метчиков).
5) Высокая производительность при накатывании резьбы является одним из главных достоинств данного вида метчиков (скорость накатывания резьбы может достигать 30м/мин).
6) Раскатники боле универсальны, один тип метчика можно использовать для обработки различных материалов (алюминий, мягкая латунь, медь, бронза с преобладанием меди, цинк, свинцовые сплавы, низкоуглеродистая сталь, пластичная нержавеющая и жаропрочная сталь).
7) Один и тот же метчик-накатник может применяться как для глухих, так и для сквозных отверстий, что, в совокупности с предыдущим пунктом, может значительно сократить номенклатуру инструмента.
8) Срок службы бесканавочного метчика гораздо больше обычного благодаря длинной резьбовой части (дает возможность перетачивать метчик несколько раз) и нанесению защитного покрытия (нитрид титана, нитрид хрома, карбонитрид титана, оксидированное и другие).
Но как и любой другой инструмент, метчик-накатник имеет ряд особенностей и ограничений связанных с ними.
Начнем с того, что накатники могут использоваться только для обработки пластичных материалов. Из-за увеличенного по сравнению с традиционными метчиками трения накатники требуют более высокого крутящего момента и более мощного оборудования.
Метчики-накатники бывают с каналами для подачи СОЖ и без них. В большинстве случаев необходимо использовать технологические жидкости, при этом процент масла в них должен быть порядка 6-12%. Применение смазки на масляной основе может быть неудобным для обрабатывающих центров с ЧПУ, использующих водорастворимую СОЖ. В этой ситуации концентрацию смазки следует увеличить.
Диаметр накатных метчиков может варьироваться в пределах от 0,5 мм до 19 мм. Модели больших размеров требуют использования станков с высоким уровнем мощности.
Требуется более тщательная подготовка отверстия со строгими допусками. Поскольку накатники вытесняют материал, предварительно сформированные отверстия должны иметь больший диаметр. Это особенно важно учитывать при переходе с традиционных метчиков на накатники. При накатывании резьбы в отверстии, предназначенном под режущий метчик, вытесняемый материал будет «забивать» резьбу накатника, что приведет к поломке. Размеры предварительных отверстий приводятся в соответствующих таблицах для накатников.
Имеется ограничение по твердости обрабатываемого металла или сплава (до 40 HRC), что так же может сказаться на выборе данного вида инструмента.
При создании статьи использованы:
1) Технические руководства и каталоги Kennametal, Dormer, Pramet, Sandvik Coromant.
Метчики-раскатники: особенности, плюсы и минусы «нарезания» резьбы раскатыванием без стружки
Метчики-раскатники, накатники предназначены для получения внутренней резьбы с ограничением – не более 4-х диаметров инструмента.
Резьбу на металлических деталях и заготовках можно получить разными способами, главное отличие раскатников – стружки при таком методе обработки нет.
Особенности раскатников (накатных метчиков):
Раскатники оптимально использовать для получения внутренней резьбы в глухих и сквозных отверстиях при обработке цветных и черных металлов и сплавов. Алюминий, мягкая латунь, медь, бронза с преобладанием меди, цинк, свинцовые сплавы, низкоуглеродистая сталь, пластичная нержавеющая и жаропрочная сталь – выбор металлов и сплавов довольно богатый.
Плюсы получения резьбы раскатыванием:
Недостатки метода нарезания резьбы раскатыванием
Везде есть свои нюансы. Бесстружное накатывание резьбы имеет недостатки и особенности:
Подведем итог:
Если условия и задачи позволяют использовать бесстружные метчики-раскатники, то выгоднее применять их.
Выбирайте нужные раскатники фирмы Wilson из быстрорежущей стали HSS-E, с износостойким покрытием TiALN на нашем сайте – по ссылке.
Ждем Ваших вопросов и заявок:
МЕТЧИКИ РАСКАТНИКИ ДЛЯ РЕЗЬБОНАКАТНЫХ СТАНКОВ
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О БЕССТРУЖЕЧНЫХ МЕТЧИКАХ
Применение и преимущества метчиков-раскатников
Метчики-накатники (бесстружечные метчики, метчики раскатники) рекомендуют применять при получении резьбы методом пластической деформации (накатыванием) в деталях из цветных и черных металлов, обладающих высокой пластичностью. К таким материалам относятся: алюминий и его сплавы, медь, латунь, бронза с повышенным содержанием меди, цинк и его сплавы, низкоуглеродистые и высокопластичные нержавеющие и жаропрочные стали.
Профиль накатываемой резьбы образуется за счет вдавливания инструмента в материал заготовки и выдавливания части материала во впадины инструмента.
Их основным отличием от режущих метчиков является отсутствие продольных канавок, образующих режущие кромки. Кроме того, приемный конус на этих метчиках значительно короче. На конце резьбовой части бесканавочных метчиков имеются небольшие симметрично расположенные канавки для подачи СОЖ.
Использование бесстружечных метчиков даёт ряд преимуществ:
Выбор класса точности метчика
Класс точности метчика определяется допусками (1, 2, 3B, 2B и т.п.) на внутреннюю резьбу
Что такое раскатник для резьбы
БЕССТРУЖЕЧНЫЕ МЕТЧИКИ (РАСКАТНИКИ)
Выдавливание внутренних резьб представляет значительно большие трудности по сравнению с накатыванием наружных резьб. В связи с необходимостью применения значительных крутящих моментов выдавливание внутренних резьб ограничено областью материалов, обладающих повышенной пластичностью: легких металлов и сплавов, медных и латунных сплавов, цинка и цинковых сплавов, бронзы, коррозионно-стойких и жаропрочных сталей, титана и его сплавов, а также конструкционных, легированных и инструментальных сталей с пределом прочности до 500 МПа. При этом предъявляются особые требования к инструменту (в части его формы и прочности), диаметру отверстия под выдавливание, режимам выдавливания и смазке.
В настоящее время известны три способа получения внутренних резьб пластическим деформированием: применением самонакатывающих винтов и шпилек, раскатыванием роликовыми головками и выдавливанием резьбы с помощью специального инструмента — бесстружечных метчиков, называемых иногда так же накатниками или раскатниками.
Самонакатывающие (резьбовыдавливающие) винты, болты (рис. 1) и шпильки изготавливаются из закаленной стали и имеют в поперечном сечении форму округленного многогранника для более легкого ввинчивания в отверстие. По сути самонакатывающий винт представляет собой одноразовый бесстружечный метчик. Такой способ получения резьб рекомендуется для ввинчивания стальных шпилек в корпусные детали из цветных металлов. Он обеспечивает плотное неразъемное соединение. Однако этот способ имеет следующие недостатки: более высокая стоимость винтов или шпилек по сравнению с обычными; большее потребное усилие ввинчивания; необходимость точного центрирования шпилек для избежания перекосов при сборке.
Рис. 1. Самонакатывающие (резьбовыдавливающие) винты и болты.
Все более широкое применение самонакатывающие винты находят в машиностроении и строительстве для соединения листовых материалов, поскольку их применение существенно повышает производительность труда и обеспечивает большую надежность резьбового соединения, по сравнению с самонарезающими винтами.
Роликовые головки нашли применение при получении внутренних резьб диаметром от 30 мм и выше. По конструкции они близки к аксиальным головкам для накатывания наружных резьб.
Рис. 2. Бесстружечный метчик.
Существенное влияние на протекание процесса резьбовыдавливания оказывает геометрия участков вершин контура поперечного сечения инструмента — бесстружечного метчика. Различные варианты сечений представлены на рис. 3. Рассмотрение приведенных форм сечений позволяет классифицировать их по симметрии контура (симметричный или не симметричный) и по наличию на контуре сечений резьбы полного профиля (по всему периметру или же на отдельных участках). Наибольшее распространение получил симметричный контур с полным профилем резьбы по всему периметру.
Рис. 3. Формы поперечного сечения бесстружечных метчиков.
Бесстружечный метчик состоит из заборной части, служащей для выдавливания резьбы; калибрующей, предназначенной для направления инструмента и калибрования выдавленного профиля, и хвостовой части, с помощью которой метчик закрепляется в патроне. Основную работу по выдавливанию резьбы в отверстии выполняет заборная часть метчика. В отличие от режущих метчиков бесстружечные метчики не имеют на рабочей части продольных канавок, образующих режущие кромки. Силы деформирования и стойкость метчика в значительной степени зависит от формы заборной части. Наиболее рациональной является предлагаемая конструкция заборной части, обеспечивающая ее равнонагруженность.
Бесстружечные метчики по принципу работы делятся на две группы: внутренний диаметр первой группы не участвует в формировании вершин выдавливаемой резьбы и не ограничивается точными размерами (незаполненный контур); внутренний диаметр второй группы формирует вершины обрабатываемой резьбы (заполненный контур). При выдавливании резьбы метчиком с незаполненным контуром на вершине резьбы образуется складка металла — «кратер».
Метчик с заполненным контуром образует вершину выдавленной резьбы, соответствующую контуру впадины метчика. В зависимости от материала детали и требований, предъявляемых к резьбе, метчики могут быть изготовлены с незаполненным и заполненным контурами. Экспериментальные исследования показали, что обработка резьбы метчиками с заполненным контуром в заготовках из черных металлов сопряжена с трудностями, так как при небольшом переполнении профиля резьбы металлом гайки происходит резкое возрастание крутящего момента и заклинивание метчика, приводящее к его поломке. Поэтому при обработке заготовок из черных металлов метчики с заполненным контуром применять не рекомендуется, в связи с необходимостью очень точной обработки отверстия под резьбу. При изготовлении гаек из цветных металлов и их сплавов выбор заполненного или незаполненного контура определяется в основном требованиями к качеству вершин выдавленной резьбы. Менее точные и неответственные резьбы следует обрабатывать метчиками с незаполненным контуром, а точные, к которым предъявляются повышенные требования, —с заполненным. Метчики с незаполненным контуром более просты в изготовлении и крутящий момент при выдавливании меньше, чем у метчиков с заполненным контуром. Однако качество вершин и точность размеров резьбы выше при использользовании метчиков с заполненным контуром. Повышенные требования, предъявляемые к внутренней резьбе во многих отраслях машиностроения (особенно в приборостроении), приводят к необходимости рекомендовать бесстружечные метчики с заполненным контуром, несмотря на связанное с этим повышение крутящего момента при резьбовыдавливании и повышении стоимости метчиков.
Обработку бесстружечными метчиками осуществляют на том же оборудовании, что и обычными: на токарных, сверлильных, гайконарезных станках и т.д.
К технологическим факторам, влияющим на точность и качество выдавленной резьбы, следует отнести выбор диаметра отверстия под выдавливание, скорость резьбовыдавливания и смазочно-охлаждающую жидкость СОЖ.
Одним из основных условий, обеспечивающих точность и качество выдавленной резьбы, является правильный выбор диаметра отверстия под выдавливание резьбы. Диаметр отверстия под накатывание резьбы определяется исходя из принципа равенства объемов металла до и после пластической деформации. Для наиболее простых форм профиля резьбы (треугольной и трапецеидальной) получены аналитические формуля для расчета диаметра отверстия под накатывание резьбы. В более сложных случаях можно определить диаметр отверстия под накатывание путем 3D моделирования.
Смазывающе-охлаждающие жидкости способствуют снижению сил, затрачиваемых на работу, связанную с деформацией металла, с преодолением сил трения и др. Экспериментальными исследованиями установлено, что стойкость бесстружечных метчиков, крутящий момент, точность и качество резьбовых отверстий зависят от физических свойств материала заготовки (вязкости, теплопроводности, теплоемкости), количества и способа подвода СОЖ в зону деформации. Поломки метчика являются обычно следствием неправильного подбора СОЖ или недостаточной смазки в зоне обработки. Лучшие результаты (наименьшие крутящие моменты) обеспечивают кашалотовый жир, олеиновая кислота и 40 %-ный хлорированный парафин. Сульфофрезол вызывает по сравнению с приведенными смазками увеличение крутящего момента в полтора раза, поэтому применение сульфофрезола при обработке резьбы в стальных деталях нежелательно. Измерение крутящих моментов при выдавливании резьбы в цветных металлах показало, что существенного влияния на Мкр вид смазки не оказывает. Наибольшая стойкость метчиков при выдавливании резьбы в алюминиевых сплавах получена при использовании олеиновой кислоты. Имеются также рекомендации по применению при выдавливании резьбы в алюминии сульфофрезола в распыленном состоянии или с 5 %-ным СОЖ 5911, а при выдавливании стали — смазывание с присадкой дисульфида молибдена.
Рекомендуемые скорости выдавливания внутренних резьб бесстружечными метчиками приведены в таблице 1.
Рекомендуемые скорости выдавливания внутренних резьб бесстружечными метчиками
Для получения резьб с крупным шагом и резьб в заготовках из малопластичных материалов могут использоваться комбинированные режуще-деформирующие метчики, имеющие режущие зубья, срезающие большую часть припуска, и калибрующие, обеспечивающие упрочнение формируемой резьбы пластическим деформированием. Припуск под накатывание у подобных инструментов не превышает, как правило, 0,1 мм.