Как выбрать метчик YAMAWA

Нарезание внутренней резьбы остается одной из наиболее ответственных и критических операций в современной металлообработке. В отличие от фрезерования или точения, где инструмент работает в открытом пространстве и при возникновении проблем его можно оперативно отвести, инструмент для нарезания резьбы работает в замкнутом контуре. Поломка инструмента на завершающем этапе обработки детали часто приводит к браку дорогостоящей заготовки, простою оборудования и существенным финансовым потерям.

Японская корпорация YAMAWA по праву считается одним из мировых лидеров в области разработки и производства резьбонарезного инструмента. Продукция бренда славится высочайшей точностью профиля, стабильностью геометрических параметров от партии к партии, а также увеличенным периодом стойкости. Огромный ассортимент продукции позволяет подобрать оптимальное решение практически под любую технологическую задачу. Однако, чтобы потенциал инструмента раскрылся в полной мере, инженер-технолог должен детально учитывать комплекс факторов: от типа отверстия и физико-механических свойств обрабатываемого материала до параметров оборудования и характеристик применяемой смазочно-охлаждающей жидкости.

Первоочередной критерий, определяющий выбор конструктивного исполнения инструмента, — характер обрабатываемого отверстия. Конструкция стружечных канавок должна гарантировать надежный и бестарный вывод стружки из зоны резания, так как именно скопление стружечных масс является основной причиной поломки инструмента.

Сквозные отверстия и особенности эвакуации стружки
При работе со сквозными отверстиями ключевой задачей является перемещение стружки вперед по ходу движения инструмента, то есть выталкивание ее сквозь само отверстие. Для решения этой задачи используются инструменты с прямой стружечной канавкой и специальной подточкой заборной части, которую часто называют подточкой с направленной подрезкой.

Геометрия такой подточки выполнена под определенным углом к оси инструмента. При вращении режущие кромки сгибают и направляют сходящую стружку вперед, предотвращая ее попадание в канавки внутри самого отверстия. Стружечные канавки у таких моделей делают достаточно мелкими, что значительно увеличивает площадь поперечного сечения и повышает жесткость на скручивание. Это делает инструменты для сквозных отверстий чрезвычайно стойкими к поломкам даже при высоких нагрузках.

Глухие отверстия и спиральные канавки
Обработка глухих отверстий — более сложная задача. Главная опасность здесь — скопление и заклинивание стружки на дне отверстия, что неизбежно ведет к крошению режущих кромок или мгновенной поломке инструмента.

Для глухих отверстий применяются инструменты со спиральными стружечными канавками. В процессе резания спиральная канавка работает аналогично шнеку или шнековому транспортеру: она захватывает образующуюся стружку и выводет ее вверх, в направлении хвостовика, наружу из обрабатываемого отверстия.

Заборная часть (фаска) определяет распределение нагрузки по режущим кромкам:

• Форма B (4–5 шагов): Для сквозных отверстий. Минимальный износ режущих кромок.
• Форма C (2–3 шага): Для глухих отверстий стандартного типа.
• Форма E (1.5–2 шага): Для глухих отверстий с минимальным недорезом до дна.

При обработке мягких и вязких цветных металлов (алюминиевые сплавы, медь, латунь) применяют инструменты с глубокими, качественно полированными канавками, предотвращающими пакетирование стружки. Однако наиболее эффективным решением для таких материалов являются бесканавочные метчики, также называемые раскатниками или формирователями резьбы.

Для понимания разницы между традиционным резанием и пластическим деформированием обратимся к сравнительной характеристике.

При обработке обычных углеродистых, низколегированных и конструкционных сталей средней прочности от инструмента требуется сбалансированное сочетание высокой твердости и достаточной вязкости.

Для этой группы материалов базовым решением являются инструменты, изготовленные из быстрорежущей стали с добавлением кобальта и ванадия. Кобальт повышает красностойкость и сопротивляемость температурным нагрузкам, а ванадий увеличивает износостойкость.
Дополнительное нанесение современных износостойких покрытий, таких как нитрид титана или нитрид титана-алюминия, позволяет защитить поверхностный слой от абразивного износа и значительно повысить скорость резания.

Обработка сталей с высокой твердостью и закаленных деталей требует применения специализированного инструмента. Обычная быстрорежущая сталь в таких условиях мгновенно теряет режущие свойства.

В таких случаях применяются инструменты, выполненные из порошковых быстрорежущих сталей высокой плотности или монолитного твердого сплава. Порошковая технология обеспечивает изотропную структуру материала без внутренних дефектов, что гарантирует высочайшую прочность режущей кромки. Геометрия таких инструментов отличается усиленным режущим клином, уменьшенным передним углом и специальной округленной фаской на режущей кромке, предотвращающей микросколы при контакте с твердым материалом.

Серия SP — универсальные машинные спиральные метчики из быстрорежущей стали HSS-E без покрытия, предназначенные для нарезания резьбы в глухих отверстиях. Спиральная канавка с углом наклона 15–20° обеспечивает надёжный вывод стружки вверх по направлению к хвостовику. Рекомендуемая скорость резания — 5–10 м/мин. Размерный ряд: Metric M1.2–M48. Применяются для обработки низкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей (Ст3, Сталь 10, 20, 45) в условиях универсального и ЧПУ-оборудования.

Серия PO — машинные метчики с подточкой (Gun Taps) из быстрорежущей стали HSS-E без покрытия, предназначенные для нарезания резьбы в сквозных отверстиях. Подточка заборной части направляет стружку вперёд по ходу движения инструмента, предотвращая её заклинивание. Канавки выполнены мелкими, что повышает жёсткость на скручивание и стойкость к поломкам. Рекомендуемая скорость резания — 5–10 м/мин. Размерный ряд: Metric M1.2–M48. Применяются для обработки конструкционных сталей на сверлильных станках и станках с ЧПУ при низких и средних скоростях резания.

Серии SP и PO являются базовым решением для общего применения — универсальные, надёжные и экономичные метчики для широкого диапазона типовых задач.

Назначение: Высокоэффективная обработка вязких нержавеющих сталей (аустенитного, ферритного и мартенситного классов: AISI 304, AISI 316, 12Х18Н10Т).

Конструктивные особенности: Изготавливаются из быстрорежущей стали HSS-E с оксидированной поверхностной обработкой (Oxidized). Имеют геометрию с увеличенным передним углом и специальной затыловкой, предотвращающей налипание материала и наклеп.

Исполнение: SP-VA — со спиральной канавкой (для глухих отверстий);

PO-VA — с подточкой (для сквозных отверстий).

Нержавеющие аустенитные стали, а также жаропрочные сплавы на основе никеля и кобальта относятся к категории труднообрабатываемых материалов. Для них характерны высокая вязкость, склонность к интенсивному наклепу поверхности при деформации и выраженное налипание материала на режущую кромку.

Инструменты Yamawa для нержавеющей стали имеют специальную геометрическую адаптацию:

• Увеличенный передний угол для обеспечения острой подрезки и снижения сил резания.
• Использование геометрии с прерывистой или шахматной резьбой. В таких моделях зубья на калибрующей части расположены через один, что позволяет существенно снизить трение о стенки отверстия и уменьшить тепловыделение.
• Обязательное применение многослойных гладких покрытий с низким коэффициентом трения, препятствующих налипанию стружки.

Назначение: Высокоскоростное нарезание резьбы в алюминии, алюминиево-кремниевых сплавах (силуминах), латуни и меди.

Конструктивные особенности: Инструмент имеет крутой угол наклона спирали (до 45°), острую режущую кромку и полированные стружечные канавки, снижающие коэффициент трения. Оксидное или азотированное покрытие препятствует адгезионному износу и наростообразованию.

Исполнение: AL-SP / LA-SP — для глухих отверстий; LA-O — с оксидированием/азотированием для тяжелых условий резания в цветных сплавах.

Назначение: Обработка высокопрочных, улучшенных и среднелегированных сталей твердостью до 35–40 HRC, а также конструкционных сталей при нестабильных условиях резания.

Конструктивные особенности: Усиленное поперечное сечение сердцевины предотвращает поломку при повышенных крутящих моментах. Изготавливаются из порошковой быстрорежущей стали (HSS-P) со стойким многослойным покрытием TiCN или TiAlN.

Исполнение: HD-PO — для сквозных отверстий; HD-SP — для глухих отверстий.

Назначение: Нарезание резьбы в глубоких колодцах, ступенчатых отверстиях и труднодоступных местах заготовки.

Конструктивные особенности: Увеличенная общая длина (Long Shank) по стандартам ISO/DIN. Поставляются как в исполнении со спиральной канавкой и подточкой, так и в виде раскатников (LS-N-RS).

Область применения: Пресс-формы, штампы, корпусные детали сложной конфигурации.

Назначение: Аэрокосмическая, медицинская и энергетическая отрасль (обрабатываемые материалы: титан, Inconel, Hastelloy, Monel).

Конструктивные особенности: ZET-B / ZET-P — разработаны для титановых сплавов (BT6, Grade 5), имеют специальное азотирование и узкую ленточку для уменьшения трения. ZEN-B / ZEN-P — разработаны для жаропрочных никелевых сплавов, изготавливаются из порошковой стали HSS-P с оксидированием.

При обработке вязких цветных металлов (алюминиевые сплавы, медь, латунь) и пластичных сталей наиболее эффективным решением являются бесканавочные метчики (раскатники).

Серии Yamawa: HP-RZ / N-RS / R-S / OL-RS (серия Roll Taps).

Справочные параметры скорости резания Vc (м/мин) при применении инструмента Yamawa

Раскатники (бесканавочные метчики) работают путём пластической деформации и не образуют стружку. Скорости резания для раскатников могут быть выше, чем для классических метчиков.

Формула расчёта: n = (Vc × 1000) / (π × D), где Vc — скорость резания (м/мин), D — номинальный диаметр метчика (мм), n — обороты шпинделя (об/мин). Ниже приведены расчётные значения для типовых размеров резьбы.

В таблице представлены точные диаметры сверления под нарезание резьбы метчиками со снятием стружки (международный стандарт ISO) и раскатниками (Roll Taps):

Используйте таблицы диаметров для резания или деформирования.

Обороты n рассчитываются по рекомендованной скорости Vc. Подача: F = n × P, где P — шаг резьбы.

Для ЧПУ используйте патроны с синхронизацией и микрокомпенсацией. Для охлаждения — концентрированную эмульсию, смазочные масла или MQL.

Контролируйте диаметр отверстия, подачу СОЖ и качество резьбонарезной оснастки.

Грамотный подбор инструмента помогает снизить риск брака и простоев и уменьшить себестоимость изготовления деталей.

Для нестандартных задач, подбора режимов резания и внедрения технологии раскатывания резьбы специалисты АМТек Технолоджи проведут аудит задачи и подберут инструмент YAMAWA под условия производства.