Силы резания и моменты при фрезеровании

Для прямозубой цилиндрической фрезы суммарную равнодействующую си­лу R сопротивления срезаемого слоя можно разложить на следующие силы: касательную Р_z и радиальную Р_y или горизонтальную Р_н и вертикальную P_v (рис.9.9).

Касательная (окружная) сила Р_z создает момент сопротивления реза­нию

(9.12)

и изгибает оправку.

Рис. 9.9. Силы, действующие на цилиндрическую фрезу с прямым зубом

Момент сопротивления М должен быть преодолен вращающим (крутящим) моментом, развиваемым электродвигателем станка. Таким образом, по силе Р_z рассчитывается механизм главного движения станка и мощность элект­родвигателя, необходимая для резания.

Радиальная сила Р_у оказывает давление на подшипники шпинделя стан­ка и изгибает оправку. Следовательно, оправка фрезы работает на изгиб от двух сил: Р_z и Р_y или от их равнодействующей R. Кроме изгиба, оправ­ка испытывает и деформации кручения от момента сопротивления резанию, а потому полный расчет оправки производится на сложное сопротивление.

По горизонтальной силе Р_н (силе подачи) производится расчет механизма подачи станка, силы закрепления заготовки и деталей приспособления. Сила P_v прижимает фрезу к заготовке. Сила реакции P’_v, действую­щая на заготовку, направлена вверх. В этом случае она является силой, стремящейся поднять стол. При попутном фрезеровании, наоборот, сила Р_у будет отжимать фрезу от заготовки, а сила P’_v - прижимать заго­товку к столу, а стол - к направляющим станины.

При фрезеровании фрезой с винтовым зубом, кроме сил P_z, Р_н и P_v будет действовать осевая сила P_o (рис.9.10, а), направление которой за­висит от направления винтовой канавки фрезы, имеющей угол наклона w.

Из схемы на рис. 9.10, б следует, что

Р_o = Р_z tgw (9.13)

Однако вдоль зуба действует сила трения Т (рис. 9.10, в), уменьшаю­щая силу Р_o, а потому сила

Р_o= Р_z tgw (9.14)

Рис 9.10. Силы, действующие на цилиндрическую фрезу с винто­вым зубом

В зависимости от направления винтовой канавки фрезы осевая сила Р_o или сдвигает фрезу от оправки, или прижимает ее к буртику шпинделя (последнее будет благоприятно). Сила Р_o действует также на крепежные приспособления, ходовой винт поперечной подачи станка и его направляю­щие. Для ликвидации осевой силы применяют набор фрез с различным нап­равлением винтовой канавки (рис.9.11).

Рис. 9.11. Набор фрез с различным направлением винтовой ка­навки