- Рисунок 56 – Схема образования винтовой линии
- Рисунок 57 – Направление винтовых канавок
- Рисунок 59 – Шпоночная, угловая и фасонная фрезы
- 4.3 Конструктивные особенности фрез, оснащенных пластинами из твердого сплава
- Рисунок 60 – Торцовая сборная фреза с четырехгранными твердосплавными пластинами
- 4.4 Встречное и попутное фрезерование
- Рисунок 61 – Встречное и попутное фрезерование
- 4.5 Определение режимов резания при фрезеровании
- Рисунок 62 – Определение ширины B
- Рисунок 63 – Главное движение и движение подачи
УПМеталлорежущий инструмент-Пр-4. С. И. Моднов, Е. Н. Щекина металлорежущий инструмент ярославль 2011
 Скачать 21.46 Mb.
|
|
Рисунок 55 – Геометрические элементы режущих зубьев фрезы Выжными геометрическими характеристиками фрезы, помимо углов заточки, являются высота зуба h, радиус дна канавки rи ширина ленточки f. Канавка между соседними зубьями служит для отвода стружки. Она ограничена передней поверхностью одного зуба и спинкой соседнего. Канавки делают прямые и винтовые. Прямая канавка параллельна оси фрезы. Винтовая канавка располагается по винтовой линии.На рисунке 56 показано образование винтовой линии. Если воображаемый гибкий треугольник АВС навернуть на цилиндр так, чтобы катет АВ = πD совпал с основанием цилиндра диаметром D, тогда гипотенуза АС образует на цилиндре винтовую линию левую (рисунок 56, а) или правую (рисунок 56, б). Шагом H винтовой линии называется высота ее подъема за один оборот вокруг цилиндра.  Рисунок 56 – Схема образования винтовой линии Угол ω называется углом наклона винтовой линии, а угол β – углом подъема винтовой линии. Эти углы, как видно из рисунка 56, связаны между собой соотношением ω = 90° – β. Канавка винтовая левая (рисунок 57, а) – канавка, направленная по винтовой линии с подъемом справа налево. Канавка винтовая правая (рисунок 57, б) – канавка, направленная по винтовой линии с подъемом слева вверх направо.  Рисунок 57 – Направление винтовых канавок Шаг винтовой канавки H – расстояние между двумя последовательными точками на режущей кромке фрезы, лежащими на одной образующей цилиндрической поверхности. 4.2 Классификация фрез Цилиндрические фрезы (рисунок 58, а) предназначены для установки на горизонтально-фрезерных станках при обработке плоских поверхностей шириной до 120 мм при условии, что ширина B обрабатываемой поверхности на заготовке на 5-6 мм меньше длины l рабочей части фрезы. Цилиндрические фрезы имеют центральное базовое отверстие со шпоночной канавкой. Надетые на оправку станка цилиндрические фрезы зажимаются между кольцами с помощью затяжной гайки. Концевые фрезы (рисунок 58, б) предназначены для обработки открытых пазов и копировально-фрезерной обработки стенок замкнутых профильных углублений и отверстий в плоских заготовках. Концевые фрезы устанавливаются, в основном, на вертикально-фрезерных станках, но могут быть использованы и на горизонтально-фрезерных. Концевые фрезы имеют наружный диаметр D рабочей части от 3 до 50 мм. Присоединительная часть концевых фрез диаметромD < 14 мм цилиндрическая, а фрез диаметром D > 20 мм – коническая. В диапазоне D от 14 до 20 мм присоединительная часть может быть выполнена как цилиндрической, так и конической. Основным рабочим участком режущей части концевой фрезы является цилиндрический участок длиной l, которым обрабатывается поверхностью заготовки шириной B(B < l), а также часть торцевой поверхности, на которой имеются режущие зубья.
Торцовые фрезы (рисунок 58, в) предназначены для чернового и чистового фрезерования плоских поверхностей корпусных деталей. Обрабатываемые поверхности могут лежать как в одной, так и разных по высоте плоскостях. Диаметральный размер торцовых фрез может составлять от нескольких десятков до 500-600 мм. Торцовыми фрезами больших диаметров за один проход можно обрабатывать заготовки шириной до 500 мм. Применяются торцовые фрезы на мощных продольных, горизонтально- и вертикально-фрезерных станках, а также на агрегатных станках. Торцовыми фрезами различных конструкций и размеров комплектуются магазины инструментов станков с ЧПУ и обрабатывающих центров. В зависимости от конструкции фрезы ее крепление на станке может осуществляться несколькими способами: - фрезы с коническим хвостовиком, которые наиболее часто применяют на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах, устанавливают непосредственно в коническое отверстие шпинделя; - фрезы, имеющие широкие пазы на тыльной торцовой поверхности, крепятся на шпинделе с помощью шомпола и гайки. При этом шипы фланца шпинделя входят в пазы фрезы; - фрезы со шпоночным пазом в центральном отверстии закрепляются на оправке с помощью шпоночного соединения; - фрезы с центрирующей выточкой крепятся к фланцу шпинделя четырьмя винтами. Дисковые фрезы (рисунок 58, г) предназначены для обработки относительно неглубоких пазов и канавок различного назначения шириной B равной 6-16 мм. Они имеют диаметр D = 60…110 мм и цилиндрические базовые отверстия для крепления на оправке. Режущие зубья дисковых фрез выполняются на внешней цилиндрической поверхности. Режущие зубья могут располагаться не только на цилиндрической поверхности, но и на одном (двухсторонние) или на обоих (трехсторонние) торцах. Отрезные фрезы (рисунок 58, д) предназначены для разрезки сортового проката на мерные заготовки на горизонтально-фрезерных станках. Отрезные фрезы имеют рабочий диаметр D= 60…200 мм и ширину B= 1…5 мм. Прорезные (шлицевые) фрезы (рисунок 58, е) предназначены для фрезерования узких щелей и шлицев в головках винтов и шурупов. Прорезные фрезы имеют диаметры D= 40…75 мм и ширину В= 0,2…5 мм. Шпоночные фрезы (рисунок 59, а) применяются для фрезерования шпоночных канавок. Стандартные шпоночные фрезы изготавливаются диаметром D=3…40 мм и устанавливаются на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.
Угловые фрезы (рисунок 59, б) предназначены для фрезерования профильных угловых канавок, как правило, в инструментальном производстве. Угловые фрезы имеют диаметры D=35…90 мм. Их применяют на универсально-фрезерных станках. Фасонные фрезы имеют различный профиль лезвий. В качестве примера фреза с выпуклым полукруглым профилем лезвия показана на рисунке 59, в. Данные фрезы предназначены для фрезерования канавок и выступов фасонного профиля. Они имеют диаметры D= 45…90 мм. Применяются фасонные фрезы преимущественно на горизонтально-фрезерных станках. 4.3 Конструктивные особенности фрез, оснащенных пластинами из твердого сплава Различают цельные, составные и сборные конструкции (с механическим креплением пластин) фрез. Цельные фрезы изготавливают полностью из инструментального материала. У составных фрез режущая часть изготовлена из инструментального материала, а приваренный к ней хвостовик из конструкционной стали. К составным относятся также фрезы, у которых зубья – пластины из инструментального материала напаиваются на корпус фрезы. У сборных фрез зубья закрепляют в корпусе механически с помощью специальных крепежных элементов. Режущий элемент – зуб – может представлять собой резец с напаянной твердосплавной пластиной или монолитную пластину из инструментальной стали, твердого сплава или другого инструментального материала. Наиболее компактную конструкцию имеют цельные и составные фрезы. Недостатки цельных фрез – повышенный расход инструментального материала; составных с напайными пластинами твердого сплава – невозможность регулирования положения зубьев при износе и трудность восстановления в случае поломки. Для переточки такие фрезы необходимо снимать со станка. Сборные конструкции обеспечивают наиболее рациональное использование инструментального материала. Изношенные зубья можно быстро заменить, не снимая фрезу со станка. Вследствие этого сокращаются потери времени, связанные со сменой инструмента для переточек. Однако фрезы сборных конструкций имеют и ряд недостатков: - трудность размещения большого числа зубьев в корпусе определенного размера, из-за чего при равных диаметрах сборные фрезы обычно имеют меньше зубьев, чем цельные и составные; - наличие крепежных деталей, удерживающих режущие элементы в корпусе, а, следовательно, повышенную трудоемкость изготовления фрез; - высокие требования к точности обработки базовых поверхностей, и точности размеров самих зубьев в конструкциях, где смену зубьев выполняют без последующей тонкой регулировки их положения в корпусе фрезы. Эти недостатки уменьшают, разрабатывая новые конструкции фрез повышенной технологичности, у которых упрощена обработка базовых поверхностей, применены компактные элементы крепления зубьев и другие усовершенствования. Фрезы с механическим креплением твердосплавных пластин бывают с четырех-, пятигранными и круглыми пластинами. Наиболее распространенный вариант крепления сменных пластин приведен на рисунке 60. Твердосплавную пластину 1 надевают на штифт державки 2, вставляют державку в паз корпуса фрезы и закрепляют винтом 4. При подтягивании винта твердосплавная пластина поджимается к базовой кольцевой канавке на торцевой поверхности корпуса. Для смены пластины достаточно немного отвернуть винт 4 и нажать на него, сжимая пружину 3. Пластина освобождается, и ее можно легко снять и повернуть или заменить. Пружина облегчает сборку зубьев, поджимая предварительно пластину, надетую на штифт, к базе корпуса. Тип пластины выбирается в соответствии с характером выполняемой операции.  Рисунок 60 – Торцовая сборная фреза с четырехгранными твердосплавными пластинами Конструкции фрез с механическим креплением твердосплавных пластин очень многообразны и постоянно усовершенствуются. Успехи, достигнутые в технологии изготовления точных по размерам многогранных неперетачиваемых твердосплавных пластин, открывают перспективы широкого применения фрезерного, токарного и другого инструмента сборных конструкций. Возможность многократного использования корпуса или державки инструмента, простота и быстрота замены изношенных пластин без снятия инструмента со станка и его последующей настройкой на размер делают такой инструмент экономичным даже при высоких первоначальных затратах на изготовление корпуса и элементов крепления зубьев. 4.4 Встречное и попутное фрезерование При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное (фрезерование против подачи) и попутное фрезерование (фрезерование по подаче). Встречным называется фрезерование, которое осуществляется при противоположных направлениях движения фрезы и обрабатываемой заготовки в месте их контакта (рисунок 61, а). Попутное фрезерование производится при совпадающих направлениях вращения фрезы и движения обрабатываемой заготовки в месте их контакта (рисунок 61, б). При встречном фрезеровании толщина среза изменяется от нуля, при входе зуба, до максимального значения при выходе зуба из контакта с обрабатываемой заготовкой. При попутном фрезеровании толщина среза изменяется от максимального значения, в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой, до нуля при выходе.  Рисунок 61 – Встречное и попутное фрезерование В случае встречного фрезерования, когда пластина начинает работу со стружкой нулевой толщины, возникают высокие силы трения, «отжимающие» фрезу и заготовку друг от друга. В начальный момент врезания зуба процесс резания больше напоминает выглаживание, с сопутствующими ему высокими температурами и повышенным трением. Зачастую это грозит нежелательным упрочнением поверхностного слоя детали. При попутном фрезеровании условия входа пластины в резание более благоприятные. Удается избежать высоких температур в зоне резания и минимизировать склонность материала заготовки к упрочнению. Большая толщина стружки является в данном случае преимуществом. Силы резания прижимают заготовку к столу станка, а режущие пластины фрезы в гнезда корпуса, способствуя их надежному креплению. При прочих равных условиях стойкость фрезы при попутном фрезеровании выше, чем при встречном, кроме случаев работы по твердой корке. 4.5 Определение режимов резания при фрезеровании 1 Глубина и ширина фрезерования Во всех видах фрезерования, за исключением торцевого, глубина фрезерования t (мм) определяет продолжительность контакта зуба фрезы с заготовкой; глубину фрезерования измеряют в направлении, перпендикулярном к оси фрезы. Ширина фрезерования B (мм) определяет длину лезвия зуба фрезы, участвующую в резании; ширину фрезерования измеряют в направлении, параллельном оси фрезы. При торцевом фрезеровании эти понятия меняются местами. Более подробно это можно рассмотреть, пользуясь рисунком 62.  Рисунок 62 – Определение ширины B и глубины t обработки при различных видах фрезерования: а – цилиндрическое; б – торцовое фрезерование; обработка: в – дисковыми фрезами, г – прорезными и отрезными фрезами, д – концевыми фрезами, е – угловыми фрезами; ж – фасонное фрезерование; з – фрезерование шпоночных пазов 2 Выбор диаметра фрезы Диаметр фрезы зависит от размера обрабатываемой заготовки, а также от жесткости технологической системы и схемы резания. Диаметр фрезы выбирается из стандартных значений [1, табл. 65-108, с. 174-196]. При торцевом фрезеровании для достижения производительных режимов резания диаметр фрезы D (мм) должен быть больше ширины фрезерования B (мм) [1, с. 281], т.е.  3 Геометрические параметры фрезы Геометрическая форма зубьев фрезы оказывает большое влияние на износостойкость и работоспособность инструмента. Если геометрическая форма выбрана правильно, фреза работает быстро, спокойно, без частых переточек. Поэтому необходимо правильно выбирать углы заточки фрез. Основные углы фрезы можно определить, пользуюсь справочной литературой и приложением Г. 4 Подача Исходной подачей при черновом фрезеровании является её подача на один зуб Sz (мм/зуб), при чистовом фрезеровании – на один оборот фрезы S0 (мм/об), по которой для дальнейшего использования вычисляют размер подачи на один зуб [1, с. 282]  где z – число зубьев фрезы. Рекомендуемые подачи для различных видов фрез приведены в справочной литературе [1, табл. 33-38, с. 283-286]. 5 Скорость резания, м/мин (рисунок 63) [1, с. 282]  где T – период стойкости, мин [1, табл. 40, с. 290]; значения коэффициента  и показатели степени приведены в [1, табл. 39, с. 286]; – суммарный поправочный коэффициент, учитывающий фактические условия фрезерования [1, с. 282]. где  – коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [1, табл. 1, с. 261]; – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки [1, табл. 5, с. 263]; – коэффициент, учитывающий материал инструмента [1, табл. 6, с. 263]. Рисунок 63 – Главное движение и движение подачи 6 Частота вращения фрезы, об/мин [2, с. 226] 
nд – действительная частота вращения фрезы; выбираем ближайшее меньшее число из ряда частот вращения шпинделя по паспортным данным станка (см. приложение Г).
 7 Сила резания, Н Главная составляющая силы резания при фрезеровании – окружная сила Pz(рисунок 64) [1, с. 282]  где Kmp – поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [1, табл. 9-10, с. 264]. значение коэффициента  и показатели степени приведены в [1, табл. 41, с. 291].
|
||||||||||||
