Глава 8. ФРЕЗЕРОВАНИЕ


 

Фрезерование — процесс резания вращающимися резцами, при котором траекторией резания является циклоида. Различают следую­щие виды фрезерования: цилиндрическое (рис. 30, а,б, в), при котором ось вращения инструмента параллельна обрабатыва­емой поверхности, а лезвия описывают цилиндрические поверхности; коническое (рис. 30, г), при котором ось вращения инструмента наклонена под утлом к поверхности, а лезвия описы­вают конические поверхности; торцовое (рис. 30, д), при ко­тором ось вращения инструмента перпендикулярна обрабатывае­мой поверхности, боковые лезвия резцов описывают цилиндри­ческие поверхности, а торцовые — поверхность конуса или круга; торцово-коническое (рис. 30, е), при котором ось враще­ния инструмента перпендикулярна обрабатываемой поверхности, а лезвия резцов описывают коническую поверхность.

По направлению подачи заготовки относительно направления вращения инструмента различают фрезерование встречное (см. рис. 30, а) и попутное (см. рис. 30, б). Попутное фрезерова­ние не получило широкого распространения из-за повышенного расхода энергии на резание (в 1,5... 2 раза больше, чем при встреч­ном) и неконтролируемой самоподачи заготовки под действием сил резания. Ниже рассматривается основной вид — цилинд­рическое продольное фрезерование со встречной подачей. Цилиндрическое фрезерование иногда называют плос­ким, так как в результате обработки у деталей формируются плос­кие поверхности.

Главное движение фрезерования — это вращательное движе­ние, при котором каждая точка лезвия описывает окружность. Дви­жение подачи — равномерное с прямолинейной траекторией.

Характеристика окружности резания — диаметр (радиус) реза­ния D (R). Вращение происходит с постоянной частотой п, мин-1. Скорость перемещения данной точки лезвия по траектории глав­ного движения вычисляется по формуле v = 2nRn/(60*1000). В производственных условиях эта величина составляет несколько десят­ков метров в секунду, в среднем 20...70 м/с.

Численная величина скорости подачи vs на фрезерующих стан­ках колеблется в среднем от 10 до 40 м/мин (при максимальных значениях — до 120 и даже 200 м/мин). Скорость подачи — основ­ная характеристика производительности фрезерования, однако только по величине vs затруднительно судить о режиме работы резца и о возможностях интенсификации резания или повышения качества обработки. Поэтому для анализа процесса вводят поня­тия: подача на один оборот инструмента S0, мм: S0 = 1000 vs/n;подача на один резец Sv мм. Так как инструмент имеет z резцов, то Sz = S0/z.

Ввиду малости отношения скоростей vs/v, взятых в одной раз­мерности, различие между абсолютной траекторией резания (цик­лоидой) и окружностью резания невелико. Поэтому для упроще­ния формул можно с некоторой погрешностью (до ±3 %) прини­мать траекторию, описываемую кончиком резца в древесине, за окружность радиуса R.

На рис. 31, а справа от резца показана нефрезерованная поверх­ность детали, слева и несколько ниже — фрезерованная поверх­ность (плоскость). Разница уровней нефрезерованной и фрезеро­ванной поверхностей составляет удаляемый припуск, или глубину фрезерования, t (обычно t = 2...4 мм). Дуга а'b' есть след поверхно­сти резания, образованной предыдущим резцом (на рисунке те­перь этот резец вверху); дуга a"d" есть след формируемой в данный момент поверхности резания, или дуга резания. Очевидно, что фигура a'b'd", ограниченная предыдущей а'b' и последующей a"d" дугами резания и отрезком b'd", совпадающим со следом вер­хней поверхности заготовки, есть боковая поверхность срезаемого слоя.

Положение вершины резца (точки п) на дуге резания опреде­ляется углом поворота резца φ, отсчитываемым от вертикального диаметра окружности резания.

Угол φвх, соответствующий точке входа резца в древесину а',определяется по формуле

Угол входа мал, поэтому в практических расчетах принимают φвх = 0, а точкой входа считают точку а, лежащую на вертикальном диаметре окружности резания.

Наибольшее значение угол поворота имеет в точке выхода рез­ца из древесины:

При среднепроизводственных величинах R и t угол φвх = 0; φвых = 15...20 , угол контакта φконт = φвх + φвых ≈ φвых.

Геометрические параметры срезаемого слоя: длина, ширина, тол­щина. Длина l совпадает с длиной дуги контакта резца с заготовкой:

Ширина слоя b (размер в направлении, перпендикулярном плос­кости рисунка) при открытом фрезеровании равна ширине обра­батываемой заготовки.

Толщина слоя а измеряется по нормали к последующей траек­тории в данной точке (т. е. по радиусу, проведенному в данную точку). Связь между толщиной слоя и углом φср выражается зави­симостью а = Sz sin φ. Средняя толщина срезаемого слоя вычисля­ется либо как толщина в средней точке при φ = φконт/2, либо путем деления площади срезаемого слоя Szt в продольном сечении (в плоскости рис. 31) на длину слоя l:

Максимальную толщину срезаемый слой имеет вблизи точки выхода при φвых, т.е. атах = Sz sin φ вых ≈ Sz sin φ конт. Сравнивая выра­жения для аср и атin, получаем атах ≈ 2аср.

На шероховатость поверхности, полученной фрезерованием, определяющим образом влияют кинематические неровности (волны на поверхности, обусловленные кинематикой фрезерования) и не­ровности разрушения (заколы, отщепы, вырывы частиц древесины).

При фрезеровании многолезвийной ножевой головкой даже при тщательной установке практически не удается добиться равенства радиусов резания лезвий (неточность установки х = Rmax — Rmin = 0,02...0,1 мм).

В общем случае неравенство радиусов резания приводит к сре­занию различных по объему стружек и формированию на поверх­ности детали волн различной длины. На рис. 32, а показан профиль фрезерованной поверхности для частного случая, когда она сфор­мирована двумя лезвиями: первое лезвие, имеющее больший ра­диус резания R1, срезает большие слои и оставляет более длинные волны (длина волны е1 > е2). В сумме длинная и короткая волны составляют величину подачи на оборот: е, + е2 = 2Sz = S0. Глубина волны вычисляется по ее длине.

Для оценки шероховатости по кинематическим неровностям определяют наибольшую глубину волны, т.е. у1:

В общем случае длина большей волны зависит от подачи на резец Sz и разности (τ) радиусов резания двух резцов:

Если оба резца описывают поверхности одинакового радиуса (τ = 0), то они оставляют волны равной длины:

Если τ больше или равна критической разности, поверхность формируется лишь одним резцом, описывающим окружность боль­шего радиуса. Длина волны, оставляемой одним резцом, равна по­даче на оборот:

Преимущество многорезцового инструмента перед одно- и двухрезцовым — высокое качество обработанной поверхности при его применении — проявляется в полной мере только в том слу­чае, когда удается обеспечить равное участие всех лезвий в работе, т. е. равенство радиусов всех лезвий. Тогда длина волн на поверхно­сти будет равна Sz, а не S0, как при применении одно- или двух­лезвийного с большой неточностью установки лезвий, что, на­пример, для резания шестизубой фрезой дает волны в 36 раз мень­шей глубины, чем при формировании поверхности одним, наибо­лее выступающим лезвием. Обеспечение высокой точности распо­ложения лезвий на окружности резания может быть достигнуто в результате их прифуговки при рабочем вращении инструмента, т. е. путем срезания абразивным инструментом — оселком неоди­наковых выступов лезвий на величину примерно средних значе­ний τ.

Надо стремиться к тому, чтобы длина волн е соответствовала подаче материала на один зуб Sz, а величина Sz была возможно минимальной. Первое условие обеспечивается тщательной установ­кой режущих элементов в инструменте и последующей прифугов­кой лезвий. Пути выполнения второго условия определяются фор­мулой Sz = 1000 vs/(nz).

Получить как можно меньшее значение Sz, не снижая величи­ны vs, можно, увеличивая число лезвий z в фрезерном инструмен­те и (или) увеличивая частоту вращения инструмента п. Возмож­ности увеличения z и п лимитируются конструктивными особен­ностями инструмента, физико-механическими свойствами мате­риала инструмента, требованиями техники безопасности.

Инструменты, применяемые для плоского продольного фрезе­рования, обычно имеют число лезвий z = 2...6 (максимум 12... 18) и работают при п = 3000...6000 (максимум 12 000) мин-1.

Кинематические неровности определяют шероховатость обра­ботанной поверхности только при продольном (угол встречи φв = 0°) или продольно-торцовом фрезеровании по волокнам (φв > 90°). В табл. 20 приведены значения предельно допустимой длины волн на обработанной поверхности для заданного уровня шероховатости.


Таблица 20. Предельно допустимая длина волн на обработанной поверхности для заданной высоты неровностей при продольном фрезеровании

Высота Допустимая длина волны етах, мм
неровностей Rm max, мкм, Диаметр резания D, мм
не более
2,7 2,9 3,2 3,4 3,6 3,8
3,7 4,0 4,3 4,7 4,9 5,2
5,2 5,6 6,2 6,6 7,0 7,4
6,7 7,3 7,9 8,5 9,0 9,5
9,5 10,3 11,0 12,0 12,6 13,6

 

При продольно-торцовом фрезеровании против волокон (угол встречи φв между 0 и 90°) качество обработки оп­ределяется не кинематическими неровностями, а неровностями разрушения, не поддающимися расчету. Наибольшая подача на резец Sz, при которой обеспечивается заданный уровень высоты неровностей Rттах, в этом случае определяется по опытным дан­ным (рис. 32, б).

Чтобы определить допускаемую подачу на зуб, обеспечивающую получение фрезерованной поверхности с шероховатостью 100 мкм при угле встречи φв = 20°, необходимо от точки на оси абсцисс φв = 20° подняться до пересечения кривой 100 мкм (позиция 4). Затем, дви­гаясь от точки пересечения влево по горизонтали, на оси ординат прочесть величину Sz = 0,5 мм.

Глубина неровностей при поперечном фрезеровании в боль­шей степени зависит от породы древесины и подачи на зуб:

Rттах, мкм 32 60 100 200

Sz, мм............ 0,1/0,2 0,4/0,8 1,0/1,5 1,5/2,4

В числителе указана подача на резец при фрезеровании хвой­ных, в знаменателе — при фрезеровании твердолиственных пород.

Силы и мощность фрезерования.Равнодействующую силового воздействия резца на древесину рассматривают как сумму двух ее составляющих взаимно перпендикулярных сил: касательной к ок­ружности резания силы Fx и нормальной (действующей по радиу­су) силы Fz. Точкой приложения этих сил условно считают верши­ну резца п (см. рис. 31, а).

Необходимо различать: мгновенную фактическую силу резания Fx, имеющую место в данный момент; среднюю силу резания Fxcp — услов­ную (фиктивную) силу, постоянную по величине, которая будто бы действует при резании на пути, равном длине стружки; цикловую силу резания Fxu — условную (фиктивную) силу, также постоянную по величине, которая будто бы действует при резании во все время полного оборота фрезы; нормальные силы (отжима или затягива­ния) Fv, Fzcp, Fzц, соответствующие Fx, Fxcp и Fxц. Как и в других процессах, нормальные силы вычисляются через касательные с помощью эмпирического переходного множителя т: Fz = mFx.

Сила Fx может быть выражена по формуле И. А. Тиме:

где Fxуд — удельная сила резания при фрезеровании, Н/мм2; b — ширина фрезерования, мм; а — толщина слоя, мм.

С учетом зависимости а = .Szsinφ имеем Fx = FxудbSz siпφ, где φ — угол, определяющий положение резца на окружности резания.

Если приближенно считать, что в пределах значений φ от 0 до φвых (т.е. на длине стружки) Fxyn не зависит от φ, а sinφ пропор­ционален φ, приходим к зависимости Fx ≈ Aφ, где А — коэффици­ент пропорциональности.

Эта зависимость изображается на рис. 31, б в виде треугольника, у которого основание равно длине слоя l (φконт = φвых — 0), а высота — максимальной фактической силе резания Fx max. Работа срезания одной стружки Ах определится как площадь треугольника Ах:

Средняя сила резания Fxcp совершает за время срезания одного слоя ту же работу, что и переменная фактическая сила резания. На рис. 31, б работа средней силы резания представлена как площадь прямоугольника А2:

Из равенства работ фактической и средней сил резания имеем

Цикловая сила резания Fxu, действуя непрерывно во время пол­ного оборота фрезы, совершает работу, численно равную работе переменной фактической силы резания за время одного полного оборота инструмента. Работа цикловой силы резания (площадь пря­моугольника А3 на рис. 31, б)

Если работа срезания одной стружки Аср = Fxcpl, то работа среза­ния всеми z ножами по одной стружке, т. е. суммарная работа фак­тической силы резания за один полный оборот инструмента

Из равенства работ Ац = Аг следует, что

Силу Fxu легко определить, зная мощность резания Рр и ско­рость главного движения v:

Fxц = Pp/v.

В соответствии с методом «табличной силы» также исходят из того, что на дуге контакта резца с древесиной действуют перемен­ные касательная Fx и нормальная Fz силы резания. В расчетах опре­деляют среднюю касательную силу на дуге контакта лезвия с заго­товкой Fxcр и среднюю цикловую (за цикл главного движения — один оборот инструмента) Fxu:

где Fxl = FXTanonp — единичная касательная сила, Н/мм; b — шири­на срезаемого слоя (равная ширине заготовки), мм; FXT — таблич­ная касательная сила, Н/мм (табл. 21); апопр — общий поправоч­ный множитель, учитывающий условия резания; zреж — число од­новременно режущих лезвий:

где l — длина срезаемого слоя, мм; t3 — шаг лезвий, мм; t3 = 2nR/z, z — число лезвий в инструменте, шт.

Угол встречи φв при фрезеровании вычисляется как сумма уг­лов подачи φп (между направлением волокон в заготовке и векто­ром скорости подачи vs) и среднего угла φср = φконх/2 = φвых/2:

 

Таблица 21.Значения FxT и КТ для продольно-торцового цилиндрического фрезерования

Средняя толщина срезаемого слоя, а ср, мм FxT, Н/мм, при углах встречи φв, ° Значения КТ, Дж/см3, при углах встречи φв, °
0,025 0,9 1,1 1,4 1,6 2,4 37,0 43,0
0,05 1,7 2,0 2,5 2,9 3,5 33,0 39,0
0,1 2,5 3,3 4,1 4,6 6,0 25,0 33,0
0,2 3,4 4,4 5,6 6,6 8,8 17,0 22,0
0,3 3,9 5,1 6,6 8,1 10,8 13,0 17,0
0,4 4,6 5,8 7,6 9,6 12,8 11,5 14,5
0,5 5,3 7,0 8,5 10,5 15,0 10,5 14,0
0,6 6,0 7,8 10,2 12,0 16,8 10,0 13,0
0,7 7,0 9,2 11,4 14,0 18,8 10,0 13,0

 

Мощность резания определяют по цикловой касательной силе и скорости главного движения или по объемной формуле:

где КТ — табличное значение удельной работы (см. табл. 21).

Наибольшую скорость подачи vS(p), допустимую по условию полного использования заданной мощности резания Рр, рассчи­тывают, используя преобразованную объемную формулу

где FXT — табличная сила фрезерования, Н/мм.

В табл. 21 по найденной Fxr и известному φв находят соответ­ствующую им среднюю толщину срезаемого слоя аср. По аср вычис­ляют Sz = acp/sin φср и vs ≈ Szzv/l000.

Цилиндрическое фрезерование поперек волокон и в то­рец имеет ту же кинематику, что и продольное, однако силовые характеристики процессов, а также стружкообразование и связан­ное с ним качество обработанной поверхности будут иными, так как относятся к другим видам резания. Криволинейное фрезерова­ние всегда может рассматриваться как цилиндрическое в данном положении резца и заготовки. Профильное фрезерование — даль­нейшее усложнение цилиндрического.

Пазовое фрезерование (см. рис. 30, в) можно представить, исходя из схемы цилиндрического (см. рис. 31, а): если увеличить глубину фрезерования t до величины D, будет предельный случай плоского фрезерования; при t > D инструмент начнет вырабаты­вать в детали полость размером D. В этом случае применяется инст­румент, консольно закрепляемый в станке, который имеет режу­щие элементы по боковой и торцовой поверхностям (рис. 33, б, в).

Расстояние между соседними траекториями резания по направ­лению подачи равно Sz. Средняя толщина стружки (по площади боковой поверхности стружки /аб):

где L — длина гнезда, мм; D — диаметр резания, мм; п — частота вращения концевой фрезы; п бок — частота бокового движения, мин-1.

Пазовое фрезерование двустороннее: одна поверхность паза формируется при встречной подаче, вторая — при попутной. На­грузки на инструмент спокойные ввиду большой дуги контакта и плавного изменения толщины стружки от 0 до максимума (SJ и снова до 0.

Мощность резания, Вт, рассчитывают по формуле

где D — ширина обработки, равная глубине паза, мм; vs бок — скорость боковой подачи, м/мин.

 

Особенности фрезерования древесных материалов.Древесно-стружечные плиты фрезеруют главным образом по кромке с целью получения точной и гладкой плоской или профильной, прямоли­нейной или криволинейной поверхности, пригодной для облицо­вывания, приклейки обкладок, установки реек и т.п.

Значения FXT и КТ дня фрезерования древесно-стружечных плит приведены в табл. 22. При пользовании табличными данными реаль­ные условия фрезерования следует учитывать введением соответству­ющих поправок. Удельная работа фрезерования по пласти примерно в 2,7 раза меньше, чем по кромке. Удельная работа фрезерования предельно затупленными лезвиями примерно в 3 раза больше таб­личных данных. Увеличение или уменьшение угла резания от 75° вы­зывает соответственно увеличение или уменьшение удельной работы с интенсивностью примерно в 8 % на каждые 10° изменения угла.

Таблица 22. Значения FxT и КТ для фрезерования по кромке древесно-стружечных плит из резаной стружки

Средняя толщина срезаемого слоя аср, мм FXT, Н/мм, при плотности плиты, кг/м3 КТ, Дж/см3, при плотности плиты, кг/м3
0,03 5,7 11,4 21,0
0,04 5,7 11,3 20,8
0,05 5,8 11,6 21,3
0,06 5,9 12,0 21,6
0,07 6,0 12,1 21,7
0,08 6,2 12,4 22,4
0,09 6,3 12,6 22,9
0,10 6,5 13,0 23,0
0,11 6,5 13,2 23,6
0,12 6,7 13,2 24,0
0,13 7,0 13,8 24,7

Примечание: δ = 76°, резцы острые, t = 2 мм, D = 120 мм.

 

Для массового фрезерования ДСтП требуется применение твердо­сплавного инструмента. Рекомендуется следующая геометрия лез­вий: а= 20...25°; δ = 60...65° для фрезерования плит плотностью 600 кг/м3 и менее и δ = 75... 85° для фрезерования плит плотностью более 600 кг/м3.

Качество фрезерованной поверхности ДСтП характеризуют глу­биной неровностей разрушения и ворсистостью. Абсолютные значения высоты неровностей зависят от угла резания, плотности плит, количества связующего, степени затупления инструмента, толщины срезаемых слоев (подачи на резец). Последний из перечисленных параметров легко регулируется в процессе обработки на станках. Считается, что удовлетворительное качество обработанной фрезе­рованием кромки ДСтП достигается при следующих величинах Sz, мм: 0,2...0,3 при обработке плит плотностью менее 700 мг/м3 с содержанием связующего менее 8 %; 0,5...0,7 при обработке плит плотностью 700...900 кг/м3 с содержанием связующего 8... 12%; 0,7... 1 при обработке плит плотностью более 900 кг/м3 с содержа­нием связующего более 12 %. При фрезеровании пласти подача на резец должна быть в пределах 0,4...0,6 мм.

Силовые закономерности при фрезеровании прессованной дре­весины в качественном отношении соответствуют закономернос­тям фрезерования натуральной древесины. Прослеживается про­порциональная зависимость величин касательной силы и мощ­ности резания от плотности прессованной древесины. Высота не­ровностей на обработанной поверхности ниже, чем при обработ­ке натуральной древесины, вследствие отсутствия неровностей разрушения и составляет для поперечного фрезерования при ос­трых резцах и подаче на резец в диапазоне 0,03...0,7 мм всего 5 ... 19 мкм.

При фрезеровании слоистой клееной древесины установлены те же, что и при обработке цельной древесины, закономерности изменения касательной и нормальной сил резания. Оптимальная по минимальной энергоемкости резания геометрия резцов из твер­дого сплава характеризуется углами α = 15° и γ = 15... 25°. Скорость резания рекомендуется в диапазоне 30... 35 м/с, а величина подачи на резец Sz = 0,6 мм.

Фрезерование древесных материалов сопровождается повышен­ным по сравнению с фрезерованием натуральной древесины из­носом режущих элементов инструмента, снижением периода его стойкости. Чтобы сохранить эффективный период стойкости инст­румента, для его изготовления применяют износостойкие матери­алы, а также режимы резания, оптимальные по критерию наи­большей стойкости инструмента. Но, к сожалению, для большин­ства процессов резания древесины и древесных материалов такие режимы пока не разработаны.

Прочие виды фрезерования.Полузакрытое и закрытое фрезеро­вание отличается участием в резании, кроме главной режущей кромки, одной или двух вспомогательных кромок. В практических условиях резания, когда ширина срезаемого слоя во много раз боль­ше его толщины, влияние вспомогательных лезвий на касатель­ную силу и мощность резания очень невелико (показатели увели­чиваются на 3... 8 %). Этим влиянием можно пренебречь и пользо­ваться данными для открытого цилиндрического фрезерования.

Торцовое, торцово-коническое и коническое фрезерование для поверхностной обработки древесных материалов применяют ред­ко. Распространенное в мебельном производстве профильное фре­зерование требует конкретного анализа формируемого профиля (с разбивкой на характерные участки) и расчетов сил и мощно­сти по отдельным участкам с использованием закономерностей цилиндрического фрезерования.

Ножи для фрезерования.Ножи для фрезерования изготавливают по ГОСТ 6567—75 «Ножи плоские с прямолинейной режущей кром­кой для фрезерования древесины» и по машиностроительным нор­малям. Стандарт распространяется на ножи, установленные для обработки древесины на фуговальных, рейсмусовых, четырехсто­ронних (строгальных) и других фрезерных станках. По нормалям изготавливают ножи для шипорезных работ и ряда других.

Геометрические элементы плоского ножа и типы ножей для фрезерования показаны на рис. 33 (а — тип I;б — тип II).Ножи без прорезей (тип I) изготовляют следующих размеров: длина L = = 30... 1610 мм, ширина В = 25...45 мм, толщина 3 мм. Ножи с прорезями (тип II)имеют длину 40...310 мм, ширину 100, 110 и 125 мм, толщину 10 мм.

Материал ножей типа Iи режущей части ножей типа II— сталь 8ХНФТ или ХбВФ, НКСЭ57...61. Материал корпуса ножей типа II—сталь 10.

Ножи для фрезерования служат сменными режущими инстру­ментами ножевых головок и валов. Ножевая головка для обработки узких профилей крепится на рабочем шпинделе консольно. При затуплении ножей ее можно легко заменять. Ножевой вал изготав­ливают цельным с цапфами для подшипников; при замене ножей его со станка не снимают. На круглых валах (головках) можно ус­танавливать от 2 до 12 (очень редко более) тонких ножей. Крепле­ние тонких ножей (рис. 33, в) центробежно-клиновое: в нерабо­чем положении нож 2 удерживается клиновой планкой (клином) 3, поджимаемой болтом 4; во время вращения вала центробежные силы, действующие на клин, приводят к возрастанию удерживаю­щих нож сил трения по поверхностям корпуса 1 и клина 3. Для точной установки ножей служат регулировочные винты 6 с упор­ной планкой 5. В конструкции, показанной на рис. 33, г, нож вы­двигается из паза пружиной 7 при ослаблении болтов 4.

Важное преимущество имеет вал с расположением ножей по винтовой линии. Тонкие плоские серповидные ножи приобретают форму паза в ножевом валу при закреплении их винтообразными клиньями и болтами. При установке такого вала на рейсмусовом станке снижаются шероховатость обработанных поверхностей и шум при работе станка.

Фрезы применяются для многих видов работ (плоское и про­фильное фрезерование, шипорезные операции, выработка гнезд и др.) и на различных станках. По способу применения на станке фрезы делятся на насадные и концевые. Насадные фрезы цент­ральным отверстием насаживаются на рабочий шпиндель станка, подразделяются они на цельные, составные и сборные.

Цельные фрезы (рис. 34, а) изготавливают из одной заго­товки легированной стали, поэтому они характеризуются высокой точностью и хорошей уравновешенностью, что позволяет эксплу­атировать их при высокой частоте вращения шпинделя. Целесооб­разно применять такие фрезы для массовой обработки нормализо­ванных профилей деталей.

Цельные фрезы бывают затылованные (с кривой задней поверх­ностью зубьев) и незатылованные (с прямой задней гранью). Пре­имущество затылованных фрез — неизменность профиля обработ­ки и углов резания с уменьшением диаметра фрезы в результате заточек. Зубья цельных фрез могут оснащаться пластинками из твер­дого сплава или закаленных инструментальных сталей.

Составные фрезы (рис. 34, г) состоят из двух и более цель­ных и служат для обработки сложных (двусторонних) профилей, которые имеют участки, лежащие в плоскости вращения фрезы. Обычно фрезы изготавливают из стали Х6ВФ, HRC356...60.

Сборные фрезы имеют корпус, изготовленный из конструк­ционной стали, и вставные (сменные) ножи из ценной легиро­ванной стали. Характеризуются многообразием конструкций. При­мером сборной фрезы для профильного фрезерования может слу­жить фланцевая головка (рис. 34, д). Здесь нож 7, имеющий зубча­тую нарезку по торцовой грани, зажимается гайкой между флан­цами 2 и 3; винт 4, вилка 5 и стопор 6 позволяют при установке ножа регулировать его вылет (вращением винта), а при работе фрезы обеспечивают дополнительное к зажатию фланцами удержание ножа в головке. Сменные ножи сборных фрез могут быть оснаще­ны пластинками из твердого сплава.

Важное преимущество сборных фрез — легкое изготовление сменных профильных резцов, что важно для обработки малых партий деталей различных профилей.

Оформление задней поверхности (затылка) зуба.Если у фрезы задняя грань зуба плоская и заточка производится по этой задней грани параллельными слоями, то по мере износа зуба его задний угол α уменьшается и при достаточно большом числе переточек может стать недопустимо малым. Можно затачивать зуб по плоско­сти задней грани, сохраняя величину заднего угла. Но это приве­дет к уменьшению угла заточки β с потерей прочности резца. Для обеспечения постоянства α заднюю грань затачивают по одной из трех кривых: по архимедовой спирали, по логарифмической спи­рали, по дуге окружности, проведенной из смещенного центра.

Для обеспечения нормальных условий работы тех участков конту­ра лезвия зуба, которые лежат в плоскости вращения фрезы или близки к ней, создают угол бокового зазора посредством косой боковой об­точки затылка зуба (тангенциальным поднутрением на 2...30 либо радиальным поднутрением на 0°3’ .. 1°), как у зубьев строгальной пилы.

Концевые фрезы имеют хвостовик для закрепления в патроне или шпинделе станка. Различают концевые фрезы по числу резцов и форме режущей части (рис. 34, б, в).

Глава 9. ТОЧЕНИЕ

 

Технологическая цель процесса точения — получение деталей с поверхностями тел вращения — цилиндрических, конических и сложной формы. По направлению подачи относительно оси враще­ния различают точение продольное (осевое) и поперечное (рис. 35).

При продольном (осевом) точении вращательное движение резания получает заготовка; движение подачи вдоль оси вращения придается резцу; при этом срезается непрерывная винтовая стружка постоянного сечения. Резцы для чистового точения имеют прямо­линейную главную режущую кромку, расположенную под углом 40…50° к оси вращения заготовки (главный угол в плане φпл), и вспомогательную режущую кромку — под углом φ'пл = 2...5°.

Геометрию лезвия, вершина которого расположена на уровне оси вращения, характеризуют, кроме углов в плане, углы в глав­ной секущей плоскости п — п, перпендикулярной проекции глав­ного лезвия на основную плоскость (плоскость чертежа): задний α = 10... 12°; заострения β = 25 ...40°; передний γ = 55 ...40°; резания δ = α + β = 35... 50° и угол скоса (наклона) ε = 3...5° главного лезвия относительно радиуса вращения, проведенного через вершину резца.

Глубину точения (припуск) t и размеры поперечного сечения срезаемого слоя а и b определяют по следующим геометрическим соотношениям:

где R1 — радиус заготовки, мм; R2 — радиус обработанной детали, мм.

Кинематические неровности на поверхности, обработанной точением (см. рис. 35, д), представляют собой следы в виде чере­дующихся выступов и впадин («резьбы»), В продольном сечении по­верхности можно наблюдать волны, по форме копирующие вер­шину резца. Длина волны е равняется подаче на один оборот S0,глубина волны у рассчитывается по следующим формулам:

для резца, вершина которого не имеет закругления

для резца с закругленной вершиной

где r — радиус закругления лезвия.

В общем случае для получения на обработанной поверхности кинематических волн с минимальной глубиной целесообразно назначать возможно меньшие величины подачи на оборот S0 и углов φпл и φ’пл , а радиус закругления вершины резца по возмож­ности увеличить (при чистовом точении до 3 мм). В практике чер­новое точение выполняют при S0 = 1,6...2,0 мм, чистовое — при S0 не более 0,8 мм.

Поперечное точение имеет две разновидности: радиальное и тан­генциальное. Радиальное точение получается при подаче резца пер­пендикулярно оси вращения по направлению радиуса (см. рис. 35, б). Абсолютная траектория точки лезвия резца в древесине представляет собой архимедову спираль; расстояние между витками спирали — толщина срезаемого слоя а, мм, величина постоянная; а = 1000vs/n, где п — частота вращения заготовки, мин-1.

Тангенциальное точение (см. рис. 35, в) осуществляется при по­перечной подаче резца по хорде. Траектория резания — спираль с переменным расстоянием между витками. Соответственно меняется толщина срезаемого слоя, причем, что очень важно для обеспече­ния качественной обработки, она уменьшается к концу процесса.

Силу воздействия резца на заготовку F при продольном точе­нии представляют тремя составляющими: касательной Fx, радиальной R и осевой А (см. рис. 35, г). Для угла скоса главной режу­щей кромки ε = 0° радиальную R и осевую А силы можно рассмат­ривать как составляющие нормальной силы Fz:

Ниже приведены значения т в зависимости от толщины сре­заемого слоя для средних режимов чистового точения:

Толщина слоя а, мм 0,1 0,2 0,3 0,4

Множитель m.......... 0,42 0,24 0,17 0,15

Касательную с


Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 2299;

Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.05 сек.