Как удалить сломанный метчик на станке с ЧПУ?

Операции по нарезанию резьбы являются повседневной рутиной в обработке на станках с ЧПУ, однако они несут в себе неотъемлемый риск поломки метчика — неудача, которая может привести к простою, дополнительным расходам и разочарованию. В этом руководстве подробно рассматривается анатомия метчика, различные факторы, приводящие к его поломке во время операций с ЧПУ, и скрупулезный процесс удаления сломанного метчика из заготовки. Кроме того, оно предлагает углубленное изучение профилактических мер по предотвращению поломки метчика, обеспечивая непрерывность и эффективность ваших процессов обработки. Давайте рассмотрим причины, методы удаления и, что наиболее важно, стратегии предотвращения поломки метчика, обеспечивая целостность и успешность ваших задач по нарезанию резьбы.

Что такое метчик в обработке на станках с ЧПУ?

Метчик — это режущий инструмент, используемый в производстве для создания внутренней резьбы в предварительно просверленных отверстиях. Он состоит из хвостовика для удерживания, канавок для отвода стружки и режущих зубьев, которые имеют различные стили фаски (конус, пробка и дно) для начальных и нарезных операций. Метчики изготавливаются из таких материалов, как быстрорежущая сталь, и могут иметь покрытия, такие как нитрид титана, для повышения долговечности. Они используются как в ручных, так и в ЧПУ операциях, где точность и контроль имеют решающее значение, а выбор типа, размера и материала метчика, а также использование соответствующей смазки и правильных настроек станка имеют важное значение для получения чистой и точной резьбы.

Что приводит к поломке метчика при обработке?

Обычно существует 10 основных причин поломки метчиков при обработке на станках с ЧПУ:

1. Неправильный выбор крана:
Выбор неподходящего метчика является частой причиной поломки метчика при обработке на станках с ЧПУ. Метчики разного качества, такие как кобальтовые или покрытые метчики, следует выбирать в зависимости от твердости материала. Конструктивные особенности метчика, такие как количество, размер и угол канавки, также влияют на эффективность удаления стружки, а несовместимая конструкция увеличит риск поломки.

2. Проблемы с качеством самого крана:
Материал, конструкция, термообработка, точность обработки и качество покрытия метчика влияют на его производительность. Например, резкий переход поперечного сечения или отсутствие закругленных переходов может привести к концентрации напряжений и поломке. Проблемы с процессами термообработки, такие как недостаточный предварительный нагрев, неправильная закалка или задержка отпуска, также могут привести к трещинам и снижению общей производительности метчика.

3. Проблемы с материалом заготовки:
Если материал заготовки имеет высокое содержание примесей, твердые пятна или поры, метчик может внезапно столкнуться с неравномерным сопротивлением во время обработки и в результате сломаться. Поэтому чистота и однородность материала имеют решающее значение для предотвращения поломки.

4. Несоответствие между метчиком и материалом:
Растущее разнообразие новых материалов привело к увеличению выбора материалов инструментов. Соответствующий метчик должен быть выбран в соответствии с характеристиками материала, чтобы справиться с различными трудностями обработки и свойствами перед началом обработки с ЧПУ.

5. Неправильный диаметр нижнего отверстия:
Слишком малый диаметр нижнего отверстия подвергнет метчик чрезмерным силам резания во время нарезания резьбы, что увеличит риск поломки. Выбор правильного диаметра нижнего отверстия является ключом к предотвращению этой проблемы, и его следует правильно отрегулировать в соответствии с типом метчика и материалом заготовки.

6. Проблемы с смазочно-охлаждающей жидкостью или смазкой:
Использование некачественной смазочно-охлаждающей жидкости или смазки может привести к образованию заусенцев на обработанной поверхности и значительно сократить срок службы метчика. Подходящая смазочно-охлаждающая жидкость может не только улучшить качество обработки, но и снизить сопротивление резанию, что снижает риск поломки метчика.

7. Недостаточная точность машины:
Точность станка и приспособлений напрямую влияет на производительность метчика. Недостаточная концентричность станка может привести к чрезмерному крутящему моменту на метчике во время нарезания резьбы, что приведет к поломке. Обеспечение точности станка и зажимных компонентов имеет решающее значение для предотвращения поломки метчика.

8. Необоснованная скорость резания и подачи:
Неправильная настройка скорости резания и подачи увеличит нагрузку на метчик. Чрезмерная скорость подачи может вызвать перегрузку, а слишком низкая может снизить эффективность метчика и потенциально повлиять на точность резьбы и качество поверхности.

9. Недостаточная квалификация оператора:
Технический уровень оператора напрямую влияет на срок службы метчика. Такие ошибки, как неспособность замедлить движение метчика при достижении им дна отверстия или принудительное удаление стружки, могут привести к поломке. Операторам необходимо доскональное понимание всего процесса и способность своевременно корректировать операции для предотвращения несчастных случаев.

10. Воспользуйтесь функционалом Плохое обслуживание и износ оборудования:
Состояние обслуживания и долгосрочный износ станка также влияют на точность обработки с ЧПУ. Изношенные главные шпиндели, ослабленные крепления и неточные направляющие могут потенциально вызвать отклонение или деформацию метчика во время обработки, увеличивая риск поломки. Регулярное техническое обслуживание и осмотр станка имеют решающее значение для поддержания точности обработки и целостности метчика.

Как удалить сломанный метчик в различных ситуациях?

Задача удаления сломанного метчика или сверла из отверстия может быть довольно сложной, но есть несколько методов, которые можно попробовать, каждый из которых подходит для разных ситуаций. Здесь мы подробно опишем эти методы удаления сломанного метчика для конкретных сценариев:

Ситуация 1: Сломанный кран доступен и не слишком сложен
Если сломанный метчик торчит или доступен и сделан не из очень твердого материала, может сработать сплющивание конца и центрирование для начала сверла меньшего размера. Сверлите прямо вниз осторожно, чтобы избежать дальнейшего повреждения резьбы. После сверления можно использовать экстрактор, чтобы вынуть метчик. Если экстрактора нет, можно использовать постепенно увеличивающиеся сверла, пока метчик не начнет ломаться и его можно будет удалить. Этот метод прост и сохраняет целостность исходной резьбы, позволяя впоследствии нарезать резьбу метчиком того же размера.

Ситуация 2: сломанный метчик находится глубоко в глухом отверстии
Для метчиков, сломанных глубоко в глухих отверстиях, могут потребоваться более сложные методы, такие как электроэрозионная обработка или электроэрозионная обработка проволокой (EDM). Эти методы используют электрические разряды для эрозии сломанного метчика без контакта с заготовкой, тем самым предотвращая дальнейшее повреждение резьбы. После удаления основной части метчика можно вытащить оставшиеся фрагменты. Этот метод является точным, но может быть дорогим и трудоемким, а также требует специального оборудования.

Ситуация 3: сломанный метчик очень твердый или заклинил
В случаях, когда метчик очень твердый или заклинил, может потребоваться нагрев метчика с помощью кислородно-ацетиленовой горелки или аналогичного метода для его отжига. Тепло изменяет твердость метчика, что облегчает его высверливание твердосплавным сверлом. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы не перегреть и не повредить заготовку. После отжига, если метчик станет хрупким, его можно разбить пробойником и затем извлечь.

Ситуация 4: Сломанный метчик невозможно просверлить
Если метчик невозможно просверлить из-за его твердости или риска повреждения отверстия, можно рассмотреть химические методы, такие как использование азотной кислоты для разъедания метчика. Этот метод требует осторожного применения, чтобы не повредить материал заготовки, и должен выполняться с соблюдением соответствующих мер безопасности.

Ситуация 5: Метчик и сверло сломаны в отверстии
Если и метчик, и сверло сломаны в отверстии, может потребоваться сочетание методов. Начинать с проникающего масла, чтобы ослабить коррозию, а затем осторожно пытаться выколоть, просверлить или использовать электроэрозионную обработку, чтобы удалить сломанные части, — это многоэтапный подход. Каждое действие должно выполняться осторожно, чтобы предотвратить дальнейшее повреждение заготовки.

Ситуация 6: сломанный метчик находится в сквозном отверстии
Если метчик сломался в сквозном отверстии, резка проволоки для создания поперечных надрезов в метчике может позволить вам разбить его на более мелкие части, которые затем можно будет легче удалить. Этот метод использует тот факт, что можно получить доступ к противоположной стороне отверстия, чтобы вытолкнуть сломанные части.

Ситуация 7: сломанный кран находится в глухом отверстии

Столкнувшись со сломанным метчиком в глухом отверстии, у механиков есть несколько вариантов, хотя каждый из них имеет свой собственный набор проблем. Одним из эффективных методов является электроэрозионная обработка (EDM), которая может точно вытравить метчик, не повреждая окружающий материал, но требует специального оборудования. В качестве альтернативы можно использовать экстрактор метчиков, который вставляется в канавки метчика и позволяет производить обратное вращение. Левосторонние сверла иногда могут захватить и выкрутить метчик, в то время как химические методы, такие как растворы квасцов, могут растворить его, не повреждая заготовку. Ручное выкалывание пробойником или зубилом также может сработать, хотя и с риском повреждения целостности резьбы. В некоторых случаях можно применить тепло для расширения, а затем сжатия метчика, что облегчает его удаление. Если сохранение резьбы не имеет решающего значения, рассверливание метчика до большего размера и повторная нарезка резьбы или установка спиральной насадки может быть самым простым решением. Каждый метод требует осторожного подхода, чтобы избежать дальнейшего повреждения заготовки.

Ситуация 8: Уникальные методы для определенных материалов
Некоторые материалы, такие как чугун, которые являются хрупкими, могут позволить легче извлекать сломанные метчики с помощью извлекателей проволоки. Для более твердых материалов, таких как сталь, высокотемпературные методы, включающие нагрев примерно до 1200-1300 градусов по Цельсию с последующим охлаждением, могут сделать метчик достаточно хрупким, чтобы его можно было сломать и извлечь. Однако это может изменить механические свойства стали, если это сделано неправильно.

Ситуация 9: сломанный кран небольшого размера или из деликатного материала
Для метчиков малого диаметра или при работе с деликатными материалами, которые можно легко повредить, могут быть эффективны ручные методы, такие как использование острого шила, зубила или самодельного инструмента, который вставляется в канавки метчика. Легкие удары молотком в обратном направлении могут постепенно ослабить сломанную часть для извлечения. Ключевым моментом здесь является терпение и точность, чтобы избежать дальнейшего повреждения заготовки.

Ситуация 10: Кран сломался заподлицо или ниже поверхности
Если метчик сломался заподлицо или ниже поверхности, и нет выступающей части, за которую можно зацепиться, можно осторожно выдолбить или выточить прорезь в сломанном конце. Затем можно использовать плоскую отвертку или специальный инструмент для снятия метчика, чтобы открутить метчик. Этот метод требует твердой руки и деликатного прикосновения, чтобы гарантировать, что прорезь будет вырезана правильно, не повредив окружающую резьбу.

Ситуация 11: Метчик изготовлен из материала, устойчивого к сверлению
В случаях, когда материал метчика устойчив к сверлению, например, закаленная сталь или специальные сплавы, портативный инструмент EDM может быть использован для разрушения метчика без физического контакта. Это полезно, когда традиционное сверление невозможно из-за риска повреждения заготовки или когда твердосплавные сверла неэффективны.

Ситуация 12: Заготовку невозможно поместить в станок
Если заготовка слишком большая или громоздкая для перемещения на станок для таких процессов, как электроэрозионная обработка, могут потребоваться химические методы удаления. Например, нанесение проникающего средства для ржавчины или смеси, содержащей квасцы, может медленно растворять материал метчика с течением времени. Этот процесс может быть медленным и требует контроля, чтобы гарантировать, что растворяется только метчик, а не заготовка.

Ситуация 13: Все остальное не сработало
Если все остальное не помогает и сломанный метчик невозможно удалить или это неэкономично, заготовку можно модифицировать, чтобы обойти проблему. Например, просверлить новое отверстие рядом с тем, где сломался метчик, и перенастроить конструкцию для соответствия изменениям может быть практичным решением. В качестве альтернативы, если отверстие не имеет решающего значения для функции детали, его можно заполнить сваркой, зашлифовать и оставить на месте.

Как избежать поломки метчика при обработке на станках с ЧПУ?

Удаление сломанного метчика иногда просто, но в других случаях это отнимает много времени и денег. Поэтому также важно избегать повреждения и поломки метчика. Изучите основные методы предотвращения дорогостоящей и отнимающей много времени проблемы поломки метчика при обработке на станках с ЧПУ, обеспечивая более плавную работу и более качественную нарезку резьбы.

• Правильный выбор крана

Предотвращение поломки метчика во время обработки на станках с ЧПУ начинается с правильного выбора метчика. Крайне важно выбрать метчик, который соответствует обрабатываемому материалу. Для твердых материалов могут потребоваться метчики со специальными покрытиями или геометрией для снижения износа и предотвращения поломки. Более того, выбор правильного размера и типа метчика (например, спиральный наконечник или спиральная канавка для отвода стружки) имеет важное значение для материала и спецификации отверстия. Слишком большой метчик может вызвать чрезмерное напряжение, в то время как слишком маленький метчик может сломаться под давлением. Метчики с соответствующей конструкцией канавки помогают удалять стружку, снижая риск засорения и застревания. Кроме того, использование метчика, предназначенного для сквозных или глухих отверстий, может значительно снизить риск поломки.

• Оптимизация скорости и подачи

Оптимизация скорости вращения шпинделя (RPM) и скорости подачи имеет решающее значение для предотвращения поломки метчика. Каждый материал имеет оптимальную скорость резания и подачу, которых следует придерживаться. Превышение этих скоростей может привести к перегреву и износу метчика, в то время как слишком низкие скорости могут привести к ухудшению качества резьбы и увеличению нагрузки на метчик. Станки с ЧПУ часто имеют рекомендуемые настройки для различных материалов, но также может быть полезно обратиться к спецификациям производителя метчика. Использование цикла нарезания резьбы, соответствующего типу метчика и материалу, например, цикл нарезания резьбы с выбиванием для глухих отверстий для разрушения стружки и обеспечения доступа охлаждающей жидкости к метчику, также может помочь предотвратить поломку.

• Правильное удержание и выравнивание инструмента

Метчик должен быть правильно закреплен в высококачественной цанге или патроне для нарезания резьбы, которые обеспечивают надлежащее выравнивание и постоянный захват для предотвращения колебаний и несоосности, которые могут привести к поломке метчика. Метчик, который удерживается не прямо, может застрять в отверстии и сломаться под действием боковых сил. Кроме того, плавающий держатель метчика или держатель метчика натяжения/сжатия может компенсировать любые проблемы синхронизации между шпинделем и подачей, гарантируя, что метчик будет взаимодействовать с материалом плавно, без каких-либо осевых сил, которые могут привести к поломке.

• Адекватная смазка

Достаточное количество смазки имеет первостепенное значение для предотвращения поломки метчика. Правильная смазочно-охлаждающая жидкость не только охлаждает метчик и заготовку, но и смазывает процесс резки, уменьшая трение и накопление тепла. Это особенно важно для материалов, склонных к образованию волокнистой стружки или особенно труднообрабатываемых. В некоторых случаях жидкость для нарезания резьбы, специально разработанная для труднообрабатываемых материалов, может иметь существенное значение. Регулярная проверка и обслуживание системы охлаждения гарантируют, что поток и давление будут достаточными для достижения зоны резания и эффективного снижения риска поломки метчика.

• Техническое обслуживание и состояние машины

Регулярное техническое обслуживание и обеспечение исправного состояния станка с ЧПУ может предотвратить множество проблем, включая поломку метчика. Калибровка станка обеспечивает точное выравнивание шпинделя и снижает вероятность неправильной подачи или нецентральной нарезки резьбы. Кроме того, поддержание шпинделя и двигателей подачи в хорошем рабочем состоянии гарантирует постоянство и точность скорости подачи. Регулярные проверки на износ держателей инструментов, цанг и шпинделей также могут предотвратить несоосность и неточную нарезку резьбы, которые в противном случае могут привести к поломке метчика.

• Постепенное вовлечение и выход

При запуске метчика в отверстие постепенное зацепление помогает равномерно распределить силы резания и предотвратить начальный удар по метчику, который может привести к поломке. Аналогично, когда метчик выходит из материала, особенно в сквозных отверстиях, важно уменьшить скорость подачи, чтобы облегчить выход метчика из материала. Этот постепенный выход позволяет метчику остыть и снижает вероятность заедания, которое может произойти, если метчик внезапно выйдет из зацепления с материалом заготовки.