Резьбовые соединения остаются самым распространённым способом крепления деталей в машиностроении, приборостроении, строительстве и аэрокосмической отрасли. Качество резьбы напрямую влияет на надежность всей конструкции. Традиционно для этих задач использовались метчики и плашки, однако развитие технологий и появление труднообрабатываемых материалов вывели на первый план резьбовые фрезы.
В этой статье эксперты компании «ИнСистенс» расскажут о том, как устроен этот инструмент, какие задачи он решает и какие технологические решения позволяют добиваться идеального результата даже на спецсталях.
Что такое резьбофреза и как она работает
Резьбофреза — это металлорежущий инструмент для нарезания резьбы методом фрезерования. В отличие от метчиков и плашек, резьбофреза не ввинчивается в материал, а совершает винтовое движение вдоль оси отверстия, постепенно формируя профиль резьбы.
Ключевое условие применения: наличие станка с ЧПУ, с возможностью перемещений по винтовой интерполяции. Использование резьбофрез на универсальных станках или вручную невозможно.
Принцип работы:
1. Установка
Инструмент устанавливается в шпиндель станка, а заготовка фиксируется на рабочем столе.
2. Движение
Инструмент вращается вокруг своей оси и одновременно совершает движение по винтовой траектории.
3. Формирование резьбы
Каждый зуб фрезы снимает небольшой слой материала, последовательно формируя виток за витком, до достижения необходимой глубины резьбы.
Ключевые параметры резьбофрезерования
Скорость резания V (м/мин) определяет тепловыделение и износ.
Подача на зуб fz (мм/зуб) влияет на шороховатость поверхности и нагрузку.
Глубина резания ap (мм) при полном профиле обычно равна высоте профиля резьбы.
Шаг резьбы P (мм) — критический параметр соответствия инструмента поставленной задаче.
Виды и классификация резьбофрез
Современный рынок предлагает достаточно широкий выбор резьбофрез. Чтобы не ошибиться с выбором, важно понимать их классификацию.
По типу нарезаемой резьбы:
для метрической резьбы (профиль 60°) — самый распространенный стандарт;
для трубной резьбы (профиль 55°) — для герметичных соединений;
для трапецеидальной резьбы — для ходовых винтов, передающих движение;
для упорной резьбы (асимметричный профиль) — для высоких осевых нагрузок.
По конструкции:
Инструменты делятся на цельные (из быстрорежущей стали или твердого сплава) и сборные (со сменными пластинами). Рассмотрим подробнее подвиды цельных резьбофрез.
Цельные резьбофрезы
1. Полновитковая резьбофреза
Характеристики: обладает прочной и жесткой конструкцией, каждый из зубьев имеет профиль резьбы на всю длину режущей части.
Применение: идеальна для нарезания резьбы за один проход на всю глубину. Обеспечивает высокую производительность на стандартных материалах.
2. Одновитковая резьбофреза
Характеристики: имеет один ряд режущих зубьев, формирующих один виток резьбы, что снижает нагрузку, но одновременно снижает производительность.
Особенности: бывает с полным и неполным профилем. Инструмент с неполным профилем позволяет нарезать резьбу с разными шагами в пределах своего диапазона, что делает его гибким решением.
Применение: максимально эффективна для нержавеющих сталей, жаропрочных и титановых сплавов, а также закаленных материалов.
3. Трехвитковая резьбофреза
Характеристики: имеет короткую рабочую часть и оптимальное количество зубьев.
Особенности: обеспечивает низкие усилия резания и устойчивость к ударным нагрузкам.
Применение: рекомендуется для нарезания резьбы в тонкостенных деталях и при нежестком зажиме заготовки.
Сборные резьбофрезы со сменными режущими пластинами
Это высокопроизводительное и экономичное решение для крупных производств. На один корпус можно устанавливать пластины с разными стандартами резьбы (от метрической до трубной) и диапазонами шагов. При износе меняется только пластина, а не дорогой корпус.
По направлению резания:
- правосторонние,
- левосторонние.
По способу охлаждения:
- с внутренним подводом СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости),
- с наружным подводом СОЖ.
Преимущества и недостатки резьбофрез
Преимущества
1. Возможность обработки труднообрабатываемых материалов
Эффективно работает по нержавеющей стали, титану, жаропрочным сплавам, закаленным материалам).
Универсальность
Одной фрезой можно нарезать резьбу разных диаметров (с одинаковым шагом), а также как левую, так и правую резьбу. Многие модели подходят и для наружной, и для внутренней резьбы. Одна и та же резьбофреза подходит для левой и правой резьбы и может быть использована для внутренней и наружной резьбы.
Высокая точность профиля
Возможность контролировать допуск резьбы при нарезании, а так же обрабатывать резьбы близко к уступам, в глубоких отверстиях, в глухих отверстиях с контролем глубины, прерывистые резьбы.
Идеальное стружкоотделение
При фрезеровании резьбофрезой образуется короткая, легко ломающаяся стружка. Благодаря чему можно работать даже без СОЖ, используя сжатый воздух (даже при работе с вязкими материалами).
Стойкость инструмента
Благодаря меньшим силам резания и возможности формирования резьбы за несколько проходов. А в случае поломки резьбофрезу можно легко удалить из отверстия детали (в отличие от обломанного метчика).
Недостатки
- Более высокая стоимость по сравнению с метчиками.
- Необходимость использования станков с ЧПУ и программирования винтовой интерполяции.
- Сложность подбора режимов резания для нестандартных материалов.
Основные рекомендации по работе резьбофрезой
Режимы резания (ориентиры)
Скорость резания (V)
АлюминийКонструкционная стальНержавейкаТитанЗакаленные материалы (до 55HRC)Скорость резания (V)200–300 м/мин80–150 м/мин50-90 м/мин 20–50 м/мин15-45 м/мин
Подача (fz)
Рабочий диапазон для твердого сплава — 0,002–0,013 мм/зуб (в зависимости от диаметра фрезы, конструкции фрезы и обрабатываемого материала).
Глубина (ap)
Рекомендуется формировать резьбу за несколько проходов Это снижает риск поломки и повышает качество профиля.
3. Подготовка и оснастка
Подготовка отверстия: диаметр сверления под резьбу должен соответствовать стандартному диаметру под метчик (согласно таблицам ГОСТ).
Выбор патрона: используйте только жесткие патроны (гидравлические, силовые или термопатроны). Биение не должно превышать 0,02 мм.
Соотношение диаметров: для исключения отклонений профиля выбирайте фрезу диаметром не более 70% от диаметра отверстия.
Охлждение (СОЖ)
Нержавейка, Алюминий, Жаропрочные сплавы: обязательно применение СОЖ (полив или через шпиндель).
Чугун и некоторые конструкционные стали: допустима работа со сжатым воздухом.
Инновационная разработка «ИнСистенс»
Специалистами компании «ИнСистенс» разработана уникальная конструкция резьбофрезы с интермиттирующим (прерывистым) расположением режущих зубьев, оптимизированная для обработки специальных сталей.
1. стабильность работы в условиях прерывистого резания;
2. снижение силовых нагрузок на режущий клин по сравнению с аналогами с полным расположением зубьев;
3. эффективное стружкоотделение и минимизацию риска пакетирования стружки;
4. Точность и качество: стижение требуемых параметров точности резьбового профиля (класс точности 6H) и качества поверхности (Ra ≤3,2 мкм).
Т.о., успешно проведённые испытания подтвердили эффективность применения инструмента для механической обработки спец. сталей, достигнув высокой точности резьбового профиля и стойкости инструмента в условиях прерывистого резания.
Закажите резьбофрезы CNCINS с уникальной геометрией
Вы ищете надежный инструмент для нарезания резьбы в нержавеющих, жаропрочных или специальных сталях? Компания «ИнСистенс» предлагает не просто стандартный инструмент, а инженерные решения с доказанной эффективностью.
- Уникальная разработка
резьбофрезы с интермиттирующим зубом для спецсталей, прошедшие промышленные испытания и подтвердившие класс точности 6H.
- Широкий ассортимент
в нашем каталоге представлены все виды фрез: от одновитковых для вязких материалов до сборных конструкций со сменными пластинами.
- Техническая поддержка
наши технологи помогут рассчитать оптимальные режимы резания (V, fz, ap) под вашу задачу.
- Наличие на складе
быстрая отгрузка по РФ.
Не рискуйте дорогими деталями с устаревшими методами обработки. Испытайте эффективность современных резьбофрез CNCINS от ПО «ИнСистенс»!
Автор: Романко Ксения Владимировна, инженер-технолог отдела технологической поддержки металлообрабатывающих производств ООО "ПО "ИнСистенс"