Криогенное упрочнение червячных фрез

Фрезы червячные – это сложный и дорогостоящий многолезвийный инструмент. Применяется для чернового и чистового нарезания зубчатых колес, шлицевых валов, звездочек и зубчатых колес зацепления Новикова. Они изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5 (для обработки сталей ≤НВ 250-270), Р14Ф4 (при резании сталей твердостью HRC 30-50), Р18Ф2 (для обработки сталей ≤НВ 260-280), Р9К10 (при резании сталей твердостью HRC 30-50), Р10К5Ф5 (при резании сталей твердостью HRC 30-50), Р18К5Ф2 (при резании сталей твердостью HRC 30-50). Твердость фрез 63…66HRC. Реже фрезы изготавливают из твердого сплава. Для снижения коэффициента трения на инструмент наносят износостойкие покрытия.

Основными направлениями повышения эффективности зубофрезерования червячно-модульными фрезами является повышение стойкости фрез, производительности и точности обработки зубчатых колес.

Одним из перспективных способов повышения производительности и точности обработки зубчатых колес, шлицевых валов, звездочек и зубчатых пар зацепления Новикова является криогенное упрочнение червячных фрез. В результате криогенного упрочнения снижается коэффициент трения, повышается теплопроводность инструмента и что особенно важно абразивная износостойкость. Относительная износостойкость стали Р6М5 при износе в условиях мелкого абразивного зерна (Р400 чистовое фрезерование) и более крупного зерна (Р240 черновое фрезерование) приведена на рис. 1.

Рис. 1. Относительная износостойкость образцов из сталей Р6М5, обработанных по различным технологическим схемам

Производительность обработки быстрорежущими фрезами с криогенным упрочнением превосходит производительность обработки фрезами без криогенной обработки на 23%.

В частности в условиях производственных испытаний по определению стойкости фрезы модульной 2510-2314 ГОСТ 16771 (материал - сталь Р6М5 с PVD–покрытием) после криогенного упрочнения установлено двухкратное увеличение стойкости фрезы. Стоимость криогенного упрочнения такой фрезы составила 500 руб. при стоимости инструмента – 19 500 руб.

Мониторинг ресурса упрочненных криогенной обработкой твердосплавных концевых фрез с PVD–покрытием диаметром от 6 до 16 мм на протяжении 6 месяцев, используемых для обработки шлицевых валов с поверхностной твердостью до 50 единиц HRC, показал увеличение стойкости от 25 до 30%. Стоимость криогенной обработки таких фрез не превышает 6% стоимости фрезы.

Таким образом, дальнейшее снижение затрат на изготовление зубчатых колес, шлицевых валов, звездочек и получение прибыли в металлообработке невозможно без применения инструмента, оптимизированного криогенным упрочнением.