МЕТЧИК Российский патент 1997 года по МПК B23C5/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, в частности к нарезанию внутренних резьб метчиками.

Известна конструкция метчика, выбранного в качестве прототипа, боковые стороны зубьев которого затылованы на режущей и калибрующих частях, причем зубья режущей части выполнены с величиной затылования большей, чем зубья калибрующей части.

Недостатком известной конструкции метчика является срезание дополнительных стружек зубьями калибрующей части из-за поворота зубьев при скручивании метчика от нагрузки.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в увеличении надежности инструмента и повышении точности получаемой резьбы.

Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что в метчике, режущая и калибрующая части которого выполнены с занижениями на боковых сторонах профиля и по задней поверхности, согласно изобретению режущие и калибрующие зубья со стороны передней поверхности имеют незаниженный участок, ширина которого составляет не менее 0,1 мм, но не более 0,012•D^1,8, где D номинальный диаметр метчика.

Анализ и сопоставление с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый метчик отличается тем, что его режущие и калибрующие зубья со стороны передней поверхности имеют незаниженный участок, ширина которого составляет не менее 0,1 мм, но не более 0,012•D^1,8, где D - номинальный диаметр метчика.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, явным образом не следуют из уровня техники, и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в следующем. При постепенном врезании метчика в обрабатываемое отверстие нагрузка на него растет, достигая наибольшего значения при вводе в отверстие всей режущей части. При этом метчик скручивается, и все зубья режущей и калибрующей частей поворачиваются. Первые зубья режущей части поворачиваются на малый угол, так как суммарная нагрузка мала. Последние зубья режущей и зубья калибрующей частей имеют наибольший угол поворота ("депланация зубьев"). Однако из-за занижения на боковых поверхностях каждого зуба при его повороте зуб не упирается в обработанную поверхность и не срезает своей боковой режущей кромкой слой металла. Точность нарезаемой резьбы получается более высокой, чем у метчика прототипа, где явление поворота зубьев на калибрующей части приводит к "разбиванию" резьбы. Одновременно по этой же причине нагрузка на метчик снижена, а надежность его повышена. Из-за наличия занижения на задних поверхностях зубьев на режущей и калибрующей частях площадь соприкосновения задних поверхностей с обрабатываемой поверхностью уменьшена. Это дополнительно приводит к понижению нагрузки на метчик.

Малая ширина незаниженного участка профиля зубьев, составляющая не менее 0,1 мм, но не более 0,012•D^1,8, где D номинальный диаметр метчика, также приводит к снижению трения, т.к. площадь соприкосновения боковых поверхностей зуба с обрабатываемой поверхностью снижена по сравнению с метчиком-прототипом [1]
Ширина незаниженного участка профиля зубьев, составляющая не менее 0,1 мм, но не более 0,012•D^1,8, назначена, исходя из следующих соображений.

Нижний предел ширины незаниженного участка профиля зубьев, составляющий не менее 0,1 мм, задан минимально возможным из условия сохранения устойчивости процесса резания. Он приближенно равен ширине цилиндрической ленточки на зубьях калибрующей части у разверток.

Верхний предел ширины незаниженного участка профиля зубьев, составляющий 0,012•D^1,8, где D номинальный диаметр метчика, является максимально возможным, при котором еще депланация зубьев практически не влияет на точность нарезаемой внутренней резьбы. Действительно, величина приращения производящего среднего диаметра метчиков М6.М27 из-за депланации зубьев Δd_з составляет 0,05.0,1 мм.

Очевидно, что приращение производящего среднего диаметра за счет деформации от кручения метчика (депланация поперечного сечения) Δd_з в зависимости от номинального диаметра метчика будет представлять собой функцию типа

где C и α константы.

При этом, при сокращении ширины зубьев наполовину, величина приращения производящего среднего диаметра метчика также уменьшится наполовину. При ширине незаниженного участка профиля зубьев, равной 0,12 ширины зуба, величина приращения производящего среднего диаметра, например М6, составит:
Dd_з = 0,12•0,05 мм = 0,006 мм,
т.е. практически не влияет на точность нарезаемой резьбы.

Исходя из этих соображений была разработана таблица N 1.

При принятой для заявляемого метчика величине приращения производящего среднего диаметра 0,006-0,007 мм (см. графу 5 табл.1) максимально допустимая ширина незаниженного участка профиля зубьев будет составлять в миллиметрах величину, приведенную в графе 6, в долях ширины зуба в графе 7, в долях номинального диаметра метчика в графе 8.

Принимая, что максимально допустимая ширина незаниженного участка профиля зубьев зависит от номинального диаметра метчика согласно функции
a_max=K•D^β, где K и β - константы,
то обработка данных табл.1 дает
a_max=K•D^β = 0,012•D^1,8 мм
Согласно этой формулы были рассчитаны величины максимально допустимой ширины незаниженного участка профиля зубьев a_max при разных номинальных диаметрах D, которые приведены в таблице 2.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1 показан общий вид метчика. На фиг. 2 сечение А-А (Б-Б) на фиг. 1. На фиг. 3 вид В (на переднюю поверхность зуба) на фиг.2. На фиг. 4 - сечение С-С на фиг.2.

Тонкой линией (фиг. 2 и 4) показан профиль незатылованной и удаленной части зуба.

Метчик содержит режущую часть 1, калибрующую часть 2 и хвостовик 3. На боковых и задних поверхностях каждого зуба выполнены занижения 4, прилегающие к тыльной поверхности 5 зуба. При этом незаниженный участок профиля зубьев расположен со стороны передней поверхности 6, и его ширина а составляет не менее 0,1 мм, но не более 0,012•D^1,8, где D номинальный диаметр метчика.

Метчик работает следующим образом. При врезании режущей части 1 нагрузка на метчик постепенно растет, достигая максимума при вхождении в обрабатываемое резьбовое отверстие всей режущей части 1. Одновременно, от скручивания метчика, все зубья 7 режущей 1 части поворачиваются, чем ближе к началу калибрующей части 2, тем на больший угол. Все зубья 7 калибрующей части 2 также поворачиваются на определенный угол, больший, чем угол поворота зубьев режущей части 1. Этот угол зависит от нагрузки. Однако из-за наличия занижения 4 на боковых поверхностях каждого зуба 7 зубья на режущей части 1 и на калибрующей части 2, поворачиваясь, не упираются своей боковой стороной, прилегающей к тыльной поверхности 5, в обработанную резьбовую поверхность. Дополнительные стружки с профиля нарезаемой резьбы не снимаются, что приводит к получению более точного резьбового отверстия. По этой же причине нагрузка на метчик снижена, а вероятность поломок уменьшена. Занижения 4 задней поверхности каждого зуба 7 приводят к дополнительному снижению нагрузки за счет уменьшения сил трения. Силы трения уменьшаются и из-за того, что метчик контактирует с обрабатываемой поверхностью по узким полоскам, прилегающим к передней поверхности 6, величина которых составляет не менее 0,01 мм, но не более 0,012•D^1,8, где D номинальный диаметр метчика.

Предлагаемый метчик может перетачиваться по задней поверхности для метчиков с малыми номинальными диаметрами и по задней и передней поверхностям для метчиков с большими номинальными диаметрами.

Внедрение заявляемого метчика позволяет значительно повысить точность нарезания резьб, особенно при применении станков и патронов с резьбовыми копирами или на станках с ЧПУ, снизить нагрузку на метчик от сил трения, что очень важно для метчиков малых типоразмеров, уменьшить количество поломок метчиков, повысить их надежность. Очень важным является высокая технологичность получения занижения, которое быстро и одновременно может выполняться на всех зубьях метчика, как на его режущей, так и на калибрующей частях.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к обработке металлов резанием, в частности к нарезанию внутренних резьб метчиками. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигается тем, что в метчике, режущая 1 и калибрующая 2 части которого выполнены с занижениями 4 на боковых сторонах профиля и по задней поверхности, согласно изобретению режущие и калибрующие зубья 7 со стороны передней поверхности 6 имеют незаниженный участок, ширина "а" которого составляет не менее 0,1 мм, но не более 0,012•D^1,8, где D - номинальный диаметр метчика. 4 ил., 2 табл.

Метчик, режущая и калибрующая части которого выполнены с занижениями на боковых сторонах профиля и по задней поверхности, отличающийся тем, что режущие и калибрующие зубья со стороны передней поверхности имеют незаниженный участок, ширина которого составляет не менее 0,1 мм, но не более 0,12 • D^1 , 8, где D номинальный диаметр метчика.