10.3 Конструктивное исполнение сборных фрез, оснащенных сменными многогранными пластинами

Основными признаками использования СМП в сборных конструкциях фрез являются:

- крепление пластин непосредственно на корпусе или его составных частях;

- использование вкладышей с двумя-тремя базами под пластины;

- использование механизма регулирования положения режущих кромок пластин относительно оси вращения фрезы.

При этом широко применяются пластины трех-, четырехгранные, в форме параллелограмма, реже круглые и пятигранные, негативные и позитивные по геометрическим параметрам, с отверстиями для крепления или без них. Крепление пластин осуществляется винтами или рычагами через отверстие, а также клиньями, прижимающими пластину к гнезду в корпусе или во вкладыше. В последнее время применяются более сложные механизмы крепления и регулируемые положения сменных многогранных пластин в корпусе фрезы. Конструктивное исполнение некоторых наиболее распространенных сборных фрез приведены на рис. 10.5 – 10.11

а)

б)

Рис. 10.5 Сборная торцевая фреза с кассетами с СМП

а) 1- сменная многогранная пластина (СМП) с главной кромкой АВ; 2 – державка (кассета); 3- корпус фрезы.

б) 1-корпус; 2-СМП; 3-отверстие в пластине; 4-винт; 5-выемка в корпусе фрезы; 6-отверстие под винт; 7-гнездо под пластину

Рисунок 10.6 – Дисковая трехсторонняя фреза

Рис 10. 7 - Концевая фреза с СМП: 1-заготовка; b,h – размеры фрезеруемого уступа; 2 - режущие пластины; 3 – хвостовик

Рисунок 10.8 - Торцовая насадная фреза 45°

Рисунок 10.9 - Торцовая насадная копирная фреза и обрабатываемая заготовка

Рисунок 10.10 - Копирная фреза

Рисунок 10.11 - Концевая твердосплавная фреза и условия применения

10.4 Физические и геометрические параметры на различных операциях фрезерования

Скорость резания v_c и, следовательно, частота вращения n, а также скорость подачи v_f рассчитываются так же, как для обработки точением, с той лишь разницей, что при выполнении расчётов для фрезерования во внимание принимается диаметр фрезы D. Для этого применяются следующие уравнения:

(1)

где v_c - скорость резания [м/мин];

D - диаметр фрезы [мм];

N - частота вращения [об/мин].

V_f = F_z⋅z⋅n (2)

где vf - скорость подачи [мм/мин];

f_z - подача на зуб [мм/зуб];

z - число зубьев фрезы;

n - частота вращения [об/мин].

В целом поперечное сечение стружки A при фрезеровании рассчитывается так же, как для точения. Однако поскольку при фрезеровании в отличие от обработки точением в процессе резания толщина срезаемого слоя является переменной, для расчётов используется средняя толщина срезаемого слоя h_m.

(3)

где A - поперечное сечение стружки [мм2];

f - подача [мм/об];

a_p – глубина резания [мм];

b - ширина срезаемого слоя [мм];

h_m - средняя толщина срезаемого слоя [мм].

Торцовое фрезерование

Схема расчёта угла контакта фрезы с заготовкой ϕs при торцовом фрезеровании представлена на рис. 1.2. Величины U1 и U2 обычно определяются от кромки в месте врезания (базовой кромки). Имеют место следующие соотношения:

(4)

где φ_s, φ_2, φ₁ - угол контакта фрезы с заготовкой [°] см. рисунок 10.12

.

Рисунок 10.12 - Угол контакта фрезы с заготовкой и расчётные параметры при торцовом фрезеровании

Уравнение 4 упрощается в случае симметричного торцового фрезерования, когда ось фрезы располагается симметрично к оси обрабатываемой детали.

Действительно:

(5)

где φ_s - угол контакта фрезы с заготовкой [°] ;

a_e - ширина резания [мм];

D – диаметр фрезы [мм].

Средняя толщина срезаемого слоя h_mопределяется по формуле:

(6)

где h_m - средняя толщина срезаемого слоя [мм];

φ_s - угол контакта фрезы с заготовкой [°];

f_z - подача на зуб [мм/зуб] ;

a^e - ширина резания [мм];

D - диаметр фрезы [мм].

(7)

где b - Ширина срезаемого слоя [мм];

a_p - Глубина резания [мм] ;

k - Главный угол в плане [°].

Рисунок 10.13 - Условия резания при торцовом фрезеровании

Расчёт удельной силы резания k_cнадлежит производить в зависимости от средней толщины срезаемого слоя h_m формула 7.

(8)

где k_c - удельная сила резания [Н/мм2] ;

kc1.1 -удельная сила резания [Н/мм2];

h_m - средняя толщина срезаемого слоя [мм];

m - увеличение удельной силы резания.

Для определения средней силы резания на зуб F_cmz применяется следующееуравнение:

F_cmz = b⋅h_m⋅k_c⋅K_γ⋅K_v⋅K_Ver (9)

где b - ширина срезаемого слоя [мм];

h_m - средняя толщина срезаемого слоя [мм] ;

k_c - удельная сила резания;

K_γ, K_v, K_Ver-поправочные коэффициенты.

Расходуемая мощность на резание P_c рассчитывается следующим образом:

(10)

где P_c - мощность резания [кВт];

F_cmz - средняя сила резания на зуб [Н];

V_c - скорость резания [м/мин] ;

z_iE - эффективное число зубьев.

(11)

где φ_s - угол контакта фрезы с заготовкой [°] ;

z – число зубьев.

Эффективное число зубьев z_iE является чисто расчётной величиной, котораяне округляется. Мощность привода P_a рассчитывается следующим образом:

(12)

где - P_a мощность привода [кВт];

Pc - мощность резания [кВт] ;

Η – кпд.

Рисунок 10.14 - Условия резания при периферийном фрезеровании

Для периферийного фрезерования применяются следующие допущения:

k = 90°

φ_s = φ₂, т. к. φ₁ = 0

Кроме того, ширина срезаемого слоя b равна ширине резания a_e. Таким образом, дляугла резания φ_s действительно следующее:

(13)

где D - диаметр фрезы [мм];

a_e - ширина резания [мм].

Средняя толщина срезаемого слоя h_m определяется следующим образом:

(14)

где ϕ_s – угол резания [°];

f_z - подача на зуб [мм/зуб] ;

a_e - ширина резания [мм];

D - диаметр фрезы [мм].

Таким образом, средняя сила резания на зуб F_cmz для периферийного

фрезерования рассчитывается по формуле:

F_cmz = b⋅h_m⋅k_c⋅K_γ⋅K_v⋅K_Ver (15)

b - ширина срезаемого слоя [мм]

h_m - средняя толщина срезаемого слоя [мм]

kc - удельная сила резания [Н/мм2]

Kγ, Kv, KVer-поправочные коэффициенты.

Расчёт мощности производится так же, как для торцового фрезерования.