В связи с ростом популярности станков с ЧПУ, технология резьбофрезерования все чаще используется в машиностроении. Резьбофрезерование — это трехкоординатная операция на станке с ЧПУ, в которой используется резьбофрезерная головка для выполнения спирального интерполяционного фрезерования с формированием резьбы. Головка совершает круговое движение в горизонтальной плоскости и линейно перемещает шаг резьбы в вертикальной плоскости. Резьбофрезерование имеет множество преимуществ, таких как высокая эффективность обработки, высокое качество резьбы, хорошая универсальность инструмента и высокая безопасность обработки. В настоящее время используется множество типов резьбофрезерных инструментов. Цель данной статьи — проанализировать и представить несколько распространенных резьбофрезерных головок с точки зрения характеристик применения, конструкции инструмента и технологии обработки.
1. Обычная фреза для нарезания резьбы зажимного типа.
Фреза зажимного типа — наиболее распространенный и недорогой инструмент для нарезания резьбы. Ее конструкция аналогична конструкции обычной фрезы зажимного типа. Она состоит из многоразового держателя инструмента и легко заменяемого лезвия. При необходимости обработки конической резьбы можно использовать специальные держатели инструмента и лезвия для конической резьбы. Это лезвие имеет несколько резьбонарезных зубьев. Инструмент может обрабатывать несколько зубьев резьбы одновременно вдоль спиральной линии. Например, одна фреза с 5 резьбонарезными зубьями диаметром 2 мм может обработать 5 зубьев резьбы с глубиной 10 мм вдоль спиральной линии. Для дальнейшего повышения эффективности обработки можно использовать многолезвийную фрезу зажимного типа. Увеличение количества режущих кромок позволяет значительно увеличить скорость подачи, но радиальные и осевые погрешности позиционирования между лезвиями, распределенные по окружности, будут влиять на точность обработки резьбы. Если вас не устраивает точность резьбы, получаемой с помощью многолезвийной резьбофрезы для зажимных станков, можно попробовать установить только одно лезвие для обработки. При выборе резьбофрезы для зажимных станков, в зависимости от таких факторов, как диаметр и глубина обрабатываемой резьбы, а также материал заготовки, следует выбирать хвостовик большего диаметра (для повышения жесткости инструмента) и подходящий материал лезвия. Глубина обработки резьбы резьбофрезой зажимного типа определяется эффективной глубиной резания держателя инструмента. Поскольку длина лезвия меньше эффективной глубины резания держателя инструмента, если глубина обрабатываемой резьбы превышает длину лезвия, обработку необходимо проводить послойно.
2. Обычная цельнофрезерная фреза для нарезания резьбы
Фрезы для цельной резьбы в основном изготавливаются из твердосплавных материалов, некоторые также имеют покрытие. Фрезы для цельной резьбы имеют компактную конструкцию и больше подходят для обработки резьбы среднего и малого диаметра; существуют также фрезы для цельной резьбы, предназначенные для обработки конической резьбы. Этот тип инструмента обладает хорошей жесткостью, особенно фрезы для цельной резьбы со спиральной канавкой, которые могут эффективно снизить нагрузку на резание и повысить эффективность обработки при работе с высокотвердыми материалами. Режущая кромка фрезы для цельной резьбы покрыта зубьями для обработки резьбы, и вся обработка резьбы может быть завершена вдоль спиральной линии за один цикл. Нет необходимости в послойной обработке, как в случае с зажимными инструментами, поэтому эффективность обработки выше, но цена относительно высока.
3. Цельнофрезерная головка для нарезания резьбы с функцией снятия фаски.
Конструкция цельнофрезерной головки с функцией снятия фаски аналогична конструкции обычной цельнофрезерной головки, но у основания (или конца) режущей кромки имеется специальная фаскоотделительная кромка, которая позволяет обрабатывать концы резьбы одновременно с её обработкой. Существует три метода снятия фаски. При достаточно большом диаметре инструмента фаскоотделительная кромка может использоваться непосредственно для снятия фаски. Этот метод ограничен снятием фаски во внутренних резьбовых отверстиях. При малом диаметре инструмента фаскоотделительная кромка может использоваться для обработки фаски круговым движением. Однако при использовании фаски у основания режущей кромки следует обращать внимание на зазор между режущей частью инструмента и резьбой, чтобы избежать помех. Если глубина обрабатываемой резьбы меньше эффективной длины резания инструмента, инструмент не сможет реализовать функцию снятия фаски. Поэтому при выборе инструмента необходимо убедиться, что эффективная длина резания и глубина резьбы совпадают.
4 Резьбонарезной и фрезерный станок
Резьбонарезная фреза изготовлена из твердого сплава и представляет собой высокоэффективный инструмент для обработки внутренних резьб малого и среднего диаметра. Резьбонарезная фреза позволяет одновременно выполнять сверление донных отверстий, снятие фаски и обработку внутренней резьбы, сокращая количество используемых инструментов. Однако недостатком этого инструмента является его низкая универсальность и относительно высокая цена. Инструмент состоит из трех частей: сверлильной части головки, резьбофрезерной части посередине и фаскоснимающей кромки у основания режущей кромки. Диаметр сверлильной части — это диаметр дон.е. резьбонарезная фреза может обрабатывать только внутренние резьбы одного диаметра. При выборе резьбонарезных и фрезерных инструментов следует учитывать не только характеристики обрабатываемого резьбового отверстия, но и соответствие эффективной длины обработки инструмента и глубины обрабатываемого отверстия, иначе функция снятия фаски не будет реализована.
5 Резьбонарезной шнековый фрезер
Шнековый резьбонарезной инструмент с фрезой также является твердосплавным инструментом для эффективной обработки внутренней резьбы, и он может одновременно обрабатывать как донные отверстия, так и резьбу. Конец инструмента имеет режущую кромку, как у концевой фрезы. Поскольку угол наклона спирали резьбы невелик, при спиральном движении инструмента для обработки резьбы режущая кромка сначала срезает материал заготовки, образуя донное отверстие, а затем резьба обрабатывается с обратной стороны инструмента. Некоторые шнековые резьбонарезные фрезы также имеют фаску, которая позволяет одновременно обрабатывать фаску отверстия. Инструмент обладает высокой эффективностью обработки и большей универсальностью, чем резьбонарезные и фрезерные инструменты. Диапазон диаметров внутренней резьбы, которые может обрабатывать инструмент, составляет D～2D (D — диаметр корпуса фрезы).
6. Фрезерная резка для глубокой нарезки резьбы
Фреза для глубокой резьбы — это однозубая резьбофреза. Обычная резьбофреза имеет несколько зубьев на режущей кромке. Площадь контакта между инструментом и заготовкой велика, сила резания также велика, и диаметр инструмента должен быть меньше диаметра резьбового отверстия при обработке внутренней резьбы. Поскольку диаметр корпуса фрезы ограничен, что влияет на жесткость инструмента, и фреза смещается в одну сторону при фрезеровании резьбы, инструмент легко может соскользнуть при фрезеровании глубокой резьбы, что влияет на точность обработки резьбы. Поэтому эффективная глубина резания обычных резьбофрез составляет примерно в 2 раза больше диаметра корпуса. Использование однозубых фрез для глубокой резьбы позволяет лучше преодолеть указанные недостатки. Поскольку сила резания уменьшается, глубина обработки резьбы может быть значительно увеличена, и эффективная глубина резания инструмента может достигать 3-4 раз больше диаметра корпуса инструмента.
7. Система резьбофрезерных инструментов
Универсальность и эффективность — это распространённое противоречие в конструкции резьбофрез. Некоторые инструменты со сложными функциями (например, сверлильные и фрезерные резцы) обладают высокой эффективностью обработки, но низкой универсальностью, а инструменты с хорошей универсальностью часто оказываются неэффективными. Для решения этой проблемы многие производители инструментов разработали модульные резьбофрезерные системы. Как правило, такая система состоит из держателя инструмента, зенковочного фасочного лезвия и универсальной резьбофрезы. Различные типы зенковочных фасочных лезвий и резьбофрез можно выбирать в зависимости от требований обработки. Такая система обладает хорошей универсальностью и высокой эффективностью обработки, но её стоимость относительно высока.
Выше кратко описаны функции и характеристики нескольких широко используемых резьбофрезерных инструментов. Охлаждение также очень важно при фрезеровании резьбы. Рекомендуется использовать станки и инструменты с внутренним охлаждением. Потому что при высокой скорости вращения инструмента внешнему охлаждающему потоку трудно проникнуть под действием центробежной силы. Помимо метода внутреннего охлаждения, который хорошо охлаждает инструмент, еще важнее, чтобы охлаждающая жидкость под высоким давлением способствовала удалению стружки при обработке резьбы в глухих отверстиях. В частности, более высокое давление внутреннего охлаждения требуется при обработке внутренних резьбовых отверстий малого диаметра для обеспечения плавного удаления стружки. Кроме того, при выборе резьбофрезерного инструмента следует всесторонне учитывать конкретные требования к обработке, такие как партия производства, количество резьбовых отверстий, материал заготовки, точность резьбы, габаритные размеры и многие другие факторы, и инструмент следует выбирать рационально.
Дата публикации: 30 ноября 2021 г.
