В работе рассматривается метчик как осевой режущий инструмент для формирования внутренней резьбы. Проведен анализ его конструктивных особенностей и условий эксплуатации, характеризующихся экстремальными термическими и механическими нагрузками при обработке сталей и чугунов. Выполнен аналитический прочностной расчет опасных сечений, для подтверждения полученных данных и более глубокого анализа влияния геометрии инструмента проведено численное моделирование методом конечных элементов в системе «КОМПАС-3D» с использованием модуля APM FEM. Интеграция аналитического и численного методов позволила определить не только номинальные значения напряжений, но и зоны напряжения и визуализировать данное напряженно-деформированное состояние. В результате были идентифицированы локальные зоны концентрации напряжений, обусловленные геометрическими особенностями метчика: наличием стружечных канавок, резьбовых зубьев и галтельных переходов. На основе анализа напряжений, полученных в CAD-среде, сформулированы ключевые требования к материалу метчика: высокий предел текучести, высокая твердость, красностойкость и износостойкость. В качестве оптимального материала, удовлетворяющего выявленным требованиям, предложена быстрорежущая сталь Р6М5.

The paper considers a tap as an axial cutting tool for forming internal threads. An analysis of its design features and operating conditions, characterised by extreme thermal and mechanical loads during the processing of steels and cast irons, is carried out. An analytical strength calculation of hazardous sections was performed. To confirm the obtained data and conduct a more in-depth analysis of the influence of tool geometry, numerical modelling was performed using the finite element method in the KOMPAS-3D system with the APM FEM module. The integration of analytical and numerical methods made it possible to determine not only the nominal stress values, but also the stress zones and to visualise the stress-strain state. As a result, local stress concentration zones were identified, caused by the geometric features of the tap: the presence of chip grooves, thread teeth and chamfered transitions. Based on the analysis of stresses obtained in the CAD environment, key requirements for the tap material were formulated: high yield strength, high hardness, red hardness and wear resistance. High-speed steel P6M5 was proposed as the optimal material meeting the identified requirements.