Обработка резьбы фрезерованием
Это метод изготовления резьбы с помощью многолезвийного вращающегося инструмента. Между поступательным и вращательным движением подачи заготовки существует принудительная кинематическая связь. Различается фрезерование длинных и коротких резьб. Резьбовые профили могут изготовляться и по методу копирования, и по методу обката. Последним методом обрабатываются многозаходные резьбы крупного профиля, например, червяки.
Фрезерование коротких резьб. Фрезерование производится на резьбофрезерных полуавтоматах гребёнчатыми (групповыми) фрезами. Такая фреза представляет собой как бы набор дисковых фрез, интервал между рабочими треугольными профилями которых равен шагу резьбы. С помощью инструмента можно изготовлять резьбу с одинаковым шагом на заготовках различного диаметра.
Шпиндель станка медленно вращает заготовку (рис. 11), обеспечивая круговую подачу. За время, соответствующее приблизительно 1/6…1/4 оборота, фреза, быстро вращающаяся от индивидуального электродвигателя и совершающая главное движение, врезается в поперечном (радиальном) направлении на высоту профиля. Затем в течение одного оборота заготовки инструмент совершает осевое перемещение на шаг резьбы. Именно поэтому длина фрезы должна быть больше длины нарезаемого профиля на 2…3 резьбовые нитки.
Метод обработки экономичный по времени и трудозатратам, но значительные силы резания, вызванные большим количеством режущих лезвий, снижают размерную точность профиля. Применение метода ограничено длиной резьбы l ≤ 100 мм и её шагом Р ≤ 6 мм.
Рис. 11. Схема нарезания резьбы гребёнчатой фрезой:
а – цилиндрической наружной; б – цилиндрической внутренней.
При нарезании внутренней резьбы диаметр фрезы берётся примерно вдвое меньше диаметра резьбы.
В последние годы на автоматически действующих станках с ЧПУ, где программируются перемещения инструмента относительно заготовки по трём координатным осям x, y и z, применяется нарезание внутренней резьбы М4…М24 фрезами CoroMill Plura. Это многозубый инструмент, формирующий резьбу за один оборот инструмента и за один проход. Только в труднообрабатываемых материалах резьба выполняется за несколько проходов. Диаметр фрезы Dфр составляет 0,75…0,8 диаметра отверстия Dо (номинального диаметра резьбы).
Фреза по оси отверстия опускается, как можно ближе к дну, затем по плавной дуге врезается в стенку отверстия и начинает двигаться вверх по винтовой линии (рис.,а), вращаясь при этом против хода часовой стрелки. Последовательность совершения рабочего цикла воспроизведена на рис.,б. Видно, что после ввода инструмента по оси отверстия на требуемую глубину (фрагменты 1 и 2) фреза врезается в тело по плавной дуге, охватывающей сектор в 180°, одновременно перемещаясь по оси z на половину шага резьбы (фрагмент 3). Обработка продолжается, пока фреза, совершая винтовое движение, не повернётся вокруг оси отверстия на 360° и не переместится по оси z на шаг Р (фрагмент 4), после чего она по такой же плавной винтовой дуге выводится из резьбы на ось отверстия (фрагмент 5) . Процесс обработки заканчивается выходом фрезы из отверстия (фрагмент 6).
Рис. Схема фрезерования резьбы в отверстии на станке с ЧПУ (а)
и траектория перемещения фрезы (б)
При выборе режима обработки следует иметь в виду, что обычно назначаемая величина круговой подачи фрезы должна быть уменьшена, т.к. в этом случае резание производит не центр фрезы, а его периферия, скорость которой выше скорости центра (рис.).
Рис. Схема распределения скоростей точек фрезы
Скорость центра v c и скорость на режущем лезвии фрезы v p связаны соотношением
.
Фрезерование длинных резьб. В качестве инструмента применяют дисковые профильные фрезы. Их в основном используют для предварительного нарезания резьб трапецеидального профиля с большим шагом на ходовых винтах и червяках. Два соседних зуба обрабатывают профиль по схеме, рассмотренной на рис. 10,а. Нарезание резьбы производится на универсальных или специальных резьбофрезерных станках, как правило, за один проход, но иногда – за два и даже за три прохода. Схема обработки показана на рис. 12. Движение резания складывается из движения стола с продольной подачей (D s пр), вращательного движения заготовки (D s кр) и инструмента (D r). Можно производить попутное и встречное фрезерование. Фреза поворачивается на угол β, равный углу подъёма винтовой нитки.
Рис. 12. Схема обработки резьбы дисковой фрезой