Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Нарезание резьбы метчиками и плашками — одна из наиболее ответственных операций в металлообработке. От правильного выбора режимов резания напрямую зависят точность профиля, шероховатость поверхности витков, стойкость инструмента и отсутствие брака. Нагрузка на зуб метчика значительно превышает нагрузку на зуб большинства других режущих инструментов из-за постоянного контакта с боковой поверхностью резьбы. Ниже приведены проверенные таблицы скоростей резания для основных групп конструкционных материалов, рекомендации по выбору СОЖ и практические советы по повышению стойкости инструмента.
Метчик — монолитный режущий инструмент для нарезания внутренней резьбы в предварительно просверленном отверстии. Конструктивно представляет собой винт с продольными или винтовыми стружечными канавками, обеспечивающими формирование и отвод стружки. Конструкция и размеры машинных и ручных метчиков для метрической, трубной и дюймовой резьбы регламентированы ГОСТ 3266-81. Точность резьбовой части — ГОСТ 16925-93.
Плашка (круглая, устаревшее название — лерка) — инструмент для нарезания наружной резьбы, выполненный в виде закалённой гайки с режущими зубьями и стружечными отверстиями. Основные параметры резьб определены ГОСТ 9150-2002 (ISO 68-1) и ГОСТ 8724-2002 (ISO 261). Плашки изготавливаются из быстрорежущих сталей Р6М5, Р6М5К5 (HSS, HSS-E), реже — из инструментальных сталей 9ХС, ХВСГ.
Главным управляемым параметром при нарезании резьбы является скорость резания Vc (м/мин). Подача при резьбонарезании не является независимым параметром — она строго равна шагу резьбы P (мм/об) и задаётся автоматически кинематикой станка или предохранительного резьбонарезного патрона.
Выбор типа метчика определяет допустимые режимы резания, качество резьбы и стойкость инструмента. Основные конструктивные разновидности метчиков для машинного нарезания:
Для ручного нарезания применяются комплектные метчики (из 2 или 3 штук: черновой, средний, чистовой), где нагрузка распределяется на несколько проходов. Машинные метчики выполняют полное нарезание за один проход.
Частота вращения шпинделя при нарезании резьбы рассчитывается по стандартной формуле:
В таблице приведены рекомендуемые скорости резания при нарезании метрической резьбы метчиками из быстрорежущих сталей (HSS / HSS-E) с применением СОЖ. Данные основаны на справочниках технолога-машиностроителя и каталогах ведущих производителей инструмента.
Нарезание наружной резьбы круглыми плашками из быстрорежущей стали (Р6М5, Р6М5К5) выполняется при пониженных скоростях резания по сравнению с метчиками ввиду более сложных условий стружкоотвода и повышенного трения по задней поверхности зубьев.
При нарезании конической трубной резьбы (по ГОСТ 6211-81, BSPT) плашками скорость резания дополнительно снижается на 30–50 % от табличных значений из-за переменного диаметра и увеличенных нагрузок.
Правильный выбор диаметра предварительного отверстия — критическое условие для качественного нарезания внутренней резьбы. Базовая формула: dотв = D − P, где D — номинальный диаметр резьбы, P — шаг. Точные значения регламентированы ГОСТ 19257-73.
Правильно выбранная смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) при нарезании резьбы выполняет несколько функций: снижение трения между инструментом и заготовкой, отвод тепла из зоны резания, улучшение стружкоотвода и повышение качества поверхности резьбы. Тип СОЖ определяется обрабатываемым материалом.
Подвод СОЖ через внутренние каналы метчика (internal coolant supply) обеспечивает лучший отвод стружки и более высокую стойкость, чем наружный подвод, особенно при глубине отверстия более 2D. Для станков с ЧПУ внутренний подвод СОЖ является предпочтительным решением.
Современные покрытия метчиков существенно влияют на допустимые скорости резания и стойкость инструмента. Выбор покрытия зависит от обрабатываемого материала.
Метчики из порошковой быстрорежущей стали (PM-HSS, ASP) в сочетании с покрытием TiAlN обеспечивают стойкость в 3–5 раз выше по сравнению с обычными HSS-метчиками без покрытия, что оправдывает их применение в серийном и массовом производстве.
Использование предохранительного резьбонарезного патрона с ограничением крутящего момента — обязательное условие при машинном нарезании, особенно в глухих отверстиях. Патрон защищает метчик от поломки при достижении дна отверстия и компенсирует рассогласование осевой подачи и шага.
Перед нарезанием резьбы необходимо выполнить зенковку фаски на входе отверстия (угол 90° или 120°, глубина 0,5–1,0 мм). Это обеспечивает правильный заход метчика и снижает нагрузку на заборную часть.
Для глубоких глухих отверстий (глубина > 2D) рекомендуется применять метчики с внутренним подводом СОЖ и винтовыми канавками с углом подъёма 40–45°, обеспечивающими эффективный отвод стружки вверх из отверстия.
Ручное нарезание резьбы выполняется комплектными метчиками (2 или 3 штуки в комплекте) с использованием воротка. Рекомендуется делать 1,5–2 оборота вперёд, затем 0,5 оборота назад для ломки стружки. Осевое усилие на метчик подаётся только в начале захода (первые 2–3 витка), далее метчик втягивается в отверстие самостоятельно по резьбе.
Диаметр стержня под наружную резьбу, нарезаемую плашкой, должен быть несколько меньше номинального диаметра резьбы (на 0,05–0,2 мм в зависимости от материала и диаметра). Перед нарезанием на торце стержня необходимо снять фаску под углом 45° для облегчения захода плашки.
При нарезании резьбы в контакте с заготовкой находится значительно большая площадь режущих кромок, чем при сверлении. Полный профиль резьбы одновременно взаимодействует с материалом, что создаёт повышенные силы резания и тепловыделение. Скорость резания при нарезании метчиком составляет 30–60 % от скорости сверления того же материала.
Технически возможно при малых объёмах работ, но стойкость обычного HSS-метчика в аустенитной нержавеющей стали будет крайне низкой (10–30 отверстий). Рекомендуется применять метчики HSS-E (Co5) с покрытием TiN или TiAlN. Нарезание нержавейки требует непрерывной подачи масла с EP-присадками; остановка метчика в отверстии приводит к наклёпу материала и может вызвать поломку инструмента.
Для глухих отверстий оптимальны метчики с винтовыми (спиральными) канавками с углом подъёма 40–45°. Такие канавки эффективно выводят стружку вверх, из отверстия. Метчики с прямыми канавками и выходной заточкой (spiral point) для глухих отверстий непригодны — они проталкивают стружку вперёд, к дну отверстия. Угол подъёма канавок 15° подходит для неглубоких глухих отверстий в коротко-стружечных материалах (чугун).
Раскатник (forming tap) формирует резьбу пластическим деформированием, без снятия стружки. Он имеет лопастную (многогранную) форму без стружечных канавок. Раскатники обеспечивают более высокую прочность резьбы (волокна металла не перерезаются), увеличенную стойкость (в 3–5 раз по сравнению с режущими метчиками) и возможность работы на повышенных скоростях. Однако они применимы только для пластичных материалов (сталь до σв ≤ 800 МПа, алюминий, медь) и требуют увеличенного диаметра предварительного отверстия.
Серый чугун — коротко-стружечный материал, поэтому допускает повышенные скорости нарезания: 8–15 м/мин метчиком из HSS и до 18 м/мин из HSS-E. Основной механизм износа — абразивный (из-за твёрдых включений графита и карбидов). Обработка ведётся без СОЖ с обдувом сжатым воздухом для удаления мелкой стружки. Применение СОЖ не рекомендуется — жидкость смешивается с графитовой пылью и образует абразивную пасту.
Основное (машинное) время нарезания резьбы метчиком или плашкой: T0 = (L + L1 + L2) / (n × P) × k, где L — длина нарезаемой резьбы (мм), L1 — длина врезания (заборной части), L2 — перебег, n — частота вращения (об/мин), P — шаг резьбы (мм), k ≈ 1,8 — коэффициент, учитывающий время обратного хода (скорость обратного хода, как правило, выше прямого).
Нарезание резьбы в алюминиевых сплавах без СОЖ крайне нежелательно. Алюминий склонен к налипанию на режущие кромки инструмента (наростообразование), что приводит к ухудшению качества резьбы, увеличению крутящего момента и поломке метчика. Минимально допустимая мера — смазывание метчика керосином или маслом перед каждым отверстием.
Основные причины: занижен диаметр предварительного отверстия; перекос оси метчика относительно оси отверстия; отсутствие смазки; работа чистовым метчиком без предварительного прохода черновым (для комплектных метчиков); попытка нарезать резьбу за один проход без ломки стружки (без обратного поворота). Следует строго следовать таблице диаметров отверстий по ГОСТ 19257-73 и выполнять обратный поворот на 0,5 оборота после каждых 1,5–2 оборотов вперёд.
Покрытие TiN (нитрид титана) обеспечивает увеличение стойкости метчика в 2–4 раза по сравнению с непокрытым HSS-метчиком при обработке сталей и чугунов. Покрытие снижает коэффициент трения, повышает твёрдость поверхности до ~2300 HV и термостойкость до ~600 °C. Допустимая скорость резания с покрытием TiN может быть увеличена на 15–30 %. Покрытие TiAlN ещё более эффективно — стойкость до 600 °C по термостойкости уступает, но до ~900 °C, что особенно полезно при обработке легированных и жаропрочных сталей.
Конструкция и размеры машинных и ручных метчиков для метрической, трубной и дюймовой резьбы определены ГОСТ 3266-81. Допуски на изготовление резьбовой части — ГОСТ 16925-93. Диаметры отверстий под метрическую резьбу — ГОСТ 19257-73. Профиль метрической резьбы — ГОСТ 9150-2002 (ИСО 68-1). Основные размеры метрической резьбы — ГОСТ 24705-2004 (ИСО 724). Выход резьбы, сбеги и проточки — ГОСТ 10549-80. Метчики с шахматным расположением зубьев для нержавеющих сталей — ГОСТ 17927-72.
Настоящая статья носит исключительно ознакомительный и информационный характер. Автор и владелец сайта не несут ответственности за любые прямые или косвенные убытки, ущерб или последствия, возникшие в результате использования или невозможности использования информации, представленной в данном материале. Все технические данные приведены на основании открытых источников, действующих стандартов и каталогов производителей инструмента, однако могут содержать неточности. Перед принятием инженерных и технологических решений необходимо обращаться к актуальным редакциям нормативных документов, каталогам конкретных производителей инструмента и консультироваться с квалифицированными технологами.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.