21. Конструктивні особливості зборних торцевих фрез

Рисунок 21.1 – Торцева фреза

Торцеві фрези можуть бути суцільними і збірної конструкції, порівняно до циліндричних фрез торцеві мають наступні переваги:

1. значна кількість зубів в фрезі одночасно приймає участь у роботі, тому значно вища продуктивність;

2. забезпечують меншу шорсткість обробки поверхні,через розподілення функцій по різальних лезах.

3. можливо проектувати фрези великого діаметру, при цьому зменшується подача на зуб, але хвилина подача і продуктивність збільшується, збільшується і ширина фрезування;

4. для збірної конструкції фрез можливо забезпечити більш жорстке кріплення зубів фрези;

5. фрези збірної конструкції дозволяють економити дефіцитний інструментальний матеріал.

Розглянемо конструкції

1. суцільної торцевої фрези, виготовленої з ШС. Звичайно діаметр фрези : Внутрішня діаметр фрези:

D, d – стандартизовані; D – з геометричної прогресії з коефіцієнтом 1,26 . Існує ряд значень d. Кількість зубів : , ω=25˚-30˚ - для дрібнозубих , ω=30˚-45˚- для крупнозубих .α і γ приймають за звичайними правилами .γ_т <ω – щоб не було підрізання різальної кромки на торці. h- висота зуба

2 фрези з ножами швидкорізальних сталей збірної конструкції.

При кріпленні зубців кути 5⁰ виконують для кріплення, < 2⁰ необхідний для відновлення різальних кромок за рахунок радіального зсуву. Рифлену поверхню виготовляють протягуванням або струганням. Такий спосіб кріплення дозволяє надійно закріплювати зубці фрез, має невеликі розміри, але відносно складний.

Ножі можуть кріпитись за допомогою гвинтів, при цьому вони мають призматичну форму. На ножі припаяна частина з ШС.

3 Торцеві фрези з твердосплавними ножами. Призначені для більш інтенсивних режимів обробки (в 1,5-3 рази). Швидкість різання в 3-4 рази більша, але менша подача на зуб. Пластини можуть кріпитись за допомогою пайки, або механічного кріплення. З паяним кріпленням використовують обмежено, через схильність до утворення тріщин (матеріали твердосплавної пластини має менший коефіцієнт об’ємного розширення, скоріше прогрівається, через більший електричний опір), при пайці виникають напруження. Фрези з такими ножами необхідно переточувати, що є недоцільно.

Фрези з механічним кріпленням пластини набувають подальшого поширення. В деяких конструкціях фрез базування пластинок відбувається на вже зношеній поверхні, це збільшується радіальне і торцеве биття зубів фрез. При обробці торцевими фрезами можливі дві схеми фрезування: 1) звичайна; 2) ступенева схема. Ступеневу схему використовують при знятті великих припусків до 20 мм.

Сучасні чистові збірні фрези з ТС мають пристрої для регулювання торцевого биття пластин, що дозволяє збільшити подачу при покращенні якості обробки. Торцеве биття – до 0,002 мм, радіальне 0,02-0,06. Такі значення забезбечуються точністю виконання та конструкцію регулювання.

Фрези з НТМ при покращенні якості обробки забезпечують підвищення продуктивності в 1,5-3 рази порівняно до обробки ТС. Обробка чавунів можлива зі швидкостями до 2000 м/хв.

Торцовые фрезы (Фадюшин Музыкант с.205-06)

Современные высокопроизводительные торцовые фрезы для станков с ЧПУ выполняют сборными со сменными многогранными твердосплавными пластинами трех- или четырехгранной формы точного исполнения.

Торцовая фреза с трехгранными пластинами (рис. 3.44) выполнена с унифицированным корпусом и со сменными державками (кассетами). Державки могут быть нескольких типов: для черно­вого и чистового фрезерования, для обработки заготовок ·из стали, чугуна, алюминия и т. п. В державках закрепляют соответственно различные многогранные режущие пластины. Конструкция со­стоит из корпуса 1, в сквозных пазах которого размещены дер­жавки 5. Державки опираются в осевом направлении на точное кольцо 7, закрепленное винтами 8 и 9. Державки закрепляют клиновыми втулками 6 винтами 2. Режущие пластины 4 уста­навливают в базирующие гнезда державок и закрепляют также клиновыми втулками 3 и винтами. С целью обеспечения минималь­ного радиального и осевого биения режущих кромок базирующие гнезда в державках выполняют с высокой точностью. Для черновых фрез (исполнение 1) применяют трехгранные «негатив­ные» пластины с задними углами на фасках.

Для чистовой обработки тор­цовое биение зубьев оказывает наибольшее влияние на качество обра­ботанной поверхности. Державки у фрез для чистовой обработки (исполнение 2) отличаются наличием специальных регулировочных винтов 10, имеющих коническую головку, которая при завинчивании винта взаимодействует со скосом на торце державки и плоскостью кольца 7 обеспечивает точные перемещения державки с пластинами в осевом направлении. Такое регулиро­вочное устройство поз­воляет добиться минимального торцового биения.

Фрезы обеспечивают высокопроизводительную обработку на скорости резания по чугуну до 100-120 м/мин и подачей до 1000 мм/мин и более.

РИСУНОК

Данная конструкция фрез разработана для обработки отверстий диаметром от 100 до 250 мм и выпускается централизованно заводом «Фрезер» по ТУ2-035-180-86. Основные размеры фрез приведены в табл. 3.29.

100	127	75	40	I	16,4	9	14
125	152	75	40		16,4	9	17
160	187	100	40		16,4	9	22
200	227	140	50		25,7	14	28
250	277	160	60		25,7	14	36

Торцовая фреза с механическим креплением четырехгранных пластин с задними углами представлена на рис. 3.45 и в табл. 3.30. Фреза состоит из корпуса 4, в котором выполнены пазы. В пазах устанавливают базовые опоры 5 с гнездами под пластины 1. Базовые опоры после выверки в осевом направлении фиксируют клином 2.

Режущую пластину, устанавливаемую в базовом гнезде опоры, закрепляют со стороны опорной плоскости клином 3. Фрезы данного типа выполняют с главным углом в плане φ = 75˚

D	d	D,	D.	d,	Ь		Число зубьев
100	32	104	65	45	14,4	8	6
125	40	128	90	56	16,4	9	8
160	50	161	120	70	18,4	10	10
200		200	160				12

Розрахунок кріплення фрези за умови передачі крутного моменту [ 10, с.300-301]

Крутний момент до фрези передається через шпонкове з’єднання та конічну пластину

М₁ – крутний момент, який передає шпонка, β=1,25-1,5 – коефіцієнт запасу;

М₂ - крутний момент, який передає конічна частина.

,

k - коефіцієнт , який обирається за експериментальними даними;

Δα - сумарне відхилення кутів при з’єднанні;

М_кр – визначається під дією сил різання при фрезеруванні .

При свердленні

Для свердел, відношення для щойно заточених та затуплених лез.

Фасонні фрези. Визначення задніх кутів затилованої фрези.

Фасонні фрези - це фрези з фасонною різальною кромкою, призначені для обробки циліндричних, поверхонь обертання та гвинтових фасонних пазів. Головний рух – обертання навколо осі, рух подачі може здійснюватись в площині, перпендикулярній до осі фрези. Виготовляють затиловані та гострозаточені фасонні фрези.

Затиловані фрези переточують по плоскій передній поверхні, яка часто співпадає з осьовою площиною. В цьому випадку кут γ=0 (вздовж всієї різальної кромки) кут λ=0 теж, тому умови різання вздовж різальної кромки погіршуються, але контроль фрези зручний.

Гостро заточені фрези переточують по задній поверхні, переточити за допомогою механіки дуже важко. Останнім часом набувають більшого поширення через використання систем ЧПК, бо кількість зубів є більшою. Матеріал - ШС.

Сукупність рухів визначає форму кривої затилування, звичайно через технологічність, спіраль Архімеда. Рухаючи фасонну різальну кромку по спіралі Архімеда – отримуємо фасонну задню поверхню. Параметри рухів 1 і 2 повинні забезпечити необхідний кут  вздовж різальної кромки. За один оберт кулачка формо утворюють 1 зуб.

Затилування може бути: радіальне (фасонна різальна кромка рухається до осі фрези); кутове ( під кутом до осі); осьове (вздовж осі). Розглянем загальний випадок затилування фасонних фрез:

Рисунок 23.1 – Схема затилування

Кути τ та ε визначають напрямок затилування та положення довільної площини.

Запишемо три вектори, які знаходяться на задній площині. , знаходиться в площині, дотичній до задньої поверхні Швидкість різання: , або

Під довільним кутом ε проводимо площину 2 , в якій знаходиться ,

Вектори знаходяться в одній площині ,яка є дотичною до задньої поверхні , тому:

Склавши визначник отримаємо остаточну формулу: (1)

Зробимо аналіз формули (1):

1. Якщо ε = 90 – φ, α_N (вимірюється в нормальній площині):

(2)

2. Якщо , (3)

Співставивши вирази (1) і (2): (4)

3. Якщо τ = 0: (5)

4. α_β – заданий, кути визначають зі співвідношення:

Таким чином, ми можемо знайти задні кути в довільному напрямку вздовж всієї різальної кромки, знаючи α_в. Отримані залежності показали, що задні кути не залежать від кривої затилування, тому в якості цієї кривої використовують спіраль Архімеда.

Рисунок 23.2 – Крива затилування

З криволінійного трикутника:

Задаючи значення _В можна отримати перепад профілю кулачка К.

Для забезпечення нормальної роботи фрези необхідно, щоб _р перебільшував 2°30’. Це перевіряється з виразів (6), (1).

Для деяких профілів виконують кутове затилування.

Виконання фасонних фрез під кутом γ>0 в багатьох випадках доцільно особливо для чорнового фрезерування. Але у випадках, коли φ=0, γ=0 фрези можуть бути двох- або трьохсторонні з різнонахиленими зубами.