2. Пояснения к работе

Дисковые фрезы относятся к сложным инструментам, поэтому их проектирование состоит из двух этапов: а) нахождение инструментальной поверхности (ИП); б) превращение ИП в инструмент (конструирование, профилирование режущей кромки, назначение технических требований).

Для дисковых фрез, работающих по методу копирования, инструментальной поверхностью является поверхность тела вращения (диска), касательная к обрабатываемой поверхности детали. При этом осевой профиль ИП равен теоретическому профилю обрабатываемой поверхности в сечении ИП и детали плоскостью, перпендикулярной к направлению подачи (для ИП – это осевая плоскость). Профилирование ИП в этом случае – это перенесение профиля детали на ИП без коррекции.

Габаритные размеры ИП – это ее диаметр d_а0 и ширина В₀. Диаметр d_а0 рассчитывают из условия обеспечения прочности фрезы, ширину В₀ принимают на 3…4 мм больше ширины обрабатываемой поверхности детали. Допуски на точность профиля ИП ужесточают примерно в три раза.

Конструирование фрезы – это выбор или расчет всех ее конструктивных размеров и параметров (число зубьев Z₀, размеры стружечных канавок, геометрические параметры, размеры шпоночного паза и т.д.).

Профилирование режущей кромки, являющейся теоретической линией пересечения передней и задней поверхностей зуба с ИП, заключается в коррекции высотных параметров профиля режущей кромки в связи с влиянием переднего γ_а0, заднего α_а0 и угла наклона передней поверхности к оси λ₀. В данной работе угол λ₀=0. Коррекцию высотных параметров режущей кромки делают в двух сечениях зуба: а) в осевом сечении; б) в сечении передней поверхностью.

Профиль осевого сечения, как правило, необходим для профилирования затыловочного резца при затыловании зубьев, по профилю режущей кромки в передней плоскости удобно контролировать его точность на микроскопе или с помощью шаблона.

Технические требования на фрезу включают:

1. выбор материала фрезы;

2. назначение допусков на точность размеров фрезы и профиля зуба;

3. назначение параметров шероховатости;

4. регламентирование точности расположения рабочих элементов фрезы относительно ее оси.

3. Задание

Спроектировать дисковую фасонную фрезу с нешлифованным по задней поверхности зубом для обработки на горизонтально-фрезерном станке методом копирования детали, материал и профиль которой задан в прил. 1.

4. Порядок выполнения работы

1. Выбрать исходные данные из прил. 1, изобразить эскиз профиля с размерами и указанием материала детали и точности профиля. Рассчитать размеры по ширине для каждой заданной точки профиля:

1. для типов профиля А и Г ; и т.д.;

2. для типов профиля Б и В ; и т.д.;

3. или .

2. Определить инструментальную поверхность (ИП):

1. наружный диаметр ИП

,

где D₀, H, m – параметры будущей фрезы;

- диаметр посадочного отверстия;

- глубина стружечной канавки;

- толщина тела фрезы в опасном сечении (рис.3);

h – максимальная глубина (высота) обрабатываемого профиля детали;

В – ширина профиля детали;

k≈0,46h – ориентировочная величина затылования зуба фрезы;

R₁ – 1,5…2,5 мм – радиус закругления дна стружечной канавки (D₀ округлить до ближайшего большего из стандартного ряда: 10; 13; 16; 19; 22; 27; 32; 40; 50; 60 и 70 мм; d_a0 – до числа, кратного пяти при d_a0<100 или кратного десяти при d_a0≥100 мм);

2. ширину B₀=В+3 или B₀=В+(6…9) мм для выпуклых профилей Б и В (округлить до целого числа, кратного двум);

3. профиль ИП принять равным профилю детали, так как обработка выполняется по методу копирования (h₁=h₀₁; h₂=h₀₂…b₁=b₀₁…);

4. предельные отклонения размеров профиля ИП принять равным 1/3 от отклонений профиля детали, точность d_a0 и В₀ по h12;

5. выполнить эскиз ИП (рис. 1)

Рис. 1. Профиль ИП дисковой фасонной фрезы: а – с выпуклым профилем; б – с вогнутым профилем

3. Разработать конструкцию дисковой фрезы.

   1. Принять конструкцию фрезы цельной из быстрорежущей стали диаметром d_а0.

   2. Назначить число зубьев Z₀ в зависимости от d_a0 и D₀ (прил.2).

   3. Переднюю поверхность принять плоской с углом наклона вдоль оси λ₀=0.

   4. Передний угол на вершине зуба γ_а0 выбрать в зависимости от обрабатываемого материала и его свойств (прил. 3).

   5. Проверить фактический задний угол α_а0 на вершине зуба по условию

,

где d_0i – диаметр фрезы в точке профиля, где будет значительно уменьшен задний угол (точка 3 для профилей А и Г и точка 4 – для профилей Б и В, где d_0i≈ d_a0);

- наименьший из двух углов ψ₃ и ψ₃´ в точках 3 и 3´ профиля (для профилей А и Г – в точках 4 и 4´);

- для хрупких материалов и 3…4° - для пластичных – минимально допускаемый задний угол в нормальном сечении N-N режущей кромки (рис. 2).

Если расчетное значение α_а0<8°, то принять 8°.

Рис. 2. Определение заднего угла в нормальном сечении

6. Рассчитать величину затылования зуба по задней поверхности

.

Полученное значение k округлить до ближайшего целого числа или числа с дробью 0,5 мм.

7. Определить размеры стружечной канавки (рис. 3): угол спинки зуба μ=15…20°, наименьшее значение центрального угла φ_min для выхода затыловочного резца (_min = при h  15 или при h > 15 мм) и угол раскрытия стружечной канавки (значения Θ принять из стандартного ряда для фрез: 18; 22; 25; 30°);

Рис. 3. Конструктивные параметры затылованных фрез:

Н – глубина стружечной канавки, R₁ – радиус дна канавки (назначены при расчете наружного диаметра d_a0); А – вершина зуба (точка 4 на профиле ИП)

8. Выбрать размеры шпоночного паза из прил. 5.

3. Спрофилировать режущую кромку путем коррекции высотных параметров ИП h₀₁, h₀₂, h₀₃, h₀₄ – в осевом сечении и h_n1, h_n2, h_n3, h_n4 в передней плоскости (рис.4).

Рис. 4. Профилирование зуба фрезы

Порядок профилирования режущей кромки зуба:

1. определить диаметры ИП для каждой точки профиля ;

2. рассчитать передний угол γ_i для каждой точки ;

3. определить угол разворота каждой точки профиля ε_i до передней поверхности зуба ;

4. вычислить спад затыловочной кривой при повороте зуба фрезы на угол ε_i ;

5. скорректировать высотные размеры профиля в осевом сечении зуба ;

6. рассчитать высотные размеры профиля в передней плоскости .

   5. Назначить технические требования на фрезу:

1. марку материала фрезы (прил. 4);

2. твердость HRC 62…65 – для фрез из стали Р6М5 и HRC 63…66 – для фрез из других сталей;

3. точность профиля в пределах до 1/3 от точности профиля детали;

4. точность посадочного отверстия по Н7;

5. шероховатость торцев, посадочного отверстия, передней поверхности - Ra≤0,63 мкм, профиля - Ra≤1,5 мкм, шпоночного паза - Ra≤2,5 мкм, остальных поверхностей - Ra≤5 мкм;

6. биение торцев относительно оси отверстия – не более 0,02…0,04 мм;

7. биение двух смежных зубьев – не более 0,02…0,06 мм, противоположных – 0,04..0,06 мм (большие значения для нешлифованных фрез).

6. Разработать эскиз фрезы (прил. 6).

5. Требования к содержанию отчета

В отчет включить:

1. Исходные данные в соответствии с вариантом работы.

2. Необходимые расчеты и пояснения в соответствии с вариантом работы.

3. Рисунки и подписи к ним (профиль детали, рис. 1, рис. 2 рис. 4).

4. Эскиз фрезы в двух проекциях и размеры профиля в двух сечениях.

6. Контрольные вопросы

1. Каковы характеристика и область применения фасонных затылованных фрез.

2. Как выполняются затыловочные кривые? Назовите способы затылования.

3. Как найти ИП дисковых инструментов?

4. Как определить параметры зуба и стружечных канавок фрезы?

5. Как определить профиль фрезы (профилирование ИП и РК)?

Список рекомендуемой литературы

1. Ржущий инструмент: учеб. для вузов / Д.В. Кожевников [и др.]; под ред. С.В. Кирсанова. – М.: Машиностроение, 2004. – 511 с.

2. Стешков А.Е. Проектирование инструментов: учеб. пособие / А.Е. Стешков. – Брянск: БГТУ, 2009. – 228 с.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Варианты работ

№ п/п	Тип профиля	В	h1	h2	h3	R	Материал
1	А	24,81 39,59 49,17 57,34 68,93	3,5 5,0 6,5 8,0 9,0	6 9 11 13 15	9,0 13,0 16,0 19,0 23,0	11,5 19,0 24,0 28,0 33,0	Сталь 40Х, σв = 720 МПа СЧ16, НВ = 170 БрОЦС 5-5-5, НВ=60...90 Сталь 30ХГС, σв = 850 МПа Латунь JI96, НВ = 60
2
1
4
5
6	Б	29,34 42,51 49,99 55,80 65,94	3,0 5,0 5,0 6,0 7,0	6 9 10 12 14	10,0 14,0 15,0 18,0 22,0	14,0 20,0 22,0 26,0 31,0	СЧ22, НВ < 220 Сталь 20X13, σв = 800 МПа Сталь 45, σв = 680 МПа БрАЖ 9-4, НВ – 110 AJI15В, σв = 150…300 МПа
7
8
9
10
11	В	33,76 47,00 51,55 60,35 70,40	4,0 6,0 6,5 8,0 9,0	7 10 11 13 15	11,0 15,0 16,0 19,0 23,0	16,0 22,0 24,0 28,0 33,0	Сталь Ст3, σв = 400 МПа Сталь 45ХН, σв = 850 МПа Латунь Л 64-2, НВ = 100 Сталь 30, σв = 580 МПа СЧ30, НВ > 220
12
13
14
15
16	Г	30,97 36,70 42,51 48,37 59,93	3,0 4,0 5,0 6,0 7,0	6 8 9 11 13	10,0 12,0 14,0 16,0 20,0	14,0 17,0 20,0 23,0 29,0	Сталь 12ХНЗА, σв = 750 МПа Сталь Р6М5, σв = 850 МПа Ал. Сплав АМ6, σв = 350 МПа БрАЖН 10-4-4, НВ = 200 Сталь 20, σв = 500 МПа
17
18
19
20

Точность размеров ±0,2 мм.

Шероховатость по профилю Ra≤6,3 мкм.

Приложение 2

Число зубьев дисковых фасонных затылованных фрез

da0	40…50	55…65	70…80	85…120	130…180	195…230
D0	16	22	27	32	40	50
Z0	18…14	14…12	12	10	9	9

Число зубьев окончательно проверяют контрольным прочерчиванием двух-трех зубьев в масштабе 2:1 или 3:1.

Приложение 3

Значения переднего угла для фасонных фрез из быстрорежущей стали

№	Обрабатываемый материал	Передний угол γ
1	Алюминиевые деформируемые сплавы σв=350…490 МПа σв=440…650 МПа	25°±10´ 20°±10´
2	Бронза, латунь НВ=60…90, сталь σв≤600МПа	20°±10´
3	Сталь σв=600…1000 МПа, чугун НВ<150, латунь НВ<150, алюминиевые литейные сплавы	15°±10´
4	Сталь σв>1000 МПа, сталь жаропрочная, чугун НВ=150…220, бронза НВ=100…140	10°±10´
5	Чугун НВ>220, бронза твердая НВ=140…200	5°±10´

Приложение 4

Материал дисковых фасонных фрез

Обрабатываемый материал	Марка материала
	для простых профилей	для высокой точности
Конструкционная сталь	Р6М5; Р12	Р6М5К5; Р9К10
Труднообрабатываемые стали и сплавы	Р6М5К5; Р9К10; Р9М5К8	Р18Ф2; Р18Ф2М; Р10К5Ф2

Приложение 5

Размеры отверстий и шпоночных пазов для насадных фрез

(ГОСТ 9472-83)

D0(Н7)		b(с11)		C1(Н12)		r, мм
Номиналь- ное значение, мм	Отклоне-ние, мкм	Номиналь-ное значение, мм	Отклоне-ние, мкм	Номиналь-ное значение, мм	Отклоне-ние, мкм
10	+15 0	3	+120 +60	11,5	+180 0	0,3-0,4
13 16	+18 0	3 4		14,6 17,7
			+145 +70			0,4-0,6
19 22 27	+21 0	5 6 7		21,1 24,1 29,8	+210 0	0,7-1,0
			+170 +80			0,9-1,2
32 40 50	+25 0	8 10 12		34,8 43,5 53,5	+250 0
			+205 +95			1,1-1,6
60	+30 0	14		64,2	+300 0

Приложение 6

Эскиз дисковой фасонной фрезы

1. Материал – сталь Р6М5, HRC 62…65.

2. На зубьях выполнить стружкоразделительные канавки, расположенные в шахматном порядке, шаг канавок 10…12 мм.

3. Точность профиля в пределах ±… мм.

4. Радиальное биение двух смежных зубьев не более … мм.

5. Маркировать: индекс, d_a0, D₀, материал.