Обоснование основных технических характеристик приводов станков фрезерной группы. Учебное пособие

–подача на один оборот (перемещение рассматриваемой точки заготовки за время, соответствующее одному обороту фрезы) So = Sz·z мм/об, где z – число зубьев фрезы;

–минутная подача (расстояние, пройденное рассматриваемой точкой заготовки вдоль траектории этой точки в движении подачи за минуту) Sм = Sz·n·zмм/об, где n – частота вращения фрезы, об/мин; z – число зубьев фрезы.

Рис. 2.2. Встречное фрезерование:

анаиб – максимальная толщина срезаемого слоя; fк – угол контакта фрезы;

Sz – подача на зуб, мм/зуб

При черновой обработке наибольшая подача ограничивается прочностью и жесткостью оправки фрезы, жесткостью технологической системы и прочностью режущей поверхности зуба фрезы. При чистовом и отделочном фрезеровании выбор подачи определяется требуемым качеством обработанной поверхности.

В зависимости от обрабатываемого материала, диаметра и числа зубьев фрезы, ширины и глубины фрезерования необходимо выбрать подачу SТ и скорректировать эту величину при помощи поправочных коэффициентов.

Формула определения значений подач при фрезеровании торцо-

выми фрезами имеет вид

11

Κsо – коэффициент, учитывающий группу обрабатываемости материала.

Значения подач Sт для каждой стадии обработки выбирают в прил. 5, 6, 7, 8. Табличное значение подачи Sт корректируют с учетом поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты выбирают по прил. 5, 9, 20.

При фрезеровании торцовыми фрезами с пластинами из сверх-

твердых материалов и керамики формула определения значений по-

дач для чистовой и отделочной стадий обработки имеет вид

в прил. 10, 11. Табличное значение подачи Sт корректируют с учетом поправочных коэффициентов. Коэффициенты выбирают по прил. 12.

12

При фрезеровании концевыми фрезами независимо от схемы ра-

боты концевой фрезы ширину фрезерования измеряют в направлении, параллельном оси, а глубину резания – в направлении, перпендикулярном оси фрезы.

Формула определения значений подач при фрезеровании конце-

выми фрезами имеет вид

в прил. 21, 22, 23. Табличное значение подачи Sт корректируют с учетом поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты выбирают по прил. 24.

Формула определения значений подач при фрезеровании диско-

выми фрезами имеет вид

в прил. 31, 35, 39. Табличное значение подачи Sт корректируют с уче-

13

том поправочных коэффициентов. Поправочные коэффициенты выбирают по прил. 31, 35, 40.

Для всех вычисленных подач Smax и Smin необходимо выполнить проверку выбранных режимов.

При черновой обработке наибольшая подача ограничивается прочностью и жесткостью оправки фрезы, жесткостью технологической системы и прочностью режущей поверхности зуба фрезы.

Для этого необходимо в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра и числа зубьев фрезы, ширины и глубины фрезерования, а также выбранного для черновой стадии значения подачи определить радиальную Ру и касательную Рz составляющие силы резания (рис. 2.3). После определения составляющих силы резания устанавливается возможность ее реализации на выбранном станке. Значение касательной составляющей силы резания Pz должно быть меньше либо равно наибольшей силе, допускаемой механизмом продольной подачи станка.

Рис. 2.3. Схема действия сил при встречном (а) и попутном (б) фрезеровании

Если условие Pz≤Pz доп. не выдерживается, необходимо уменьшить силу резания за счет уменьшения подачи.

Формулы для определения составляющих силы резания:

14

Табличные значения радиальной Рту и касательной Ртz составляющих силы резания определяют по прил. 14–16, 30. Табличное значение составляющих силы резания корректируют с учетом поправочных коэффициентов.

По прил. 17 определяют поправочные коэффициенты на силы резания:

Κри – коэффициент, учитывающий материал режущей части фрезы; Κрϕ – коэффициент, учитывающий геометрические параметры ре-

жущей части инструмента (главного угла в плане); ΚрВ – коэффициент, учитывающий отношение фактической шири-

ны фрезерования к нормативной;

Κрz – коэффициент, учитывающий отношение фактического числа зубьев фрезы к нормативному.

При чистовом и отделочном фрезеровании выбор подачи определяется требуемым качеством обработанной поверхности. Для этого необходимо провести проверку выбранной подачи для чистового фрезерования по обеспечению требуемой шероховатости поверхности. По прил. 13, 25 выбирается допустимая подача и с учетом поправочного коэффициента в зависимости от твердости обрабатываемого

и отделочной обработки окончательно необходимо принять минимальное значение подачи.

После того как выполнена проверка по прочности механизма подачи станка и по требуемому качеству обработанной поверхности, из всех вычисленных в зависимости от вида обработки по формулам (2.1)–(2.4) подач выбирают Smax и Smin, которые и являются предельными для данного станка.

15

2.4. ВЫБОР ПРЕДЕЛЬНЫХ СКОРОСТЕЙ РЕЗАНИЯ

Скорость резания зависит от глубины резания, подачи, марок обрабатываемого и инструментального материалов. При определении предельных скоростей резания считается, что максимальная скорость резания Vmax используется при чистовых и отделочных операциях, а минимальная Vmin – при черновых и получистовых операциях.

При определении Vmax принимаются следующие условия:

–глубина резания и подача на один зуб фрезы (для чистового фрезерования) – наименьшие;

–материал заготовок – марка менее прочного материала;

–материал режущей части инструмента – твердый сплав, позволяющий получить наибольшую скорость резания при обработке данной заготовки;

–диаметр фрезы, стойкость;

–ширина фрезерования – наименьшая.

При вычислении Vmin принимаются следующие условия:

–глубина резания и подача на один зуб фрезы при черновом фрезеровании – наибольшие;

–материал заготовки – марка наиболее прочного материала;

–материал режущей части инструмента – твердый сплав, обработка которым ведется с наивысшей стойкостью, но при минимальной скорости резания;

–диаметр фрезы и стойкость – наибольшие;

–ширина фрезерования – максимальная.

Формула определения скорости V при фрезеровании торцовыми фрезами имеет вид

где VΤ – табличное значение скорости резания, м /мин;

KVM – коэффициент, учитывающий механические свойства (твердость) обрабатываемого материала;

ΚVи – коэффициент, учитывающий материал режущей части фрезы;

16

KVϕ – коэффициент, учитывающий геометрические параметры инструмента (главного угла в плане);

ΚVп – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заго-

Скорость резания VТ выбирают по прил. 18, 21, 26. Принятую по приложениям табличную скорость необходимо скорректировать поправочными коэффициентами. Скорость корректируется с учетом поправочных коэффициентов по прил. 19, 20, 21, 26.

Формула определения скорости V при фрезеровании концевыми фрезами имеет вид

сти фрезы;

KVВ – коэффициент, учитывающий отношение ширины фрезерования к диаметру фрезы;

17

ΚVп – коэффициент, учитывающий состояние поверхности заготовки;

ΚV ж – коэффициент, учитывающий наличие охлаждение. Скорость резания VТ выбирают по прил. 27, 28, 29, 30. Принятую

по приложениям табличную скорость необходимо скорректировать поправочными коэффициентами. Скорость корректируется с учетом поправочных коэффициентов по прил. 27, 28, 29, 30.

Формула определения скорости V при фрезеровании дисковыми фрезами имеет вид

верхности.

Скорость резания VТ выбирают по прил. 32, 33, 34, 36, 37, 38, 42. Принятую по приложениям табличную скорость необходимо скорректировать поправочными коэффициентами. Скорость корректируется с учетом поправочных коэффициентов по прил. 32, 33, 34, 39, 43.

18

Из всех вычисленных в зависимости от вида обработки по формулам (2.7)–(2.9) значений скоростей выбираются Vmax и Vmin, которые и являются предельными для станка.

Предельные скорости резания позволяют определить предельные частоты вращения исполнительного органа. По наибольшей скорости резания, необходимой для обработки самого мягкого материала фрезой наименьшего размера Dmin, определяют nmax. По наименьшей скорости резания, необходимой для обработки самого твердого материала фрезой наибольшего размера Dmax, определяют nmin.

Максимальная и минимальная частоты вращения шпинделя станка могут быть определены по следующим формулам:

где Dmin и Dmax– предельные значения диаметров фрез, мм. Полученные значения nmax и nmin должны обязательно сверяться со стандартными значениями по ОСТ Н11-1-72, после чего можно определить фактическую максимальную и минимальную скорости резания:

19

2.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАПАЗОНОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ, ЗНАМЕНАТЕЛЕЙ РЯДА И ЧИСЛА СТУПЕНЕЙ ПРИВОДОВ

Определить диапазон регулирования частот вращения шпинделя Rn и подач Rs можно по формулам

При выборе знаменателя ряда необходимо иметь в виду следующие положения:

–наиболее распространенными для фрезерных станков являются значения φ = 1,26; 1,41;

–при проектировании широкоуниверсальных фрезерных станков

φ= 1,41 или φ = 1,58.

Определение числа ступеней приводов главного движения и подач может быть проведено по формулам следующего вида:

2.6. ВЫБОР МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Мощность электродвигателя, который следует установить на станке, определяется по формуле

где η – КПД цепи главного движения, который для станков фрезерной группы можно принять η = 0,7 ÷0,85;

20