Метчики: полный обзор инструмента для нарезания резьбы

Что такое метчик и как он устроен

Метчик — осевой режущий инструмент для образования внутренней резьбы в предварительно просверленном отверстии. Принцип работы: вращаясь и перемещаясь по оси, метчик режущими зубьями срезает стружку и формирует резьбовой профиль по всей длине резьбовой части.

Основные части метчика

Заборный (режущий) конус — передняя коническая часть с режущими зубьями. Снимает основной объём металла. Длина заборного конуса (число ниток) определяет условия нарезания: длинный (8–12 ниток) — для ручного нарезания; короткий (2–3 нитки) — машинный, для глухих отверстий.

Калибрующая часть — цилиндрическая зона с полным профилем резьбы. Доводит резьбу до точного размера, направляет метчик в процессе нарезания.

Стружечные канавки — продольные или спиральные канавки, обеспечивающие отвод стружки и подвод СОЖ. Число канавок: 2 (мелкие метчики M3–M6), 3 (M6–M18), 4 (M20 и крупнее).

Хвостовик — цилиндрическая часть для закрепления в воротке или патроне. У ручных метчиков — квадратный конец под вороток.

Типы метчиков по конструкции канавок

Метчики с прямыми канавками

Универсальный тип. Стружка отводится назад или вперёд в зависимости от направления канавок. Применяются для сквозных и глухих отверстий в пластичных и хрупких материалах: конструкционная сталь, чугун, цветные металлы. Наиболее распространённый тип в каталоге метчиков.

Метчики с правой спиральной канавкой

Спираль направлена в сторону, противоположную резанию. Стружка выталкивается назад (к хвостовику) — идеально для глухих отверстий. Угол спирали ω = 30–45°. Для вязких материалов: сталь, нержавейка, алюминий. Обязательны для нарезания глухих отверстий в вязких материалах.

Метчики с левой спиральной канавкой

Стружка выбрасывается вперёд — для сквозных отверстий в вязких материалах. Угол спирали ω = 20–30°. Обеспечивают лучший вынос стружки при длинном сквозном отверстии.

Метчики с подточкой передней грани (spiral point)

Прямые канавки с подточкой передней грани, направляющей стружку вперёд. Для сквозных отверстий в стали и нержавейке. Компромисс между универсальностью прямых канавок и стружковыводящими свойствами спиральных.

Типы метчиков по стандарту резьбы

Метрическая резьба (M)

Профиль 60°, шаг в миллиметрах. Самый распространённый стандарт. Метчики M охватывают диапазон M1–M100. Крупный и мелкий шаг: M10×1,5 (крупный) и M10×1,0 (мелкий). При заказе метчика мелкого шага — указывайте оба значения.

Трубная цилиндрическая резьба (G)

Профиль 55° (Витворта), шаг в нитках на дюйм. Применяется для трубопроводов, гидравлических и пневматических соединений. Метчики G: G1/8, G1/4, G3/8, G1/2 и т.д. Не путать с метрической — профиль принципиально другой.

Унифицированная резьба UNC/UNF

Американский стандарт, профиль 60°. UNC — основной (крупный) шаг; UNF — мелкий шаг. Применяется на оборудовании американского и японского производства. Метчики UNC обозначаются как 1/4-20 UNC (1/4 дюйма, 20 ниток на дюйм).

Коническая трубная резьба (NPT, BSPT)

Коническая резьба — для герметичных соединений без уплотнительных колец. Коничность 1:16. Применяется в нефтегазовой промышленности и трубопроводах высокого давления. Требует специальных конических метчиков и контроля момента затяжки.

Ручные и машинные метчики

Использование ручного метчика в станке без компенсирующего патрона — источник поломок. Для станочного нарезания применяются резьбонарезные патроны с осевой компенсацией.

Раскатники — бесстружечные метчики

Раскатник (thread forming tap) не режет металл, а пластически деформирует его, выдавливая резьбовой профиль. Нет стружки — нет проблем с её удалением из глухих отверстий. Резьба прочнее нарезанной, так как поверхностный слой уплотняется.

Применение раскатников ограничено пластичными металлами: алюминий, сталь до HRC 40, латунь, мягкая нержавейка. Для хрупких материалов (чугун, бронза с высоким содержанием олова) — неприменимы. Требуют отверстия большего диаметра (на 5–8% шире), чем режущий метчик того же размера.

Материалы метчиков

Покрытия метчиков

Геометрия метчика: детали

Передний угол (γ)

Определяет условия резания. Большой γ (10–15°) — острое резание, меньше усилие, для вязких материалов (нержавейка, алюминий). Малый γ (0–5°) — прочная кромка, для твёрдых материалов и прерывистого резания.

Задний угол (α)

Обеспечивает зазор между задней поверхностью и материалом. Малый α (4–6°) у калибрующей части — точность резьбы. Увеличенный α у заборного конуса — условия резания.

Заборный конус

Длинный заборный конус (8–12 ниток): плавный вход, меньшее усилие, для ручного нарезания и твёрдых материалов. Короткий (1,5–3 нитки): нарезание до дна глухого отверстия, машинное нарезание. Средний (3–5 ниток): стандарт для машинного нарезания.

Стандарты и допуски резьбы метчиков

Метчики изготавливаются с допусками по точности нарезаемой резьбы. Основные поля допусков для метрической резьбы: 6H (стандарт, наиболее распространённый), 7H (расширенный, для нарезания в труднообрабатываемых материалах с учётом упругого восстановления), 5H (повышенная точность).

Для нержавеющих и жаропрочных сталей рекомендуется поле 7H — упругий возврат материала после нарезания «закрывает» резьбу, и метчик 6H может застрять. Метчик 7H нарезает чуть «шире», компенсируя возврат.

Алгоритм выбора метчика

1. Определите стандарт резьбы (M, G, UNC, NPT и т.д.) и размер. 2. Определите материал заготовки и тип отверстия (сквозное/глухое). 3. Выберите конструкцию канавок: глухое → правая спираль; сквозное, вязкий материал → левая спираль или spiral point; сквозное, хрупкий → прямые. 4. Выберите материал: единичное производство → HSS; нержавейка → HSS-Co; серийное ЧПУ → VHM. 5. Выберите покрытие по материалу заготовки. 6. Укажите поле допуска: 6H (стандарт), 7H (нержавейка/жаропрочные).

Сводная таблица типов метчиков

Часто задаваемые вопросы

Чем метчик отличается от плашки?

Метчик нарезает внутреннюю резьбу в отверстии. Плашка — режущий инструмент для нарезания наружной резьбы на цилиндрическом стержне. Принцип работы аналогичный — вращение с одновременным осевым перемещением — но применение принципиально разное.

Можно ли нарезать резьбу G1/4 метчиком M для метрической резьбы?

Нет. Профиль метрической резьбы (60°) и трубной G (55°) различается — болт метрической системы не обеспечит герметичность в трубном соединении, и наоборот. Для трубной резьбы G применяются только специальные метчики G.

Почему метчик скрипит при нарезании стали?

Характерный скрип — признак сухого трения без достаточной смазки, тупого метчика или слишком высокой скорости. Немедленно добавьте смазку. Если скрип продолжается — проверьте состояние метчика: тупые кромки следует заменить. Продолжение работы при скрипе ведёт к поломке за несколько отверстий.

Сколько метчиков нужно для нарезания 1 000 отверстий M6 в стали 45?

HSS-метчик M6 в стали HB 200 при правильных режимах и смазке: ресурс 200–500 отверстий. Для 1 000 отверстий планируйте 2–5 метчиков HSS, или 1–2 метчика HSS-Co, или 1 VHM-метчик. Точный расчёт зависит от конкретных условий. При переходе на VHM — стоимость одного метчика выше, но суммарная стоимость резания на отверстие значительно ниже.

Метчики в STI Store

В каталоге STI Store представлены метрические метчики M, трубная резьба G, UNC. Материалы: HSS, HSS-Co, VHM. Для станочного нарезания — резьбонарезные патроны и цанги ER для метчиков. Доставка по России и Казахстану.