Что такое накатные метчики и почему они превосходят нарезные метчики при нарезании резьбы в больших объемах?

Нарезание резьбы — одна из наиболее важных операций в точном производстве, и выбор инструмента напрямую определяет, будет ли производственная линия работать прибыльно или нет.Прокатные краныстали доминирующим решением в крупных отраслях промышленности, постоянно обеспечивая более длительный срок службы инструмента, превосходную прочность резьбы и значительно более низкие затраты на деталь по сравнению с обычными метчиками. Для производителей, выполняющих тысячи резьбовых отверстий за смену, разница не является незначительной — она революционна.

ВТайчжоу Hongyi Precision Tools Co., Ltd.Наши инженеры потратили годы на совершенствование геометрии, состава материала и обработки поверхности наших метчиков, чтобы удовлетворить строгие требования автомобильной, аэрокосмической, электронной и общей металлообработки. В этой статье подробно рассказывается, что такое накатные метчики, чем они превосходят нарезные метчики по всем измеримым показателям и почему ведущие производители во всем мире переключают свои операции по нарезанию резьбы на технологию нарезания резьбы.

Оглавление

• Что такое поворотные краны и как они работают?
• Чем прокатные метчики отличаются от нарезных метчиков по механизму и результату?
• Почему накатные метчики превосходят нарезные метчики при нарезании резьбы в больших объемах?
• Каковы полные характеристики наших прокатных метчиков?
• Для каких материалов лучше всего подходят прокатные метчики?
• Как выбрать подходящий метчик для вашего применения?
• Краткое содержание
• Часто задаваемые вопросы

Что такое поворотные краны и как они работают?

Накатные метчики, также называемые формовочными метчиками или беззубыми метчиками, представляют собой режущие инструменты, предназначенные для создания внутренней резьбы посредством процесса холодной штамповки, а не для резки и удаления материала. В отличие от традиционных метчиков, в которых для срезания стружки используются канавки,Прокатные кранысмещать материал заготовки, сжимая его в профиль резьбы. В результате получается нить, которая физически плотнее, прочнее и более стабильна по размерам, чем все, что изготавливается традиционными методами резки.

Принцип работы основан на лопастной геометрии поперечного сечения. Когда метчик вращается в предварительно просверленное отверстие, выступы вступают в контакт с материалом в определенных точках давления, постепенно образуя спираль резьбы без образования какой-либо стружки. Этот процесс без стружки, пожалуй, является самым важным отличием между методами прокатки и резки — он устраняет проблемы с эвакуацией стружки, предотвращает повторное резание стружки и позволяет использовать сквозную подачу СОЖ непосредственно в зону формовки.

Вот пошаговое описание того, как работает процесс формования прокатного метчика:

• Просверливается пилотное отверстие точного размера — немного большего размера, чем требуется при нарезании резьбы, чтобы вместить смещенный материал.
• Метчик входит в скважину под контролируемым крутящим моментом, при этом кулачки начинают соприкасаться со стенкой скважины.
• Радиальное давление лепестков пластически деформирует металл наружу и вверх, постепенно создавая форму резьбы с каждым оборотом.
• Зернистая структура материала повторяет контур резьбы, а не разрывается, в результате чего поверхность резьбы становится наклеенной, устойчивой к износу и усталости.
• Метчик аккуратно втягивается, оставляя полную резьбу без сколов и заусенцев на входе резьбы.

В компании Taizhou Hongyi Precision Tools Co.,Ltd. наши прокатные метчики изготавливаются с бесканальной геометрией с многоугольной шлифовкой, которая обеспечивает равномерное радиальное распределение давления по всем кулачкам. Этот процесс прецизионного шлифования выполняется на шлифовальных станках с ЧПУ швейцарского производства с точностью до 0,003 мм, гарантируя качество резьбы, одновременно соответствующее стандартам ISO, DIN и ANSI. В нашу линейку продукции входят метрические размеры от M2 до M30, а также дюймовые формы резьбы UNC и UNF, доступны как стандартные конфигурации, так и конфигурации с длинным хвостовиком.

Чем прокатные метчики отличаются от нарезных метчиков по механизму и результату?

Механическое различие между прокатными и режущими метчиками гораздо глубже, чем внешний вид поверхности. Понимание разницы на уровне процесса важно для любого инженера-технолога, оценивающего инструменты для высокопроизводительного нарезания резьбы.

Режущие краны функционируют путем удаления материала. Их канавки создают режущие кромки, которые прорезают заготовку, и образующуюся стружку приходится удалять через каналы канавок. Этот процесс удаления материала по своей сути разрушает зернистую структуру металла по форме резьбы. Разрезанная поверхность относительно слабая, имеет точки зарождения микротрещин и не имеет преимуществ в плане наклепа. Кроме того, требования к управлению стружкой означают, что подача СОЖ, количество канавок и скорость подачи должны быть тщательно сбалансированы, чтобы предотвратить слипание стружки — одну из основных причин поломки метчика при высокоскоростном производстве.

Накатные метчики создают резьбу путем формирования, а не удаления. Следующая сравнительная таблица иллюстрирует основные механические различия и различия в производительности между двумя методами:

Наша команда инженеров в компании Taizhou Hongyi Precision Tools Co.,Ltd. провела внутреннее тестирование, сравнив наши накатные метчики с метчиками ведущих марок для заготовок из алюминия 6061-T6 и нержавеющей стали 304. При обработке алюминия наши метчики стабильно пробивают более 12 000 отверстий на инструмент до заметного износа. Вырезанные метчики из одного и того же материала в среднем имели от 1500 до 2800 отверстий. Разрыв в производительности — это не маркетинговое заявление, а измеримый объем производства, который напрямую приводит к экономии затрат на оснастку, которая быстро масштабируется в условиях больших объемов производства.

Почему накатные метчики превосходят нарезные метчики при нарезании резьбы в больших объемах?

Когда объемы производства достигают тысяч отверстий за смену, каждый аспект производительности инструмента оказывает еще большее финансовое влияние. Накатные метчики превосходят нарезанные метчики при работе с большими объемами по пяти различным параметрам производительности, каждый из которых увеличивает общее преимущество в эффективности.

1. Увеличенный срок службы инструмента снижает затраты на резьбу

Поскольку накатные метчики формуют, а не режут, прогрессивного износа кромок режущей геометрии не происходит. Кулачки подвергаются постепенному, предсказуемому износу при сжатии, а не кромочному и боковому износу, который ухудшает геометрию режущего метчика. Согласно нашим данным заводской проверки на линиях по производству автомобильных кронштейнов, срок службы накатных метчиков как минимум в 5 раз превышает срок службы эквивалентных метчиков, что снижает стоимость оснастки на одно отверстие более чем на 70 процентов с учетом времени простоя при смене инструмента.

2. Генерация нулевого чипа устраняет наиболее распространенный вид отказа.

Набивка стружки является основной причиной поломки метчика при обработке глухих отверстий. Один сломанный метчик в алюминиевом корпусе или стальном блоке может превратить всю деталь в металлолом — дорогостоящий результат, умноженный на тысячи деталей. Накатные метчики вообще не производят стружки, что полностью исключает этот вид отказа из производственного уравнения. СОЖ используется исключительно для смазки и контроля температуры, а не для удаления стружки.

3. Превосходная прочность резьбы улучшает качество конечного продукта.

Процесс холодной штамповки, который использует компания Rolling Taps, позволяет получить упрочненную поверхность резьбы с непрерывным потоком зерна. Независимые испытания на растяжение подтверждают, что резьба с нарезанной резьбой демонстрирует на 10–30 процентов более высокую прочность на зачистку по сравнению с резьбой с нарезанной резьбой из аналогичных материалов и классов резьбы. При применении конструкционного крепежа при сборке автомобилей или машиностроения это преимущество в прочности напрямую повышает запас прочности продукции.

4. Уменьшение времени цикла за счет более высоких скоростей шпинделя

Без необходимости контролировать эвакуацию стружки, Rolling Taps может работать на значительно более высоких скоростях резания. Рекомендуемые нами параметры скорости резки алюминия позволяют увеличить скорость шпинделя до 40 процентов по сравнению с аналогичными операциями нарезания резьбы. На крупносерийном производстве, производящем 6000 деталей в день, такое сокращение времени цикла может означать одну дополнительную машинную смену продукции без дополнительных капиталовложений.

5. Улучшенная обработка резьбы снижает процент бракованных изделий при последующих проверках.

Полированная, упрочненная поверхность резьбы, изготовленная компанией Rolling Taps, обычно имеет чистоту поверхности в диапазоне от 0,4 до 0,8 Ra по сравнению с 1,6 Ra или хуже для нарезных метчиков. Эта превосходная обработка снижает трение в собранных крепежных соединениях, повышает коррозионную стойкость в впадине резьбы и стабильно проходит контроль калибра при более высоких показателях, чем резьба с нарезанной резьбой. Наши клиенты из сектора корпусов для электроники сообщают об улучшении показателей прохождения проверок на 15–22 процента после перехода на наши накатные метчики.

Каковы полные характеристики наших прокатных метчиков?

Тайчжоу Hongyi Precision Tools Co., Ltd. производит накатные метчики широкого спектра размеров, материалов, покрытий и стандартов резьбы. Следующие таблицы технических характеристик представляют наш стандартный каталог продукции. Нестандартные спецификации, включая нестандартный шаг, удлиненные хвостовики и специальные покрытия, доступны по запросу со сроком поставки от 7 до 15 рабочих дней. 

Стандартный метрический диапазон размеров метчиков

Варианты материала и покрытия

Ключевые параметры производительности продукта

• Класс допуска резьбы: стандарт 6H, 5H и 7H доступны по запросу.
• Допуск хвостовика: h6 для совместимости с ЧПУ и резьбонарезной головкой.
• Тип привода: квадратный хвостовик, шестигранный хвостовик или прямой хвостовик с лыской Weldon.
• Подача СОЖ: наружная заливка, подача СОЖ через инструмент или совместимость с MQL (минимальное количество смазки).
• Стандарты резьбы: метрическая ISO, DIN, дюймовая ANSI/ASME (UNC/UNF), доступна BSP.
• Упаковка: индивидуальный защитный чехол, оптовая упаковка по 10 или 25 штук для использования на производстве.
• Сертификация: ISO 9001:2015, материалы, соответствующие RoHS, сертификаты прослеживаемости материалов по запросу.

Для каких материалов лучше всего подходят прокатные метчики?

Выбор материала является одним из наиболее важных факторов, определяющих, сможет ли метчик реализовать весь свой потенциал производительности. Поскольку процесс формования основан на пластической деформации заготовки, материал должен иметь достаточную пластичность, чтобы течь под радиальным давлением без разрушения. Как правило, материалы со значениями удлинения выше 10 процентов при испытании на растяжение являются отличными кандидатами для нарезания резьбы.

Следующие материалы представляют собой основную область применения наших накатных метчиков.Тайчжоу Hongyi Precision Tools Co., Ltd.:

К материалам, не рекомендуемым для накатных метчиков, относятся серый чугун, закаленная сталь с твердостью выше 40 HRC, керамика и любые хрупкие материалы с удлинением менее 8 процентов. В этих случаях подходящим выбором остаются обычные метчики, и на нашем заводе имеется полный дополнительный ассортимент метчиков со спиральной канавкой и спирально-точечным метчиком для этих целей.

Как выбрать подходящий метчик для вашего применения?

Выбор оптимального метчика для конкретного применения требует последовательной оценки шести ключевых параметров. Систематическая работа над этим процессом выбора гарантирует, что выбранный инструмент обеспечит максимальную производительность и максимально длительный срок службы.

• Шаг 1 — Подтвердите пластичность материала:Убедитесь, что материал заготовки имеет достаточное удлинение для холодной штамповки. При необходимости запросите сертификат на материал. Алюминий, мягкая сталь и медь просты. Нержавеющая сталь и титан требуют дополнительных консультаций по марке инструмента и параметрам процесса.
• Шаг 2 — Определите стандарт и класс резьбы:Определите, нужна ли вам метрика ISO (серия M), UNC, UNF или специальная форма резьбы. Определите требуемый класс допуска: 6H является стандартным для большинства общеинженерных применений, а 5H используется там, где более плотная посадка имеет решающее значение. Наша команда продаж в Taizhou Hongyi Precision Tools Co.,Ltd. может предоставить рекомендации по допускам на основе характеристик вашего ответного крепежа.
• Шаг 3 — Рассчитайте правильный диаметр пилотного отверстия:Для нарезания резьбы по форме требуется направляющее отверстие, которое на 1–3 процента больше, чем у эквивалентного направляющего метчика. Использование неправильного диаметра направляющего отверстия является наиболее распространенной причиной увеличения или уменьшения размера резьбы при переходе от нарезания резьбы к формовочному нарезанию резьбы. В нашей технической документации приведены точные таблицы направляющих отверстий для каждого размера в нашем ассортименте.
• Шаг 4 — Выбор основного материала и покрытия:Используйте HSS-M2 Bright для мягких цветных металлов, HSS-E с покрытием TiN для стали и твердый сплав с TiAlN для закаленных или экзотических сплавов. Выбор покрытия напрямую влияет на сопротивление кромки, максимальную скорость резания и стойкость инструмента для каждой категории материалов.
• Шаг 5 — Определите конфигурацию привода и хвостовика:Для обрабатывающих центров с ЧПУ требуется прямой хвостовик с допуском h6 для установки цангового патрона или метчика. Для специальных резьбонарезных головок могут потребоваться хвостовики с квадратным хвостовиком. Проверьте наличие компенсации шпинделя — для нарезания резьбы по форме настоятельно рекомендуется синхронизировать нарезание резьбы, чтобы избежать ошибок шага.
• Шаг 6 — Установите параметры резки:Нарезание резьбы по форме обычно происходит со скоростями поверхности на 10–40 процентов выше, чем нарезание резьбы в эквивалентных материалах. Смазка имеет важное значение: предпочтительнее использовать чистое смазочно-охлаждающее масло или растворимое масло высокой концентрации. Подача СОЖ через инструмент доступна для наших типоразмеров M6 и больших отверстий для обработки глубоких отверстий.

Наша техническая команда обеспечивает бесплатную поддержку приложений для новых клиентов, включая расчет пилотного отверстия, рекомендации по скорости и подаче, а также оценку совместимости державок инструмента. Свяжитесь с нашей фабрикой напрямую, чтобы запланировать техническую консультацию перед размещением первого заказа.

Краткое содержание

Накатные метчики фундаментально изменили экономику нарезания внутренней резьбы в больших объемах. Заменяя резку материала формовкой материала, они устраняют проблемы со стружкодроблением, которые являются причиной большинства отказов при нарезании резьбы, создают нагартованную резьбу с значительно более высокой прочностью на разрыв и достигают показателей стойкости инструмента, которые снижают стоимость инструмента на одно отверстие до незначительной доли по сравнению с обычным нарезанием резьбы. Для любого производителя, выполняющего крупномасштабные операции по нарезанию резьбы в алюминии, стали, нержавеющей стали, меди или аналогичных пластичных материалах, экономическое обоснование перехода на формовочное нарезание резьбы является ошеломляющим.

Тайчжоу Hongyi Precision Tools Co., Ltd. производит накатные метчики широкого диапазона размеров и спецификаций, опираясь на более чем двадцатилетний опыт работы в области точных инструментов и качество продукции, сертифицированное по стандарту ISO 9001:2015. Наш завод обслуживает клиентов в автомобильной, аэрокосмической, электронной, гидравлической и общей машиностроительной отраслях по всему миру, предоставляя не только высокопроизводительные инструменты, но и техническую поддержку, необходимую для извлечения максимальной выгоды из каждой операции нарезания резьбы.

Если вы оцениваете накатные метчики для своей производственной линии, наша команда готова предоставить образцы инструментов, технические описания приложений и индивидуальные технические рекомендации, основанные на ваших конкретных материалах заготовки, платформе станка и требованиях к объему.Свяжитесь с компанией Taizhou Hongyi Precision Tools Co., Ltd. сегоднячтобы начать разговор о том, как нарезание резьбы может снизить затраты на нарезание резьбы и одновременно улучшить качество конечного продукта.

Закажите бесплатную техническую консультацию или образец инструмента — обратитесь к нашей заводской команде прямо сейчас, и мы продемонстрируем, что прецизионные накатные метчики могут сделать для вашего производственного цеха.

Часто задаваемые вопросы: накатные метчики и нарезные метчики при нарезании резьбы в больших объемах

Вопрос: Каков правильный размер направляющего отверстия при переходе с нарезания резьбы на накатной метчик?

A: Для прокатных метчиков требуется направляющее отверстие, которое немного больше, чем у эквивалентного направляющего метчика, поскольку в процессе формовки материал вытесняется наружу, а не удаляется. Как правило, диаметр направляющего отверстия для метчика должен быть примерно на 1–3 процента больше, чем у стандартного направляющего метчика для того же размера и шага резьбы. Например, для метчика M6 x 1,0 обычно используется направляющее отверстие диаметром 5,0 мм, а для метчика M6 требуется примерно 5,3–5,4 мм. Использование правильного направляющего отверстия имеет решающее значение: отверстие меньшего размера приведет к перегрузке метчика и риску поломки, а отверстие большего размера приведет к ослаблению резьбы, которая не выдержит проверки калибром. Всегда обращайтесь к таблице направляющих отверстий, предоставленной производителем инструмента для каждого размера, поскольку оптимальное значение зависит от пластичности материала и класса резьбы.

Вопрос: Можно ли использовать прокатные метчики в глухих отверстиях и требуют ли они какой-либо специальной настройки по сравнению со сквозными отверстиями?

Ответ: Накатные метчики на самом деле превосходят нарезанные метчики при обработке глухих отверстий по одной фундаментальной причине — они не производят стружки. При нарезании резьбы в глухих отверстиях требуется тщательный контроль эвакуации стружки, чтобы предотвратить ее скопление на дне отверстия, что является основной причиной поломки метчика и повреждения отверстия. Роликовые метчики полностью устраняют эту проблему, поскольку материал не удаляется. При установке глухого отверстия ключевым моментом является обеспечение достаточного зазора по глубине за пределами последней резьбы, чтобы соответствовать длине фаски метчика, а также проверка того, что станок имеет возможность синхронизировать нарезание резьбы, чтобы обеспечить точный реверс без приложения растягивающего напряжения к метчику. Подача СОЖ через инструмент, доступная для размеров M6 и более крупных в нашем ассортименте, еще больше повышает производительность глухих отверстий за счет промывки любого остаточного металлического мусора и поддержания постоянной температуры формовки.

Вопрос: Какие уровни крутящего момента требуются для накатных метчиков по сравнению с нарезными метчиками и как это влияет на выбор станка?

A: Накатные метчики требуют более высокого крутящего момента, чем нарезанные метчики эквивалентного размера, поскольку формовка требует одновременного преодоления предела текучести материала заготовки по всей площади контакта кулачков, а не постепенного сдвига режущих кромок. В качестве грубого ориентира можно отметить, что требования к крутящему моменту при нарезании резьбы обычно на 30–50 процентов выше, чем при нарезании резьбы в том же материале. Это означает, что крутящий момент шпинделя станка, крутящий момент резьбонарезной головки и зажим державки инструмента должны быть рассчитаны соответствующим образом. Для большинства современных обрабатывающих центров с ЧПУ с функцией жесткого нарезания резьбы это не является ограничением — станки, как правило, имеют завышенные требования к крутящему моменту относительно размера резьбы. Однако на старых ручных или полуавтоматических нарезных станках стоит убедиться, что нарезная головка или шпиндель станка могут выдерживать повышенные требования к крутящему моменту, особенно для резьб большего размера, превышающих M12, в стальных материалах.

Вопрос: Как качество поверхности резьбы Rolling Tap сравнивается с качеством поверхности резьбы, нарезанной метчиком, при анализе SEM, и почему это важно для применений, подвергающихся усталостным нагрузкам?

A: Под сканирующей электронной микроскопией поверхность резьбы, изготовленной методом Rolling Taps, демонстрирует полированную, непрерывную структуру потока металла с границами зерен, ориентированными параллельно спирали резьбы. Нарезанная резьба, напротив, представляет собой обработанную поверхность с видимыми следами инструмента, нарушениями границ зерен и микромасштабными особенностями концентрации напряжений в основании резьбы. В крепежных соединениях, подвергающихся усталостной нагрузке, которые являются стандартными для компонентов автомобильной подвески, двигателя и шасси, эти микроструктуры в нарезанной резьбе действуют как места зарождения усталостных трещин при циклической нагрузке. Непрерывный поток зерен нарезанной резьбы устраняет эти места зарождения, а эффект наклепа в процессе формовки увеличивает сжимающее остаточное напряжение в основании резьбы, которое активно противодействует распространению усталостных трещин. Опубликованные исследования в литературе по точному машиностроению неизменно показывают, что нарезанная резьба обеспечивает увеличение усталостной долговечности на 20–40 процентов по сравнению с нарезанной резьбой в эквивалентных материалах и условиях нагрузки, что является важным фактором в спецификациях сборки, критичных к безопасности.

Вопрос: Какая смазка рекомендуется для прокатных метчиков и могут ли они работать всухую при работе с алюминием?

О: Смазка необходима для накатных метчиков независимо от материала заготовки — работа всухую не рекомендуется даже при работе с алюминием, несмотря на относительно низкую устойчивость алюминия к формованию. Причина в том, что процесс холодной штамповки генерирует значительное тепло трения в зоне контакта лепестков, и без смазки это тепло быстро накапливается и вызывает образование наростов, истирание поверхности метчика и ускоренный износ формирующих кулачков. Для алюминиевых сплавов превосходные результаты дает легкое чистое смазочно-охлаждающее масло, растворимое масло с высокой концентрацией от 8 до 12 процентов или специальный состав для нарезания резьбы. Системы минимального количества смазки (MQL) также эффективны при обработке алюминия и становятся все более предпочтительными в производственных условиях, прилегающих к чистым помещениям. Для обработки стали и нержавеющей стали рекомендуется использовать серосодержащее смазочно-охлаждающее масло, не содержащее хлора, или высокоэффективный синтетический состав для нарезания резьбы, чтобы справиться с более высокими давлениями формовки и температурами. Подача СОЖ через инструмент под давлением от 20 до 40 бар является предпочтительным решением для обработки глубоких глухих отверстий в нержавеющей стали или титане, поскольку она поддерживает постоянную температуру инструмента и удаляет любой металлический мусор из отверстия перед следующим оборотом.