15.4. Особенности процесса резания при фрезеровании
Фрезерование во многом аналогично рассмотренным ранее способам обработки металлов. Деформация металла при снятии стружки, явление нароста, тепловыделение, износ зубьев фрезы и другие явления сопутствуют процессу фрезерования, как и ранее рассмотренным процессам. Однако фрезерование имеет свои особенности:
1) за один оборот зуб фрезы находится в контакте с металлом малое время (сотые и тысячные доли секунды);
2) процесс врезания зуба в металл заготовки является периодическим процессом, сопровождающимся ударами, что может вызывать повышенный износ и выкрашивание режущей кромки, а также создавать неблагоприятные условия для работы станка;
3) вследствие
наличия радиуса округления режущей
кромки зуба фрезы (
= 0,015…0,03 мм) врезание совершается не с
нулевой толщины срезаемого слоя, и зуб
скользит по некоторой дугеКМ,
не снимая
стружки (см. рис. 15.13,б),
внедрение зуба в металл происходит лишь
при толщине среза, большей 0,5
;
4) сечение среза при фрезеровании – величина переменная, у фрез с прямым зубом переменной является толщина среза (см. рис. 15.13,б); у фрез с винтовым зубом переменны как толщина среза, так и длина контакта режущей кромки с заготовкой, т.е. ширина среза (см. рис. 15.14);
5) при фрезеровании в работе находится неодинаковое (непостоянное) число зубьев; чем больше зубьев находится одновременно в работе, тем спокойнее протекает процесс фрезерования;
6) при определенных условиях происходит равномерное фрезерование, при котором площадь поперечного сечения среза остается постоянной в течение всего времени обработки.
Это способствует увеличению срока службы инструмента и станка, снижению шероховатости обработанной поверхности.
Равномерное фрезерование достигается только при работе фрезой с винтовым зубом. В этом случае должно быть выполнено условие равномерного фрезерования, которое выражается в том, что ширина фрезерования (рис. 15.18) должна быть равна или кратна осевому шагу, т.е.
где k – целое число; hо – осевой шаг зубьев фрезы в мм.
Из
abc
(см. рис.
15.18) находим
где h – шаг по окружности в мм.
Но так как
то
Шаг винтовой канавки фрезы
Следовательно,
и
Окончательно условие равномерного фрезерования
или
;
(15.11)
Рис. 15.18. К расчету условия равномерного фрезерования:
а) схема расположения зубьев 1, 2 и 3 при равномерном фрезеровании; б) развертка шага винтовой канавки фрезы
7) при фрезеровании против подачи (см. рис. 15.12,а) нагрузка на зуб увеличивается постепенно: зуб работает «из-под корки», т.е. подходит к твердому поверхностному слою снизу и как бы «выламывает» его. Но при этом сила, действующая на заготовку, стремится оторвать ее от стола, что увеличивает зазоры меж- ду столом и станиной, усиливает вибрации. Большим недостат- ком является наличие скольжения зуба по наклепанному слою в начальный момент, что вызывает большое трение и ведет к ускоренному износу фрезы. При фрезеровании по подаче (см. рис. 15.12,б) зуб фрезы начинает работать с наибольшей толщиной среза и сразу подвергается максимальной нагрузке. Поэтому такой способ не рекомендуется применять при фрезеровании заготовок с коркой. Если на поверхности заготовки нет твердой и загрязненной «корки», то фрезерование по подаче имеет пре-имущества: а) увеличивается (примерно в 2…3 раза) стойкость инструмента, так как меньше скольжение зуба и уменьшается общее трение по задней поверхности; б) снижается шероховатость и повышается точность обработанной поверхности, так как заготовка прижимается к столу, а стол – к направляющим станины (уменьшаются вибрации); в) снижается мощность, затрачиваемая на резание. Однако обработку методом попутного фрезерования можно производить лишь на станках с повышенной жесткостью в направлении подачи, имеющих устройства для регулирования осевого зазора между винтом и гайкой в пределах 0,1…0,15 мм.