6.2 Порядок выполнения работы

Работа выполняется на сверлильно-пазовальном станке СВПА-2 в сле­дующей последовательности:

а) изучить теоретическую часть работы, изложенную в лекционном и ме­тодическом материале;

б) с участием преподавателя или учебного мастера ознакомиться с ос­новными механизмами станка, с режущим инструментом;

в) ознакомиться с механизмом крепления сверла, порядком крепления в патроне и съемом;

г) произвести с помощью учебного мастера настройку станка на размер обрабатываемой заготовки;

д) произвести обработку заготовки;

е) приступить с разрешения преподавателя к выполнению работы: состав­ление схем и выполнение расчетов по представленным формулам (недостаю­щие данные взять из паспорта станка);

ж) по результатам выполненной работы сделать соответствующие выводы и оформить отчет по выполненной работе в представленной форме.

6.3 Отчет по лабораторной работе

Отчет по лабораторной работе включает:

а) схему поперечного сверления;

б) расчеты по формулам 1-23;

в) выводы по результатам работы.

6.4 Контрольные вопросы

1. Каково технологическое назначение сверления?

2. Расскажите о конструкции сверл для поперечного сверления?

3. Стружкообразование при поперечном сверлении.

4. Расскажите о задних углах и угле движения, об их влиянии на процесс сверления?

5. От каких факторов зависит удельная работа резания?

Лабораторная работа № 7

Изучение процесса пазового фрезерования

Цель работы - теоретическое и практическое изучение процесса пазового

фрезерования древесины. Ознакомление с инструментом для

пазового фрезерования. Определение угловых параметров резца,

скоростных, силовых и мощностных характеристик процесса

пазового фрезерования.

Оборудование станок сверлильно-пазовальный СВПА-2; мерительный

инструмент и инструмент: линейка метровая, штангенциркуль, угломер,

материалы секундомер.

7.1 Теоретические основы пазового фрезерования

Пазовое фрезерование осуществляется на сверлильно-фрезерных (пазо-вальных) станках. Оно применяется при выборке фасонных пазов, шиповых гнезд, при скульптурно-резьбовых работах и фасонной обработке поверхно­стей деталей. В качестве режущего инструмента при пазовом фрезеровании обычно используются одно-, двух- и трехрезцовые концевые фрезы, консольно закрепленные в станке. Режущие элементы концевых фрез располагаются по боковой и торцевой поверхности (рисунок 7.1).

Режущие кромки фрез, расположенные вдоль образующей цилиндра, на­зываются главными.

Схема пазового фрезерования представлена на рисунке 7.2. Процесс ре­зания при пазовом фрезеровании разделяется на углубление фрезы, при осевой подаче Vs ос (сверление и перемещение ее или обрабатываемой детали, в задан­ном направлении перпендикулярно к оси фрезы) и при боковой (радиальной подаче) Уз бок (процесс фрезерования) (рисунок 7.4). Поэтому режущие эле­менты фрезы должны располагаться как на боковой поверхности, так и на тор­не фрезы.

При пазовом фрезеровании наблюдается встречная подача при входе рез­ца в древесину (рисунок 7.2) для угла встречи (0 < ψ < 90 °) и попутная - при выходе резца для 90^о < ψ < 180^о. Поэтому при выходе резца из древесины на­блюдается затягивание заготовки, подача возрастает, резец срезает более, тол­стую стружку. При двух и многорезцовой фрезе затягивание древесины выхо­дящим резцом (резцами) компенсируется подпором, который создает входящий резец (резцы).

Чем больше диаметр фрезы, тем больше резцов она может иметь. Реко­мендуемые диаметры резания концевых затылованиых пазовых фрез следующие: однорезцовых - 5 - 16 мм; двухрезцовых - 5 - 25 мм; трехрезцовых -30 мм.

Чтобы улучшить условия резания, боковую режущую кромку иногда выполняют по винтовой линии с углом наклона 10-15°" Для фрезы, представленной на рисунке 7.1 этот угол равен 0.

Б-Б

Рисунок 7.1 – однорезцовая концевая фреза: 1- - торцевая режущая кромка; 2 –

главная режущая кромка; 3 – канавка; 4 – хвостовки; 5- передняя

поверхность; 6 – задняя поверхность

Ориентировочное значение номинальных, углов следующие:

- задний угол α = 8 - 10°;

- угол заострения β = 55 - 65 °;

- передний угол γ = 15-25°;

- угол резания δ = α + β;

- угол поднутрения торцовой режущей кромки λ ≥ 2°; задний угол торцового лезвия α = 20 - 25 °.

При попутной подаче целесообразно использовать однорезцовые фрезы для получения наибольшей подачи на оборот при постоянном давлении. Это достигается благодаря лучшим численным значениям угловых параметров и большей прочностью фрезы. При механизированной подаче целесообразно использовать (для улучшения качества фрезерования и увеличения производительности) двух и трехрезцовые фрезы.

При глубоком фрезеровании гнезда шириной до 10 мм целесообразно производить выборку однорезцовыми фрезами; до 15 мм - двухрезцовым и свыше 15 мм -трехрезцовыми.

Длина пазовых концевых фрез должна быть не более чем требуется для обработки соответствующей глубины гнезда, т.к. упругий отжим фрезы, приводящий к разбивке гнезда, зависит от длины консольной части фрезы:

Общая длина фрезы Lф складывается из длины рабочей части lр, длины хвостовой части 1х и длины шейки фрезы 1ш (рисунке 7.1). Хвостовик концевой фрезы в зависимости от конструкции крепежного приспособления имеет ци­линдрическую или коническую форму. Длина рабочей части фрезы 1р колеб­лется в зависимости от глубины гнезда в пределах 1р = (3 - 8) D. В зависимости от глубины гнезда t рабочая длина фрезы lp = t + (10-15) мм. Длина хвостовика фрезы 1х = 40-50 мм, длина шейки фрезы 1ш = 10-15 мм, сердцевина фрезы С = (0,25-0,4) D.

Выборка продольных гнезд на станке СВПА-2 концевыми пазовыми фре­зами осуществляется при одновременном действии: вращательном, периодиче­ском качательном фрезы и осевом обрабатываемой заготовки.

Концевые пазовые фрезы являются мерным инструментом, в связи с чем срок их службы определяется минимальным диаметром в пределах допусков на точность обработки гнезд Допуск на износ фрез имеет незначительные ве­личины (в пределах AR = 0,1-0,15 мм). С увеличением заднего угла количество переточек (в пределах допуска на износ фрезы) значительно сокращается. В связи со сравнительно малым сроком службы концевых фрез целесообразно применять их с пластинками из твердого сплава.

Траектория относительного движения главной режущей кромки (боково­го лезвия) фрезы представляет собой циклоиду. При высоких боковых (ради­альных) подачах на резец у фрез малого диаметра углы движения (рисунок 7.3) приобретают значения порядка 4-8°' Учитывая упругое восстановление древе­сины, деформированной задней поверхностью резца и возникающее в связи с этим трение этой поверхности о древесину, рабочий кинематический задний угол ар не должен быть меньше 1-2 °. На рисунке 7.3 задний угол а характери­зует резец при наличии одного лишь движения по направлению вектора скоро­сти главного движения резания V. В этом случае плоскостью резания будет плоскость Рпс (в статической системе координат). При возникновении же боко­вой подачи Vs бок скоростью результирующего движения резания станет Ve, т.к. Ve = V + Vs6ok, а плоскостью резания в этом случае будет плоскость Рпк (в кинематической системе координат).

Рисунок 7.2 – Фрезерование цилиндрическое пазовое

Рисунок 7.3 – Определение заднего угла движения

Рабочим кинематическим задним углом будет угол ар, т.е. угол между плоскостью резания Рпк и касательной к задней поверхности резца. Угол дви­жения ад появляется с возникновением Vs6ok.

Изучая процесс пазового фрезерования, необходимо также учитывать уг­лы движения при резании торцевыми режущими кромками.

Скорость движения при осевой подаче V_soc, м/мин, определяется по про­должительности рабочего хода стола и величине хода по формуле:

Vsoc = (60-Lx)/(1000-Tp.x.), (1)

где Lx - длина рабочего хода стола, мм;

Тр.х. - продолжительность рабочего хода стола, с.

Подача на двойной ход инструмента, S_{2x oc} , мм, определяется:

S_{2x oc} = (1000-V_{s oc})/n_6oк , (2)

где n_бок - частота бокового движения, дв.ход/мин.

Значение n_бок берется по шкале или определяется самостоятельно студентами.

За один цикл относительное перемещение шпинделя составляет 4А, где А - амплитуда качания шпинделя (рисунок 7.4), мм.

A = 0,5(L-D), (3)

L - длина гнезда (паза), мм; D - диаметр фрезерования, мм.

Средняя скорость движения при боковой подаче, V_{s бок cp}, м/мин, равна:

V_{s бок.cp} = (4A*n_6oк)/1000. (4)

Средняя подача на резец при боковом движении, Sz_бок..ср, мм, составит:

Sz_бок..ср =(1000 V_{S 6oк. сp})/(z*n), (5)

где z - число резцов фрезы, шт;

n - частота вращения фрезы, мин^-1.

Средняя подача на оборот при боковом движении, S_{o бок ср}, мм:

S_{о бок ср} = S_{Z бок ср*} Z = 1000 V_{S бок ср}/n (6)

Ширина срезаемого слоя, b_maх, мм:

b_maх =(1000 Vs _ос)n_бок= S_{2x oc}; b_min=0, Ь_ср = Ь_mах/2 = S_{2x ос}/2 . (7)

Длина срезаемого слоя (стружки) при боковой подаче, l_бок, мм:

l_бок = 0,5 π D (8)

Рисунок 7.4 –Формирование гнезда на станке СВПА-2

Площадь боковой поверхности срезаемого слоя (стружки) при боковой подаче, f_бок, мм²:

f_бок =Sz _{бок ср}*D, (9)

Средняя толщина срезаемого слоя (стружки) при боковой

подаче a_{бок ср,} мм:

a_{бок ср} = Sz _{бок ср}*sin θ_ср (10)

где θ_ср ≈ 45°.

С другой стороны: a_ср =f_бок*l_бок. (11)

Задний угол движения, α_д, град.:

α_д =arctg (Vs _{бок ср} /60*V), (12)

где V – скорость главного движения резания главной режущей кромки, м/с

V=(π*D*n)/60*1000, (13)

Рабочий кинематический задний угол, α_р,град:

α_p = α-α_д. (14)

Угол отклонения шпинделя при качении от направления перемещения стола, α_ш, град:

α_ш = arcsin (А/R_ш), (15)

где R_ш - расстояние от центра качения шпинделя до торца фрезы, мм.

Глубина кинематических неровностей на торцовых стенках гнезда,y_ст , мм:

y_ст =S_2x.oc *tg α_ш (16)

Стрела вогнутости гнезда, y_дна, мм:

y_дна = L²/(8 R_ш), (17)

Силы и мощность резания при фрезеровании гнезд (пазов) на сверлильно-пазовальных станках рассчитывают отдельно для главных и вспомогательных кромок фрезы, Силовые расчеты для главных режущих кромок производят по методике продольно-торцового фрезерования, исходя из угла встречи ψ_ср≈45^о средней толщины срезаемого слоя (стружки) а_{ср бок} и средней ширины стружки b_ср

Главная (касательная) составляющая силы резания Fx _бок, H:

Fx _бок =K*D* b_ср *Vs _{бок ср}/60 V, (18)

где К - удельная сила резания, Н/мм²; К =К_т * а_п* а_р

где К_т - табличное значение удельной силы резания (таблица 7.1);

а_п - поправочный коэффициент на породу древесины (таблица 7,2);

а_р - поправочный коэффициент на затупление (таблица 7.3).

ПРИМЕЧАНИЕ поправочный коэффициент на влажность древесины не учтён, т.к. при выполнении работы используется древесина с относительной влажностью W=10-15%, для которой a_w=1.

Радиальная составляющая силы резания, Fz _бок, H:

Fz_бок = m * Fx _бок (20)

где m - переходной множитель (таблица 7.1).

Мощность резания, N, Вт, составляет:

N = Px_бок* V (21)

Силы и мощность резания торцевыми лезвиями рассчитывают дополни­тельно по методике поперечного сверления. Ввиду малости ими можно пренеб­речь.

Таблица 7.1 - Значения Кт при ψ_ср=45^о W= 10-15 % и множителя m для продольно-торцевого фрезерования

аср бок, мм	Кт H/мм2	m, для резцов
		острых	тупых
0,1	44,6	-0,12	+0,380
0,2	31,0	-0,18	+0,210
о,з	25,0	-0,22	+0,120
0,4	22,0	-0,24	+0,070
0,5	20,0	-0,25	+0,040
0,6	19,0	-0,26	+0,020
0,7	18,5	-0,27	+0,014
0,8	18,0	-0,28	+ 0,012
0,9	17,6	-0,28	+0,010
1,0	17,2	-0,29	+0,008
1,1	16,9	-0,30	+ 0,007
1,2	16,6	-0,31	+0,006
1,3	16,4	-0,32	+0,005
1,4	16,2	-0,33	+ 0,004
1,5	16,1	-0,33	+0,003
1,6	16,0	-0,34	+0,003
1,7	15,9	-0,34	+0,002
1,8	15,8	-0,35	+0,002
1,9	15,7	-0,35	+0,001
2,0	15,6	-0,36	+0,001

Таблица 7.2 - Значения коэффициента а_п

Порода	ап	Порода	ап
Липа	0,8	Лиственница	1,1
Осина	0,85	Береза	1,2-1,3
Ель	0,9-1,0	Бук	1,3-1,5
Сосна	1,0	Дуб	1,5-1,6
Ольха	1,05	Ясень	1,5-2,0

Таблица 7.3 - Значение коэффициента а_п в зависимости от продолжитель­ности работы фрезы

Т, час	0	0,5	1	2	3	4	5	6
ар	1,0	1,14	1,24	1,4	1,55	1,65	1,78	1,85