Все о червячных фрезах

При механической обработке заготовок и изделий из разных материалов нередко используют фрезеровальное оборудование. С учетом эффективности подобных установок и аппаратов многие стремятся узнать все о червячных фрезах и их применении. Важно учитывать, что в данном случае вращение передается на рабочий инструмент, в то время как обрабатываемая поверхность остается неподвижной.

Червячная фреза представляет собой инструмент для создания шлицевых валов разного профиля, а также зубчатых цилиндрических колес и звездочек. Подобные изделия выполняются из быстрорежущих, твердосплавных марок стали.

Главной особенностью подобных оснасток для фрезеров является не столько форма и конструктивные нюансы, сколько область их применения. В то же время для них характерно наличие затылованных, остро заточенных зубьев.

Особенности применения фрез определяют перечень материалов для их изготовления. Ключевые стандарты и нормы, включая чертежи с указанием углов, которых должны в обязательном порядке придерживаться производители, закреплены в ГОСТ 15127-83. В противном случае червячная фреза не будет иметь необходимые эксплуатационные характеристики. Стоит отметить, что описываемый фрезерный инструмент имеет достаточно сложную конструкцию, которая напрямую зависит от его предназначения.

Так, в ситуациях с цилиндрическими, зуборезными моделями речь будет идти о следующих важных моментах.

1. Основой будущего изделия является болванка цилиндрической формы, которая при этом может быть любой длины и диаметра. Параметры в данном случае определяются габаритами и конструктивными особенностями будущей фрезы.
2. Непосредственно рабочий сегмент представляет собой зубья соответствующей формы, которые располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Еще один важный элемент – это наличие технологических канавок, предназначенных для отвода снимаемой стружки.
3. В подавляющем большинстве случаев на торцах присутствуют незначительные скосы, отделяющие рабочую часть от крепежного элемента самого фрезера.
4. Современные фрезы совместимы практически с любыми моделями специального оборудования благодаря наличию в их центральной части отверстия. Проворачивание инструмента в процессе обработки деталей предотвращает шпонка, размеры которой зависят от потенциальной нагрузки.

Форма зубьев прописана в стандартах и определяется особенностями применения инструмента. В частности, нередко используются фрезы по металлу с малым профильным углом, за счет которых получается минимизировать риск образования микронеровностей на обрабатываемой поверхности.

В данном случае стоит акцентировать внимание на следующих нюансах.

1. Применение в работе подобных фрез существенно улучшает качество выполняемых работ. За счет малого угла припуск на финишное резание распределяется более рационально.
2. Выпускаются многозаходные варианты, успешно используемые при изготовлении колес, имеющих модуль в диапазоне 4-5 мм.
3. Увеличение подачи, а следовательно, значительное повышение производительности обусловлены соответствующей жесткостью оправы.
4. Высокое качество обработки заготовок и будущих изделий определяется отсутствием даже микроскопических неровностей на поверхности зубьев.
5. Важно учитывать, что данная разновидность червячных фрез предназначена для использования на фрезерных станках, предусматривающих жесткую фиксацию рабочего элемента. При этом рекомендуется радиальная подача, позволяющая в таких ситуациях значительно повысить производительность.

На данный момент активно растет популярность оснастки со вставными элементами в виде гребенок. На рынке специального инструмента производители предлагают модели с модулем в пределах 4-30 мм.

В контексте конструктивных особенностей этих фрез важно выделить следующие моменты.

• В производстве основной части оснастки используют легированную сталь. При этом необходимый показатель жаропрочности достигается за счет различных добавок.
• Сами гребенки выполняются из быстрорежущих марок стали, основными и определяющими характеристиками которых являются максимальная устойчивость к высоким температурам и прочность.
• Эксплуатационные показатели таких типов фрезерных насадок многократно повышаются благодаря сменным рабочим элементам. Помимо этого компании-производители максимально улучшают эффективность инструмента за счет использования специальных сплавов, имеющих те или иные характеристики.

На сегодняшний день в продаже можно найти более чем широкий ассортимент рассматриваемых приспособлений. В их перечень, к примеру, входят сборные модели фрез без затыловывания. Главные их особенности – это 10-миллиметровый модуль, а также увеличенные, по сравнению с более распространенными вариантами, углы в хвостовой части. Естественно, точность выполнения работ напрямую зависит от качества шлифования поверхности.

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.

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.

• Насадки для чистовой обработки, с помощью которых заготовкам предаются необходимые размеры с максимальной точностью.

• Прецизионные червячные фрезы, изготавливаемые со строгим соблюдением норм, закрепленных в действующих государственных стандартах. Этот тип характеризуется увеличенным диаметром и применяется, в частности, для нарезки зубьев в турбинных передачах.

• Питчевая модель, относящаяся к категории специального фрезерного инструмента. Именно такая оснастка применяется для создания звездочек.

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.

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.

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.

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.

Многие крупные предприятия и частные компании выпускают и реализуют различные типы фрез, относящихся к описываемой категории.

• Московский инструментальный завод (МИЗ) – выпуск прецизионного зуборезного, протяжного, а также резьбонарезного инструмента.

• Московский абразивный завод (МАЗ) – выпуск керамических кругов, головок из абразивных материалов и твердосплавных фрез.

• Компания «КРОНА» – разработка и выпуск оснасток любой сложности, в том числе по чертежам заказчика.

• Серпуховский инструментальный завод – качественный инструмент, включая червячные фрезы из твердосплавных материалов.

• «Ниборит НПФ» – производство и реализация оснастки для современных моделей шлифовального оборудования.

• «Новые инструментальные решения» – выпуск зенкеров, сверл и фрез.

• «Красногорский абразивный завод» – качественный инструмент для металлообработки, включая фрезы.

• «Новая инструментальная технология» – модульный инструмент с механической фиксацией сменных рабочих элементов.

Естественно, это неполный перечень производителей, специализирующихся на червячных фрезах. Также стоит учесть, что список постоянно меняется и дополняется.

Даже при использовании дорогостоящих, высококачественных насадок для фрезеров в процессе обработки заготовок неизбежно затупляется их рабочая часть. Речь идет об утрате фрезой ее ключевых качеств, которые периодически требуется восстанавливать. В подобных ситуациях единственным решением проблемы будет правильная заточка. Для этого понадобится специализированное оборудование, позволяющие оперативно, с минимальными усилиями и максимальной точностью восстановить геометрию.

Точность всех выполняемых операций и, следовательно, качество изделия напрямую зависят от состояния фрезерного аппарата и правильности обслуживания самого рабочего элемента. Так, затачивание фрезы выполняется по переднему краю, а ее затылование – по противоположной части поверхности. Расчет степени обработки рабочей части и углов осуществляется с учетом степени износа.

Существуют эффективные способы модернизации инструмента и улучшения эго эксплуатационных показателей после заточки кромки. Это позволяет повысить производительность и параллельно обеспечить максимальный срок службы самих фрез. Наиболее распространенными и действенными способами усовершенствования являются такие.

1. Использование сборных конструкций, элементы которых выполнены из высокопрочных марок стали.
2. Модернизация рабочих поверхностей профиля.
3. Изменение схемы резания, а также геометрии (включая утолщение) фрез.

Важно учитывать, что на износоустойчивость и срок эксплуатации описываемого инструмента влияет способ фрезерования. В частности, речь идет о распределении нагрузок на зубья. Естественно, одну из ключевых ролей играют свойства инструментального материала, исходя из чего производители постоянно ищут новые варианты. Максимально продлить срок службы любой червячной фрезы позволит четко соблюдать технологию при выполнении работ. Помимо всего перечисленного, рекомендуется уделять внимание особенностям материала заготовки.