6.10.3. Нарезание резьбы фрезами

Резьбовые фрезы предназначены для нарезания резьб на специальных резьбофрезерных станках. Резьбовые фрезы относятся к многозубым инструментам, благодаря чему процесс резьбонарезания становится более производительным по отношению к точению резьбы резцами. По конструкции резьбовые фрезы подразделяются на следующие типы: гребенчатые цилиндрические для нарезания резьб неглубокого профиля с шагом 0,5...6 мм (рис. 6.85.); дисковые для нарезания резьб крупного профиля (рис. 6.86.). Схема нарезания резьбы дисковой фрезой представлена на рис. 6.86.

Основное движение резания, обеспечивающее необходимую скорость резания, осуществляет вращающаяся фреза; осевая подача фрезы S_ф и вращение заготовки, определяющие окружную подачу, связаны таким образом, что образуют заданный угол подъема резьбы; за один оборот заготовки фреза перемещается на один шаг резьбы.

С

Рис. 6.85. Схема нарезания резьбы гребенчатой фрезой

хема образования резьбы гребенчатой фрезой представлена на рис. 6.85. за один с четвертью оборот заготовки (четверть оборота на доработку участка резьбы, образовавшегося при врезании инструмента на глубину резьбы) получается заданная резьба. В обоих случаях глубиной резания является высота резьбыН, подача на зуб фрезы определяется по среднему диаметру резьбы. Резьбофрезерование можно осуществлять как по направлению, так и против вращения фрезы; выбор одного из этих методов определяется условиями резания при фрезеровании.

Ф

Рис. 6.86. Схема нарезания резьбы дисковой фрезой

резерование резьб гребенчатыми фрезами 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.

Гребенчатые фрезы для нарезания резьбы используют на резьбофрезерных станках. Их выполняют насадными или хвостовыми из быстрорежущей стали. Ширина фрез не превышает 40 витков резьбы. Насадные фрезы имеют наружный диаметр 32...100 мм, а хвостовые – от 10...40 мм. При выборе диаметра фрезы необходимо учитывать размеры деталей крепления на станке. При обработке внутренней резьбы диаметр фрезы должен быть не менее 0,85…0,9 диаметра отверстия. Длина фрезы не должна превышать 100 мм, так как с увеличением длины при термической обработке возможны большие искажения по шагу и профилю резьбы. Фрезы затачивают по передней поверхности под углом , который назначают в зависимости от материала детали: =0- для чугуна, латуни, бронзы и твердой стали; = 5- для стали средней твердости и = 10...15- для легких сплавов и мягких сталей. Затылование по задней поверхности должно обеспечить задний угол по вершине= 8...10и на боковых сторонах профиля= 4...5. Для уменьшения вибраций рекомендуется фрезы выполнять с углом наклона стружечных канавок -= 5...10.

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.).

М

Рис. 6.87. Основные конструктивные элементы метчика

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.

Н

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.

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.

С

а) б)

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 –a_Z. 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 l₁режущей 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 значениеa_Z=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.