Зубофрезерование (зубонарезка): суть технологии и её применение
Зубофрезерование — ключевой метод изготовления зубчатых колёс, звёздочек и червячных пар на металлорежущих станках. Эта технология позволяет получать высокоточные профили зубьев с минимальными отклонениями, обеспечивая надёжное зацепление в механизмах. Разберём её особенности, инструменты и сферы применения.
Описание технологии зубонарезки
Суть процесса: червячная фреза и обрабатываемая заготовка вращаются в согласованном режиме, имитируя зацепление червяка с колесом. При этом режущие кромки фрезы последовательно формируют профиль каждого зуба.Ключевые этапы:
1. Установка заготовки на оправку или в патрон станка.
2. Настройка кинематической связи между вращением фрезы и заготовки.
3. Подача инструмента в радиальном или осевом направлении.
4. Многопроходная обработка для достижения требуемой глубины и чистоты профиля.
Особенности:
📌 Метод подходит для прямых, косых и шевронных зубьев.
📌 Возможна обработка как наружных, так и внутренних венцов.
📌 Точность соответствует 7–9‑й степеням по ГОСТ 1643‑81.
Описание технологии зубонарезки
Суть процесса: червячная фреза и обрабатываемая заготовка вращаются в согласованном режиме, имитируя зацепление червяка с колесом. При этом режущие кромки фрезы последовательно формируют профиль каждого зуба.Ключевые этапы:
1. Установка заготовки на оправку или в патрон станка.
2. Настройка кинематической связи между вращением фрезы и заготовки.
3. Подача инструмента в радиальном или осевом направлении.
4. Многопроходная обработка для достижения требуемой глубины и чистоты профиля.
Особенности:
📌 Метод подходит для прямых, косых и шевронных зубьев.
📌 Возможна обработка как наружных, так и внутренних венцов.
📌 Точность соответствует 7–9‑й степеням по ГОСТ 1643‑81.
Инструменты, СОЖ, режимы резания и подачи
Инструменты.
Основной инструмент — червячная фреза:
✅ Материал: быстрорежущая сталь (Р6М5, Р18) или твёрдые сплавы.
✅ Типы: однозаходные (для высокой точности), многозаходные (для производительности).
✅ Геометрия: угол подъёма витков, передний и задний углы подбираются под материал заготовки.
СОЖ (смазочно‑охлаждающая жидкость) .
✅ Водорастворимые эмульсии (5–10 % концентрации) — для углеродистых сталей.
✅ Масляные СОЖ — для легированных сталей и цветных сплавов.
✅ Подача под давлением (0,5–1,5 МПа) для эффективного охлаждения и удаления стружки.
Режимы резания (ориентировочные).
📌 Скорость резания (V): 20–50 м/мин (для быстрорежущих фрез), 80–150 м/мин (для твёрдосплавных).
📌 Подача (S): 0,2–0,8 мм/об (зависит от модуля зуба и жёсткости системы).
📌 Глубина резания ($t$): 1–3 мм за проход (для модуля 2–6 мм).
📌 Частота вращения (n) рассчитывается по формуле: n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D}, где D — диаметр фрезы (мм),V — скорость резания (м/мин).
Важные нюансы:
✅ Для черновой обработки используют повышенные подачи, для чистовой — сниженные.
✅ При обработке закалённых сталей режимы снижают на 30–50 %.
✅ Жёсткость станка влияет на максимально допустимые нагрузки.
Применение и преимущества зубофрезерования
Сферы применения:
📌 Автомобилестроение (шестерни КПП, дифференциалов).
📌 Станкостроение (зубчатые передачи редукторов).
📌 Энергетика (турбинные передачи).
📌 Сельхозмашины (звёздочки, приводные колёса).
📌 Робототехника (прецизионные редукторы).
Преимущества метода:
1.Универсальность — обработка колёс любого модуля и числа зубьев.
2.Высокая точность — соответствие стандартам DIN 3962, ГОСТ 1643.
3.Производительность — возможность многопроходной обработки.
4.Гибкость — адаптация к разным материалам (сталь, чугун, бронза).
5. Повторяемость — стабильность параметров при серийном производстве.
6. Экономичность — минимальные затраты на оснастку по сравнению с литьём или штамповкой.
Заключение
Зубофрезерование остаётся ведущим методом изготовления зубчатых передач благодаря сочетанию точности, производительности и универсальности. Для успешного применения технологии важно:
✅ 1.Правильно подбирать инструмент — червячные фрезы должны соответствовать материалу и модулю заготовки.
✅ 2.Соблюдать режимы резания — скорость, подача и глубина зависят от жёсткости системы и требований к качеству.
✅ 3.Использовать СОЖ — охлаждение снижает износ инструмента и улучшает чистоту поверхности.
✅ 4.Контролировать кинематику — точность согласования вращения фрезы и заготовки определяет качество профиля.
✅ 5. Учитывать жёсткость станка — вибрации снижают точность и стойкость инструмента.
При грамотной настройке зубофрезерование позволяет:
📌 Получать зубья с шероховатостью Ra 1,6–3,2 мкм;
📌 Обеспечивать допуски на шаг ±0,02 мм;
📌 Обрабатывать колёса с модулем от 1 до 20 мм;
📌 Минимизировать брак за счёт предсказуемости процесса.Таким образом, зубофрезерование — это надёжный и проверенный метод, который остаётся основой производства зубчатых передач для машиностроения и смежных отраслей.
Основной инструмент — червячная фреза:
✅ Материал: быстрорежущая сталь (Р6М5, Р18) или твёрдые сплавы.
✅ Типы: однозаходные (для высокой точности), многозаходные (для производительности).
✅ Геометрия: угол подъёма витков, передний и задний углы подбираются под материал заготовки.
СОЖ (смазочно‑охлаждающая жидкость) .
✅ Водорастворимые эмульсии (5–10 % концентрации) — для углеродистых сталей.
✅ Масляные СОЖ — для легированных сталей и цветных сплавов.
✅ Подача под давлением (0,5–1,5 МПа) для эффективного охлаждения и удаления стружки.
Режимы резания (ориентировочные).
📌 Скорость резания (V): 20–50 м/мин (для быстрорежущих фрез), 80–150 м/мин (для твёрдосплавных).
📌 Подача (S): 0,2–0,8 мм/об (зависит от модуля зуба и жёсткости системы).
📌 Глубина резания ($t$): 1–3 мм за проход (для модуля 2–6 мм).
📌 Частота вращения (n) рассчитывается по формуле: n = \frac{1000 \cdot V}{\pi \cdot D}, где D — диаметр фрезы (мм),V — скорость резания (м/мин).
Важные нюансы:
✅ Для черновой обработки используют повышенные подачи, для чистовой — сниженные.
✅ При обработке закалённых сталей режимы снижают на 30–50 %.
✅ Жёсткость станка влияет на максимально допустимые нагрузки.
Применение и преимущества зубофрезерования
Сферы применения:
📌 Автомобилестроение (шестерни КПП, дифференциалов).
📌 Станкостроение (зубчатые передачи редукторов).
📌 Энергетика (турбинные передачи).
📌 Сельхозмашины (звёздочки, приводные колёса).
📌 Робототехника (прецизионные редукторы).
Преимущества метода:
1.Универсальность — обработка колёс любого модуля и числа зубьев.
2.Высокая точность — соответствие стандартам DIN 3962, ГОСТ 1643.
3.Производительность — возможность многопроходной обработки.
4.Гибкость — адаптация к разным материалам (сталь, чугун, бронза).
5. Повторяемость — стабильность параметров при серийном производстве.
6. Экономичность — минимальные затраты на оснастку по сравнению с литьём или штамповкой.
Заключение
Зубофрезерование остаётся ведущим методом изготовления зубчатых передач благодаря сочетанию точности, производительности и универсальности. Для успешного применения технологии важно:
✅ 1.Правильно подбирать инструмент — червячные фрезы должны соответствовать материалу и модулю заготовки.
✅ 2.Соблюдать режимы резания — скорость, подача и глубина зависят от жёсткости системы и требований к качеству.
✅ 3.Использовать СОЖ — охлаждение снижает износ инструмента и улучшает чистоту поверхности.
✅ 4.Контролировать кинематику — точность согласования вращения фрезы и заготовки определяет качество профиля.
✅ 5. Учитывать жёсткость станка — вибрации снижают точность и стойкость инструмента.
При грамотной настройке зубофрезерование позволяет:
📌 Получать зубья с шероховатостью Ra 1,6–3,2 мкм;
📌 Обеспечивать допуски на шаг ±0,02 мм;
📌 Обрабатывать колёса с модулем от 1 до 20 мм;
📌 Минимизировать брак за счёт предсказуемости процесса.Таким образом, зубофрезерование — это надёжный и проверенный метод, который остаётся основой производства зубчатых передач для машиностроения и смежных отраслей.
