Читайте также:
|
|
Диаметр фрезы является важнейшим параметром ее конструкции. При выборе диаметра необходимо обеспечить необходимую жесткость оправки для заданных условий работы фрезы.
Диаметр фрезы следует выбирать минимальным с целью снижения машинного времени обработки.
Наружный диаметр посадочных фрез должен обеспечить прочность фрезы в сечении между окружностью впадин и посадочным отверстием. Опытным путем установлено, что нормальная работа фрез имеет место при прогибе оправки, не превышающем δ=0,4 мм при черновом и δ=0,2 мм при чистовом фрезеровании. Ее деформация зависит от расстояния l, мм, между опорами, ширины фрезерования В, мм, глубины резания t, мм, и подачи на зуб SZ, мм. Подача на зуб зависит от требуемых параметров шероховатости обработанной поверхности. С учетом изложенного, диаметр цилиндрических фрез.
Наружный диаметр дисковых фрез
где t' – глубина паза или уступа, мм;
∆=10 мм – толщина простановочного кольца и зазор между оправкой и заготовкой.
Диаметр концевых фрез при обработке уступов и плоскостей.
где l1 – вылет фрезы относительно шпинделя. Число зубьев следует задавать.
При черновом фрезеровании подачу на зуб можно выбирать: при обработке заготовок из стали SZ=0,4…0,6 мм, из чугуна SZ=0,6…08 мм.
При выборе диаметра торцевых фрез необходимо учитывать, что при заданной ширине t заготовки врезание зуба должно происходить при толщине среза ах≥ρ, где ρ – радиус скругления лезвия, мм. Это имеет место при dа/t=1,2…1,5.
При симметричном фрезеровании толщина среза
где ψ –угол контакта фрезы с заготовкой;
φ – угол лезвия фрезы в плане.
Учитывая, что при ах=ρ, получим
Радиус округления лезвия ρ=0,35…0,55 (α+γ) мкм. При затуплении радиус ρ увеличивается примерно в 3 раза. В эту формулу подставляют значение ρ (в мм) для изношенного инструмента.
Рассчитанные диаметры фрез округляют до ближайших стандартных размеров.
Диаметр посадочного отверстия
D0=dа/2,25
с округлением до стандартного размера.
Точность изготовления посадочного отверстия должна соответствовать существующему квалитету и для высокоточных зуборезных фрез – пятому квалитету. При расчете диаметра посадочного отверстия дисковых фрез из формулы можно исключить слагаемое 2 (t'+∆).
2. Геометрические параметры фрезы
У фрез для обработки заготовок из стали и чугуна задний угол
где аmax – максимальная толщина среза, мм
Передний угол γ выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала. При обработке заготовок из сталей и чугунов γ=19…200.
Число зубьев фрез выбирают из условия равномерности фрезерования с учетом эффективной мощности фрезерования. Для дисковых фрез всех типов необходимо, чтобы на поверхности резания располагалось несколько зубьев для улучшения равномерности фрезерования, т.е.
где ξ – коэффициент равномерности фрезерования;
ψ – угол контакта фрезы с заготовкой
При расчете числа зубьев фрезы по данной формуле обеспечить равномерность фрезерования нельзя, потому что толщина срезаемой стружки будет изменяться в зависимости от расположения зубьев на поверхности резания.
Равномерность фрезерования можно улучшить, если зубья располагать не параллельно оси фрезы, а под углом ω=10…150. Для дисковых двусторонних фрез направление наклона зубьев должно быть односторонним, и выбирать его надо так, чтобы обеспечить положительные передние углы на боковых режущих кромках.
Для дисковых трехсторонних фрез с целью обеспечения положительных передних углов на боковых режущих кромках зубья делают разнонаправленными.
С разнонаправленными зубьями делают также фрезы для обработки Т-образных пазов.
Для цилиндрических фрез равномерность фрезерования достигается применением винтовых зубьев с углом наклона ω, обеспечивающем постоянство сечения срезаемой стружки в каждый момент времени. Это условие выполняется, если по ширине фрезерования размещается целое число осевых шагов Ρ0=Ρт ctgω, где Ρт=πdа/z – окружной шаг зубьев.
Угол наклона зубьев
где ξ – коэффициент равномерности фрезерования, для фрез с винтовым зубом равен целому числу.
Направление угла ω наклона зуба следует выбирать так, чтобы осевая составляющая силы резания была направлена в сторону шпинделя.
Фрезы с винтовым зубом обладают более высокой стойкостью по сравнению с прямозубыми вследствие увеличения кинематических передних углов. Это позволяет назначать меньшие значения передних углов в нормальном сечении и позволяет увеличить в 1,5-2 раза подачу на зуб.
При проектировании стандартных фрез для черновой обработки число зубьев.
где СZ=0,2 для цилиндрических и дисковых фрез,
СZ=0,6 – для торцовых фрез.
Для стандартных фрез для чистовой обработки всех типов число зубьев
где ι – число переточек доя полной амортизации фрезы;
К1=0,15…0,25 мм – толщина слоя, снимаемого за одну переточку.
Максимальное число зубьев фрезы может быть определено в зависимости от эффективной мощности оборудования. При обработке заготовок из стали число зубьев цилиндрических, концевых, дисковых и прорезных фрез
торцовых фрез
При обработке заготовок из чугуна число зубьев цилиндрических, концевых, дисковых, прорезных и отрезных фрез
торцовых фрез
где Νэф – эффективная мощность станка, Νэф=Ν·η, здесь N – мощность электродвигателя, η=0,75 – КПД.
3. Профиль зубьев фрез
Зубья фрезы должны обладать достаточной прочностью, обеспечивать максимально возможное число переточек и достаточное пространство для размещения стружки при максимальном стачивании по задней поверхности. Число зубьев и их шаг зависят от диаметра фрезы, условия эксплуатации (черновое или чистовое фрезеровании) свойств обрабатываемого материала.
при черновом фрезеровании необходимо обеспечить высокую прочность зуба при работе с увеличенными подачами и достаточную площадь стружечной канавки. В этом случае применяют фрезы с окружным шагом зубьев Рт>10 мм. Такие фрезы называются фрезами с крупным зубом. Их применяют в том случае когда t·SZ>1. При чистовом фрезеровании заготовок из стали и при обработке хрупких материалов применяют фрезы с торцовым шагом зубьев Рт≤10, называемые фрезами с мелким зубом. Их применяют в тех случаях, когда t·SZ ≤1.
В зависимости от шага применяются три типа профилей зубьев. Для фрез с мелким зубом принята трапецеидальная форма профиля. Угол тела зубьев η=47…520. Угол стружечной канавки θ=η+ε, где ε=360/z – угловой шаг зубьев. Ширина вершины зуба f=0,5…2 мм, а радиус закругления дна впадины r1=05…2 мм, что исключает образование трещин при термической обработке. Высота зуба Н=(0,5…0,56)0 – окружного шага зубьев.
У фрез с винтовыми и косыми зубьями угол η рассматривают в плоскости перпендикулярной к направлению зубьев. В этом случае η=θ-ει, где ει – угол соответствующий шагу зубьев при приведенном их количестве Zι, т.е. ει=360/Zι, а Zι=Ζ/cos³ω.
Приведенное число зубьев Zι есть то число зубьев, которое имеет фреза радиусом Rι, соответствующим радиусу кривизны эллипса в направлении его оси, Rι=dа/αcos²ω.
При проектировании фрез с винтовыми и косыми зубьями необходимо проверить по приведенной выше формуле угол η, который должен быть равным 47-520.
Крупнозубые фрезы имеют профиль зубьев либо криволинейный, либо двухугловой. Канавку зуба криволинейного профиля обрабатывают специальной фрезой. Двухугловой профиль зуба обрабатывают двумя стандартными угловыми фрезами с оставлением фаски ƒ. Высота зуба Н=(0,3…0,45)Рт, угол закругления дна впадины r1=(0,4…0,75)Н, а радиус закругления спинки зуба R=(0,3…0,45)dа.
з условия размещения стружки зуб фрезы стачивают по высоте на величину до 0,75Н.
4. Конструктивные особенности различных типов фрез. Твердосплавные фрезы.
Рассмотрим следующие типы фрез:
Концевые фрезы делают либо с цилиндрическим (Æ 3-20 мм) хвостовиком, либо с конусом морзе с резьбовым отверстием (Æ 14-63 мм) для стяжного болта. У фрез предназначенных для обработки пазов и уступов, направление винтовых канавок и направление вращения не должны совпадать. Это обеспечивает лучший отвод стружки и получения положительных передних углов на торцевых зубьях. При обработке плоскостей направление винтовых канавок делают совпадающим с направлением вращения. В этом случае составляющая силы резания направлена к шпинделю станка, а отвод стружки обеспечивается в направлении от шпинделя.
Шпоночные фрезы. Особенность работы шпоночной фрезы заключается в том, что она фрезерует шпоночный паз в несколько проходов, как в одну, так и в другую сторону, причем в конце каждого похода осуществляется вертикальная подача. Для обеспечения жесткости длину рабочей части делают равной трем диаметрам фрезы при диаметре сердцевины до 0,3 диаметра фрезы. Фрезы выполняют с прямыми или винтовыми канавками, цилиндрическим или коническим хвостовиком, с двумя зубьями. причем один торцовый зуб делают равным половине диаметра фрезы, а второй стачивают у оси фрезы.
Пазовые фрезы выполняют с прямым зубом, расположенным на цилиндрической поверхности. Для увеличения размерной стойкости на боковых сторонах оставляют фаски ƒ=1…2 мм с углом в плане φ=0, затем затачивают под углом φ1=1…20.
Фрезы быстро теряют размер по ширине, поэтому для обработки пазов целесообразно применять составные фрезы, регулируемые по ширине с помощью прокладок. Для перекрытия зубьев обе половинки соединяют в замок.
Угловые фрезы могут быть одноугловыми, т.е. с одной образующей, расположенной под углом по отношению к оси фрезы, и двухугловыми, имеющими две начальные образующие, расположены под одинаковыми или различными углами.
Фрезы прорезные и отрезные применяют для резки заготовок. Изготовляют их цельными диаметром 20-315 мм и шириной 0,2-6 мм или сборными, оснащенными сегментами.
Для уменьшения трения боковых сторон фрезы об обработанную поверхность их делают с углом φ1=15…30', а иногда и с утонением диска. Для улучшения размещения стружки в канавке за счет уменьшения ширины стружки на вершинах зубьев фаски или применяют грунтовую схему резания.
Сборные конструкции фрез обеспечивают значительную экономию быстрорежущей стали и снижение эксплуатационных расходов из-за возможности многократного использования корпуса и замены ножей после их изнашивания. Большое влияние на эффективность конструкции сборных фрез имеет способ крепления зубьев. Наиболее простым и надежным способом крепления для фрез из быстрорежущих сталей является применением рифлений обеспечивающих компактность крепления и возможность размещения значительного числа зубьев.
Широко применяются в машиностроении, т.к. они обеспечивают резкое повышение производительности труда и возможность обработки современных конструкционных материалов, которые не могут быть обработаны фрезами из быстрорежущих сталей. По конструкции фрезы из твердых сплавов могут быть монолитными, составной и сборной конструкции. Монолитными делают дисковые и концевые мелкоразмерные фрезы. Из изготовляют либо методом прессования в специальных пресс-формах, либо делают из пластифицированных заготовок. Во ВНИИ инструмент создан автомат для прессования концевых фрез производительностью до 60 заготовок в час, причем заготовки имеют винтовые зубья и центровые отверстия для последующего шлифования и заточки. По внешнему виду они не отличаются от концевых фрез из быстрорежущей стали. При применении пластифицированных заготовок их подвергают после прессования предварительному спеканию, а затем механической обработке резанием инструментом из быстрорежущей стали. После обработки базовых поверхностей и нарезания зубьев заготовки поступают на окончательное спекание, после чего их шлифуют и затачивают.
Составной конструкции делают концевые фрезы диаметром от 20 до 50 мм.
Особенно широкое распространение получили сборные твердосплавные фрезы, оснащенные многогранными пластинами. Эти фрезы отличаются высокой эффективностью, т.к. обладают высокими прочностью и надежностью, не требуют переточек и обеспечивают многократное использование корпусов. Конструкции фрез, оснащенных многогранными пластинами отличаются большим разнообразием.
Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 62 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |