Элементы режима резания при фрезеровании

Процесс фрезерования заготовок характеризуется следующими параметрами: скоростью резания, подачей, глубиной резания, шириной фрезерования, углом контакта фрезы с заготовкой, толщиной и шириной среза (рис. 57).

Рис. 57. Элементы режима резания при работе цилиндрической фрезы с прямыми зубьями

Скорость резания при фрезеровании (м/мин) определяется по формуле

,

где - наружный диаметр фрезы, мм; - частота вращения фрезы, об/мин.

При фрезеровании различают три вида подач: минутную (мм/мин); подачу на оборот (мм/об); подачу на один зуб фрезы (мм/зуб). Минутная подача определяет величину относительного перемещения фрезы и заготовки за одну минуту. Подача на один оборот фрезы – величина относительного перемещения фрезы и заготовки за один оборот . Подача на один зуб фрезы определяет величину относительного перемещения фрезы и заготовки при повороте фрезы на один угловой шаг .

На практике обычно пользуются всеми видами подач, причем подача на зуб характеризует интенсивность нагрузки зуба, а следовательно, и стойкость фрезы.

Глубина резания (мм) при фрезеровании определяется не так, как при точении, сверлении и других видах обработки. Здесь глубина резания – это величина слоя металла, срезаемого зубом фрезы на длине дуги резания, измеренная в направлении перпендикулярном к оси вращения фрезы [3].

Ширина фрезерования (мм) – ширина обрабатываемой поверхности в направлении параллельном оси вращения фрезы [3].

Угол контакта - центральный угол, соответствующий дуге соприкосновения фрезы с заготовкой. Для цилиндрических фрез (см. рис. 57)

, .

Это выражение справедливо также для дисковых и концевых фрез.

Толщина срезаемого слоя величина переменная. В момент входа зуба фрезы в контакт с обрабатываемой заготовкой , а при выходе зуба из контакта . Толщина среза для фрезы с винтовыми зубьями подсчитывается по той же формуле, что и для прямозубой фрезы, и не зависит от угла наклона зуба .

Ширина среза - длина соприкосновения режущей кромки зуба с обрабатываемой заготовкой. Для прямозубой фрезы ширина среза равна ширине фрезерования, т.е. (см. рис. 57); при работе цилиндрической фрезой с винтовыми зубьями ширина срезаемого слоя, снимаемого каждым зубом изменяется от до

(см. рис. 55).

При работе прямозубой цилиндрической фрезой число зубьев, находящихся в контакте с заготовкой можно определить по формуле

,

где - угловой шаг фрезы, град; - число зубьев фрезы.

При работе фрезой с винтовыми зубьями, число зубьев одновременно участвующих в работе составит

где ,

тогда

При обработке заготовок цилиндрическими, дисковыми, угловыми и фасонными фрезами применяются две схемы резания, а именно: встречное (рис. 58, а) и попутное (рис. 58, б) фрезерование.

а б Рис. 58. Схемы фрезерования: а – встречного, б – попутного

При встречном фрезеровании инструмент вращается в направлении, противоположном направлению движения подачи, вследствие чего толщина среза увеличивается от 0 до . К преимуществу данной схемы можно отнести то, что нагрузка, действующая на зуб фрезы, возрастает постепенно по мере увеличения площади поперечного сечения среза, а это благоприятно сказывается на стойкости режущего инструмента. Однако данный метод фрезерования имеет ряд недостатков:

- так как вертикальная составляющая результирующей силы резания направлена вверх от стола станка, то она стремится оторвать от него заготовку, что приводит к возникновению вибраций в процессе резания;

- каждый последующий зуб фрезы движется по упрочненной (наклепанной) поверхности заготовки вследствие некоторого скольжения предыдущего зуба по ней из-за наличия радиуса на режущей кромке зуба, что приводит к быстрому износу и снижению стойкости инструмента.

На основе анализа данной схемы обработки можно сделать вывод о том, что эффективной областью метода встречного фрезерования является обработка малопластичных и хрупких материалов, не склонных к наклепу.

При попутном фрезеровании инструмент вращается в направлении, совпадающим с направлением движения подачи, вследствие чего толщина среза уменьшается от до 0. Данный метод фрезерования, также как и предыдущий, обладает рядом достоинств и недостатков.

Достоинствами данного метода являются:

- вертикальная составляющая результирующей силы резания прижимает заготовку к столу фрезерного станка, что способствует снижению уровня вибраций;

- примерно, в 2…3 раза повышается стойкость режущего инструмента за счет уменьшения трения по задней поверхности зубьев фрезы, так как каждый зуб фрезы начинает работу с максимального сечения среза, что значительно снижает уровень наклепа (упрочнения) поверхностного слоя.

К недостатку данного метода следует отнести следующее:

- режущие зубья фрезы подвергаются воздействию ударной нагрузки, что может привести к их выкрашиванию и разрушению. Это обусловлено тем, что зубья фрезы начинают работать с максимального сечения среза;

- при работе по данной схеме возможно самопроизвольное

подхватывание инструментом заготовки в направлении движения подачи и если в механизме движения подачи фрезерного станка между ходовым винтом и гайкой имеется осевой зазор, превышающий допустимый, то это приводит к разрушению режущих зубьев фрезы.

На основании вышеизложенного данная схема фрезерования применяется при обработке пластичных и вязких материалов.