Технологии восстановления метчиков

В статье рассмотрены мероприятия по многократному восстановлению отработавших метчиков. Приведены разные варианты технологии восстановления, а также переделки этих инструментов на другие типы инструмента.

Рис. 1. Схема маршрутной технологии восстановления отработавшего ручного метчика путем механической обработки в отожженном состоянии

В машиностроительном производстве используются миллионы метчиков, которые при эксплуатации изнашиваются и, в результате действия различных факторов, получают повреждения. Повышение износостойкости и восстановление метчиков и других видом режущего инструмента позволяет значительно сократить производственные затраты [1-3].

Метчики, как правило, имеют следующие виды износа и повреждений: потеря рабочего размера, выкрашивание или повреждение отдельных витков, скручивание или поломка поводка («квадрата»), повреждение витков заборного конуса, предельно допустимый износ пера по ширине, поломка хвостовика.

Для восстановления метчиков применяют следующие способы:

• при потере рабочего размера - хромирование, поднимание зубьев, термическая обработка, шлифование или переточка на меньший размер;
• при выкрашивании или повреждении отдельных витков - шлифование или переточка на меньший размер;
• при скручивании или поломке «квадрата» -шлифование нового «квадрата», приварка новой заготовки «квадрата»;
• при повреждении витков заборного конуса - отрезка его и шлифование нового заборного конуса по калибрующей части (укорочение рабочей части метчика); при достижении предельного износа - переделка метчика на зенкер, зенковку или концевую фрезу.

Наиболее целесообразным способом восстановления отработавших метчиков является их перешлифовка на меньший размер с сохранением размера шага нарезаемой резьбы.

Отработавшие метчики нецелесообразно переделывать на меньшие размеры путем отжига и последующей механической обработки. Это обусловлено тем, что у такого метчика после определенного числа переточек на треть уменьшается размер перьев. Это не дает возможность его переделки на ближайший меньший размер из-за возникающего отклонения от действующего стандарта. При уменьшенных перьях стойкость инструмента значительно понижается. Поэтому при восстановлении метчиков путем их отжига и механической переделки можно использовать только среднюю часть отработавшего инструмента. Это требует стачивания большей части метчика.

Отработавшие метчики, которые нельзя восстановить перешлифовкой, можно переделать на меньший размер путем механической обработки в отожженном состоянии [4]. На рис. 1 приведена схема маршрутной технологии восстановления ручного метчика указанным способом.

Отбор отработавших метчиков производят по маркам сталей, длине режущей части, ширине пера, диаметральному размеру и состоянию резьбы.

Отжиг осуществляют в печи при температуре 860 - 880 °С в течение 3 - 5 ч. Скорость охлаждения 40 °С в час.
Отрезку со стороны хвостика, подрезку торца, зацентровку по чертежу выполняют на токарном станке. Точение с хвостика с припуском 0,1 - 0,2 мм на шлифование, снятие фаски, проточку рабочей и заборной части по чертежу также производят на токарном станке.

Фрезерование квадрата осуществляют на фрезерном станке при помощи делительной головки, а канавок на горизонтально-фрезерном станке с той же головкой профильной фрезой. Предварительную нарезку резьбы (на метчиках диаметром 10 мм и выше) можно выполнять на токарном или резьбошлифовальном станке.

Закалку до твердости HRC 62...65 осуществляют при температуре 1020 - 1050 °С, отпуск при температуре 150- 170 °С.

Шлифование центровых отверстий выполняют на вертикально-сверлильном станке алмазно-металлическим карандашом, канавок на заточном станке, а хвостика и рабочей части на круглошлифовальном станке.

Нарезание резьбы выполняют на резьбошлифовальном станке профильным шлифовальным кругом из нормального электрокорунда на керамической связке. Затылование заборной части метчика осуществляют на затыловочном станке чашечным шлифовальным кругом с использованием приспособления для затылования.
Затем производят цианирование метчика и его контроль.

Метчики всех конструкций и рабочих размеров можно восстановить на ближайший меньший размер (при том же шаге) за счет перешлифовки и углубления впадин зубьев путем заточки. Маршрутная технология этого способа для ручного метчика дана на рис. 2. Вначале производят отбор метчиков по маркам сталей, длине режущей части, ширине пера, диаметральному размеру и состоянию резьбы. Заточку передней грани зубьев выполняют на заточном станке шлифовальным кругом из нормального электрокорунда на керамической связке формой 2П, зернистость 25 - 40.

Шлифование рабочей части метчика по чертежу выполняют на кругло-шлифовальном станке шлифовальным кругом из нормального электрокорунда на керамической связке - форма ПП, зернистость 25.
Шлифование резьбы и углубление канавок производят на резьбошлифовальном станке шлифовальным кругом из нормального электрокорунда на керамической связке, зернистость 5.

Шлифование заборной части с одновременным затылованием выполняют на заточном станке чашечным шлифовальным кругом из нормального электрокорунда на керамической связке, зернистость 25 - 40. Затем осуществляют контроль и маркировку инструмента.

Отработавшие или прослабленные по профилю метчики, если они имеют полное перо можно восстановить путем термической обработки, если величина их износа по диаметру не превышает 30 - 35 мкм.

У инструментов, восстановленных термической обработкой, структура стали устойчива. Закаленные быстрорежущие стали в своей структуре имеют мартенсит и остаточный аустенит. При этом удельный объем мартенсита значительно больше, чем аустенита. Если в стали, из которой выполнен инструмент, после закалки имеется значительное количество остаточного аустенита, то при нагреве в масленой ванне до 250°С и выдержке от 1 до 4 ч (в зависимости от степени износа, диаметра или отклонения от чертежных размеров происходит распад аустенита и его переход в мартенсит. Дополнительный распад аустенита может быть обеспечен путем дополнительного отпуска при температуре 550 - 560°С с выдержкой в течение 1 - 1,5 ч. Однако такой переход сопровождается некоторым увеличением объема инструмента, а поэтому и его диаметрального размера. После выполнения термической обработки метчики необходимо промыть в щелочном растворе и горячей воде, затем просушить и проконтролировать по среднему диаметру.

Метчики, которые имеют отдельно выкрошенные зубья, можно применять для работы после вышлифовки дефектных зубьев.

Если выкрошенные зубья метчика расположены на заборной части, то следует ее всю сошлифовать до основания зубьев и выполнить новую заборную часть шлифованием заборного конуса на первых калибрующих зубьях. Это несколько уменьшает длину рабочей части метчика. Если выкрошенные зубья находятся на калибрующей части, то их сошлифовывают острозаправленным шлифовальным кругом. Это допустимо, если имеется не более двух смежных выкрошенных зубьев.

Окончательно отработавшие метчики, которые потеряли в результате ряда заточек нормально допустимую толщину пера, невозможна переделка на меньший диаметральный размер с тем же шагом.

Поэтому такие метчики можно переделать на зенковки. Последовательность операций переделки отработавших метчиков на зенковки:

• кузнечная оттяжка конца рабочей части метчика под необходимый угол зенковки (60, 75, 90°);
• шлифование по наружному диаметру до полного удаления резьбы на калибрующей части;
• шлифование конуса под заданный угол зенковки;
• термическая обработка (закалка, отпуск);
• заточка зенковки по передней и задней граням зубьев на конусе;
• упрочнение режущих граней твердым сплавом посредством электроискровой установки;
• зачистка старой и нанесение новой маркировки.

Соответствующими операциями отработавший метчик можно переделать на 4-зубую зенковку для чистовой обработки. На отремонтированные инструменты могут быть нанесены износостойкие покрытия [5-9].

Использование технологий восстановления отработавших метчиков позволяет сократить производственные затраты на инструмент и изготовление продукции.

Рис. 2. Маршрутная технология восстановления метчиков на ближайший меньший размер путем перешлифовки и углубления зубьев

Библиографический список

1.    Волосова М.А., Григорьев С.Н. Технологические принципы осаждения износостойких нанопокрытий для применения в инструментальном производстве // Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. № 6. С. 37-42.
2.    Григорьев С.Н., Волосова М.А., Климов В.Н. Модификация поверхности режущего инструмента из быстрорежущей стали путем вакуумно-плазменной обработки // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 5. С. 11-18.
3.    Григорьев С.Н. Современное вакуумно-плазменное оборудование и технологии комбинированного упрочнения инструмента и деталей машин // Технология машиностроения. 2004. № 3. С. 20-26.
4.    Кузнецов Д.И., Иткин АЛ. Многократное восстановление инструментов. Киев.: Машгиз, 1961. -278 с.
5.    Гречишников В.А. Моделирование систем инструментального обеспечения автоматизированных производств. -М.: Машиностроение, 1988, 60 с.
6.    Якухин В.П. Оптимальная технология изготовления резьб. М.: Машиностроение,1985, 184 с.
7.    Григорьев С.Н., Боровский В.Г. Разработка технологии нанесения износостойких покрытий на режущий инструмент на основе минералокерамики и кубического нитрида бора // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2003. № 3. С. 5-6.
8.    Григорьев С.Н., Волосова М.А., Боровский В.Г. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя керамического инструмента для повышения его работоспособности при обработке закаленных сталей // СТИН. 2005. № 9. С. 14.
9.    Волосова М.А. Технология и оборудование для нанесения износостойких вакуумно-плазменных покрытий на инструмент из режущей керамики // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2005. № 8. С. 46.