загрузка...
 
7 ЦИЛІНДРИЧНІ ФРЕЗИ 7.1 Конструктивні      елементи
Повернутись до змісту

7 ЦИЛІНДРИЧНІ ФРЕЗИ 7.1 Конструктивні      елементи

 

Циліндричні фрези належать до групи фрез із  загостреними   зубами.  Їх конструктивні елементи (рис. 7.1) - це зовнішній діаметр D, довжина L, діаметр приєднуваль-ного отвору d, кількість зубів z, кути тіла зуба і западини, форма зуба,  геометрія зуба.

Діаметр фрези є найважливішим пара-метром її конструкції. Із збільшенням діа-метра підвищуються її стійкість і вібростійкість, але знижується продуктивність. Діаметр впливає на прогинання оправки. Для його розрахунку застосовується емпірична формула [10], що враховує усі ці чинники:

 ,                   (7.1)

де Sz – подача на зуб;

l – відстань між опорами оправки;

у – допустиме прогинання оправки (при фрезеруванні чорновому у = 0,4 мм, чистовому  у = 0,2 мм).

У більшості випадків основними елементами, що визначають діаметр фрези, є діаметр приєднувального отвору і глибина фрезерування [13]. Для визначення зовнішнього діаметра при відомій висоті зуба можна скористатися залежністю

,                               (7.2)

де  D1 - діаметр кола западин;

d - діаметр приєднувального отвору.

Для зменшення номенклатури фрез визначений діаметр приводять до значення із стандартного розмірного ряду: 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160.

Діаметр приєднувального отвору визначається відповідно до силового навантаження під час фрезерування та механічних властивостей матеріалу оправки. Співвідношення між ним та зовнішнім діаметром наведені у табл. 7.1, а також його можна визначити  за емпіричною формулою

.                                 (7.3)

Діаметр виточки дорівнює

.                                  (7.4)

Таблиця 7.1 – Рекомендовані співвідношення між зовнішнім та приєднувальним діаметром фрези

Діаметр отвору, мм

16

19

22

27

32

40

50

60

Діаметр фрези, мм

40

50

63

63

80-100

100-125

125-160

160-200

Для фрез із дрібними зубами, призначених для чистової обробки, розміри отворів можна взяти меншими,  ніж для фрез з великими зубами. Для фрез, оснащених твердим сплавом (вони працюють при високих швидкостях різання), розміри отворів повинні бути більшими, ніж для швидкорізальних.

Кількість зубів фрези впливає на процес різання. Із збільшенням зубів зменшується шорсткість обробленої поверхні. Але при цьому збільшуються робота різання і виділення тепла. Це знижує стійкість інструменту, а коли стійкість повинна залишатися незмінною, то зменшують швидкість різання. При призначенні числа зубів необхідно керуватися також і вимогами до конструкції фрези з точки зору розміщення стружки (рис. 7.2). Для фрез із великою кількістю зубів важко забезпечити достатній простір для стружки, що викликає пресування її у западинах між зубами. Такі фрези допускають меншу кількість переточувань. Виготовлення і експлуатація їх дорожчі. Форма зубів при великій їх кількості не може бути оптимальною з погляду на міцність, кількість переточувань, розміщення  стружки. Фрези з дрібними зубами застосовуються в основному для остаточної обробки, тобто для зняття тонкого шару металу. Тому краще взагалі відмовитися від застосування фрез із дрібними зубами і домагатися необхідної  якості оброблюваної  поверхні  іншими   шляхами.

 

Кількість зубів для фрез із загостреними зубами завжди призначається парним для полегшення вимірювання по діаметру. Вона залежить від діаметра фрези, форми і розмірів зубів і западин, характеру обробки (чорнова або чистова). У стандартах наведені рекомендовані кіль-кості зубів залежно від  діа-метра фрези.

При виборі кількості зубів необхідно передбачити умову рівномірності фрезерування [13]. Для фрез із прямими зубами вона забезпечується, якщо у роботі одночасно беруть участь не менше двох зубів, тобто

,                                      (7.5)

де x?2 – коефіцієнт рівномірності;

j - кут контакту, визначається залежно від зовнішнього радіуса фрези і  глибини різання,

.                                    (7.6)

Коефіцієнт  рівномірності ,  а   -  кут кроку  зубів.

Найбільша нерівномірність буде при x, який дорівнює 1,5; 2,5; 3,5 і т.п., яка поступово зменшується з наближенням   x  до цілого числа (1, 2, 3 і т.д.).

При роботі фрези з гвинтовими зубами зміна перетину стружки вздовж різальної кромки зуба викликає різкі зміни навантаження, що спричиняє поштовхи, удари, вібрацію. Проте завдяки вибору відповідних умов можна досягти постійності сумарного перетину стружки на всіх одночасно працюючих зубах, не зважаючи на те, що кожний із цих зубів має змінний перетин. У результаті цього сумарна окружна сила і крутний момент також будуть постійними,  і  фреза    працюватиме  рівномірно.

Для фрез із гвинтовими зубами коефіцієнт рівномірності залежить від кількості зубів z, діаметру фрези D, кута нахилу зубів w і  ширини фрезерування   В

.                                       (7.7)

Якщо ширина фрезерування задана кресленням то після призначення діаметра фрези і кількості її зубів для забезпечення цілого числа коефіцієнта рівномірності визначається кут нахилу зубів до осі за формулою

.                                    (7.8)

Відповідно до формули (7.7) для покращення коефіцієнта рівномірності можна змінювати кількість зубів фрези. Але це не завжди дозволяє досягти бажаного результату, оскільки кількість зубів завжди ціле число, що обмежує точність цього методу.

Стандартні фрези не можуть забезпечити умови для досягнення оптимального коефіцієнта рівномірності фрезерування, оскільки не розраховані на конкретного споживача  (з певними  значеннями D, z, w). Тому для них призначають коефіцієнт x = 2-3, при якому різниця між максимальним і мінімальним значеннями сил різання доходить до 20%.

Форма зубів і западин. Вибір кількості зубів впливає на форму, розміри зуба і западини. Стружкові канавки мають велике значення для кожного інструменту і особливо для того, який працює в обмежених умовах. Об'єм западини, її профіль, плавність сполучень повинні бути такими, щоб утворена стружка не захаращувалася і не запресовувалася у западині, а вільно виходила сама чи з допомогою охолоджувальної рідини. Цьому сприяє не тільки правильна форма стружкової канавки, але і шорсткість її поверхні.

У більшості випадків інструменти ламаються через затискання стружки в канавках. При конструюванні фрез особливу увагу необхідно звернути на елементи, які впливають на розміри стружкових канавок. Крім форми спинки, такими елементами є висота зуба і радіус заокруглення западини. Форма зубів і западин повинна забезпечити міцність зубів, сприяти утворенню найбільшого простору для стружки та найкращому її відведенню, допускати найбільшу кількість переточувань, запобігати появі тріщин при термічній   обробці.

Для загострених фрез поширеною є форма у вигляді трапеції (рис. 7.3 а). Вона в основному застосовується для фрез, призначених для чистової обробки. Заточують такі фрези по задній поверхні, унаслідок чого зменшується висота зуба h з одночасним збільшенням ширини фаски f. Висота зуба h дорівнює 0,5-0,65 від кроку по колу. Заокруглення біля дна западини r = 0,5-2,0 мм. Задній кут a утворюється при заточуванні. Ширина фаски f =0,5-2,0 мм.

 

Для циліндричних фрез найбільш придатним є зуб із заокругленою спинкою (рис. 7.3 б). Якщо розглядати зуб як балку однакового опору, то форма його повинна бути окреслена параболою. Висота зуба h призначається у межах (0,3-0,45) від кроку по колу. Для кращого розміщення і сходження стружки радіус заокруглення r знаходиться у межах (0,4-0,75) висоти зуба (більший коефіцієнт для фрез меншого діаметра). Проте значення його обмежується висотою зуба і площиною передньої поверхні. Довжина передньої поверхні впливає на кількість переточувань за умови збереження прийнятого переднього кута g без додаткового переточування по передній поверхні. Спинка зуба окреслюється по дузі кола радіусом R, який залежить від кількості зубів і приблизно дорівнює (0,3- 0,45) діаметра фрези. При виборі його необхідно враховувати, щоб дотична у точці сполучення дуги радіуса R із фаскою f проходила під кутом a1, на 10-15° більшим, ніж задній кут a. При недотриманні цієї умови різко змінюється ширина фаски f при переточуваннях. Фрезерування канавок у цих фрез здійснюється спеціально спроектованою фрезою за один прохід. Форма зуба забезпечує прийнятну кількість переточувань. При цьому простір для  розміщення  стружки  достатній.

Дугу радіуса R можна замінити ламаною лінією (рис. 7.3 в). Така форма створюється при подвійному фрезеруванні. Спочатку западина фрезерується кутовою фрезою, а потім спинка зуба зрізується циліндричною фрезою під кутом a1, який дорівнює 20-30°. У результаті цього зуб на вершині формується під двома кутами: a- задній кут, a1 - кут спинки. Такі фрези потребують простого інструменту для створення стружкової канавки. Всі інші конструктивні параметри зуба такі самі, як у зуба  із заокругленою спинкою. 

Зуб заточується до гостроти або із залишенням невеликої стрічки близько 0,02-0,03 мм. Наявність стрічки полегшує вимірювання діаметра фрези і биття вершин її зубів.

За співвідношенням діаметра і кількості зубів циліндричні фрези поділяються на фрези з великими та дрібними зубами. Відповідно до цього рекомендуються конструктивні параметри зубів (табл.7.2).

Довжина фрези  L призначається залежно від ширини фрезерування відповідно до стандартного ряду: 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160. При цьому довжина приєднувальної поверхні (див. рис. 7.1) розраховується за емпіричною формулою

.                                       (7.9)

Отримане значення l округлюють до цілого числа.

Таблиця 7.2 – конструктивні параметри зубів циліндричних фрез

Тип

З дрібними зубами

З великими зубами

D

40

50

63

80

100

50

63

80

100

h

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

8

10

r

1,5

2,0

2,5

2,5

3,5

f

0,6

0,8

1,2

1,5

z

10

12

14

16

18

6

8

10

12

 

Міцність зуба і простір для розміщення стружки разом з іншими параметрами (ширина зуба, кількість зубів, глибина западини) характер-ризуються кутами h і q (рис. 7.4). Для загострених монолітних фрез кут h не повинен бути меншим 47-52°, і лише у виняткових випадках він може бути у межах 30- 40°. Кут h можна визначити як

.             (7.10)

При конструюванні нових фрез і при аналізі фрез, зображених на робочих кресленнях, щоб уникнути поломки зубів, необхідно перевірити кут h.

Кут q визначається за формулою:

.                                   (7.11)



загрузка...