Резьбовые фрезы. 
Резание материалов. 
Режущий инструмент

Резьбовые фрезы (рис. 14.13) относятся к многозубым инструментам, благодаря чему процесс резьбонарезания становится более производительным по отношению к резцам.

Рис. 14.13. Резьбовые фрезы.

По конструкции резьбовые фрезы подразделяют на следующие типы:

• • гребенчатые цилиндрические для нарезания резьб неглубокого профиля с шагом 0,5—6 мм (рис. 14.13, а);
• • дисковые для нарезания резьб крупного профиля (рис. 14.13, б);
• • гребенчатые сборные охватывающие (рис. 14.13, в);
• • головки для скоростного фрезерования резьбы с крупным шагом (рис. 14.13, г).

Гребенчатые резьбовые фрезы. Фрезерование резьб в несколько раз производительнее по сравнению с обработкой резцами, но из-за наличия кольцевых витков профиль резьбы искажается. Поэтому гребенчатые резьбовые фрезы применяют в основном для нарезания крепежных резьб.

Основными конструктивными элементами фрез являются: диаметр фрезы, диаметр отверстия, длина фрезы, число зубьев, форма зуба и впадины, направление стружечных канавок, размеры профиля резьбы.

Диаметр гребенчатой фрезы

где Ц_1ТВ — диаметр посадочного отверстия; Е — толщина корпуса фрезы, Е = = (0,3-^0,4)D_OTB; Н — глубина стружечной канавки.

где h — глубина профиля резьбы; К — величина затылования на шлифовальном участке; г — радиус стружечной канавки у основания зуба; е — дополнительное значение, равное 1—2 мм.

При выборе диаметра фрезы необходимо учитывать размеры деталей крепления на станке. У насадной фрезы по торцу предусмотрена выточка диаметром D, и глубиной /, для размещения элементов крепления.

При обработке внутренней резьбы диаметр фрезы должен быть не менее 0,85—0,9 D_m,

Длина фрезы

где /., — длина нарезаемой резьбы; i — число заходов резьбы.

Длина фрезы не должна превышать 100 мм, так как с увеличением длины при термической обработке возможны большие искажения по шагу и профилю резьбы.

Число зубьев зависит от наружного диаметра d:

Для уменьшения вибраций рекомендуется выполнять фрезы с углом наклона стружечных канавок со = 5-Н0°.

Фрезы затачивают по передней поверхности под углом у, который назначают в зависимости от материала заготовки: у = 0° для чугуна, латуни, бронзы и твердой стали; у = 5° для стали средней твердости и у = 10-Н5° для легких сплавов и мягких сталей.

Затылование по задней поверхности должно обеспечить задний угол на вершине а"= 8-Н0° и на боковых сторонах профиля а_л, = 4-^5°.

Для обеспечения выхода резца при затыловании и круга при шлифовании профиля резьбы впадину делают как можно шире, до 0,35—0,4 окружного шага фрезы, и угол 0 = 30-^45°.

Величину затылования назначают в пределах 1,25—3 мм при изменении диаметра в пределах 15—90 мм, задний угол на вершинах и боковых сторонах профиля определяют соответственно по формулам.

где d — наружный диаметр фрезы; б/, — диаметр окружности, на которой расположена расчетная точка; е/2 — половина угла профиля резьбы.

Размеры профиля резьбы контролируют по передней поверхности. При у = 0° высота головки фрезы = 0,288Р, высота ножки t₂ = 0,325Р для наружных резьб. Допуск на высоту головки назначают с учетом погрешностей изготовления и запаса на изнашивание. При наличии переднего угла у корректируют профиль в плоскости передней поверхности.

Высота головки в плоскости передней поверхности

Высота ножки.

где ?' — полная высота профиля в плоскости передней поверхности, тогда.

Угол профиля в плоскости передней поверхности

где е,/2 — скорректированная половина угла профиля.

Дисковые фрезы. Для нарезания трапецеидальных резьб с крупным шагом большого диаметра применяют дисковые резьбовые фрезы (см. рис. 14.13, б). Фрезы выполняют острозаточенными с чередующимися зубьями. Для проверки профиля после перетачивания один зуб i изготавливают с полным профилем.

Охватывающие резьбовые фрезы. Для фрезерования коротких резьб применяют гребенчатые сборные охватывающие фрезы, оснащенные круглыми гребенками (см. рис. 14.13, в). Гребенки 4 закрепляют в корпусе 5 звездочками 2, втулкой 1 и винтом 3. Для крепления на станке служит конический хвостовик 6. Угол контакта зубьев фрезы / с заготовкой 7 при охватывающем фрезеровании значительно больше, чем при фрезеровании гребенчатыми фрезами, что позволяет увеличить число одновременно работающих зубьев и, следовательно, производительность головки.

Головки для скоростного фрезерования. Для обработки наружных резьб большого диаметра применяют головки для скоростного фрезерования, которые представляют собой сборный инструмент (см. рис. 14.13, г), оснащенный резцами с пластинами из твердого сплава. В корпусе головки размещается от двух до 12 резцов. Центр головки О_и смещен относительно центра заготовки О на величину Я. Резцы вступают в контакт с заготовкой в точке 1 и выходят из контакта в точке 2. Фрезерование производится за один рабочий ход на токарном станке. Производительность обработки такими головками повышается в 2,5—3 раза по сравнению с фрезерованием дисковыми фрезами.

Резьбонарезные головки представляют собой сборный инструмент сложной конструкции, оснащенный комплектом круглых гребенок (рис. 14.14, а) или плоских плашек (рис. 14.14, б, в). Головки обеспечивают высокую производительность благодаря применению повышенной скорости резания и быстрого отвода после нарезания.

Рис. 14.14. Схема работы резьбонарезных головок:

а — с круглыми гребенками; 6 — с плоскими тангенциальными плашками; в — с плоскими радиальными плашками По конструкции головки подразделяют на следующие типы:

• • по расположению плашек относительно нарезаемой детали — радиальные (см. рис. 14.14, а, в) и тангенциальные (см. рис. 14.14, б);
• • по кинематике движения — вращающиеся для токарных полуавтоматов и невращающиеся для револьверных и резьбонарезных станков;
• • по виду обрабатываемой резьбы — для обработки наружных резьб и для обработки внутренних резьб.

Наибольшее распространение имеют самооткрывающиеся головки с круглыми гребенками. В зависимости от размеров нарезаемых резьб головки обозначают IK—5К (невращающиеся) и 1КА—5КА (вращающиеся). Резьбонарезная головка с круглыми гребенками (рис. 14.15) невращающегося типа имеет четыре круглые гребенки 1 с кольцевой резьбой, закрепленные винтами 2 на кулачках 11.

Последовательность перемещения гребенки с кулачком представлена на циклограмме (рис. 14.15, б). Исходное положение гребенки 1 на циклограмме обозначено точкой. Плашки сведены, и головка движется вместе с суппортом, нарезая резьбу (участок ab). При остановке суппорта (или остановке корпуса 5 упором) остановится хвостовик 6 (точка Ь). Плашкодержатель 3 под действием сил самозатягивания перемещается вперед на величину Д, сжимая пружины 9 кольцом 7, закрепленным винтами 4. Корпус 5 остановится, упираясь в выступ АЕ на хвостовике, а плашкодержатель продолжит перемещаться (участок Ьс). В точке с, как только плашкодержатель выйдет на длину / из корпуса 5, кулачки 11 вместе с гребенками 1 под действием пружин 16, нажимающих на штифты 15 и шпильки 14, разойдутся, перемещаясь в точку d (участок cd). Головка раскрыта, и в раскрытом состоянии она перемещается на расстояние de обратного хода. В точке е вручную (или с помощью упора) плашкодержатель вдвигают в корпус 5 рукояткой 10, на которую нажимает пружина 8. Корпус 5, скользя по скосам 13 кулачков 3, сводит гребенки в рабочее положение (участок циклограммы /а).

Головку можно регулировать в зависимости от диаметра нарезаемой резьбы. Для этого необходимо с помощью регулировочных винтов поворачивать плашкодержатель 3 относительно корпуса 5. Благодаря лыске на внутренней поверхности корпуса 5 и затылованиой поверхности на кулачке гребенка вместе с кулачком удаляется или приближается к центру головки.

Режущая кромка гребенки должна устанавливаться относительно заготовки в определенное положение, обеспечивая заданный угол у на режущем.

Рис. 14.15. Конструкция (а) и принцип действия (б) резьбонарезной головки с круглыми гребенками элементе, расположенном в месте перехода режущей части гребенки в калибрующую. Для этого между кулачком и гребенкой установлена двухвенцовая звездочка 12. Число зубьев на венце, который вставлен в отверстие звездочки, на один больше относительно числа зубьев малого венца. Если повернуть звездочку вместе с гребенкой на величину 1/z, по часовой стрелке, а затем гребенку па величину 1 /г₂ против часовой стрелки, то перемещение.

где d — наружный диаметр гребенки.

Перемещение вершин гребенок относительно заготовки составляет 0,2— 0,3 мм, что позволяет с помощью специального прибора точно настроить резьбонарезную головку на заданные геометрические параметры.

Размеры кулачков и гребенок определяются шагом Р и углом подъема т резьбы. Опорная поверхность кулачка наклонена на угол т_{ = т ± (10-Н5'), так как гребенка имеет кольцевую нарезку (рис. 14.16, а).

Рис. 14.16. Определение размеров конструктивных элементов резьбонарезной головки.

Угол подъема резьбы определяют по формуле.

Кольцевые нарезки соседних гребенок должны быть расположены со смещением по оси заготовки на величину 8 = P/z, где г — число гребенок. Для этого необходимо, чтобы каждая гребенка в комплекте имела определенное расположение нарезки относительно опорного торца. Наружный диаметр гребенки d должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить необходимую прочность гребенки, но при этом необходимо учитывать величину развода кулачков, диаметр головки 1>_гол и зазор между плашками Д_п при их сближении.

Диаметр гребенки

где D_{K гол} — внутренний диаметр нажимного кольца головки; с — расстояние от центра звездочки до центральной точки опорной поверхности кулачка; d_{ — внутренний диаметр резьбы детали; t — постоянная величина, зависящая от размера заготовки.

Ход кулачка /_х необходимо учитывать при расчете d и проверять, но формуле

В сведенном состоянии между гребенками выдерживают минимально допустимый зазор Д_п, значение которого должно удовлетворять неравенству.

где R — минимальный радиус закругления срезанной части плашки.

В рабочем положении режущая кромка гребенки располагается относительно центра нарезаемой заготовки на некотором расстоянии а относительно оси заготовки. Ввиду наличия углов наклона X режущей кромки, переднего угла у и угла скоса кулачка т_] превышение а является переменной величиной в каждом сечении гребенки. Поэтому значение превышения задают в сечении N—N, т. е. в сечении первого полного витка гребенки, и задний угол, а в этом сечении определяют по формуле.

где h — смещение центра гребенки относительно оси заготовки.

Смещение оси гребенки относительно оси детали и превышение величины а вершины режущей кромки гребенки приводит к изменению задних и передних углов в различных сечениях (рис. 14.16, 6)

• • при а = О
• • при а > О
• • при а < О

где а_кр, у_кр — новые значения соответственно задних и передних углов; Асх, Ау — приращения заднего и переднего углов соответственно.

Длина гребенки

где /, — длина режущей части; /₂ — длина калибрующей части.

Угол ф режущей части принимают равным 20°.

Для лучшего отвода стружки и обеспечения процесса самозатягивания режущая кромка наклонена по отношению к оси детали под углом.

где X — угол наклона режущей кромки к оси гребенки. Угол X принимают равным в пределах ГЗО'—7° в зависимости от длины нарезаемой резьбы и ее типа (цилиндрическая или коническая).