Нарезание резьбы корпусными резьбовыми фрезами CNCM. Рекомендации, расчеты, примеры программы ЧПУ


Фрезерование резьбы используется при изготовлении:
  • деталей больших размеров;
  • резьбы большого диаметра или шага;
  • резьб на тонкостенных металлах, т.д.

При фрезеровании резьбы профиль будущего отверстия формируется благодаря круговому врезанию вращающегося инструмента. Шаг резьбы определяется величиной линейного перемещения фрезы за один оборот.

Данный метод не так распространен, как точение, но он дает высокую производительность в некоторых операциях. Этот способ предпочтителен в случаях:

  • обработка ассиметричных деталей;
  • не вращающихся элементов;
  • при тонкостенных металлах;
  • труднообрабатываемые заготовки.

Фрезерование резьбы возможно выполнить на станках, которые одновременно перемещают рабочий стол или заготовку в трех пространственных осях. Чтобы достичь лучших результатов, учитываются некоторые факторы.

Чтобы резьба получилась высококачественной, необходимо работать с подачей на зуб. Это значение допускается до 0,15 миллиметра на один зуб.

Встречная

При данном методе направления резьбофрезы и подачи не совпадают, они противоположны. Во время работы происходит выглаживание поверхности. Также происходит повышение температуры и трения. Это приводит к упрочнению поверхности заготовки. Встречная фрезеровка не всегда желательный процесс, поскольку тогда снижается стойкость фрезы и сокращается эксплуатационный период. Кроме всего минус метода: высокая толщина стружки и повышение температуры на выходе. Из-за этого она налипает или наваривается на режущую кромку фрезы. Дальнейший процесс может быть невозможен, происходит разрушение кромки.

Чтобы повысить стабильность фрезеровки, врезание и ввод режущей фрезы выполняется по дуге.

Диаметр отверстия определяется передвижением режущего элемента по горизонтальному и вертикальному направлению, а шаг задается по оставшейся оси Z.

6.10. 4. Нарезание резьб метчиками

Метчики применяют для нарезания внутренних резьб в отверстиях диаметром до 50 мм (иногда до 80 мм).

Метчики изготавливают из инструментальных углеродистых сталей марок – У11, У11А, быстрорежущих сталей – Р18, Р6М5, Р9Ф5 или твердого сплава. При этом хвостовая часть может быть изготовлена (у цельных метчиков) из инструментальных сталей и твердых сплавов или конструкционных сталей марок 45, 40Х.

По конструкции метчик представляет собой винт, в котором прорезаны продольные канавки для образования режущих кромок и выхода стружки. Помимо этого, на входной части метчика затачивается заборный конус, позволяющий распределять срезаемый объем металла на несколько зубьев (см. рис. 6.87.).

Нарезание резьбы на фрезерном станке

етчик состоит из следующих элементов (рис. 6.87.): заборной части –l1

, осуществляющей процесс срезания металла по всему контуру профиля резьбы; калибрующей части –
l2
, служащей для окончательного формирования профиля (первым калибрующим витком), направления и подачи метчика под действием сил самозатягивания и является запасом на переточку при заточке метчика по наружной поверхности режущей части; хвостовой части –
l3
, предназначенной для закрепления метчика в патроне.

По принципу работы их подразделяют на метчики, образующие профиль резьбы путем снятия стружки, метчики бесстружечные, образующие профиль резьбы без снятия стружки, и метчики с режущими и выглаживающими зубьями, образующие резьбу комбинированным способом (резанием и выдавливанием).

По конструкции и применению метчики делят на следующие типы:

машинно-ручные для нарезания резьб как вручную, так и на станке (ГОСТ 3266-71); с шахматным расположением зубьев для обработки заготовок из коррозионностойких и жаропрочных сталей (ГОСТ 17927-72) и для обработки заготовок из легких сплавов (ГОСТ 17928-72); бесстружечные (ГОСТ 18839-73);

машинные для нарезания на станке метрической резьбы диаметром 0,25-0,9 мм; с укороченными канавками (ГОСТ 17931-72, ГОСТ 17930-72), с винтовыми канавками (ГОСТ 17932-72, ГОСТ 17933-72);

гаечные для нарезания резьб в гайконарезных станках: с изогнутым хвостовиком (ГОСТ 6951-71); бесстружечные гаечные (ГОСТ 188840-73); с шахматным расположением зубьев для обработки коррозийно-стойких и жаропрочных сталей (ГОСТ 17929-72); бесстружечные с прямым хвостовиком (ГОСТ 18840-73);

конические для нарезания конических резьб;

метчики для круглой резьбы;

метчики сборной конструкции, нерегулируемые и регулируемые (резьбонарезные головки для внутренней резьбы);

специальные комбинированные (сверло-метчик), ступенчатые и др.

Выбор типа метчика, определение числа метчиков в комплекте, распределение нагрузки между метчиками в комплекте, выбор схемы резания и назначение конструктивных элементов выполняют с учетом размеров резьбы и ее точности, вида отверстия (глухое, сквозное), материала детали и условий производства.

Нарезание резьбы на фрезерном станке

Рис. 6.88. Рабочая часть бесканавочного метчика.

аиболее распространены машинно-ручные метчики: 1) одинарные для сквозных отверстий; 2) одинарные для глухих отверстий; 3) комплектные из двух метчиков – чернового и чистового – для глухих отверстий.

Особую группу метчиков представляют собой «бесканавочные метчики». Наименование «бесканавочный метчик» является условным; оно определяет метчики, имеющие несквозные укороченные канавки на заборной части (см. рис. 6.88.).

Гаечные метчики применяются для нарезания резьбы в гайках и других деталях, у которых нарезаемая длина не превышает величины диаметра отверстия. Основной отличительной особенностью гаечных метчиков является относительно длинная заборная часть, превышающая длину нарезаемого отверстия в два-три раза. Это обеспечивает надежное направление метчика в нарезаемом отверстии и наиболее благоприятного условия резания.

Гаечные метчики выпускают четырех классов точности. Размеры допусков зависят от точности резьбы гайки, а класс точности метчика при нарезании резьбы выбирают в зависимости от степени точности нарезаемой резьбы: класс точности 1 – степень точности нарезаемой резьбы – 4Н, 4Н5Н, 5Н, 6G; 2 – 5Н6Н, 6Н, 6G, 7G; 3 – 6Н; 4 – 6Н, 7Н.

Читать также: Процесс восприятия лежит в основе стороны общения

Форма и число стружечных канавок метчика влияют на образование и отвод стружки из зоны резания. Стружечные канавки служат для размещения стружки и ее транспортирования. Угол

наклона канавок (см. рис. 6.88.) у основной массы выпускаемых метчиков равен 0. Для улучшения удаления стружки метчики следует делать с винтовыми канавками левого направления (см. рис. 6.88.) для сквозных отверстий с целью выталкивания стружки из отверстия (при правом направлении резьбы) и правого направления для глухих отверстий для отвода стружки из отверстий в направлении хвостовика. Предельные значения угла

= 10. 35.

Передний угол

на режущей и калибрующей частях принимают одинаковым, и в зависимости от материала заготовки –

= 5…30. Задний угол

= 4. 20на наружном диаметре метчика.

Нарезание резьбы на фрезерном станке

Рис. 6.89. Схемы резания метчиком:

а- по генераторной, б- по профильной

хема резания при нарезании резьбы метчиками приведена на рис. 6.89. Образование резьбы метчиками происходит в процессе срезания крайне малых слоев материала –aZ

. Режущая часть метчика срезает слои материала по генераторной (рис. 6.89, а) или профильной (рис. 6.89, б) схеме. В большинстве случаев применяют генераторную схему (машинные, гаечные и другие метчики). Профильную схему применяют для калибрующих и конических метчиков.

Основные размеры режущей части: длину l1

режущей части от торца до начала калибрующей части, угол конуса

назначают в зависимости от вида отверстия (глухое, сквозное), типа метчика (машинный, гаечный и т.п.), номера метчика в комплекте. Оптимальное значение
aZ
=0,02. 0,15 мм. Число метчиков в комплекте для образования резьбы одного типа и размера зависит от размеров профиля нарезаемой резьбы и свойств материала заготовки. Нагрузку на метчик в комплекте зависимости от вырезаемой площади профиля резьбы назначают без учета принятой схемы резания: 50% – на первый, 35% – на второй и 15% – на третий метчик от общей площади профиля.

Существует два способа подачи метчиков: подача принудительная, равная шагу резьбы и подача с самозатягиванием. При работе с принудительной подачей метчику, жестко закрепленному и ориентированному относительно обрабатываемой заготовки, сообщается подача на оборот, равная шагу нарезаемой резьбы – P

вдоль ее оси (иногда подается обрабатываемое изделие). При подаче с самозатягиванием метчик крепится в плавающем патроне, предварительно поджимается к обрабатываемому изделию (или наоборот), а затем перемещается вдоль оси под действием усилий резания.

Виды фрезерования

Фрезерование резьбы осуществляется тремя способами подачи на врезание:

  • радиальное;
  • тангенциальное врезание по дуге;
  • по касательной.

В первом случае инструмент подводится к заготовке под прямым углом, и устанавливается по центру. Этот метод является самым простым, однако он имеет больше всего минусов, поскольку вырастает угол обхвата. Применяют метод в отдельных случаях, которые являются исключением.

Второй вариант – самый предпочтительный и часто используемый. Фреза на повышенных оборотах подносится к детали, не подводя к ней всего полмиллиметра. Врезание происходит по радиусу с вращением по оси Z. После прохождения одного оборота, режущий инструмент выводится точно таким же способом. Данный метод позволяет мягкое вхождение и вывод резьбофрезы из заготовки.

Последний метод весьма прост в исполнении. Он имеет все достоинства предыдущего варианта, но использовать его возможно только при выполнении наружной резьбы.

Для любой операции рассчитывается правильное значение заданной подачи. Это дает правильную нагрузку на все элементы станка.

Многозаходное резьбофрезерование

Большинство резьбовых фрез, твердосплавных или вставных, представляют собой многозубые инструменты. Зубья расположены параллельно, а не по спирали, как метчик. Многозубые резьбовые фрезы нарезают резьбу на всю глубину за один оборот вокруг отверстия.

Многозубые резьбофрезы

Одна многозубая резьбовая фреза может нарезать резьбу одного и того же шага в диапазоне диаметров. Это связано с тем, что диаметр определяется траекторией ЧПУ, а не инструментом (как с метчиком).

Многоформная резьбовая фреза работает быстро, потому что кромки нарезаются одновременно. Обратной стороной является то, что для каждого шага резьбы требуется свой инструмент.

Резьбовая фреза с покрытием AlTiN

Резьбовые фрезы от Harvey Tool с покрытием AlTiN подходят для нарезания резьбы труднообрабатываемым материалам, черным металлам, стали и аэрокосмическим материалам. Они также доступны с покрытием TiB2 для алюминиевых заготовок.

Обслуживание

Высокую надежность крепления режущего элемента со сменными пластинами, которые закрепляются винтом, обеспечивает динамометрический ключ. Однако не стоит сильно затягивать винты, поскольку это скажется на сроке эксплуатации режущего инструмента и приведет к поломкам, деформациям пластин, или винта. Слабая затяжка приведет к появлению вибраций, что сильно скажется на точности обработки.

Чтобы повысить безопасность труда и надежность фрезерования резьбы нужно выполнять меры предосторожности: часто менять винты и следить, чтобы гнездо для пластины оставалось чистым, поскольку лишний мусор может передвинуть пластину.

Резьбофрезы со вставкой

Вставной тип с несколькими канавками обычно предназначен для фрезерования отверстий диаметром ¾ дюйма или больше, потому что должно быть достаточно места для корпуса инструмента и вставок. Доступны резьбовые фрезы меньшего размера, но они обычно имеют только одну или две канавки.

Во многих случаях, вы все равно можете использовать твердотельную фрезу с 4 или 6 зубьями. Например, в нержавеющей стали 316 однорезьевой фрезы потребуется от 40 до 45 секунд, чтобы нарезать отверстие. С твердосплавной резьбовой фрезой с 4 зубьями, это займет от 6 до 8 секунд ».

По сравнению с твердосплавными фрезами и фрезами со вставной резьбой при больших диаметрах твердый сплав, как правило, лучше подходит для высокой производительности, поскольку он обеспечивает более короткое время цикла.

Хотя твердосплавные фрезы и фрезы со вставной резьбой подходят для отверстий большего диаметра, может быть выгодно использовать твердосплавные инструменты меньшего размера, поскольку они обычно могут работать с более высокими скоростями подачи. Например, если у вас резьба M80 × 1,5, вы можете использовать резьбу диаметром 50 мм, которая имела бы пять режущих кромок. Вы также можете выбрать диаметр 20 мм цельнотвердосплавную резьбовую фрезу, которая также будет иметь пять режущих кромок, но будет работать с более чем удвоенной скоростью подачи, эффективно сокращая время изготовления каждого отверстия вдвое. Это имеет огромное значение для крупных серий».

Фрезы со вставной резьбой подходят для небольших мастерских с небольшими производственными партиями. В одном корпусе инструмента можно использовать несколько сменных пластин с разными формами резьбы, поэтому он более универсален и дешевле в целом.

Разница между твердосплавом и вставкой

Корпус инструмента будет стоить от 300 до 450 долларов, но вставки стоят всего около 30 долларов, когда требуется замена. При использовании твердосплавной резьбовой фрезы весь инструмент необходимо заменить по цене от 200 до 300 долларов. Кроме того, оператору легче заменить пластину, чем сменить инструмент целиком и заново его выставлять.

Вставки должны точно располагаться в карманах. Если это не так, значит, одна пластина не соответствует другой, и вы не можете произвести правильную резьбу. Цельнотвердосплавные фрезы и фрезы со вставной резьбой бывают с винтовыми и прямыми канавками. Спиральные канавки снижают давление резания за счет распределения давления резания по канавке.

С фрезой со спиральной канавкой вы получите гораздо более плавный и тихий рез, потому что зацепление зубьев распространяется на больший диапазон. У фрезы с прямой канавкой все зубья данной канавки входят в зацепление одновременно. Это создает большее радиальное давление, вызывая вибрацию и отклонение. Тем не менее, прямые канавки имеют геометрию, подходящую для твердых материалов.

Разрезание заготовок на части

Пусть требуется разрезать стальной уголок длиной 315 мм на пять равных частей размером 60±1,0 мм. Диаметр отрезной фрезы следует выбирать по возможности минимальным, так как чем он меньше, тем выше жесткость фрезы и виброустойчивость. Поэтому при отрезании фрезами малых диаметров можно давать большие подачи на зуб и получать лучшее качество обработанной поверхности, чем при работе отрезными фрезами большого диаметра.

При закреплении заготовки особое внимание следует уделить жесткому закреплению заготовки и фрезы. Заготовку устанавливают и закрепляют в машинных тисках, как показано на рис. 2, с упором на полку. Стол с заготовкой надо подвести как можно ближе к станине.

Отрезная фреза не должна задевать за тиски. Фреза крепится на оправке по возможности ближе к шпинделю станка, а серьга — ближе к фрезе (для обеспечения большей жесткости). Чтобы фреза не вырывала заготовку из тисков, а прижимала к тискам, применяют попутное фрезерование (по подаче). Однако при этом способе в соединении винт — гайка продольной подачи не должно быть люфта. Отрезку тонкого листового материала и его разрезку на полосы предпочтительнее производить при попутном фрезеровании, так как сила резания в этом случае будет прижимать заготовку к столу. Если заготовка крепится непосредственно на столе станка (без подкладок), то фрезу на оправке следует располагать против Т-образного паза в столе станка.

Фрезерование шлицев в головках винтов или корончатых гаек, как правило, производится в приспособлении. На рис. 3 показано приспособление для непрерывного фрезерования шлицев в головках винтов, установленных в два ряда. Здесь вспомогательное время на загрузку заготовок и разгрузку отработанных деталей перекрывается с временем непосредственного фрезерования шлица. Установку заготовок производят вручную на непрерывно вращающемся барабане.

Закрепление заготовок в приспособлении может осуществляться автоматически в зажимных призмах перед подходом к прорезной фрезе. После фрезерования шлицев происходит разжатие призм, обработанные детали выпадают и по желобу попадают в ящик. Если осуществить автоматическую загрузку заготовок через бункерное устройство, то цикл обработки будет полностью автоматизирован. Процесс фрезерования шлицев в приспособлении при круговой подаче принципиально ничем не отличается от случая обычного фрезерования с продольной подачей при установке обрабатываемых заготовок на столе станка.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: