Раздел 16. Резьбообразующий и зуборезный инструмент

Зуборезные фасонные фрезы. Эти инструменты работают методом копирования. Существует два типа такого инструмента дисковые и пальцевые модульные фрезы. Применяются для нарезания прямозубых и реже косозубых колес (m=0,3...26 мм) на универсально-фрезерных станках с делительным устройством.

Дисковые фрезы отличаются от обычных фасонных фрез только профилем зуба, он соответствует профилю впадины колеса. Достижимая степень точности нарезаемых колес 10.

Пальцевые модульные фрезы отличаются тем, что вся их рабочая часть спрофилирована по впадине нарезаемого колеса.

Достоинства пальцевых фрез:

–Значительно меньшие габариты чем у дисковых фрез при одинаковых модулях;

Пальцевые модульные фрезы применяют для нарезания крупномодульных колес m=8…100 мм. Применение пальцевых фрез при малых модулях не целесообразно, т.к. они имеют ограниченное количество зубьев – z=2…8, а дисковые имеют z =10…14 и m £ 12 мм.

Т.к. профиль впадины зубчатого колеса изменяется в зависимости от числа зубьев, для каждого сочетания модуля и числа зубьев требуется своя фреза. Для сокращения номенклатуры инструмента, как правило используют наборы фрез из восьми штук. С помощью такого набора нарезают любые зубчатые колеса данного модуля.

Червячные фрезы работают методом обката, воспроизводя зацепление червяка и червячного колеса. С их помощью нарезают цилиндрические прямо- и косозубые зубчатые колеса, червячные колеса, неэвольвентные зубчатые профили (шлицы).

Червячные фрезы для нарезания червячных колес. Основными параметрами являются: модуль, число заходов, угол исходного контура, средний диаметр. Они должны совпадать с параметрами червяка с которым будет работать колесо. Червячные фрезы изготавливают в двух вариантах – насадными с малым диаметром и малой толщиной тела фрезы или цельными вместе с оправкой. В зависимости от метода нарезания колес определяется длина фрезы. При методе радиальной подачи – длина фрезы определяется длиной линии зацепления. Если нарезание ведется методом тангенциальной подачи, то на рабочей части фрезы делают заборный конус, на котором витки срезаются под углом j=7-10°.

Зуборезные гребенки. Представляют собой инструментальную рейку, отличающуюся от зубчатой, увеличенной высотой головки зуба имеющего передние и задние углы. С помощью гребенок нарезают прямозубые и косозубые колеса, используя при этом прямозубые гребенки. А также шевронные колеса, с помощью косозубых гребенок, которые позволяют нарезать зубья без разделительной дорожки.

Гребенки имеют малые габариты, просты по конструкции, но поскольку имеют малое число зубьев, появляется необходимость в периодическом возврате гребенки в исходное положение с выведением её из зацепления с нарезаемым колесом. Это снижает точность и производительность обработки, усложняет кинематику станка.

Область применения гребенок – нарезание крупномодульных колес m=10…50мм.

Зуборезные долбяки. Долбяк представляет собой режущий инструмент, выполненный в виде зубчатого колеса, у которого вершины и боковые стороны зубьев снабжены передними и задними углами.

Долбяки предназначены для нарезания зубьев цилиндрических прямозубых, косозубых и шевронных колес, а также колес внутреннего зацепления. Долбяки незаменимы при нарезании зубьев в упор, например на блочных колесах или колесах с фланцами. Они обеспечивают большую производительность при нарезании колес с узким буртом и большим числом зубьев, при нарезании зубчатых секторов и реек. Следует отметить их высокую технологичность, возможность достижения высокой точности при изготовлении и широкую универсальность в применении. Изготавливают долбяки из быстрорежущей стали и очень редко снабжают твердосплавными пластинами.

Шеверы. Это инструменты высокой точности, предназначенные для чистовой обработки зубчатых колес. Процесс шевингования заключается в том, что при сцеплении инструмента с обрабатываемым колесом из-за несовпадения углов наклона зубьев у шевера и колеса при взаимном обкате происходит их скольжение. На боковых сторонах зубьев шеверов имеются стружечные канавки, которые образуют режущие кромки и пространство для размещения стружки. Шевингование повышает точность колес примерно на одну степень. При этом исправляются профиль зубьев, шаг, частично погрешности направления зубьев, снижается биение зубчатого венца и особенно шероховатость боковых поверхностей (от Ra 3...2,5 до Ra 0,63...0,32 мкм). Шеверы применяются для обработки цилиндрических колес m=0,2...8,0 мм с прямыми и винтовыми зубьями, с твердостью до НRС 35, главным образом с целью повышения плавности зубчатого зацепления.

Инструменты для образования резьбы весьма разнообразны по конструкции. Их можно разделить на три группы: 1) лезвийные инструменты, формирующие резьбу путем снятия припуска режущими кромками; 2) бесстружечные инструменты, формирующие резьбу методом холодного пластического деформирования; 3) абразивные инструменты, работающие методом вышлифовывания профиля резьбы.

На практике наибольшее применение нашли инструменты первых двух групп. К ним относятся: резцы, гребенки, фрезы, метчики, плашки, резьбонарезные головки.

Резьбовые резцы и гребенки. Они предназначены для нарезания наружных и внутренних резьб на токарно-винторезных станках. Резьбовые резцы применяются для нарезания всех видов резьб и обладают следующими достоинствами: простотой конструкции, технологичностью и универсальностью. Последнее достоинство заключается в том, что одним и тем же резцом можно нарезать на цилиндрической и конической поверхностях наружную и внутреннюю резьбы различного диаметра и шага. Резьбовые резцы работают по методу копирования, поэтому профиль их режущих кромок должен соответствовать профилю впадины нарезаемой резьбы. С целью повышения производительности иногда используется также генераторная схема резания.

Резьбовые фрезы. Применяются следующие основные виды резьбонарезных фрез: гребенчатые, дисковые и головки для вихревого нарезания резьбы.

Применение фрезерования вместо точения при нарезании наружной и внутренней резьб обеспечивает значительное повышение производительности за счет: 1) использования многозубого инструмента с большой суммарной активной длиной режущих кромок, одновременно снимающих стружку (гребенчатые фрезы); 2) увеличения толщины среза на один зуб (дисковые фрезы); 3) увеличения скорости резания за счет оснащения резцов твердым сплавом (головки для вихревого нарезания резьбы).

Метчики. Метчик - это винт, превращенный в инструмент путем прорезания стружечных канавок и создания на режущих зубьях передних, задних и других углов. Для крепления на станке или в воротке он снабжен хвостовиком. Режущая часть метчика изготавливается чаще всего из быстрорежущей стали, реже из твердого сплава.

Условия резания при снятии стружки метчиком очень тяжелые из-за несвободного резания, больших сил резания и трения, а также затрудненных условий удаления стружки. Кроме того, метчики имеют пониженную прочность из-за ослабленного поперечного сечения. Особенно отрицательно это сказывается при нарезании резьбы в вязких материалах метчиками малых диаметров, которые часто выходят из строя из-за поломок, вызванных пакетированием стружки.

Достоинствами метчиков являются: простота и технологичность конструкции, возможность нарезания резьбы за счет самоподачи, высокая точность резьбы, определяемая точностью изготовления метчиков.

По конструкции и применению метчики делят на следующие типы:

1) ручные (слесарные) - с ручным приводом, изготавливаются комплектами из двух или трех номеров;

2) машинно-ручные одинарные или в комплекте из двух номеров - с ручным или станочным приводом;

3) машинные одинарные - со станочным приводом;

4) гаечные - для нарезания резьбы в гайках на специальных станках;

5) плашечные и маточные - для нарезания и, соответственно, калибрования резьбы в резьбонарезных плашках;

6) специальные - для нарезания резьб различных профилей: трапецеидальных, круглых, упорных и т.д., а также сборные регулируемые, метчики-протяжки, конические метчики и др.

Резьбонарезная плашка - это гайка, превращенная в режущий инструмент путем сверления стружечных отверстий и формирования на зубьях режущих перьев передних и задних углов. Плашки применяют для нарезания наружных резьб на болтах, винтах, шпильках и других крепежных деталях. По форме наружной поверхности плашки бывают: круглые, квадратные, шестигранные, трубные. Для слесарных работ они делаются разрезными и зажимаются в воротках.

Самое широкое применение нашли плашки круглые, как наиболее технологичные и простые в эксплуатации. Они изготавливаются из калиброванных прутков быстрорежущей стали на токарных прутковых станках-автоматах.

Применяются для наружных и реже внутренних резьб на винтах, болтах, трубах и других деталях. Эти головки представляют собой достаточно сложные сборные конструкции с режущими элементами в виде круглых гребенок или плоских плашек, устанавливаемых в корпусе головки.

Резьбонарезные головки делятся на две основные группы: самооткрывающиеся и регулируемые. У первых производится отвод гребенок от заготовки в конце операции нарезания резьбы и тем самым отпадает необходимость в обратном свинчивании, а следовательно, сокращается вспомогательное время и резко возрастает производительность. Поэтому эти головки получили большее распространение, чем регулируемые, хотя последние проще по конструкции.