Преимущества нарезки резьбы резьбофрезой в сравнении с классическим способом с помощью метчика
Фрезерование резьбы становится все более популярным по нескольким причинам.
- Во-первых, большинство новых фрезерных станков с ЧПУ теперь предлагают в качестве стандартной функции винтовую интерполяцию. (Это одновременное движение по осям XYZ инструмента – резьбофрезы – вглубь отверстия детали. Оно необходимо для того, чтобы инструмент, диаметр которого меньше диаметра отверстия, мог нарезать резьбу.) Поэтому новые станочники и программисты, опробовав этот способ, начинают чаще выбирать именно его как альтернативу традиционным операциям нарезания резьбы метчиком.
- Во-вторых, резьбофреза реже подвержена поломкам из-за отсутствия заклинивания накопившейся стружкой в процессе нарезки.
- В-третьих, применение резьбофрезы оправдано в тех случаях, когда на станке установлен высокоскоростной шпиндель. Такие шпиндели чаще используются для обработки пластика или дерева и могут совершать до 24000 об/мин, но имеет ограничения по минимальному числу оборотов – 400-500 , – что не позволит использовать метчик с функцией нарезания резьбы.
Метчик во время нарезания резьбы полностью входит в отверстие. Это приводит к значительному нагреву, поскольку режущие кромки метчика могут не остывать из-за трудного доступа СОЖ. Эта проблема особенно актуальна при нарезке резьбы в жаропрочных сплавах, часто используемых в авиационной и нефтегазовой промышленности, поскольку эти материалы не поглощают тепло, а, наоборот, устойчивы к нему. В результате весь нагрев от нарезки резьбы направляется в резьбонарезной инструмент. В сочетании с высоким давлением инструмента, вызванным взаимодействием нескольких зубьев с материалом, это может привести к предварительному износу нарезного инструмента или даже его поломке в отверстии. В последнем случае, возможно, потребуется трудоемкое исправление или даже браковка изделия – это может быть дорого, учитывая, что нарезка обычно является одной из последних операций обработки детали. Эти обстоятельства делают нарезку резьбофрезой более привлекательным методом, особенно там, где используются дорогостоящие материалы заготовок, даже несмотря на более высокую стоимость резьбонарезных фрез по сравнению с нарезными метчиками.
Поскольку эта резьбофреза имеет только три зуба, силы, действующие на инструмент во время работы, невелики, поэтому отклонение от допусков будет минимально.
Винтовое движение на 360° метчика в «теле» жаропрочного материала может быть затруднительным, т.к. такой материал имеет куда большую твердость, и возникающие силы из-за одновременного контакта всех режущих кромок становятся слишком высоки. Это приводит к отклонениям инструмента, что, в свою очередь, ухудшает качество нарезаемой резьбы.
Резьбофреза в патроне
И наоборот, твердосплавная резьбофреза нарезает резьбу за одну операцию непрерывным спиральным движением в отверстие, что сводит к минимуму давление на инструмент и риски отклонения. Хоть эти инструменты имеют три зубца, первый выполняет основную часть работы по нарезанию резьбы, а два других, по сути, очищают ее. Следовательно, давление резания на инструмент небольшое, поэтому отклонение обычно не является проблемой. Кроме того, при фрезеровании резьбы режущие кромки имеют возможность остыть, поскольку не находятся постоянно в резе и к ним легче проникает охлаждающая жидкость.
Нарезание резьбы метчиком
Еще одним преимуществом резьбофрез является то, что инструмент вращается против часовой стрелки. Это позволяет ему выполнять попутное фрезерование, поскольку он перемещается по спирали по часовой стрелке вниз в отверстие при создании правосторонней резьбы. При попутном фрезеровании режущая кромка инструмента образует стружку «от толстого к тонкому». То есть самая толстая часть стружки образуется при взаимодействии с материалом, а самая тонкая – при выходе из реза. При этом возникает меньший прогиб инструмента, чем при обычном фрезеровании (когда инструмент трется о материал, создавая «тонкую-толстую» стружку), и обеспечивается более эффективный отвод стружки, что сводит к минимуму ее повторное зарезание.
Существует две стратегии использования резьбофрез. Как показано на рисунке слева, инструмент может создавать резьбу в отверстии непрерывным спиральным движением. И наоборот, как показано справа, инструмент может создавать полный профиль резьбы сегментами, нарезая по три зубца за раз и повторяя их до тех пор, пока операция не будет завершена.
Рекомендации
- В отличие от нарезания резьбы метчиком, фрезерование позволяет получить более высокое качество отверстий и свести к минимуму риск брака, что особенно важно при обработке больших и дорогостоящих деталей. Однако это в любом случае не лучшее решение для нарезания резьбы. При изготовлении резьбы с отношением длины к диаметру более 3:1 предпочтение все же отдается метчику.
- Подумайте о фрезеровании резьбы так же, как и о большинстве других методов обработки. Чем больше материала нужно снять или чем сложнее материал, тем большее количество проходов может потребоваться.
- Попутное фрезерование всегда предпочтительнее встречного из-за меньшего отклонения инструмента и меньшего выделения тепла.
- Всегда используйте коррекцию инструмента при фрезеровании резьбы. Это позволяет вам контролировать точный диаметр резьбы, избегая брака при его создании.
- Всегда используйте жесткие инструментальные оправки. Во время фрезерования резьбофрезы подвержены большой радиальной нагрузке и должны быть надежно закреплены в оправках, таких как усиленные фрезерные патроны, гидравлические патроны или термозажимные патроны. Цанговые патроны не следует использовать для фрезерования резьбы.
- Не тратьте время на написание собственных программ для фрезерования резьбы. Множество программных пакетов предоставляются самими производителями резьбофрез.