Нагрузка на зуб фрезы увеличивается постепенно

Обновлено: 28.09.2022

б) При фрезеровании цилиндрической фрезой с винтовым зубом (Рис.103) условием равномерности является постоянство суммарной площади среза всех зубьев, находящихся в зоне контакта. В этом случае коэффициент равномерности :

С" = В / t = Целое число.

Здесь В - ширина фрезерования;

t - осевой шаг фрезы, зависящий от угла подъема винтовой канавки (t = π * D фр / Z tgω ) . C" = В* Z* tgω / D фр .

Встречное и попутное фрезерование

Фрезерование считается встречным, когда вращение фрезы в зоне контакта с заготовкой направлено навстречу подаче (Рис.104,а). Если вращение фрезы и подача направлены в одну сторону, то фрезерование считают попутным (Рис.104,б).

Рис.104. Схемы фрезерования: а) встречное; б) попутное

Достоинства : - нагрузка на зуб увеличивается постепенно;

- возможность эффективной обработки деталей,содержащих корку;

- отсутствует зазор между винтом и гайкой привода подач станка.

Недостатки : - возможен отрыв детали от поверхности стола станка ;

- повышенная шероховатость обработки;

- повышенный наклеп обработанной поверхности.

Достоинства : - заготовка в процессе работы прижимается к поверхности стола станка; - улучшение шероховатости обработки.

Недостатки : - повышенный износ винтовой пары привода подач станка из-за возможного разрыва контакта между винтом и гайкой.

Силы резания при фрезеровании

Природа возникновения сил резания при фрезеровании аналогична рассмотренной в разделе точения. Особенностью же является то, что процесс резания протекает с пульсирующими нагрузками, частота которых определяется не только частотой вращения , но и

зависит от числа зубьев фрезы. Силы резания учитывают при выборе или расчете рабочих механизмов станка, приспособлений для зажима заготовок, оправок для крепления фрез.

Как и при точении, суммарную силу резания при фрезеровании не удается определить из-за того, что неизвестно ее направление. Поэтому находит применение тот же принцип разложения этой силы на составляющие по осям координат (Рис.105). Обычно разложение осуществляют в двух координатных системах : относительно заготовки (OHV) и относительно фрезы (XYZ) .

Рис.105. Разложение силы резания при фрезеровании: P z - окружная составляющая;

P y - радиальная составляющая;

P x - осевая составляющая;

P o - поперечная составляющая;

P h - горизонтальная составляющая;

P v - вертикальная составляющая;

R - равнодействующая сила.

По силе P z производят расчет привода главного движения станка. Сила P h учитывается при расчете механизма подач и сечения оправки фрезы. Составляющая сила P y - при расчете оправки на жесткость.

При фрезеровании цилиндрической фрезой обычно P h = (1. 1,1) P z ; P y = (0,6. 0,8) P z ; Pv = (0,3. 0,4) P z .

Факторы, влияющие на силы резания при фрезеровании

1. Диаметр фрезы (Рис.106)

Рис.106. Влияние диаметра фрезы

D фр − → a↓ → P z ↓ ( Z = const).

2.Число зубьев фрезы −Z → − P z

3. Глубина резания, подача, ширина фрезерования − t, S z , B → − P z

Эмпирическая зависимость, учитывающая влияние различных факторов: C Pz *B* Z* S z * t

Эти составляющие появляются за счет наклона зуба к оси фрезы. У шевронных фрез осевая составляющая компенсируется , так как наклон левой и правой половин противоположен (Рис.107).

Рис.107. Схема шевронной фрезы

Для заметок по делу

Износ и стойкость фрез

Основным износом фрезы считают износ по главной задней поверхности

Рис.108. Схема износа зуба фрезы

Критерии износа : при черновой обработке h з = 0,4. 0,6 мм; при получистовой - h з = 0,15. 0,25 мм;

при чистовой - технологические критерии - соответствие требуемой точности и шероховатости.

В связи с высокой стоимостью переточек экономически целесообразной является стойкость фрез Т = 120. 200 мин. При этом большие значения принимают для фасонных и червячных фрез.

Для заметок по делу

Скорость резания, допускаемая режущими свойствами фрез

По аналогии с точением установлена эмпирическая зависимость скорости резания от стойкости и других конструктивных параметров фрез и режимов обработки:

Сущность процесса фрезерования.Фрезерование — процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки. Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы v (рис. 33). Скорость главного движения определяет скорость вращения фрезы. Движением по­дачи s при фрезеровании является по­ступательное перемещение обрабаты­ваемой заготовки в продольном,


Рис. 33. Схемы фрезерования:

а — цилиндрическое, б и в—торцовое фрезерование; 1—обработанная поверхность, 2-ось вращения фрезы, 3 — обрабатываемая поверхность, 4— стружка, 5 — заготовка, 6 — нож фрезы.

поперечном или вертикальном направ­лениях. Процесс фрезерования являет­ся прерывистым процессом. Каждый зуб фрезы снимает дружку перемен­ной толщины. Операции фрезерования могут быть подразделены на два типа: а) цилиндрическое фрезерование (рис. 33, а); б) торцовое фрезерование (оис. 33, б и в).

При цилиндрическом фрезеровании резание осуществляется зубьями, рас­положенными на периферии фрезы, и обработанная поверхность 1 является плоскостью, параллельной оси враще­ния фрезы 2.

На рис. 33, а показана фреза с пря­мым зубом. Наряду с прямозубыми применяются фрезы с винтовыми зубьями (рис.34).


Рис. 34. Фрезерование цилиндрической винтовой фрезой: В — ширина фрезерования, t — глубина фрезерования, s— наибольшая толщина среза

При торцовом фрезеровании (см. рис. 33) резание осуществляется пери­ферийными и торцовыми режущими кромками зубьев. Толщина среза уве­личивается к центру среза и уменьша­ется в месте выхода фрезы из контак­та с заготовкой. Начальная и конечная толщина среза зависит от отношения ширины заготовки к диаметру фрезы. Изменение толщины среза зависит также от симметричности расположе­ния фрезы относительно заготовки. Большинство других процессов фрезе­рования являются комбинацией ци­линдрического и торцового методов фрезерования.

Фрезерование против подачи и по подаче. При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное фрезерование — против подачи и попутное—фрезерование по подаче. Когда окружная скорость фрезы противоположна на правлению подачи (рис. 35,а), процесс


Рис. 35. Фрезерование против подачи (о) и по подаче (б)

фрезерования называется встреч­ным. Толщина среза изменяется от ну­ля (в точке А) до максимальной вели­чины при выходе зуба из контакта с заготовкой (в точке В). Когда направ­ление окружной скорости фрезы и ско­рости подачи совпадают (рис. 35,6), процесс фрезерования называется «по­путным» фрезерованием. При этом способе фрезерования толщина среза изменяется от максимального значения в точке В в начале входа зуба в кон­такт с заготовкой до нуля в точке А (при выходе зуба из контакта с заго­товкой) .

Встречное фрезерование характери­зуется тем, что нагрузка на зуб уве­личивается постепенно, так как тол­щина среза изменяется от нуля при входе до максимума при выходе зуба из заготовки. Зуб фрезы работает из-под корки, выламывая корку снизу, фреза «отрывает» заготовку от стола, приподнимая вместе с ней и стол стан­ка, увеличивая зазоры между направ­ляющими стола и станины, что при значительных нагрузках приводит к дрожанию и увеличению шероховато­сти обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании заго­товка прижимается к столу, выбирая имеющиеся зазоры в направляющих стола и станины. Зуб фрезы начинает работать с наибольшей толщиной и сразу подвергается максимальной на­грузке.

Равномерность фрезерования. В процессе фрезерования прямозубой фрезой зуб фрезы входит в контакт с обрабатываемой заготовкой и выходит из него сразу по всей ширине фрезеро­вания. Может оказаться, что в работе будет находиться только один зуб пря­мозубой фрезы, т. е. когда впереди идущий зуб уже вышел из контакта с обрабатываемой заготовкой, а следую­щий за ним зуб не вышел в контакт. В этом случае площадь поперечного сечения среза будет изменяться от ну­левого значения до максимального с последующим падением до нуля или от максимального значения до нуля. Также неравномерно будет изменять­ся сила резания, а следовательно, бу­дет неравномерная периодическая на­грузка на станок, инструмент и обра­батываемую заготовку. Это явления носит название неравномернос­ти фрезерования. На рис. 36


Рис. 36. Схема работы однозубой (условной) фрезой

показана упрощенная схема работы прямозубой фрезы. На фрезе условно показан один зуб. Зуб врезается в за­готовку сразу по всей ширине фрезеро­вания. Фреза испытывает толчок. При дальнейшем повороте фрезы толщина стружки будет постепенно увеличи­ваться (положения 2, 3, 4), будет уве­личиваться и сила резания. На участ­ке 4—5 зуб фрезы одновременно выхо­дит из обрабатываемого металла, и си­ла резания быстро уменьшается до нуля.

Как видно, нагрузка на зуб фрезы в процессе резания резко изменяется. Чем большее число зубьев будет уча­ствовать в работе одновременно, тем более равномерным будет фрезерование. На рис. 37 показана схема рабо­ты цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями. Зуб такой фрезы врезается в


Рис. 37. Схема работы фрезы с винтовым зубом

обрабатываемую деталь не сразу по всей длине, а постепенно. На участке 1—3 площадь сечения срезаемого слоя (заштрихована) увеличивается, а зна­чит, увеличивается и сила резания. На участке 34 площадь сечения срезаемого слоя и силы резания оказываются постоянными. При дальнейшем движении зуба (участок 4—6) площадь сечения срезаемого слоя и сила резания постепенно уменьшаются. Таким образом, изменение силы резания при работе винтового зуба происходит более плавно, а на некоторых участках сила резания постоянна.

Для обеспечения равномерности фрезерования в работе одновременно должно участвовать не меньше двух зубьев фрезы. Каждый следующий зуб должен вступать в работу в тот момент, когда предыдущий начинает выходить из металла. Для выполнения этого условия нужно, чтобы в тот мо­мент, когда один из двух зубьев попал в положение 6, второй зуб был в по­ложении 1. Это возможно, если расстояние между двумя соседними зубьями фрезы, измеренное вдоль её оси (осевой шаг), должно быть равной ширине фрезерования В (см. рис. 34). Если в работе одновременно участвует более двух зубьев, то осевой шаг должен укладываться по ширине фрезерования целое число раз. Необходимым условием равномерного фрезеро­вания является равенство или кратность (в целых числах) ширины фре­зерования В осевому шагу фрезы.

При торцовом фрезеровании всег­да имеет место неравномерность фрезерования. Чем больше число одновременно работающих зубьев торцовой фрезы и чем больше отношение шири­ны фрезерования к диаметру фрезы, тем больше будет равномерность фре­зерования.

Сущность процесса фрезерования. Фрезерование — процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки. Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы v (рис. 33). Скорость главного движения определяет скорость вращения фрезы. Движением по­дачи s при фрезеровании является по­ступательное перемещение обрабаты­ваемой заготовки в продольном,


Рис. 33. Схемы фрезерования:

а — цилиндрическое, б ив—торцовое фрезерование; 1—обработанная поверхность, 2-ось вращения фрезы, 3 — обрабатываемая поверхность,4—стружка, 5 — заготовка, 6 — нож фрезы.

поперечном или вертикальном направ­лениях. Процесс фрезерования являет­ся прерывистым процессом. Каждый зуб фрезы снимает дружку перемен­ной толщины. Операции фрезерования могут быть подразделены на два типа: а) цилиндрическое фрезерование (рис. 33, а); б) торцовое фрезерование (оис. 33, б и в).

При цилиндрическом фрезеровании резание осуществляется зубьями, рас­положенными на периферии фрезы, и обработанная поверхность 1 является плоскостью, параллельной оси враще­ния фрезы 2.

На рис. 33, а показана фреза с пря­мым зубом. Наряду с прямозубыми применяются фрезы с винтовыми зубьями (рис.34).


Рис. 34. Фрезерование цилиндрической винтовой фрезой: В— ширина фрезерования,t— глубина фрезерования, s— наибольшая толщина среза

При торцовом фрезеровании (см. рис. 33) резание осуществляется пери­ферийными и торцовыми режущими кромками зубьев. Толщина среза уве­личивается к центру среза и уменьша­ется в месте выхода фрезы из контак­та с заготовкой. Начальная и конечная толщина среза зависит от отношения ширины заготовки к диаметру фрезы. Изменение толщины среза зависит также от симметричности расположе­ния фрезы относительно заготовки. Большинство других процессов фрезе­рования являются комбинацией ци­линдрического и торцового методов фрезерования.

Фрезерование против подачи и по подаче.При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное фрезерование — против подачи и попутное—фрезерование по подаче. Когда окружная скорость фрезы противоположна на правлению подачи (рис. 35,а), процесс


Рис. 35. Фрезерование против подачи (о) и по подаче (б)

фрезерования называется встреч­ным. Толщина среза изменяется от ну­ля (в точке А) до максимальной вели­чины при выходе зуба из контакта с заготовкой (в точке В). Когда направ­ление окружной скорости фрезы и ско­рости подачи совпадают (рис. 35,6), процесс фрезерования называется «по­путным» фрезерованием. При этом способе фрезерования толщина среза изменяется от максимального значения в точке В в начале входа зуба в кон­такт с заготовкой до нуля в точке А (при выходе зуба из контакта с заго­товкой) .

Встречное фрезерование характери­зуется тем, что нагрузка на зуб уве­личивается постепенно, так как тол­щина среза изменяется от нуля при входе до максимума при выходе зуба из заготовки. Зуб фрезы работает из-под корки, выламывая корку снизу, фреза «отрывает» заготовку от стола, приподнимая вместе с ней и стол стан­ка, увеличивая зазоры между направ­ляющими стола и станины, что при значительных нагрузках приводит к дрожанию и увеличению шероховато­сти обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании заго­товка прижимается к столу, выбирая имеющиеся зазоры в направляющих стола и станины. Зуб фрезы начинает работать с наибольшей толщиной и сразу подвергается максимальной на­грузке.

Равномерностьфрезерования.В процессе фрезерования прямозубой фрезой зуб фрезы входит в контакт с обрабатываемой заготовкой и выходит из него сразу по всей ширине фрезеро­вания. Может оказаться, что в работе будет находиться только один зуб пря­мозубой фрезы, т. е. когда впереди идущий зуб уже вышел из контакта с обрабатываемой заготовкой, а следую­щий за ним зуб не вышел в контакт. В этом случае площадь поперечного сечения среза будет изменяться от ну­левого значения до максимального с последующим падением до нуля или от максимального значения до нуля. Также неравномерно будет изменять­ся сила резания, а следовательно, бу­дет неравномерная периодическая на­грузка на станок, инструмент и обра­батываемую заготовку. Это явления носит название неравномернос­ти фрезерования. На рис. 36


Рис. 36. Схема работы однозубой (условной) фрезой

показана упрощенная схема работы прямозубой фрезы. На фрезе условно показан один зуб. Зуб врезается в за­готовку сразу по всей ширине фрезеро­вания. Фреза испытывает толчок. При дальнейшем повороте фрезы толщина стружки будет постепенно увеличи­ваться (положения 2, 3, 4),будет уве­личиваться и сила резания. На участ­ке4—5зуб фрезы одновременно выхо­дит из обрабатываемого металла, и си­ла резания быстро уменьшается до нуля.

Как видно, нагрузка на зуб фрезы в процессе резания резко изменяется. Чем большее число зубьев будет уча­ствовать в работе одновременно, тем более равномерным будет фрезерование. На рис. 37 показана схема рабо­ты цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями. Зуб такой фрезы врезается в


Рис. 37. Схема работы фрезы с винтовым зубом

обрабатываемую деталь не сразу по всей длине, а постепенно. На участке 1—3 площадь сечения срезаемого слоя (заштрихована) увеличивается, а зна­чит, увеличивается и сила резания. На участке 34 площадь сечения срезаемого слоя и силы резания оказываются постоянными. При дальнейшем движении зуба (участок 4—6) площадь сечения срезаемого слоя и сила резания постепенно уменьшаются. Таким образом, изменение силы резания при работе винтового зуба происходит более плавно, а на некоторых участках сила резания постоянна.

Для обеспечения равномерности фрезерования в работе одновременно должно участвовать не меньше двух зубьев фрезы. Каждый следующий зуб должен вступать в работу в тот момент, когда предыдущий начинает выходить из металла. Для выполнения этого условия нужно, чтобы в тот мо­мент, когда один из двух зубьев попал в положение 6, второй зуб был в по­ложении 1. Это возможно, если расстояние между двумя соседними зубьями фрезы, измеренное вдоль её оси (осевой шаг), должно быть равной ширине фрезерования В (см. рис. 34). Если в работе одновременно участвует более двух зубьев, то осевой шаг должен укладываться по ширине фрезерования целое число раз. Необходимым условием равномерного фрезеро­вания является равенство или кратность (в целых числах) ширины фре­зерования В осевому шагу фрезы.

При торцовом фрезеровании всег­да имеет место неравномерность фрезерования. Чем больше число одновременно работающих зубьев торцовой фрезы и чем больше отношение шири­ны фрезерования к диаметру фрезы, тем больше будет равномерность фре­зерования.

Устройство фрез и их назначение

Фреза — многозубый инструмент, представляющий собой тело вращения, на образующей поверхности которого, а иногда на торце расположены режу­щие зубья. На рис. 38 показаны основные типы фрез и поверхности, которые ими обрабатывают.


Рис. 38. Типы фрез и виды фрезерования:

а— цилиндрические,б —торцовые, виг— дисковые,д —прорезные н отрезные,гиж -концевые

Фрезы с неперетачиваемыми твер­досплавными пластинками. В послед­нее время все большее распространение





Рис. 39. Набор фрез с неперетачиваемыми пластинками

получают фрезы с неперетачивае­мыми поворотными пластинками, обес­печивающие большой съем металла в единицу времени, быстроту и просто­ту обращения' с инструментом, тре­буемое качество обработанной поверх­ности и надежность в работе благода­ря прочной режущей кромке.

На рис. 39 показан набор фрез с неперетачиваемыми пластинками: а— торцовая, б — цилиндрическая, в — концевая и г—дисковая, которые поз­воляют решать связанные с фрезерова­нием задачи любого типа. Для обеспечения требуемой осевой размерной точности используется установка плас­тинок в корпусе фрезы по трем точкам (рис. 40). Способ установки пластинок


Рис. 40. Метод установки твердо­сплавных пластинок на три точки

по трем точкам позволяет добиться геометрически однозначной установки пластинки во фрезе.


Форма и элементы зуба. Фрезы делаются с остроконечными (рис. 41. а) или затылованными зубьями (рис. 41,6). Известны три типа остроконеч­ных зубьев: трапецеидальная форма (рис. 42,а), параболическая (рис. 42, б) и с двойной спинкой (рис. 42, в). Зуб трапецеидальной формы определя­ется углом .


Рис. 41. Типы фрез


Рис. 42. Типы остроконечных фрез

Зубья трапецеидальной формы просты в изготовлении, но несколько ослаблены. Параболическая форма обладает равнопрочностью всех сечений пути на изгиб. Остроконечные зубья обладают стойкостью в 1,5—3 раза вы­ше стойкости фрез с затылованными зубьями, простотой в изготовлении, обеспечивают низкую шероховатость обработанной поверхности детали. Остроконечная форма используется в основном для фрез общего назначения. На рис. 41,6 показана фреза с эатылованным зубом. Задняя поверхность зуба имеет криволинейную форму обычно в виде архимедовой спирали

Режущие зубья фрез могут быть расположены как на цилиндрической поверхности, так и на торце. Зуб цилиндрической фрезы можно сравнить с простым резцом. Обозначения поверхностей режущих кромок и других элементов зубьев аналогичны названиям и обозначениям резца 6 (рис. 43,2, 3 и 4>. Поверхность 1, по которой сходит стружка, называется передней поверхностью зуба.


Рис. 43. Сравнение формы и элемен­тов резца н зуба фрезы

Поверх­ность 4, обращенная при резании к по­верхности резания, называется задней поверхностью зуба. Поверхность 5, смежная с передней и задней поверхностями соседних зубь­ев, называется спинкой зуба. Режущая кромка 2 есть линия, образованная пе­редней и задней поверхностями зуба.


На рис. 44 показаны геометриче­ские элементы режущей части фрезы. Главный передний угол у может быть положительным и отрицательным (рис. 44, а и б). У цилиндрических фрез из быстрорежущих сталей угол у принимают в пределах 10—20°, у тор­цовых и дисковых фрез с твердосплав­ными пластинками угол =+5 — -10°.

Главный задний угол ау фрез из быстрорежущих сталей равен 12—30°. У торцовых фрез с твердо­сплавными пластинками уголаравен 6-15°.

Торцовые фрезы характеризуются также углами в плане и уг­лом наклона главной режу­щей кромки .У цилиндрических, концевых и дисковых фрез угол ра­вен углу наклона винтового зуба, т. е. =.Угол влияет на прочность и стойкость зуба фрезы. Угол колеб­лется в пределах от 0 до 15°.


Главный угол в плане (рис. 44) влияет на толщину и шири­ну среза (при одной и той же подаче и глубине),


Рис. 44. Геометрические параметры режущей части фрезы


на соотношение состав­ляющих сил, действующих на фрезу, на стойкость фрезы и качество обра­ботанной поверхности. Главный угол в плане принимают обычно равным 45— 60°. Меньшие значения угла (10— 30°) используются при наличии стан­ков повышенной жесткости и вибро­устойчивости.

Вспомогательный угол в плане служит для уменьшения трения вспомогательной режущей кромки об обработанную поверхность и принимается для торцовых фрез рав­ным 1—10°. Главный угол в плане пе­реходной кромки принимается рав­ным 15—30°. Значения геометрических параметров для различных фрез и ус­ловий обработки приведены в справоч­никах по режимам фрезерования и справочнике технолога.

Элементы срезаемого слоя (толщи­на, ширина и поперечное сечение). Толщиной среза а (рис, 45)


Рис. 45. Элементы срезаемого слоя при фрезе­ровании цилиндрической прямозубой фрезой

при фрезеровании называется расстоя­ние между двумя последовательными положениями линии контакта соответ­ствующих точек режущих кромок двух соседних зубьев с обрабатываемой за­готовкой.

Средняя толщина среза (мм) оп­ределяется по формуле


Ширина среза b при ци­линдрическом фрезеровании — это об­щая длина контакта режущих кромок фрезы с обрабатываемой деталью. Ширина равна произведению длины контакта одного зуба фрезы с обраба­тываемой деталью В на число зубьев фрезы г, находящихся в контакте с де­талью, т. е. bz'. Ширина среза (мм) может быть определена по формуле



Площадь поперечного се­чения среза определяется по фор­муле, справедливой для всех видов фрезеро­вания.

Элементы режима резания. Ско­рость резания при фрезеровании—это длина пути (в м), которую проходит за одну минуту наиболее уда­ленная от оси вращения точка глав­ной режущей кромки.

Скорость резания (в м/мин или м/с) может быть выражена формулой


При фрезеровании различают по­дачи: на зуб, на оборот и минутную по­дачу.

Подачей на зуб (sz мм/зуб) называется величина перемещения за­готовки или фрезы за время поворота фрезы на один шаг, т. е. на угол меж­ду двумя соседними зубьями. На рис. 46 показаны срезы стружки, сни­маемой зубьями 1, 2, 3, 4. 8, соответ­ствующие подачам s1, s2, s3. s8.


Рис. 46. Виды подач

Подачей на оборот (s0, мм/об) называется величина перемещения детали (или фрезы) за время одного полного оборота фрезы. Подача за один оборот равняется подаче на зуб, умноженной на число зубьев фрезы:

s0=szz

где z— число зубьев фрезы.

На рис. 46 величина подачи за один оборот соответствует сумме вось­ми подач на зуб.

Минутной подачей (sм. мм/мин) называется величина переме­щения детали (или фрезы) в процессе резания за одну минуту. Минутная по­дача измеряется в мм/мин:

sм=s0n или sм=szzn

Зная минутную подачу, можно под­считать время, необходимое для фре­зерования детали. Для этого достаточно разделить длину обработки (т. е. путь, который должна пройти заготовка по отношению к фрезе) на минутную подачу. Таким образом, по вели­чине минутной подачи удобно судить о производительности.

Глубиной фрезерования (t) называется расстояние между об­работанной и обрабатываемой поверх­ностями (см. рис. 34,38).

Шириной фрезерования (В) называется ширина обработанной за один рабочий ход поверхности.

На рис. 38 показаны примеры обо­значений глубины и ширины в зависи­мости от вида работ.

Силы резания н мощность при фре­зеровании.


Рве. 47. Составляющие силы резания при цилиндрическом фрезеровании

Для прямозубой цилинд­рической фрезы (рис. 47) равнодейст­вующую силу резания Рвсех одновре­менно режущих зубьев фрезы можно разложить «на окружную составляю­щуюРz,направленную по касатель­ной к траектории движения точки на лезвии фрезы (перпендикулярно ра­диусу), и радиальную составляющуюРу,направленную по радиусам.

Равнодействующую силу Rпо пра­вилу параллелограмма можно разло­жить на две взаимно перпендикуляр­ные составляющие: горизонтальную и вертикальную.

Окружная составляющая сила ре­зания Рzоказывает влияние на мощ­ность резания. Горизонтальная составляющая силы резанияРhвоздействует на механизм подачи стола фрезер­ного станка. Вертикальная составляю­щая силы резанияРvстремится от­жать стол при фрезеровании против подачи (рис. 47, д), а при фрезерова­нии по подаче (рис. 47,б) —прижать стол к направляющим.

Мощность (Вт), необходимая для осуществления процесса резания, рав­на произведению окружной составляющей силы резания Pzна скорость резания:

Фрезерование является одним из высокопроизводительных и распространенных методов, обработки металлов резанием. Оно осуществляется с помощью фрезы. Фреза — многозубый инструмент, представляющий собой тело вращения, на образующей поверхности которого, а иногда и на торце, имеются режущие зубья. Движение резания (главное движение) при фрезеровании — вращательное и его совершает фреза; движение подачи (обычно прямолинейное) может иметь заготовка или фреза.

Фрезами обрабатывают наружные поверхности (рис. 4 а—в, е), пазы (рис. 4 г, д, ж) и фасонные поверхности, причем в последнем случае необходимо иметь фрезу соответствующего профиля (рис. 5). Фрезы специальной конструкции применяют также для обработки тел вращения, для разрезки металлов (пилы), для изготовления зубчатых колес (зуборезные фрезы) и др.

Фрезы делают цельными, составными, сборными с режущей частью из быстрорежущих сталей или с пластинками твердых сплавов. Вследствие преимуществ фрез, оснащенных пластинками из твердых сплавов (высокая производительность, высокое каче­ство обработанной поверхности, исключающее иногда применение шлифования; возможность обработки закаленных сталей; снижение себестоимости обработки и др.), их успешно применяют в металлообрабатывающей промышленности.

Наряду с широко распространенными торцовыми фрезами с пластинками из твердых сплавов в промышленности применяют твердосплавные дисковые, концевые, шпоночные и фасонные фрезы.


Виды фрезерования и основные типы фрез:

а — цилиндрические; б ~ торцовые; в и г — дисковые; д — прорезные и отрезные; е и ж концевые


Рис.5

а—с выпуклым профилем; б — с вогнутым профилем, в – угловые.

Режим резания при цилиндрическом фрезеровании

Процесс образования стружки при фрезеровании сопровождается теми же явлениями, что и процесс стружкообразования при точении (деформации, тепловыделение, наростообразование, износ инструмента и др.), с аналогичными причинами из возникновения. Однако процесс фрезерования имеет и некоторые особенности. При точении резец, врезавшись в обрабатываемый металл, находится под постоянным действием стружки примерно одинакового сечения вдоль всей длины обработки. При фрезеровании зуб за один оборот фрезы находится под действием стружки относительно малое время. Большую часть оборота он не участвует в резании; при этом зуб охлаждается, что положительно сказывается на его стойкости. Но при каждом обороте зуб должен вносить врезаться в срезаемый слой, что сопровождается ударом о его режущую кромку; ударная нагрузка приводит к снижению стойкости зуба фрезы и в отдельных случаях – к его полному разрушению.

Равномерность фрезерования

Зуб прямозубой фрезы входит в заготовку и выходит из нее сразу по всей ширине. Это приводит к резкому изменению площади поперечного сечения среза, а следовательно, и сил, действующих в процессе резания. Представим, что в работе будет находиться только один зуб прямозубой фрезы, т. е. впереди идущий зуб уже вышел из контакта с заготовкой, а следующий за ним зуб только начинает входить в заготовку. В этом случае площадь поперечного сечения среза будет плавно изменяться от нуля до максимума, когда зуб находится под стружкой, с последующим резким падением до нуля, когда зуб выйдет из заготовки.

Процесс происходит более спокойно (более равномерно), если в работе одновременно находятся два или три зуба. В этом случае не будет резких изменений в площади поперечного сечения среза. Однако и при достаточно большом числе зубьев, одновременно находящихся в работе, для прямозубой фрезы невозможно получить равномерное фрезерование, т. е. такое фрезерование, при котором площадь поперечного сечения среза оставалась бы постоянной на всем протяжении обработки.

Фрезерование против подачи и по подаче

Фрезерование может быть осуществлено при противоположных направлениях движений заготовки и фрезы (рис. 6а) и при сов падающих направлениях (рис.6б). Первый метод фрезерования называется фрезерованием против подачи, или встречным фрезерованием, второй—фрезерованием по подаче, или попутным фрезерованием,


Рис. 6.

а — против подачи; б—по подаче: 1 — заготовка; 2 — стол станка;

3 — гайка; 4 — ходовой винт.

Встречное фрезерование характеризуется тем, что нагрузка. на зуб увеличивается постепенно, так как толщина среза изменяется от нуля при входе зуба до максимума при выходе зуба из обрабатываемого металла. Зуб фрезы работает из-под корки, «выламывая» корку снизу; фреза «отрывает» заготовку от стола, приподнимая также и стол станка, увеличивая тем самым зазоры между столом и направляющими станины, что при больших сечениях (больших силах) среза приводит к дрожаниям и ухудшению частоты обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании заготовка прижимается к столу, а стол — к направляющим станины. Зуб фрезы начинает работать почти с первого момента резания с наибольшей толщиной и сразу подвергается максимальной нагрузке. При наличии у заготовки корки зуб ударяется о нее; высокая твердость и загрязненность корки приводят в этом случае к резкому снижению стойкости фрезы. Поэтому, когда заготовка имеет твердую корку, применяют встречное фрезерование, при котором вредное влияние корки сказывается в меньшей степени.

В процессе фрезерования зубья многолезвийного режущего инструмента, вращающегося вокруг своей оси, поочерёдно следуя один за другим, врезаются в материал заготовки, которая движется на фрезу. В результате такого рода движений происходит отделение слоя металла с образованием стружки. Элементами режима резания, сопровождающими фрезерование, является глубина, на которую погружается фреза, скорость резания с которой фрезеруется материал и подача движения заготовки.

Расчет режимов резания при фрезеровании

Ширина фрезерования это расстояние, на котором главные режущие кромки зубьев фрезы соприкасаются с заготовкой.

Глубина резания это слой металла с определённой толщиной, который удаляется в процессе фрезерования за один рабочий проход. Измеряется глубина фрезерования как разность между обрабатываемой поверхностью и образующейся в результате обработки.

Главное движение при фрезеровании это есть ни что иное как вращение фрезы. Выполняя технологические операции, связанные с фрезерованием, режущему инструменту задаётся вращение и при этом в настройках станка устанавливается число оборотов за единицу времени. Однако главным параметром вращения фрезы является не то число оборотов, с которым она поворачивается вокруг своей оси, а скорость резания.

Скорость резания

Скорость резания для фрезы это расстояние, преодолеваемое за одну минуту режущей кромкой на наиболее отдалённой точке радиуса инструмента относительно оси вращения.

Скорость резания рассчитывается по формуле представленной ниже:

  • V – скорость резания
  • π – 3.1416
  • D – диаметр фрезы( мм )
  • n – частота вращения фрезы( об/мин )
  • 1000 – коэффициент перевода мм в м

При технологических расчётах выбирается скорость резания согласованная со свойствами инструмента. Иными словами скорость резания должна быть допустимой в соответствии с периодом стойкости режущего инструмента.

Обороты

Обороты фрезы ( n ), как упоминалось выше, являются главным движением станка. Перед выполнением какой либо работы на станке, фрезеровщику приходится настраивать режимы резания одним из компонентов которых является вращение фрезы. Так как на промышленном оборудовании переключение скоростей указывается в оборотах в минуту, соответственно требуется знать их число, которое можно рассчитать по формуле:

Подача

Подача ( S ) это рабочее перемещение подвижных частей станка, на одних из которых крепятся режущие инструменты, а на других детали или заготовки подвергаемые обработке. Подача является одной из основных характеристик режима резания, которая необходима при обработке на станках.

При выполнении фрезерных работ используются следующие виды подач:

  • Подача на один зуб;
  • Подача на один оборот;
  • Минутная подача.

С помощью фрезерного станка можно задавать подачи в вертикальном, продольном и поперечном направлении.

Подача на зуб при фрезеровании

Подача на зуб ( SZ мм / зуб ) – это отношение минутной подачи и произведения частоты вращения шпинделя к числу зубьев, которыми располагает фреза.

Подача на один оборот фрезы ( S0 мм / об ) – это произведение, полученное в результате умножения подачи на зуб, на количество зубьев режущего многолезвийного инструмента.

Минутная подача ( SМ мм / мин ) – это рабочее перемещение фрезерного стола проходящего расстояние, измеряемое в миллиметрах за одну минуту. Минутную подачу можно вычислить, если умножить значение подачи на один оборот фрезы на число оборотов шпинделя или умножением подачи на зуб на число зубьев фрезы и на её обороты.

Такие опции как подача, скорость резания для инструмента, глубина и ширина, задаваемая в процессе обработки, являются составляющими режимов фрезерования. Режим резания считается оптимальным при условии разумного сочетания всех его элементов обеспечивающих наибольшую производительность, экономию средств, при неизменных качественных показателях в отношении точно¬сти изделий и чистоты обработки их поверхностей.

Благодаря научному подходу для резания металлов были установлены эффективные скорости резания и подачи при условии выбора глубины и ширины при фрезеровании различных металлов и сплавов фрезами соответствующих марок. Подобные данные записаны в специальных таблицах по нормативам режимов резания.

Читайте также: