3 Расчет и конструирование фрезы Задание:
Рассчитать и сконструировать торцовую насадную фрезу со вставными ножами, оснащёнными твёрдым сплавом, для обработки заготовки с шириной фрезерования B и припуском на обработку h. Конструкцию фрезы рекомендуется выбрать по ГОСТ 24359 – 80, присоединительные размеры – по ГОСТ 27066 – 86.
Обрабатываемый материал: Сталь 15.
Предел прочности: σв = 450 МПа.
Размеры заготовки: В = 120 мм; снимаемого слоя: h = 10 мм.
Параметр шероховатости обработанной поверхности: Rz=63мкм (фрезерование чистовое).
Решение:
Определение наружного диаметра D.
,
([1], стр. 19)
t = h = 10 мм – глубина резания;
Sz = 0,12 мм –подача на зуб (табл. 3.3, [1], стр. 20);
l = 500 мм – расстояние между опорами.
.
Рассчитанный диаметр округляется до ближайшего стандартного размера (СТ СЭВ 201-75)
При
коэффициенте прогрессии
мм.
3.2 Диаметр отверстия под оправку рассчитываем по формуле:
,
([1], стр. 22)
σид = 250 МПа – допустимое напряжение на изгиб оправки;
Мсум – суммарный момент, действующий на фрезерную оправку, определяемый по следующей формуле:
,
([1], стр. 22)
R – равнодействующая сила резания: R = 1,41 Pz;
l – расстояние между опорами фрезерной оправки, принимают в зависимости от длины посадочного участка центровой фрезерной оправки: l = 500 мм;
Pz – главная составляющая силы резания:
,
([2], стр. 282)
Для обработки конструкционной стали торцовой фрезой с твёрдым сплавом (табл. 41, [2], стр. 291):
CP = 825; xP = 1,0; yP = 0,75; uP = 1,1; qP = 1,3; ωP = 0,2
t – глубина резания, при снятии припуска за один проход t = h = 10 мм;
z – число зубьев, принимаем равное 10;
KP – поправочный коэффициент, KP = KMP,
,
([2], стр. 229)
nP = 0,75 – для обработки конструкционной стали с пределом прочности
σв < 600 МПа.
,
n – частота вращения шпинделя, определяемая по формуле:
,
([6], стр. 226)
Vи – скорость главного движения резания, допускаемая режущими свойствами фрезы, определяемая по формуле:
,
([6], стр. 228)
CV = 332; qV = 0,2; xV = 0,1; yV = 0,4; uV = 0,2; PV = 0; m = 0,2 – для обработки конструкционной стали (табл. 39, [2], стр. 286);
T – период стойкости торцевой фрезы, при D = 100 мм – T = 180 мин (табл. 40, [2], стр. 290);
KV – поправочный коэффициент, определяемый по формуле:
KV = KMV KПV KИV,
,
KГ = 1,0; nV = 0,9 – при обработке стали 15;
,
KПV = 1,0 – обработка заготовки без корки (табл. 5, [2], стр. 263);
KИV = 1,0 – материал режущей части – твёрдый сплав Т15К6.
KV =1,58 1,0 1,0 = 1,58,
м/мин
u
H
P = 1,41 3504,5 = 4941,3 Н,
М∑
Hм
Допустимое напряжение на изгиб материала оправки принимаем σи.д. = = 250 МПа.
.
Принимаем ближайший диаметр отверстия фрезы под оправку по ГОСТ 9472 – 83: d = 10 мм.
3.3 Окончательное число зубьев фрезы
z = m D = 1,2 125 = 12,42;
Принимаем чётное значение z = 12.
3.4 Определяем окружной торцовый шаг зубьев фрезы:
мм
окр
мм
ос
3.5 Проверка рассчитанных величин z и Sос на условие равномерного фрезерования.
Процесс фрезерования можно считать равномерным при выполнении следующего условия:
.
Коэффициент k близок по значению к целому, следовательно условие выполняется.
3.6 Отверстие фрезы под оправку выполняют по ГОСТ 9472 – 83:
d = 10 мм.
3.7 Определяем геометрические параметры рабочей части фрезы: главный задний угол – α = 15, передний угол – γ = -5, главный угол в плане – φ = 30, вспомогательный задний угол – α1 = 10, угол наклона главной режущей кромки – λ = 15 (табл. 3.6 [1], стр. 24).
3.8 Выбираем материал фрезы: корпуса – сталь 40Х; ножей – твёрдый сплав Т15К6. Назначаем твёрдость деталей фрезы после термической обработки: корпуса 32 – 41,5 HRCэ ([5], стр. 249); режущей части ножей 92 – 87 HRA .
3.9 Допуски и на основные элементы фрезы и другие технические требования принимаем по ГОСТ 8721 – 69*, предельные отклонения размеров рифлений – по ГОСТ 2568 – 71*.