2.8. Требования к качеству обработанной поверхности, факторы, влияющие на качество обра­ботки.

При резании различают следующие поверхности: обрабатываемая, обработанная и поверхность резания.

Качество обработанной поверхности характеризуется геометрически – величиной и формой неровностей поверхности, и физически – свойствами древесины в поверхностном слое детали.

Заготовка должна хорошо базироваться, для этого она должна быть плоской, также её толщина должна быть не более 100 мм. Ширина не более 230 мм.

К детали предъявляются следующие требования: шероховатость поверхности не должна превышать требуемую Rm_max40-100 мкм, точность обработки 12 – 14 квалитета.

На поверхности фрезерования в зависимости от состояния системы станок-инструмент-деталь, а также режимов резания могут иметь место неровности, разрушения и упругого восстановления, ворс и мшистость, кинематические и вибрационные неровности и даже макронеровности в виде заколов и вырывов.

Особо важное значение имеет подача на резец. Она влияет не только на вол­нообразование, но и на высоту неровностей разрушения. От подачи на резец зави­сит производительность станка. Уменьшение подачи на резец при остром резце благоприятно сказывается на шероховатости поверхности. С увеличением припуска на обработку шероховатость обработки ухудшается, производительность умень­шается. При подаче на резец до 0,08-0,15 мм при фрезеровании образуется сливная стружка, при которой неровностей разрушения на фрезерованной поверхности не наблюдается даже при затупленном резце.

Вторым фактором, влияющим на качество обработки, является степень за­тупления резца. Тупой резец при внедрении в древесину создает обширную зону деформации, что приводит к образованию дефектов

обработки в виде ворса, мши­стости, вырывов и упругого восстановления по годовым слоям (отслоение ранней древесины от поздней). Радиус кривизны лезвия 40 мкм считается критическим для фрезерного инструмента, так как при работе острыми резцами производительность и класс шероховатости обработки выше.

Объемный вес древесины влияет на образование ворса и упругого восстанов­ления волокон. С уменьшением объемного веса величина деформации увеличива­ется. При фрезеровании хвойной древесины ворс образуется на ранней рыхлой дре­весине годичного слоя, на участке выхода ножа из волны.

При обработке дуба тупым инструментом ворс не образуется вследствие большой сопротивляемости волокон дуба перерезанию. Их легче вырвать, чем пе­ререзать тупым резцом.

Изменение влажности древесины от W =12—15% и больше до W=8—10% сказывается на появлении ворса и упругого восстановления по годовым слоям.Скорость резания не оказывает заметного влияния на шероховатость поверх­ности. При больших скоростях могут возникнуть вибрационные риски, имеющие вид дугообразных выхватов - нерегулярных волн, длина которых значительно пре­вышает длину кинематических волн. Они образуются также при фрезеровании вибрирующей заготовки, не имеющей достаточной жесткости и плохо сбазированной на станке. Часто такие неровности получаются при фрезеровании конца тонкой заготовки.

Глубина кинематических неровностей зависит от точности установки но­жей в режущей головке. Если радиусы фрезерования всех резцов одинаковы, то высота кинематической волны в этом случае наименьшая.

На фрезерных станках обычно работают со сравнительно малой скоростью движения подачи (до 12 м/мин), но при большой частоте вращения фрезы (до 12000 об/мин), поэтому шероховатость поверхности обработки определяется глубиной не кинематических волн, а неровностей разрушения — выколов. Самые глубокие не­ровности разрушения возникают при резании против волокон с углом встречи от 20° до 50°. Величину шероховатости по при продольно-торцовом фрезеровании Rm_max определяют по номограмме (рис), зная подачу на резец S_z и угол подачи  _под.

Рис.2.5. Номограмма для определения шероховатости по глубине неровно­стей разрушения при фрезеровании острыми резцами

По горизонтали расположена шкала угла подачи  _под., по вертикали — шкала подачи на резец S_z. Все поле номограммы разделено на полосы - зоны шероховато­сти. Например, при  _под = 30° и S_z =l мм обеспечивается Rm_max=240 мкм, при  _под = 120° и S_z =l,2 мм — Rm_max = 70 мкм.

2.9. Обоснование линейных и угловых параметров режущего инструмента. Выбор типового инструмента (графическая часть), подготовка его к работе (балансировка, правка, вальцева­ние, заточка, доводка, и т. д.).

Рис. 2.6. пример: фреза фасонная цельная насадная

Элементы фрезы. Фреза, рис. 2.6., включает зубья 1 с передними гранями 3 и затылками 4. Между зубьями расположены межзубовые впадины 2 с задними гранями впадин 5. Для крепления на станке корпус фрезы имеет ступицы с опорными торцовыми поверхностями 6. Зубья снабжены главными 7 и боковыми 8 режущими кромками.

Основными параметрами фрезы служат наружный диаметр D, диаметр посадочного отверстия d, углы резания: передний , заострения , задний  и угол резания ; угол косой обточки затылка зуба , угол выхода затыловочного резца ; величина падения кривой затылка зуба k, ширина зуба фрезы В.

Параметры фрезы зависят от многих факторов: скорости главного движения, шерохова­тости обработанных поверхно­стей детали, условий труда (ручная, механизированная подача), сложив­шихся традиций и практического опыта.

Скорость главного движения при фрезеровании имеет значения в пределах 20...40 м/с при частоте вращения фрезы 3000...12000 мин^-1. Исходя из этого наружный диаметр D принимается из следующего ряда чисел.

Тип фрезерного станка	Легкий	Средний	Тяжелый
D, мм	60; 80; 100	100; 120; 140	140; 160

Диаметр посадочного отверстия d связан с наружным диаметром фрезы D соотношением

d  (0.25...0.33)D.

Полученное значение посадочного отверстия d округляют до нор­мализованного из ряда (ГОСТ 6636-74), мм:

22; 27; (30); 32; (35) ; 40; 50; 60; 70.

Число зубьев фрезы Z = 2; 4; 6. Меньшее значение Z принимают при работе на станке с ручной подачей. Для станков с механической по­дачей Z = 4; 6.

Выбор угловых параметров. Угловые параметры фрез приведены в табл. 1.

У фасонной фрезы режущие кромки на передней грани АВ (рис. 2.7), формирующие высоту обрабатываемого профиля h, имеют раз­личные радиусы вращения. Так для наружных точек А радиус вращения равен R, а для нижних точек В радиус вращения равен R - h. В связи с этим при переходе от точки А к точке В углы задний  и передний  увеличиваются до _н и _н. Они математически связаны следующими формулами:

При проектировании фасонной фрезы надо стремиться к тому, чтобы значения  и _н,  и _н были близки к табличным. Для этого зна­чения  и , принятые по табл. 2.3., надо несколько уменьшить.

Таблица 2.3.

Численные значения угловых параметров фрез

Назначение фрезы	Угол, град:
	передний 	задний 	обточки боковой поверхности ()	поднутре-ния ()
Фрезерование вдоль волокон: -мягких лиственных и хвойных пород; - твердых лиственных пород. Фрезерование поперек волокон твердых по­род. Фрезерование в торец.	30 25 30 30	15 15 15 10...15	4 4 2 4	4 2...4 2 4

Величина падения кривой затылка зуба k, мм:

Угол выхода затыловочного резца. Затыловочным резцом обра­батывают затылки зубьев фрезы на токарно-затыловочном станке. Угол выхода  необходим для того, чтобы затыловочный резец, обработав за­тылок предыдущего зуба, успел выйти в исходное положение для обра­ботки затылка последующего зуба.

Значение  = 0,3 ₀ для цилиндрических фрез и  = (0,11...0,17) ₀ при обработке очень глубоких профилей. Здесь ₀ = 360/Z. Мини­мально возможный угол  = 10...12.

Материал для изготовления фрез. Фрезы изготавливают из вы­соколегированных сталей марок Х12Ф, Х12М, 9Х5ВФ, Х6ВФ.