Лекция 13

План лекции

9.3. Фрезы остроконечные – цилиндрические, торцовые, концевые, дисковые, фрезы сборной конструкции.

9.3.1.Форма зубьев.

9.3.2. Геометрические параметры.

9.3.3.Диаметр.

9.3.4.Число зубьев.

9.4.Фрезы затылованные.

9.4.1. Схема затылования.

9.4.2. Расчет падения кулачка

9.4.3. Задние углы в рабочем состоянии

9.3. Фрезы с острозаточенными зубьями (остроконечные).

9.3.1. Форма зубьев.

Для цельных фрез используются две основных формы: обыкновен­ная и усиленная. Последняя имеет ряд разновидностей.

1. Обыкновенная (трапецеидальная) (рис. 9.5. а). Профиль зуба очерчен прямыми линиями. Высота зуба Н = 0,5t. Задней поверх­ностью является ленточка F = 0,5…2,5 мм, на которой выдерживается задний угол α. По мере переточек, которые ведутся по задней поверхности, ленточка будет расти. Из условия прочности угол тела зуба η = 40 ... 50°.

Угол стружечной канавки

 = η + ε,

где ε – угловой шаг.

Для прямозубых фрез ε = , а для косозубых в плоскос­ти, нормальной к режущей кромке,

ε = ,

где z_n = - условное число зубьев в нормальной плоскости,

λ – угол наклона винтовой режущей кромки.

Угол  округляется до значения, имеющегося на угловых фре­зах, стандартных или нормированных. Для избежания концентрации напряжений и возможного образования трещин при термической обработ­ке, а так же заклинивания стружи, дно впадины закругляется

r = 0,5 ... 2,0 мм.

	а)
	б)
	в)
Рис.9.5. Формы зубьев острозаточенных фрез: а) – трапецеидальная, б) – параболическая (усиленный зуб), в) – с двойной спинкой (усиленный зуб).

Такая форма зубьев является наиболее простой в технологичес­ком отношении, позволяет разместить большое число зубьев при задан­ном диаметре. Однако зубья имеют меньшую прочность, а форма стружечной канавки не способствует хорошему размещению стружки.

Поэтому такая форма используется для фрез, предназначенных для чистовой обработки, когда усилия резания и объем стружки, приходящиеся на каждый зуб, будут небольшие.

2. Усиленная (рис. 9.5.б). Зуб имеет форму, приближающуюся к равнопрочной балке, поэтому хорошо противостоит усилиям резания. Спинка зуба теоретически очерчивается по параболе. Стружечная канавка, как и у протяжек, выполняется удобной для размещения стружки.

Н = (0,3…0,4)t,

r = (1/2 ... 1/3)H.

При этом необходимо иметь в виду следующее. По мере переточки фрезы по задней поверхности высота зуба уменьшается, уменьшается и прямолинейный участок профиля передней поверхности. Этот участок должен быть достаточным, чтобы передний угол γ был обеспечен и у предельно сточенной фрезы.

Площадка F делается такой же, как и у предыдущей формы. А чтобы увеличение площадки при переточках не было слишком интенсивным, спинка с площадкой должны пересекаться под углом, приблизительно равным 10 ... 15° .

Из технологических соображений, как правило, спинка зуба вы­полняется не по параболе, а по заменяющей её дуге окружности.

Изготовление таких фрез требует применения специальных канавочных фрез.

Разновидностью усиленной формы зуба является форма, в которой парабола заменена ломанной прямой линией (рис. 9.5.в).

Для изготовления зубьев такой формы не требуются специаль­ные канавочные фрезы, но прорезание стружечных канавок производит­ся за две операции.

9.3.2.Геометрические параметры.

1. Задний угол (см. рис. 9.5).

Оптимальное влияние заднего угла может выбираться по формуле проф. М.Н. Ларина

sinα_опт =

При обработке стали C = 0,13 , а чугуна C = 0,1.

Как видно из формулы, чем меньше толщина срезаемого слоя, тем оптимальное значение заднего угла больше.

В большинстве случаев

 = 12 ... 16°.

У прорезных (шлицевых) фрез, снимающих весьма тонкие слои метал­ла, задний угол может достигать 30°.

При повышенных требованиях к высоте шероховатости и точности детали, особенно при твердосплавном инструменте, задний угол уменьшают (до 8°…5°).

2. Передний угол (см. рис.9.5).

Передний угол γ выбирается в зависимости от физико – механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов.

Для фрез из быстрорежущей стали

γ = 5 ... 20°.

Меньшие значения соответствуют хрупким материалам, большие – пластичным. Чем меньше прочность обрабатываемого материала, тем большие значения углов γ следует выбирать.

Для твёрдосплавных фрез из-за опасности выкрашиваний угол γ уменьшают

γ = - 10 ... + 15°

Фрезерование является прерывистым процессом. Поэтому прочность режущего клина требуется большая, чем при точении.

3. Главный угол в плане (см. рис. 9.2).

Главный угол в плане, как и у резцов, определяет соотношение толщины а и ширины b срезаемого слоя в зависимости от подачи и глубины резания.

С уменьшением φ

1. толщина a = S_z sinφ уменьшается, ширина b = увеличивается;

2. стойкость возрастает;

3) качество и точность при жесткой системе СПИД повышаются;

4) усилия резания и крутящий момент возрастают. При недостаточной жесткости системы СПИД возможно возникновение вибраций, снижение стойкости фрезы и ухудшение качества обработки.

Поэтому угол φ выбирают исходя из конкретных условий обработки.

Торцовые фрезы обычно изготавливают с

 = 45 ... 90°.

Наиболее часто используется φ = 60°. Углы φ = 90˚ в основном нашли применение при обработке уступов.

Имеются конструкции фрез, получивших название "торцово - конических", имеющих уменьшенные углы в плане φ = 15 ... 20°(и даже меньше).

За счёт уменьшения угла φ при всех прочих равных условиях толщина срезаемого слоя уменьшится. За счет увеличения подачи её можно оставить прежней. Минутная подача при этом возрастет

S_м = S_z z n, а следовательно .возрастет и производи­тельность. Однако усилия резания будут большими. Поэтому такие фрезы применяются при жесткой системе СПИД для снятия малых при­пусков в массовом и крупносерийном производстве.

У фрез со стандартной заточкой чтобы повысить стойкость фрез и качество обработанной поверхности без ощутимого увеличения сил резания, делают переходную кромку (рис. 9.6) длиной f = I ... 2 мм и углом φ₀ = . Для зачистки гребешков на вспомогательной кромке делают участок длиной 1...2 мм с углом φ₀ = 0.

Рис.9.6. Переходные кромки зуба торцовой фрезы.

4. Угол наклона режущей кромки.

Как и при протягивании, число одновременно работающих зубьев фрез изменяется на I, что вызывает колебания сил резания. С уве­личением ширины фрезерования силы резания растут и их колебания скажутся на процессе фрезерования в большей степени. При ширине фрез больше 16 ... 20 мм, когда неравномерность фрезерования про­является более существенно, зубья делают винтовыми (или реже косыми) (рис. 9.7).

Рис.9.7. Схема для выбора угла наклона зубьев фрезы.

За счет угла наклона режущей кромки λ (или зуба ω) фрезерование будет равномернее. Причем для конкретных условий можно рассчитать угол λ, при котором будет равномерное фрезерование, т.е. изменения сил резания не будет.

Доказано, что фрезерование цилиндрическими фрезами будет равномерным, если отношение ширины фрезерования В к осевому шагу t_x является целым числом.

= K (целое число)

t_x = (см. рис. 9.7).

t = .

Подставляя, получим

T_x = ,

= K.,

откуда

tgλ = ,

где К = 1, 2, 3, ...

При выборе направления наклона необходимо учитывать два момента:

1) осевая составляющая силы резания P_x дожна быть направлена на шпиндель станка. В этом случае зазоры в подшипниках шпинделя будут выбираться и работа будет более спокойной;

2) должен быть обеспечен выход для стружки;

При фрезеровании пазов концевыми фрезами (торцово-осевыми) одновременно обоим условиям удовлетворить нельзя. Наиболее важным является второе условие, которому и отдаётся предпочтение.

Чтобы фрезы были надёжно закреплены в шпинделе станка, их хвостовики (например, концевые фрезы) или оправки для них имеют резьбу и с помощью специальной тяги закрепляются в шпинделе.

Стандартные фрезы выпускаются с углами:

-цилиндрические λ = 20…45˚,

-концевые λ = 30…45˚,

-дисковые λ = 8…15˚.