Модульные фрезы для нарезки зубьев

Стандарты

Высокая точность обработки зависит от правильного выбора инструмента. Чем меньше зубьев на колесе, тем больше расстояние между ними и тем толще должна быть режущая пластина. Поэтому для разного числа зубьев нужны разные по толщине дисковые и пальцевые модульные фрезы. Они поставляются комплектами из 8, 15 или 26 штук. Каждая фреза предназначена для обработки колеса с определенным числом зубьев. Поэтому ГОСТом регламентирован номер фрезы, который можно выбрать по таблице.

Комплекты из 8 фрез используются при обработке колес, у которых модуль составляет не более 8 мм. Если он больше, то используется набор из 15 инструментов. Этого достаточно для большинства задач. Но если изделие должно быть очень точным, то нужен комплект из 24 фрез. Но такое касается только дисковых и пальцевых фрез. Для червячных моделей количество зубьев на изделии не имеет значения. Фрезы подразделяются на черновые и чистовые модели и делятся на несколько классов точности: ААА, АА, А, В, С и D. Инструменты классов ААА АА и А имеют наименьшие погрешности, они дают 5–9-й степень точности зубчатого колеса по ГОСТ 1643-81, тогда как фрезы С и D дают 10–11 квалитеты.

Помимо этого, документы устанавливают и другие параметры инструментов.

• Наружный диаметр. Он нужен для расчетов скорости резания, определения допустимых геометрических размеров заготовки и других расчетов.
• Размер посадочного отверстия. От него зависит, подойдет ли выбранная фреза для установки на конкретный станок. А если нет, то по нему можно будет определить модель переходной втулки.
• Углы заточки режущих кромок. Чем они меньше, тем меньше усилий требуется на резание и тем лучше условия работы станка. Но вместе с тем сокращается срок службы инструмента до повторной заточки (период стойкости).
• Материал фрезы или ее режущих пластин. Его твердость должна быть минимум в 3 раза выше твердости заготовки – это главное условие резания. Твердость материала устанавливается специальными ГОСТами.

Государственные стандарты

При производстве инструментом должны применяться определенные стандарты, которые обеспечивают длительную службу и работы с заданными параметрами. Примером можно назвать то, что изготавливают фрезы дисковые зуборезные модульные по ГОСТ 28527-90. Также применяется и стандарт ГОСТ 10996-64, который определяет определенные геометрические формы и свойства рабочей поверхности.

Встречается довольно большое количество различной нормативной документации, которая может применяться при производстве инструментов. Также встречаются таблицы модульных фрез. Они применяются для выбора наиболее подходящего варианта исполнения и определенная основных характеристик.

Сегодня государственный стандарт соблюдается всеми производителями. При этом зарубежные производители применяют другие стандарты, но параметры практически идентичные.

Рассматривая государственные стандарты отметим нижеприведенные моменты:

1. Стандартизируется наружный диаметр изделия. Подобный показатель определяет производительность и некоторые другие параметры обработки.
2. Стандартизации подлежит и диаметр внутреннего отверстия. За счет этого упрощается процесс подбора наиболее подходящей оснастки. В продаже встречается просто огромное количество различных оправок, предназначение которой заключается в фиксации модульной фрезы.
3. При производстве рабочей и основной части могут применяться только определенные материалы. Некоторые малоизвестные производители применяют сплавы, которые не включены в стандарты для экономии. Этот момент приводит к тому, что поверхность быстро изнашивается. Чаще всего применяется быстрорежущая сталь Р6, но также встречаются различные тугоплавкие сплавы.
4. Для нарезания требуемой рабочей поверхности проводится затачивание режущей кромки под определенным углом. Подобные стандарты должны учитываться по причине того, что неправильный угол заточки приводит к быстрому износу и многим другим проблемам.

В заключение отметим, что выбор рассматриваемого инструмента проводится по достаточно большому количеству различных признаков. Примером можно назвать то, что при изготовлении рабочей части могут использовать быстрорежущую сталь или тугоплавкий сплав. Режущая кромка выполняется в виде литой конструкции или напаек из специальных материалов. При выборе учитываются размеры заготовки, тип применяемого материала при их изготовлении и другие параметры.

4. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЙ

4.1. Контроль внешнего вида фрез осуществляется при помощи лупы ЛП-1-4´ по ГОСТ 25706.

4.2. Параметры фрез должны контролироваться средствами измерения, имеющими погрешность не более:

при измерении линейных размеров – значений, установленных ГОСТ 8.051;

при контроле параметров 2 – 7 п. – значений, установленных ГОСТ 17336.

4.3. Параметры шероховатости поверхностей фрез должны контролироваться: R_z – на приборах типа ПСС по ГОСТ 9847, R_a– на профилометрах по ГОСТ 19300.

Допускается проверять параметры шероховатости путем сравнения с контрольными образцами, имеющими указанные в п. значения параметров шероховатости, или с образцами шероховатости поверхностей по ГОСТ 9378. Сравнение проводят при помощи лупы ЛП-1-4´ по ГОСТ 25706.

4.4. Испытания фрез должны проводиться на фрезерных станках, соответствующих установленным для них нормам точности и жесткости.

4.5. Твердость фрез контролируют по ГОСТ 9013 на приборах типа ТР по ГОСТ 23677.

4.6. Фрезы следует испытывать на заготовках из стали марки 45 по ГОСТ 1050, твердостью 170 … 197 НВ.

4.7. Фрезы испытывают на полную глубину:

за один проход при t £25,4 мм;

за два прохода при 25,4 < t£50,8 мм;

за три прохода при t > 50,8 мм.

4.8. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости следует применять индустриальное масло 20 А по ГОСТ 20799 с расходом не менее 40 л/мин.

4.9. Испытания на работоспособность следует проводить на режимах, указанных в табл. .

Таблица 4

4.10. Испытания фрез на работоспособность следует проводить в течении 10 мин для шага до 50,8 мм и 15 мин – для шага более 50,8 мм.

После испытаний фреза не должна иметь выкрошенных и смятых режущих кромок и должна быть пригодна для дальнейшей работы.

Виды

Сейчас в соответствующем сегменте рынка современного инструмента для металлообработки представлен достаточно широкий ассортимент червячных фрез. При этом классифицируют доступные модели по нескольким параметрам. В контексте особенностей обработки можно выделить следующие разновидности.

Черновые – фрезы, используемые для формирования поверхности и имеющие передний угол 5-7 градусов. Одной из особенностей является сравнительно малая толщина зубьев.

Еще один важный критерий – это материал, из которого выполнена та или иная разновидность червячных фрез. В данном случае речь идет о таких ключевых характеристиках сырья.

Устойчивость к износу и механическим повреждениям, являющаяся определяющим свойством для всех инструментов, используемых в металлообработке. При низких показателях режущие кромки фрезы будут очень быстро тупиться.
Твердость рабочей поверхности – параметр, от которого напрямую зависят основные эксплуатационные характеристики червячной фрезы.
Степень устойчивости материала к внутренним деформациям

Важно учитывать, что в процессе обработки заготовок усилия могут распределяться как угодно, то есть, в различном направлении. Нередко избыточный нагрев инструмента и ряд других факторов становятся причиной деформаций, приводящих к образованию трещин и прочих дефектов

Естественно, в таких ситуациях фреза становится непригодной для дальнейшей эксплуатации.

Наряду с внедрением передовых технологий, использование современных сплавов позволило существенно расширить функциональность фрезеровального оборудования. В частности, имеется в виду многократное повышение производительности и, конечно же, качества выпускаемых изделий. В наши дни цельные фрезы, а также рабочие части модульных моделей инструмента изготавливают, как правило, из быстрорежущей, высокопрочной стали.

По числу заходов

На сегодняшний день широко используется в самых разных сферах и отраслях модульная модель червячной фрезы. С учетом количества заходов она может быть однозаходная и многозаходная. Главной отличительной чертой последней является увеличенный угол витка, что объясняет большую погрешность профиля создаваемых в результате нарезки зубьев.

Двух и трехзаходные оснастки применяют, как правило, при первичном (черновом) нарезании элементов перед их чистовой обработкой, а также отделкой сформированных зубьев. Это эффективно сокращает так называемое машинное время обработки. На данный момент часто стали использовать чистовые многозаходные фрезы, имеющие увеличенный диаметр.

По направлению витков

Разобраться в классификации фрез с учетом данного критерия можно исходя из терминологии

Принимая во внимание такую конструктивную особенность, как направление витков, инструмент разделяют на левый и правый, то есть, левозаходные и правозаходные модели. Первые используют при производстве правозаходных и прямозубых колес, а вторые – для нарезки косозубых и одноименных колес

По конструкции

Помимо всех уже перечисленных категорий, достаточно широко применяются следующие типы насадок.

• Черновые с высокой производительностью и особой схемой резания. От стандартных моделей они отличаются разной высотой и (или) толщиной зубьев, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки и увеличение подачи.
• Черновые острозаточенные. В данном случае отсутствует затылование, а зубья затачиваются по задним плоскостям.
• Модели, имеющие малый угол профиля, которые могут быть как для черновой, так и чистовой обработки заготовок и изделий.
• Фрезы, оснащенные пластинами, выполненными из твердосплавного материала.
• Изделия с малым углом профиля в верхней части зубьев.

В современной машиностроительной отрасли широкое применение нашли сборные фрезы, конструктивными элементами которых являются:

1. цельная основа, обеспечивающая максимальную прочность и длительность срока эксплуатации;
2. рабочая часть в виде съемных или же фиксируемых при помощи сварки гребенок.

Особенности конструкции

На фрезерном станке для работы пользуются в основном отрезными и прорезными фрезами дисковыми по металлу ГОСТ 2679-93. Они представляют собой тонкий диск с зубьями по кромке – наружному диаметру. Изготавливаются их высоколегированных сталей инструментальной группы. Основные элементы фрезы:

• ступица с посадочным отверстием;
• диск;
• зубья.

По толщине ступица одинаковая с диском или больше него в пределах 0,2 мм. Она имеет посадочное отверстие со шлицем или без него. Устанавливается инструмент на оправку, закрепленную на шпинделе станка. Фиксируется шайбой и гайкой. Для дисковых пил диаметром более 200 мм стандартом предусмотрены поводковые отверстия. Они сверлятся на втулке в количестве 4 штук.

По назначению дисковые фрезы делятся на 2 класса:

• отрезные – для выполнения отрезных и прорезных работ;
• прорезные – нарезка шлицев на валах, прорезка пазов.

Сами зубья могут быть цельными, нарезанными  по краю диска, и вставными. Заточка производится:

• прямая, по режущей кромке;
• по 3 рабочим сторонам – торцевой и боковым;
• с затыловкой – режущая кромка и тыльная сторона зуба.

Способ заточки и форма зуба определяются назначением инструмента, твердостью и вязкостью металла, который обрабатывается, производительностью.

Отрезные

У круглой пилы по металлу – фрезы дисковой отрезной, зуб вырезается с тела инструмента. Размер наружного диаметра по ГОСТ 2679-93 от 20 мм до 315 мм. Отверстие может иметь шпоночный паз. Ступица в большинстве случаев отсутствует. Перепада по толщине отрезная фреза не имеет.

Профиль стружечных канавок зависит от типа дисковой фрезы и количества зубьев. Угол выдерживается 60 градусов, изменяется глубина канавки и угол заточки. На среднем и мелком зубе делается затыловка под углом до 20 градусов относительно касательной линии наружного диаметра диска. Чем мельче зуб, тем меньше подача инструмента, поскольку стружка должна истекать из паза и не забивать канавки.

На фрезах 3-го типа – с крупным зубом производится заточка боковых поверхностей режущей кромки. В сочетании с глубоким профилем канавок, это позволяет резать быстро, с большой подачей.

При работе дисковой пилы в зону реза подается охлаждающая жидкость. Она способствует истеканию стружки и не допускает перегрева, возникающего при срезании металла фрезой и трении металлических поверхностей.

Прорезные

Шпоночные пазы и канавки имеют определенную конфигурацию и требуют высокой точности и чистоты обработки. У фрезы дисковой прорезной эти параметры обеспечиваются формой зуба и заточкой по трем поверхностям. Режущая кромка по бокам образует прямой угол.

Установочное отверстие со шпоночным пазом, что позволяет резать с большим усилием, избегая проворачивания инструмента на оправке.

Зубья наборные – пластины вставляются в пазы в теле фрезы и припаиваются. На инструменте большого диаметра возможно крепление клиньями. Сборка производится на специальной инструментальной плите, обеспечивающей большую точность по плоскости наружных режущих кромок. После набора пластин и их крепления, дисковая фреза проверяется на торцевое и радиальное биение. Для этого она надевается на оправку и вращается. К торцу и радиусу поочередно подводится индикаторная головка.

Где применяется?

Оценивая назначение фрез червячного типа, необходимо в первую очередь принимать во внимание их конструкцию. Как уже было отмечено, описываемый вид инструмента используют для создания шлицевых валов, в частности, с прямобочным профилем

Также речь идет о том, что с помощью подобных насадок нарезают звездочки различной конфигурации с максимальной точностью нарезки всех элементов изделия.

Анализируя данный недостаток, необходимо уделить внимание двум основным нюансам

1. В процессе обработки заготовок зуборезные фрезы, как правило, изнашивались неравномерно. Так, на начальном этапе резания задействовалась исключительно верхняя часть рабочей поверхности. В результате верх зубьев очень быстро терял свою форму и стачивался.
2. Компенсировать неравномерный износ удавалось за счет периодической и достаточно частой заточки. Предсказуемо это приводило к тому, что фрезы очень быстро приходили в негодность.

Решением данной достаточно значительной проблемы стала кардинальная модернизация инструмента. И речь в данном случае идет об упомянутых выше сменных рабочих элементах в виде гребенок. На сегодня в их производстве разработчики успешно используют 3D-технологии, гарантирующие максимальную точность размеров и углов.

Для обработки цилиндрических колес часто используют универсальные червячные фрезы

Важно учитывать, что в таких ситуациях необходима будет специальная насадка для установки инструмента на том или ином типе фрезерного оборудования. Независимо от особенностей производимых изделий, следует учитывать качество самой оснастки

Так, при использовании бюджетных моделей требуется постоянная подача смазки, которая будет минимизировать износ рабочей поверхности.

Нюансы подбора оборудования

Чугун обрабатывается на малых оборотах режущего инструмента с небольшой подачей. Стружка образуется мелкая, как пыль. Для работы с таким материалом подойдут фрезы дисковые отрезные по металлу ГОСТ 2678-93. При прорезке пазов по классу точности от 4 и выше, используют прорезной инструмент.

Выборка пазов в деталях типа вал из углеродистых и высоколегированных сталей осуществляется на фрезерных и зуборезных станках фрезами дисковыми с напайными пластинами соответствующей конфигурации.

Инструмент может применяться на двухстоечных горизонтально-фрезерных станках, если надо сделать канавки на боку большой детали. Область использования дисков с зубьями широкая.