Теоретическая часть

Фрезерование— это один из высокопроизводительных методов обработки металлов резанием с помощью фрезы.

Фреза— многолезвийный инструмент, представляющий собой тело вращения, на образующей поверхности которого, а иногда и на торце, имеются режущие зубья.

Выбор типа фрезы зависит от видов используемого оборудования и обрабатываемой поверхности. При цилиндрическом фрезеровании ось фрезы параллельна обрабатываемой поверхности, а зубья располагаются на цилиндрической поверхности. При торцовом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна обработанной поверхности, а зубья располагаются как на торцовой, так и на цилиндрической поверхностях.

Рис. 1. Схемы встречного (а) и попутного (б) фрезерования: ψк — угол контакта фрезы;

Sz — подача на зуб; t — глубина резания; аmах — максимальная толщина стружки

Различают две схемы цилиндрического и торцового фрезерования (рис. 1):

§ встречное фрезерование (рис. 1, а) — когда направление движения подачи Ds противоположно направлению вращения фрезы Dr При встречном фрезерованиинагрузка на зуб фрезы увеличивается постепенно и снятие стружки начинается в точке 1, а заканчивается в точке 2 с наибольшей толщиной срезаемого слоя аmах.Встречное фрезерование применяется при черновой обработке заготовок, а также при наличии корки или окалины;

§ попутное фрезерование (рис. 1, б) — когда направление вращения фрезы Dr и направление движения подачи Ds совпадают, при этом каждый зуб фрезы начинает снимать стружку с наибольшей толщиной срезаемого слоя аmах в точке 2, азаканчивает в точке 1. Попутное фрезерование применяется при чистовой обработке, когда требуется высокая точность обработки, а также при обработке тонких заготовок.

Приведем последовательность назначения режимов резания.

1. Выбирают глубину резания t, мм, тип фрезы, диаметр фрезы D, мм, и ширину фрезерования В, мм.

Диаметр фрезы D зависит от размеров обрабатываемой поверхности, глубины резания, конструктивных размеров и формы детали, а также от жесткости системы [1, табл. 17.5]. При выборе диаметра фрезы необходимо учитывать, что фрезы малого диаметра являются наиболее производительными и экономичными (в этом случае расход инструментального материала наименьший). При торцовом фрезеровании диаметр фрезы D должен быть больше ширины фрезерования В, т.е. D = (1,25... 1,50)В.

При черновой обработке для сокращения основного (машинного) времени весь припуск рекомендуется снимать за один проход. В этом случае глубина резания t равна припуску на обработку h. При повышенных требованиях к точности и шероховатости обработанной поверхности весь припуск h снимается за несколько проходов. Глубина резания t при чистовой (окончательной обработке) должна быть минимальной. При срезании повышенных припусков или при работе на маломощных станках припуск разбивается на части и удаляется за несколько проходов.

Глубина резания t — это толщина срезаемого слоя за один рабочий ход, измеряемая в направлении, перпендикулярном оси фрезы (см. рис. 1).

Ширина фрезерования В — это ширина поверхности, обрабатываемой за один рабочий ход, измеряемая в направлении, параллельном оси фрезы.

При торцовом фрезеровании понятия глубины резания и ширины фрезерования меняются местами.

Толщина срезаемого слоя а — это расстояние между поверхностями резания, образованными двумя последовательными положениями режущих кромок фрезы в радиальном направлении, нормальном к поверхности резания.

2. Выбирают инструментальный материал для режущей части фрезы [1, табл. 17.2—17.4].

3. Выбирают геометрические параметры режущей части фрезы и ее тип [1, табл. 17.6, 17.10—17.36].

4. Выбирают подачу Sz, мм/зуб, для различных фрез и условий резания [1, табл. 19.7, 19.8, 19.12, 19.13, 19.18—19.20, 19.28—19.30]. Выбор подачи при черновом фрезеровании зависит от материала обрабатываемой детали, материала режущей части фрезы, размеров обрабатываемой поверхности, жесткости системы СПИД и мощности оборудования.

При фрезеровании различают подачу на один зуб Sz, мм/зуб, и подачу на один оборот S0, мм/об, между которыми существует следующая зависимость: Sz = S0/2, мм/зуб, где z — число зубьев фрезы.

Скорость движения подачи, мм/мин, определяют по формуле

vS = Sz zn , где n — частота вращения шпинделя, мин-1.

Для повышения производительности труда и уменьшения машинного времени подача должна быть по возможности максимальной. При грубом (черновом) фрезеровании, когда шероховатость и точность обработанной поверхности не являются определяющими, максимальная подача Sz ограничивается мощностью электродвигателя и жесткостью режущего инструмента.

При чистовом фрезеровании, когда качество обработанной поверхности должно быть высоким, максимальная подача S0 ограничивается требованиями шероховатости обработанной поверхности.

При выборе подачи при торцовом фрезеровании необходимо учитывать расположение заготовки относительно фрезы. При симметричной установке фрезы (рис. 2, а) подачу необходимо уменьшать в 2 раза. При обработке заготовок из конструкционных углеродистых, легированных сталей и чугуна, когда D/B = = 1,1... 1,7, рекомендуется устанавливать фрезу таким образом, чтобы режущие кромки ее зубьев были смещены относительно заготовки на значения с = (0,03...0,05)D (см. рис. 2, б).

Рис. 2. Схема симметричной (а) и смещенной (б) установки фрезы относительно детали

5. Назначают период стойкости фрезы [1, табл. 17.7].

6. Определяют скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы, м/мин, по эмпирической формуле

C Dq

v = v Kv,

T mt x S y Bu z p

z

где Cv — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и условия его обработки [2, табл. 39 на с. 286]; D — диаметр фрезы, мм; T — стойкость режущего инструмента, мин [2, табл. 40 на с. 290]; m — показатель относительной стойкости; t — глубина резания, мм; Sz — подача на зуб, мм/зуб; х, у, q, р, u — показатели степеней [2, табл. 39 на с. 286]; В — ширина фрезерования, мм; z — число зубьев фрезы.

Общий поправочный коэффициент на скорость резания, учитывающий фактические условия резания, определяется по формуле

Kv = Kмv Kиv Kпv,

где Kмv — коэффициент, учитывающий качество обрабатываемого материала [2, табл. 1 — 4 на с. 261 —265]; Kпv — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки [2, табл. 5 на с. 263]; Kиv — коэффициент, учитывающий материал инструмента [2, табл. 5

на с. 263].

Скорость главного движения резания, м/мин, определяют по упрощенной формуле

v =vтаблKv

где vтaбл — табличное значение скорости резания, м/мин [1, табл. 19.8—19.11, 19.14— 19.17, 19.21 — 19.26, 19.31 — 19.35]. Общий поправочный коэффициент на скорость резания

Kv = K1K2K3K4K5,

где K1 — K5 — поправочные коэффициенты на скорость резания при фрезеровании [1, табл. 19.8—19.11, 19.14—19.17, 19.21—19.26, 19.31—19.35], учитывающие свойства обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента, состояние поверхности, период стойкости и число зубьев фрезы, ширину фрезерования.

7. Определяют частоту вращения шпинделя, мин-1, соответствующую найденной скорости резания:

n =1000v .

pD

8. Корректируют частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка и устанавливают действительную частоту вращения nд (Приложение 1).

9. По действительной частоте вращения nд, мин^-1, определяют действительную скорость главного движения резания vд, м/мин:

v =pDnд .

10. Определяют скорость минутной подачи vs, мм/мин, по формуле vs = Szznд икорректируют ее значение по паспортным данным станка, т. е. устанавливают действительное значение vs.

11. Определяют эффективную мощность резания, кВт:

Nэф =

Pzvд .

60 ×1020

Ввиду отсутствия данных о мощности резания определяют главную составляющую силы резания при фрезеровании — окружную силу резания, Н, по формуле

= Р z

10C t x S y Bu z

Pокр KмР ,

Dqnw

где СР — коэффициент, характеризующий обрабатываемый материал и условия его обработки [2, табл. 41 на с. 291]; t — глубина резания, мм; Sz — подача на зуб, мм/зуб; В

— ширина фрезерования, мм; z — число зубьев фрезы; D — диаметр фрезы, мм; n — частота вращения шпинделя, мин-1; х, у, u, q, w — показатели степеней [2, табл. 41 на с. 291]; KмР — общий поправочный коэффициент на качество обрабатываемого материала [2,табл. 9—10, с. 264—265].

Остальные составляющие силы резания (рис. 3 и 4): горизонтальная Ргор (сила подачи), вертикальная Рверт, радиальная Ррад и осевая Рос определяются в зависимости от окружной силы Рокр.

Рис. 3. Схемы действия составляющих силы резания при встречном (а) и попутном (б) фрезеровании цилиндрической фрезой: Р — равнодействующая сил резания

При встречном фрезеровании цилиндрическими, дисковыми, угловыми и фасонными фрезами (рис. 3, а)

Ргор = (1,1...1,2)Рокр; Рверт = (0,2...0,3)Рокр; Ррад = (0,35...0,4)Рокр.

При попутном фрезеровании (рис. 3, б)

Ргор = (1,1...1,2)Рокр; Рверт = (0,7...0,9)Рокр; Ррад = (0,4...0,6)Рокр.

При фрезеровании торцовыми и концевыми фрезами:

■ при симметричном (рис. 4, а)

Ргор = (0,3...0,4)Рокр; Рверт = (0,85...0,95)Рокр; Ррад = (0,3...0,4)Рокр;

■ при несимметричном встречном (рис. 4, б)

Ргор = (0,6...0,8)Рокр; Рверт = (0,6...0,7)Рокр; Ррад = (0,3...0,4)Рокр;

■ при несимметричном попутном (рис. 4, в)

Ргор = (0,2...0,3)Рокр; Рверт = (0,9...1,0)Рокр; Ррад = (0,3...0,4)Рокр.

Осевая составляющая Рос силы резания для фрез с винтовыми зубьями определяется из соотношения

Poc = (0,2...0,4)tgω.

Рис. 4. Составляющие силы резания при торцовом фрезеровании: а — симметричном; б — несимметричном встречном: в — несимметричном попутном

Окружная сила Рокр при фрезеровании алюминиевых сплавов рассчитывается, как при фрезеровании стали: посредством введения коэффициента 0,25.

При расчете окружной силы Рокр по табличным данным не учитывается затупление фрезы. Затупление фрезы до допускаемого износа приводит к следующему увеличению окружной силы: при обработке мягкой стали (σв < 600 МПа) в 1,75—1,9 раз; во всех остальных случаях в 1,2—1,4 раза.

12. Определяют крутящий момент, Н · м, на шпинделе:

M кр

=PокрD .

2 ×100

13. Определяют эффективную мощность резания, кВт:

Nэф

= Pzvд .

60 ×1020

где vд — действительная скорость главного движения резания, мм/мин.

14. Проверяют возможность обработки заготовки на выбранной модели станка. Обработка возможна, если выполняется условие Nэф ≤ Nшп.

Мощность на шпинделе станка Nшп = ηNэд, где η — КПД станка (для новых моделей станков принимают η = 0,85).

15. Определяют машинное время, мин:

L

Tм = v

=l + y + D ,

v

Sд Sд

где l — размер обработанной поверхности в направлении движения подачи, мм; у — врезание инструмента в направлении подачи, мм; Δ — выход (перебег) инструмента Δ = 1...5 мм.

При смещенном (несимметричном) фрезеровании врезание фрезы у = 0,3D.

t(D - t )

При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами врезание определяется по формуле

y = .

При черновом торцовом фрезеровании врезание инструмента

y = 0,5(D - D2- B2).

При фрезеровании паза концевой фрезой врезание у = 0,5D.

Практическая часть

Пример 1.На вертикально-фрезерном станке 6Т13 производится торцовое фрезерование плоской поверхности шириной В = 100 мм и длиной l = 500 мм. Припуск на обработку h = 3,2 мм. Обрабатываемый материал заготовки — сталь 45Х с σв = 750 МПа. Заготовка представляет собой штамповку. Обработка — предварительная. Параметр шероховатости Rz 80 мкм.

Эскиз обработки приведен на рис. 5.

Требуется выбрать режущий инструмент, назначить режим резания и определить машинное время.

Рис. 5. Эскиз обработки к примеру 1.

Р е ш е н и е.

А. Выбор режущего инструмента.

1. Для предварительной обработки стали 45Х с σв = 750 МПа выбираемторцовую фрезу с вставными ножами из твердого сплава Т15К6 [1, табл. 17.3]. Диаметр торцовой фрезы выбирается в зависимости от ширины В фрезеруемой поверхности. Приблизительно диаметр фрезы D ≈ 1,6В мм, т.е. D = 1,6 · 100 мм. Выбираем стандартную фрезу диаметром D = 160 мм с числом зубьев z = 10 [1, табл. 17.15 на с. 42].

2. Выбираем геометрические элементы фрезы [1, табл. 17.6 на с. 410]. Для стали с σв = 750 МПа угол γ = 5...-5º, принимаем γ = 5º. Задний угол α = 12...15º, принимаем α = 12º. Угол в плане φ = 45... 75º, принимаем φ = 60º. Угол φ' = 5º, а угол φ0 = 0,5φ = 0,5 ·60º = 30º.

Б. Назначение режима резания.

1. Устанавливаем глубину резания. При черновом фрезеровании припуск снимается за один рабочий ход. Следовательно, глубина резания будет равна припуску на обработку h = 3,2 мм.

2. Назначаем подачу на зуб фрезы [1, табл. 19.12]. Выбираем табличное значение подачи на зуб Sz при черновом фрезеровании по схеме, представленной на рис. 5.При обработке стали 45Х торцовыми фрезами с вставными ножами из твердого сплава Т15К6 на станке 6Т13 подача Sтабл = 0,12 мм/зуб.

При смещенном фрезеровании создаются благоприятные условия для врезания зубьев фрезы в обрабатываемую заготовку, что позволяет увеличить Sz по сравнению с Sz при симметричном фрезеровании примерно в 2 раза.

На рис. 5 показана смещенная (несимметричная) установка фрезы. В этом случае подачу Sz, мм/зуб, определяют по формуле

Sz = SzтаблKSz

Поправочный коэффициент на подачу [1, табл. 19.12]

KSz = KSzи KSzHB KSzRz KSzφ KSzф KSzB,

где KSzи =1 — коэффициент, учитывающий материал фрезы; KSzHB = 1,1 — коэффициент, учитывающий твердость материала заготовки (220 НВ) при обработке детали средней жесткости (группа стали II); KSzRz = 0,9 — коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки; KSzφ =1 — коэффициент, учитывающий главный угол в плане φ = 60º; KSzф =1 — коэффициент, учитывающий конструктивные элементы фрезы с механическим креплением; KSzB =1 — коэффициент, учитывающий отношение нормативной ширины фрезерования Вн к фактической Вф.

Следовательно,

Тогда

KSz = 1 · 1,1 · 0,9 · 1 · 1 · 1 = 0,99.

Sz = 0,12 · 0,99 = 0,119 ≈ 0,12 мм/зуб.

3. Назначаем период стойкости фрезы [1, табл. 17.7]. Для торцовой фрезы из твердого сплава диаметром D = 160 мм рекомендуемый период стойкости Т = 180 мин. Допустимый износ зубьев фрезы по задней поверхности [1, табл. 17.8 на с. 413] h3 = 1,0... 1,2 мм. Принимаем h3 = 1,2 мм.

4. Определяем скорость главного движения резания, допускаемую режущими свойствами фрезы [1, табл. 19.15]. Табличное значение скорости берем для D = 160 мм при отношении B/D = 0,63, глубине резания t до 5 мм и подаче Sz = 0,12 мм/зуб: vтабл = 252м/мин.

При расчете скорости резания вводим поправочный коэффициент на скорость при фрезеровании [1, табл. 19.15]

KV = KVм KVHB KVи KVп KVхф KVφ KVф KVo KVz KVТ KVv.

Здесь коэффициент, учитывающий марку обрабатываемого материала (сталь 45Х),

KVм =0,9.

Коэффициент, учитывающий твердость материала заготовки (220 НВ) при обработке детали средней жесткости (группа стали II), KVHB =0,9.

Коэффициент, учитывающий материал режущей части фрезы (Т15К6), KVи =1. Коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности (поковка),

KVп =0,9.

Коэффициент, учитывающий характер фрезерования (черновая), KVхф =1. Коэффициент, учитывающий главный угол в плане (φ = 60º), KVφ =1.

Коэффициент, учитывающий тип фрезы (фреза, оснащенная многогранными неперетачиваемыми пластинами), KVф = 1,1.

Коэффициент, учитывающий условия обработки (с охлаждением), KVo =1. Коэффициент, учитывающий число зубьев фрезы (z = 10), KVz =1.

Коэффициент, учитывающий стойкость фрезы (Т = 180 мин), KVТ = 0,86.

Коэффициент, учитывающий скорость резания принимается средним для скоростей

v = 200 и 300 м/мин (vтабл = 252 м/мин), KVv = 0,92.

Следовательно,

KV = 0,9 · 0,9 · 1 · 0,9 · 1 · 1 · 1,1 · 1 · 1 · 0,86 · 0,92 = 0,63.

Тогда

v = 252 · 0,63 = 158,76 м/мин.

5. Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую расчетной скорости главного движения резания:

n =1000v =1000 ×158,76 =316 мин-1.

pD 3,14 ×160

6. Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 6Т13 и устанавливаем действительную частоту вращения nд = 315 мин^-1.

7. Находим действительную скорость главного движения резания:

v =pDn

д 1000

= 3,14 ×160 ×315 = 158,3 м/мин.

8. Определяем скорость движения подачи:

vS = Szznд = 0,12 · 10 · 315 = 378 мм/мин.

9. Корректируем скорость движения подачи по паспортным данным станка и устанавливаем действительную скорость подачи vSд = 315 мм/мин (Приложение 1).

10. Находим действительное значение подачи на зуб фрезы:

Szд

=vSд

znд

= 315 = 0,1 мм/зуб.

10 × 315

11. Определяем главную составляющую силы резания (окружную силу) по формуле

10C t x S y Bu z

P = p z K .

z Dqnw мP

Определяем [2, табл. 41 на с. 291] коэффициенты и показатели степеней: Ср = 825; х

= 1; у = 0,75; u = 1,1; q = 1,3; w = 0,2.

Глубина резания t = 3,2 мм. Ширина фрезерования В = 100 мм. Число зубьев фрезы z = 10.

Поправочный коэффициент для стали 45Х, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости,

æ s önр

Kмр =çв ÷ ,

è750 ø

где np = 0,3 — показатель степени при обработке стали [2, табл. 9 на с. 264].

Следовательно,

æ 750 ö0,3

K =ç ÷ =10,3 =1.

Тогда

мр è750 ø

Pz =

10 ×825 × 3,21× 0,10,75×1001,1×10

1601,3 × 3150,2

1 = 3250 H.

12. Определяем мощность, затрачиваемую на резание:

Nэф =

Pz vд

60 ×1020

=3250 ×158,3 =8,4 кВт.

60 ×1020

13. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка для обработки, т. е. выполнение условия Nэф ≤ Nшп.

Мощность на шпинделе станка Nшп = ηNэд. У станка 6Т13 мощность Nэд =11 кВт, а η

= 0,8 (Приложение 1). Тогда Nшп = 0,8 · 11 = = 8,8 кВт, а так как 8,4 < 8,8, следовательно, обработка возможна. В. Определение машинного времени. Используем формулу

L

Tм = v

=l + y + D .

v

Sд Sд

Здесь путь, проходимый инструментом в направлении подачи, L = l + у + Δ. Длина фрезерования l = 500 мм.

Врезание y = 0,5(D - D2- B2)= 0,5(160 - 1602-1002)= 17,55 мм. Перебег Δ = 1...3

мм. Принимаем Δ = 3 мм. Действительная скорость подачи vSд = 315 мм/мин. Следовательно,

T =500 +17,55 + 3 =1,65

м 315

мин.

Задача 1. На вертикально-фрезерном станке 6Т13 производится торцовое фрезерование плоской поверхности шириной В и длиной l. Припуск на обработку h.

Варианты данных к задаче приведены в табл. 1. Эскиз обработки приведен на рис. 5.

Требуется выбрать режущий инструмент, назначить режим резания и определить машинное время.

Таблица 1 – Варианты данных к задаче 1

Окончание табл. 1

Пример 2.На горизонтально-фрезерном станке 6Т82Г производится цилиндрическое фрезерование плоской поверхности шириной В = 85 мм и длиной l = 350 мм. Припуск на обработку h = 1,6 мм. Обрабатываемый материал заготовки — серый чугун СЧ твердостью 180 НВ. Заготовка — отливка в кокиль. Обработка — черновая, выполняется с охлаждением.

Эскиз обработки приведен на рис. 6.

Требуется выбрать режущий инструмент и назначить режим резания с использованием нормативных таблиц.

Рис. 6. Эскиз обработки к примеру 2.

Р е ш е н и е.

А. Выбор режущего инструмента.

Выбираем фрезу (1, табл. 17.2) и устанавливаем ее геометрические элементы. Берем для обработки серого чугуна стандартную цилиндрическую фрезу из быстрорежущей стали Р6М5 с крупным зубом. При ширине фрезерования В = 85 мм и припуске на обработку h = 1,6 мм диаметр фрезы D = 80 мм [1, табл. 17.5], z = 10 [1, табл. 17.10].

Принимаем геометрические элементы фрезы. Передний угол γ = 10º [1, табл. 17.6]. Задний угол α = 12... 16º [3, табл. 16 на с.225], берем α = 16º. Угол наклона винтовой стружечной канавки для фрез с крупным зубом ω = 40º [1, табл. 17.10].

Б. Назначение режима резания.

1. Устанавливаем глубину резания. При черновом фрезеровании припуск снимается за один проход. Следовательно, глубина резания будет равна припуску на обработку t = h = 1,6 мм.

2. Назначаем подачу на один зуб фрезы Sz [2, табл. 34 на с. 283]. Прифрезеровании по схеме, приведенной на рис. 6, при обработке серого чугуна цилиндрическими фрезами с крупным зубом из быстрорежущей стали Р6М5 на станке 6Т82Г подачу выбираем в зависимости от мощности двигателя станка (Nэд = 7,5 кВт) при средней жесткости системы Szтабл = 0,2...0,3 мм/зуб. Принимаем среднее значение подачи Szтабл = 0,25 мм/зуб.

Тогда

Sz = Szтабл KSz.

Поправочный коэффициент на подачу при фрезеровании определяется следующим произведением [1, табл. 19.6 на с. 473]:

KSz = KSzHB KSzl KSzZ KSzм.

Здесь коэффициент, учитывающий твердость материала заготовки (180 НВ), KSzHB

= 1,15.

Коэффициент, учитывающий длину оправки (l = 200 мм), KSzl = 1. Коэффициент, учитывающий крупные зубья фрезы, KSzZ = 1.

Коэффициент, учитывающий обрабатываемый материал, KSzм = 0,8. Следовательно,

Тогда

KSz = 1,15 · 1 · 1 · 0,8 = 0,92.

Sz = 0,25 · 0,92 = 0,23.

3. Назначаем период стойкости фрезы [1, табл. 17.7]. Для цилиндрических фрез из быстрорежущей стали диаметром D = 80 мм рекомендуется период стойкости Т = 180 мин. Допустимый износ зубьев фрезы по задней поверхности при черновой обработке [1, табл. 17.8] h3 = 0,5...0,8 мм. Принимаем h3 = 0,8 мм.

4. Определяем скорость главного движения резания, м/мин, допускаемую режущими свойствами фрезы [1, табл. 19.9] при подаче Sz = 0,23 мм/зуб, отношении t/D = 0,02 и vтабл = 36 м/мин:

1,25.

v = vтабл KV.

Поправочный коэффициент на скорость резания определяем по формуле

KV = KVHB KVl KVп KVD KVz KVB KVT.

Здесь коэффициент, учитывающий твердость материала заготовки (180 НВ), KVHB =

Коэффициент, учитывающий длину оправки (1 – 200 мм), KVl =1.

Коэффициент, учитывающий состояние обрабатываемой поверхности (с коркой),

Куп = 0,7.

Коэффициент, учитывающий диаметр фрезы (D = 80 мм), KVD = 0,95. Коэффициент, учитывающий число зубьев фрезы (z = 10), KVz = 1.

Коэффициент, учитывающий ширину фрезерования (В = 85 мм), KVB = 0,85. Коэффициент, учитывающий стойкость фрезы, KVT = 1.

Следовательно,

KV = 1,25 · 1 · 0,7 · 0,95 · 1 · 0,85 · 1 = 0,71.

Тогда скорость резания

v = 36 · 0,71 = 25,6 м/мин.

5. Определяем частоту вращения шпинделя, соответствующую расчетной скорости главного движения резания:

n =1000v =1000 × 25,6 =101,75

мин-1.

pD 3,14 ×80

6. Корректируем частоту вращения шпинделя по паспортным данным станка 6Т82Г и устанавливаем действительную частоту вращения nд = 100 мин^-1.

7. Рассчитываем действительную скорость главного движения резания:

v =pDnдд 1000

=3,14 ×80 ×100 =25,12

м/мин.

8. Определяем скорость движения подачи:

vS = Sм = Szznд = 0,23 · 10 · 100 = 230 мм/мин.

9. Корректируем скорость подачи по паспортным данным станка 6Т82Г и устанавливаем действительную скорость подачи vSд = 200 мм/мин (Приложение 1).

10. Находим действительное значение подачи на зуб фрезы:

Szд

=vSд

znд

= 200 = 0,2

10 ×100

м/зуб

11. Определяем главную составляющую силы резания (окружную силу):

10C t x S y Bu z

P = p z K .

z Dqnw мP

Постоянный коэффициент СР и показатели степеней следующие [2, табл. 41 на с.

291]: СР = 30; х = 0,83; у = 0,65; u = 1,0; q = 0,83; w = 0.

Ширина фрезерования В = 85 мм. Глубина резания t = 1,6 мм.

Число зубьев фрезы z = 10. Диаметр фрезы D = 80 мм. Подача на зуб Szд = 0,2 мм/зуб.

Поправочный коэффициент для серого чугуна, учитывающий влияние качества обрабатываемого материала на силовые зависимости,

æ HBönр

Kмр =ç190 ÷ ,

è ø

где np = 0,55 — показатель степени при обработке чугуна [2, табл. 9 на с. 264].

Следовательно,

æ180 ö0,55

КмР =ç190 ÷

= 0,97 .

è ø

Тогда сила

Pz =

10 × 30 ×1,60,83 × 0,20,65 ×851,0 ×10

800,83 ×1000

0,97 = 3366,6 H.

12. Определяем эффективную мощность резания:

Nэф

= Pzvд

60 ×1020

=3366,6 × 25,12 =1,38 кВт.

60 ×1020

13. Проверяем, достаточна ли мощность привода станка для обработки. Обработка возможна, если выполняется условие Nэф ≤ Nшп.

Мощность на шпинделе станка Nшп = ηNэд. У станка 6Т82Г мощность Nэд = 11 кВт, а η = 0,8. Тогда Nшп = 0,8 · 11 = 8,8 кВт. Поскольку 1,38 < 8,8, следовательно, обработка возможна.

В. Определение машинного времени Тм. Используем формулу

L

Tм = v

=l + y + D ,

v

Sд Sд

t(D - t)

1,6(80 -1,6)

где L — путь, проходимый инструментом, в направлении подачи, мм; l — длина фрезерования, равная 350 мм; Δ — перебег, равный 3 мм; vSд — действительная скорость подачи, равная 200 мм/мин. Врезание в этом случае определяем следующим образом:

Тогда

y = =

=11,2 мм.

T = 350 +11,2 +3 = 1,82 мин.

м 200

Задача 2. На горизонтально-фрезерном станке 6Т82Г производится цилиндрическое фрезерование плоской поверхности шириной В и длиной l. Припуск на обработку h.

Варианты данных к задаче приведены в табл. 2. Эскиз обработки приведен на рис. 6.

Требуется выбрать режущий инструмент и назначить режим резания с использованием нормативных таблиц.

Таблица 2 – Варианты данных к задаче 2

Продолжение табл. 2

Окончание табл. 2

Пример 3. На вертикально-фрезерном станке 6Т12 концевой фрезой фрезеруют сквозной паз шириной В = 20 мм, глубиной h = 12 мм и длиной l = 150 мм. Обрабатываемый материал — сталь 40 с σв = 650 МПа и твердостью 190 НВ. Заготовка представляет собой прокат. Обработка — получистовая с охлаждением. Параметр шероховатости Ra 3,2 мкм.

Требуется выбрать режущий инструмент и назначить режим резания с использованием нормативных таблиц.

Р е ш е н и е.

А. Выбор режущего инструмента.

Выбираем фрезу и устанавливаем ее геометрические элементы [1, табл. 17.6]. Для обработки стали 40 с σв = 650 МПа и твердостью 190 НВ выбираем стандартную концевую фрезу из быстрорежущей стали Р6М5. Диаметр фрезы принимаем равным ширине паза, т.е. D = b = 20 мм, z = 6 [1, табл. 17.19].

Геометрические элементы фрезы следующие [1, табл. 17.6]: γ = 15º, α = 20º; углы по торцу γ1 = 0, α1 = 6º, φ1 = 3º. Угол наклона винтовой стружечной канавки для фрез с нормальными зубьями ω = 30...35º [1, с. 424].

Б. Назначение режима резания.

1. Устанавливаем глубину резания. При фрезеровании пазов концевой фрезой глубиной резания считают ширину паза, т.е. в данном случае t = b = 20 мм. Глубина паза при фрезеровании его за один рабочий ход принимается за ширину фрезерования В, т.е. В

= h = 12 мм.

2. Рассчитываем подачу на зуб фрезы, мм/зуб:

Sz = Szтабл KSz.

Поправочный коэффициент на подачу представляет собой произведение следующих составляющих [1, табл. 19.28 на с. 505]:

KSz = KSzD KSzZ KSzп

где KSzD =1 — коэффициент, учитывающий отношение вылета фрезы к ее диаметру (до 2);

KSzZ = 1 — коэффициент, учитывающий конструкцию фрезы с нормальными зубьями; KSzп

= 0,8 — коэффициент, учитывающий форму обрабатываемой поверхности (паза).

Следовательно,

KSz = 1 · 1 · 0,8 = 0,8.

При фрезеровани