Дефекты резьбы при нарезании метчиком: причины и решения

Брак резьбы после метчика сначала определяют калибром-пробкой: не идёт проходная сторона ПР, значит резьба мала или витки забиты, заходит дальше двух оборотов непроходная НЕ, значит резьба больше допуска. Причина почти всегда в одном из четырёх мест: метчик, отверстие, режим со станком или смазка. Ниже сводная таблица, разбор каждого дефекта и отдельно раскатники, которые при бедной эмульсии дают заниженную резьбу.

Сначала калибр: какой дефект перед вами

Внутреннюю резьбу проверяют резьбовой калибр-пробкой. Проходная сторона ПР должна ввинчиваться рукой на всю длину резьбы. Непроходная НЕ проверяет, не вышел ли средний диаметр за верхнюю границу допуска: производители калибров считают резьбу годной, если НЕ входит рукой с каждого торца не больше чем на два оборота. Порядок проверки описан в статье как нарезать резьбу метчиком и плашкой, здесь важнее, о чём говорит отказ.

• ПР не идёт или идёт туго. Средний диаметр меньше допуска или профиль забит налипшим металлом и стружкой. Внутренний диаметр резьбы проверяют отдельно, гладкой калибр-пробкой.
• НЕ заходит дальше двух оборотов. Резьба разбита по среднему диаметру. Если НЕ проходит только у входа, а глубже встаёт, это раструб: метчик бил или шёл с перекосом.
• Калибры проходят, но витки рваные, с задирами или налипами. Размер в допуске, а поверхность плохая: причину ищут в смазке, скорости и состоянии метчика.

Дефекты, причины и решения в одной таблице

Таблица собрана по разборам неисправностей Sandvik Coromant, Gühring и YG-1. Начинайте с того, что проверяется быстрее: метчик, сверло и концентрация эмульсии, потом станок.

Резьба больше номинала

Метчик разбивает резьбу, когда его ведут не по шагу или не по оси. Что проверить по порядку:

1. Подача и патрон. Sandvik Coromant называет неправильную осевую подачу и патрон, который тянет метчик вперёд быстрее шага: метчик подрезает боковые стороны витков. На ЧПУ подача на оборот равна шагу, на станке с ручной подачей метчик держат в патроне с осевой компенсацией и не давят на него, когда он захватил витки.
2. Соосность. Gühring советует проверить, совпадают ли оси отверстия и метчика: если деталь сдвинулась между сверлением и нарезанием, резьба разбивается. Надёжнее сверлить и резать с одной установки.
3. Биение. YG-1 связывает завышенный размер и раструб на входе с биением метчика и изношенным патроном, цангой или переходником. Разбитую цангу меняют, в каталоге есть цанги ER от ER8 до ER40.
4. Стружка и дно. По данным Gühring, заклинившая стружка разбивает витки, YG-1 добавляет упор метчика в дно отверстия.
5. Скорость. Gühring связывает неверный размер с завышенной скоростью резания, Sandvik Coromant упоминает и слишком низкую. Её берут из каталога на конкретный метчик.
6. Допуск метчика. Стандартный допуск для метрической резьбы 6H, он же класс ISO 2, для точных соединений выпускают метчики 4H (ISO 1). Метчики 6G и 7G рассчитаны на резьбу под покрытие, без покрытия такая резьба может выйти за верхнюю границу 6H. Сверьте маркировку на хвостовике с чертежом.

Резьба меньше номинала

Когда ПР-калибр не идёт, начинают с метчика и отверстия, потом проверяют станок, материал и покрытие.

• Износ метчика. Изношенный метчик теряет диаметр, и Gühring видит здесь одно решение: новый инструмент. По таблице YG-1 износ даёт ещё задиры, сколы и поломки.
• Тесное отверстие. Sandvik Coromant прямо относит маленькое отверстие под резьбу к причинам заниженной резьбы. Сверло берут по ГОСТ 19257, для нержавейки, титана и других вязких материалов по отдельной таблице, обе собраны в статье отверстие под резьбу: таблица диаметров свёрл.
• Материал смыкается. В перечне Sandvik Coromant есть и такая причина: после выхода метчика материал немного возвращается, и резьба выходит меньше. Совет производителя: метчик с более высоким допуском, на практике это, например, 6G вместо 6H, если такое поле допускает чертёж.
• Рассогласование при жёстком нарезании. По данным Gühring, резьба выходит меньше, если станок при жёстком нарезании отстаёт и не идёт точно по шагу. Помогает синхронный резьбонарезной патрон, он гасит небольшое рассогласование шпинделя и подачи.
• Покрытие после нарезания. Покрытие ложится и на витки, и резьба становится туже. Под покрытие производитель метчиков Völkel советует допуски 6G и 7G, а под толстый слой горячего цинкования метчики с увеличением на 0,1 мм.
• Налипание. Налипший на витки металл и стружка в профиле не пускают калибр даже при верном метчике. Это вопрос смазки, о ней следующий раздел.

Рваная резьба, задиры и налипание металла

Рваные витки, задиры и налипший на зубья металл обычно появляются вместе. Все три производителя называют среди причин смазку, а YG-1 разбирает подачу СОЖ подробнее:

• концентрация эмульсии ниже нормы, оптимальной для нарезания резьбы YG-1 называет 8-10 %;
• струя не попадает в отверстие: нужно максимальное давление СОЖ и сопло, направленное в отверстие и на метчик;
• в эмульсии мелкая стружка и шлам: плохая фильтрация даёт рваную резьбу и даже завышенный размер, поэтому фильтр чистят или меняют.

Вторая группа причин в метчике и режиме. Нарост на кромке Sandvik Coromant связывает с изношенным метчиком и метчиком не под материал, YG-1 предлагает покрытие против налипания. Задиры появляются и при скорости выше или ниже рекомендованной, и при слишком короткой заборной части.

Отдельный случай: наклёп, когда метчик режет упрочнённую стенку отверстия. Sandvik Coromant называет наклёп причиной сколов и быстрого износа, YG-1 советует держать сверла под резьбу острыми и не сверлить такие отверстия с выводом сверла.

Концентрации по паспортам концентратов и смазки для ручной работы собраны в статье СОЖ для нарезания резьбы. Готовые составы в разделе СОЖ для нарезания резьбы каталога. Например, у полусинтетической СОЖ GENEX 45 в составе противоизносные и противозадирные присадки, а нарезание резьбы метчиками, плашками и резьбофрезами, включая глухие отверстия, указано в описании прямо.

Выкрашивание зубьев, износ и поломка метчика

Сколы на зубьях и поломка часто идут друг за другом: выкрошенный метчик режет тяжелее и вскоре ломается. Для сколов Sandvik Coromant называет упор в дно, заклинившую стружку, наклёп, нехватку смазки и метчик не под материал. Для поломки к упору, стружке и смазке добавляются тесное отверстие, большой крутящий момент, износ и завышенная скорость.

Главная причина поломки по Gühring: стружка не выходит из отверстия, заклинивает метчик, и он ломается не позже реверса. В сквозном отверстии реверс включают только после того, как метчик полностью прошёл резьбу: последний виток должен быть дорезан, а стружка уйти вниз. От перегрузки Sandvik Coromant советует патрон с ограничением крутящего момента.

Быстрый износ без сколов Sandvik Coromant объясняет высокой скоростью, неподходящим покрытием, нехваткой смазки, тесным отверстием и наклёпом.

Как не сломать метчик при ручной работе и как извлечь обломок, рассказано в статье как нарезать резьбу метчиком. Если поломки повторяются на дорогих деталях, на станке с ЧПУ резьбу можно фрезеровать: размер подгоняют коррекцией, а сломанная фреза не застревает в отверстии, как метчик. Подробнее в статье про резьбофрезерование на ЧПУ, в каталоге есть твердосплавные резьбофрезы под метрическую резьбу.

Плохая резьба в глухих отверстиях

В глухом отверстии стружке некуда уйти, и большая часть проблем здесь связана со стружкой и дном. Что советуют производители:

• Метчик не должен упираться в дно. Gühring предлагает проверить глубину отверстия, засверлить глубже, если позволяет чертёж, или взять метчик с более короткой заборной частью.
• Метчик с подточкой (форма B) гонит стружку вперёд, на дно, и YG-1 прямо запрещает его в глухих отверстиях. Нужен метчик со спиральной канавкой, она выводит стружку к хвостовику.
• Если стружка путается вокруг метчика, Gühring советует поднять скорость резания и взять метчик с углом спирали 45-50°, а по стали метчик со стружечными канавками без покрытия: стружка у него короче.
• При глубине резьбы больше трёх диаметров YG-1 рекомендует специальный метчик: обычному не хватает длины канавки для стружки.

Раскатник и концентрация эмульсии

Раскатник, или бесстружечный метчик, не режет, а выдавливает резьбу: металл стенки затекает в профиль инструмента, стружки нет. Его брак связан в основном с отверстием и смазкой.

• Материал. Раскатывают пластичные материалы: стали, титановые и алюминиевые сплавы. По данным Emuge, серый чугун и заэвтектические силумины формуются плохо, а магний обычным раскатником не обрабатывают.
• Отверстие. Под раскатник оно больше, чем под режущий метчик, и выдерживать его нужно точно. По Gühring, при большом отверстии профиль не доформовывается, при маленьком раскатник выдавливает лишний металл, и резьба получается переформованной. Диаметры даны в статье про отверстия под резьбу.
• Вершина витка. У раскатанной резьбы вершина витка по внутреннему диаметру обычно раздвоена: металл затекает в профиль с двух сторон и смыкается не до конца. Для раскатки это нормально и само по себе браком не считается.

Про смазку Gühring пишет прямо: при слишком низкой концентрации масла в эмульсии металл налипает в отверстии, и внутренний диаметр резьбы выходит меньше допуска, а нечистая поверхность витков тоже признак налипания. Поэтому при заниженной или шероховатой резьбе после раскатника сначала проверяют концентрацию, потом инструмент:

1. Измерьте концентрацию рефрактометром для СОЖ: показание шкалы Brix умножают на коэффициент из паспорта концентрата.
2. Сравните результат с паспортом: для резьбы концентрацию держат у верхней границы паспортного диапазона.
3. Если концентрация упала, доливайте не воду, а заранее приготовленную эмульсию повышенной концентрации. Сколько её нужно, считает калькулятор СОЖ по показанию рефрактометра.
4. Там, где много резьбы, меряйте чаще: в небольшом баке концентрация быстро меняется из-за испарения и уноса со стружкой.

Частые вопросы

Почему метчик режет резьбу больше номинала?

Его ведут не по шагу или не по оси: подача не равна шагу, деталь сместилась после сверления, метчик бьёт в изношенной цанге. Проверьте и маркировку: метчик 6G или 7G под покрытие режет больше стандартного 6H.

Почему проходной калибр ПР не вкручивается в новую резьбу?

Резьба мала по среднему диаметру или витки забиты налипшим металлом. Проверьте износ метчика, диаметр отверстия и концентрацию эмульсии, а в вязких материалах возьмите метчик с более высоким допуском, если его допускает чертёж.

Можно ли исправить разбитую резьбу?

Метчиком того же размера нет, лишний металл уже срезан. Если чертёж позволяет, нарезают следующий размер или ставят ремонтную спиральную вставку.

Чем раскатник отличается от обычного метчика?

Раскатник не режет, а выдавливает резьбу, стружки нет. Отверстие под него больше, материал нужен пластичный, а раздвоенная вершина витка для такой резьбы типична.

Какая концентрация эмульсии нужна для раскатника?

Та, что паспорт концентрата даёт для резьбы, ближе к верхней границе. По данным Gühring, при бедной эмульсии металл налипает в отверстии и внутренний диаметр резьбы выходит меньше допуска. Проверяйте концентрацию рефрактометром перед партией.

Подберём СОЖ под ваши метчики и раскатники, материал и станок и подскажем рабочую концентрацию для резьбы. Звоните +7 (495) 135-25-88 или смотрите раздел СОЖ для нарезания резьбы в каталоге, доставляем по России.