Модульные фрезы для нарезки зубьев

 Процесс фрезерования предусматривает использование специального инструмента, обладающего определенной геометрической формой – фреза. Довольно большое распространение получили модульные фрезы.

Их предназначение заключается в предварительном и окончательном нарезании цилиндрических косозубых и прямозубых колес, а также шевронных вариантов исполнения. Рабочая поверхность характеризуется наличием довольно большого количества особенностей, о чем далее поговорим подробнее.

Модульные фрезы

Особенности конструкции

Современная зуборезная фреза представлена фасонным вариантом исполнения с затылованным зубом. Среди конструктивных особенностей отметим нижеприведенные моменты:

1. Устройство имеет центральное отверстие, которое предназначено для установки оправки. Дисковая зуборезная модульная фреза при помощи оправки крепится в шпинделе. Диаметр отверстия под оправку выбирается в зависимости от стандартов, установленных в ГОСТ. За счет этого существенно упрощается задача, связанная с выбором наиболее подходящей оснастки. По торцевым сторонам создается небольшая фаска, за счет которой упрощается монтаж.
2. Инструмент получает главное вращательное движение с определенной скоростью. При этом заготовка закрепляется на столе, который также получает возвратно поступательное движение. Все параметры выбираются в зависимости от типа инструмента, а также применяемого материала при изготовлении заготовки.
3. Длина рабочей части также варьируется в достаточно большом диапазоне. Все зависит от размеров обрабатываемой заготовки и других моментов. Длина модульной фрезы оказывает влияние на основные параметры обработки, так как за счет увеличения рабочей поверхности увеличивается количество снимаемого материала за один проход.
4. Современная конструкция модульной фрезы характеризуется определенным профилем зуба. Он выбирается в зависимости от впадин между зубьями нарезаемого колеса. Форма зуба представлена рабочим участком, который оформлен по эвольвенте с переходной кривой. Оформление проводится по радиусу с определенными координатами центра.

Рассматриваемые модульные цилиндрические и шлицевые фрезы представлены весьма сложной конструкцией. При этом зубья могут быть расположены под углом 30 градусов или другим, все зависит от типа заготовки.

Особое внимание уделяется форме профиля. Для аналитического расчета формы зуба и других параметров могут проводиться самые различные расчеты. Наиболее важными можно назвать следующие:

1. При расчетах уделяется внимание исходным данным. Геометрическая форма может характеризоваться достаточно большим количеством особенностей. Примером можно назвать число зубьев и показатель модуля.
2. При определении основных показателей проводится расчет координат профиля эвольвентного участка зуба.
3. Следующий шаг заключается в расчете радиуса заменяющихся окружностей.
4. Уделяется внимание расчету размеров зуба профильной части. Этот показатель также во много определяет то, какой формой будет обладать полученное изделие.

Рассматриваемые расчеты проводятся при применении самых различных формул. Самостоятельно выполнить расчеты достаточно сложно, погрешность может привести к снижению точности рабочей поверхности.

К выбору материалов также предъявляется достаточно большое количество требований. Установленные стандарты в ГОСТ 5950-73 определяют то, что при изготовлении модульной фрезы должны использоваться марки 9ХС, ХВГ, ХВСГ. Показатель закалки должен быть в пределе от 62 до 64 HRC. За счет выполнения термического улучшения сплава существенно расширяется область применения изделия, а также снижается скорость износа поверхности.

Скачать ГОСТ 5950-73

В случае, когда проводится обработка заготовок из легированных конструкционных сталей выбирается быстрорежущая сталь Р6М5 и Р6М3. Эти стандарты указываются в ГОСТ 19265-73, показатель твердости должен быть в пределе от 63 до 65 HRC. До более высокой твердости могут закалывать сталь Р9К5, которая обходится намного дороже других марок.

Скачать ГОСТ 19265-73

Тип применяемого материала при изготовлении модульной фрезы во многом определяет область применения, допустимые режимы резания и стоимость изделия. Как правило, тип применяемого материала указывается производителем при маркировке.

Назначение инструмента

Рассматриваемый инструмент получил весьма широкое распространение. Это связано с тем, что геометрическая форма может существенно отличаться. Модульная фреза применяется для достижения следующих целей:

1. Предварительного и окончательного нарезания цилиндрических колес. При этом рабочая поверхность может быть представлена прямыми и косыми зубьями. Цилиндрические зубчатые колеса получили весьма широкое распространение в машиностроительной области. Получаемая поверхность должна быть точной, даже незначительное отклонение формы может привести к тому, что изделие нельзя будет использовать.
2. Для получения шевронных колес с определенными канавками между зубчатыми венцами. Подобные изделия характеризуются довольно сложной рабочей поверхностью.
3. Рассматриваемый инструмент используется для нарезания зубчатых колес конического типа. Рабочая поверхность с конической формой довольно сложна в обработке. Именно поэтому применяются более подходящие модульные фрезы.
4. Степень точности получаемого изделия 9-10. Подобные варианты исполнения получили весьма широкое распространение в самых различных отраслях промышленности. Стоит учитывать, что достигнуть требуемой точности можно только при применении соответствующего оборудования и оправки.
5. Могут применяться для нарезки зубьев шестерни с менее чем 12 зубьями.
6. Специальные варианты исполнения используются для получения колес с циклоидальным профилем зуба.
7. Для нарезания зубьев модулем 8 мм используется определенный тип инструмента, который также встречается в стандартных наборах.

Технологическая карта, связанная с изготовление различных изделий, зачастую предусматривает черновую и чистовую обработку. Среди особенностей отметим нижеприведенные моменты:

1. Черновое фрезерование характеризуется тем, что за один проход снимается довольно большое количество металла. Для подобной обработки применяются модульные фрезы с высоким показателем износоустойчивости. При черновом фрезеровании получается профиль, который лишь отдаленно напоминает конечное изделие.
2. Чистовое фрезерование предусматривает высокую скорость вращения инструмента. Для обеспечения подобных условий работы при изготовлении основной части применяют быстрорежущую сталь, способную выдерживать сильный нагрев. При этом поверхность не стачивается, за счет чего обеспечивается высокая точность изготовления. У модульных фрез для чистовой обработки передний угол равен нулю.

Теоретически для получения каждой разновидности зубчатого колеса применяется инструмент с наиболее подходящим профилем. Это связано с тем, что получаемая поверхность будет полностью соответствовать профилю. На практике допускается незначительная погрешность.

Встретить можно инструменты для обработки всех металлов. Современная фреза дисковая может изготавливаться из самых различных сплавов, многие характеризуются высокой устойчивостью к износу и высокой температуры. Выбор модульной фрезы проводится в зависимости от особенностей изделия, как правило, делается это на этапе разработки технологической карты по изготовлению конкретного изделия.

Сегодня рассматриваемый инструмент может применяться для нарезания рейки. Подобное изделие сегодня встречается крайне часто в машиностроительной области. Также на производственных линиях встречается механическая торцевая фреза, которая характеризуется определенной геометрической формой.

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.

Скачать ГОСТ 28527-90

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.