2. Різьбонарізні фрези
У технології приладобудування застосовуються наступні основні види різьбонарізних фрез: гребінчасті, дискові і голівки для вихрового нарізання різьби. Вживання фрезерування замість точіння при нарізанні зовнішньої і внутрішньої різьби забезпечує значне підвищення продуктивності за рахунок: 1) використання багатозубого інструменту з великою сумарною активною довжиною ріжучих кромок, що одночасно знімають стружку (гребінчасті фрези); 2) збільшення товщини зрізу на один зуб (дискові фрези); 3) збільшення швидкості різання за рахунок оснащення різців твердим сплавом (голівки для вихрового нарізання різьби).
Гребінчасті фрези (рисунок 4) застосовуються для нарізування гострокутних зовнішніх і внутрішніх різьб з дрібним кроком на циліндрових і конічних поверхнях заготовок. По суті, вони є набором дискових фрез, виконаних за одне ціле на одному корпусі з профілем зубів, відповідним профілю різьби. Тому канавки між фрезами кільцьові. Для утворення зубів уздовж осі фрези прорізають або прямі, або гвинтові стружкові канавки. Для утворення задніх кутів зуби затилюють по архімедовій спіралі.
Рисунок 4 - Гребінчасті різьбонарізні фрези: а - циліндрова насадна; б - циліндрова кінцева; в - для нарізування конічних різьб
Схема різьбо фрезерування зовнішньої різьби циліндровою гребінчастою фрезою представлена на рисунку 5. Тут вісь фрези встановлюється паралельно осі заготівки. Фреза обертається довкола своєї осі із швидкістю vф, визначуваною стійкістю інструменту, і в початковий момент врізається з радіальною подачею Sp = Szznф, після чого вона переміщається на величину одного кроку різьби Р уздовж осі заготівки з подачею Snp = Р. При цьому заготівка повільно обертається на 1...11/4 звороту. Тут перебігання, рівне 1/4 звороту, здійснюється для компенсації дорозі урізування інструменту на задану глибину профілю різьби.
Рисунок 5 - Схема нарізання різьби гребінчастою фрезою
Недоліком гребінчастих фрез є спотворення кута профілю нарізання різьби із-за неспівпадання траєкторії точок ріжучих кромок фрези з кривого різьби, що отримується в перетині, перпендикулярному до осі заготівки. У фрези це коло, а в нарізаної різьби - архімедова спіраль. Проте величина цього спотворення мала і досягає 3...4' - для зовнішньої і 7...9' - для внутрішньої різьби. Зазвичай вона укладається в межі допуску на кут профілю кріпильної різьби з дрібним кроком.
Дискові фрези знайшли вживання при нарізуванні різьб великих глибин, діаметрів і довжини. Наприклад, їх часто використовують при нарізуванні різьб черв'яків, ходових гвинтів і тому подібне. Завдяки тому, що фрези є багатозубими інструментами, працюють з великими подачами і нарізують різьби за один прохід, їх продуктивність в порівнянні з різцями значно вища.
Рисунок 6 - Схема установки дискової фрези відносно заготівки
При нарізуванні різьби вісь облямовування дискової фрези встановлюється під кутом τ до осі заготівки, рівним куту підйому різьби на її середньому діаметрі (рисунок 6). Фреза здійснює обертальний рух, а заготівка - обертальний і поступальний рухи уздовж своєї осі з подачею на один оберт, рівний кроку різьби.
Голівки для фрезерування різьби, що охоплює («вихрового»), застосовуються у важкому машинобудуванні для швидкісного нарізування крупних різьб на ходових гвинтах завдовжки до 10 000 мм і діаметром до 1000 мм. Схема голівки для фрезерування, що охоплює, показана на мал. 7. Вона має досить складну конструкцію і встановлюється на супорті токарного верстата з нахилом до осі заготівки під кутом підйому різьби τ. Голівка зі встановленими в ній твердосплавними різцями охоплює заготівку і наводиться в обертання від індивідуального приводу із швидкістю 100...450 м/хв.
Рисунок 7 - Схеми «вихрового» різьбофрезерування багаторізцовими голівками: а - схема голівки; б - конструкція різця
Заготівці задається зустрічне обертання від шпинделя верстата з невисокою швидкістю. В процесі різання голівка переміщається уздовж осі заготівки з подачею на оборот, рівною кроку різьби. Нарізування різьби зазвичай виробляється за один, рідше два проходи. У корпусі голівки розміщуються 2...12 різців, які із-за зсуву центру її обертання відносно осі заготівки на величину H вступають в контакт із заготівкою періодично. Тому стружка, що знімається кожним різцем, має змінну товщину, рівну нулю в крапці 1 початку і в крапці 2 кінці контакту і максимальна товщина в середині між цими крапками, рівну sz. Така форма стружки при її відносно невеликій довжині значно полегшує умови її видалення із зони різання. Процес фрезерування при цьому нерівномірний, тому потрібна підвищена жорсткість конструкції корпусу голівки щоб уникнути появи вібрацій.