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, г и ж - 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 которойсходит 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 а у фрез из быстрорежущих сталей равен 12—30°. У торцовых фрез с твердо­сплавными пластинками угол а равен 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 поперечноесечение).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. b=Вz'. 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 Р всех одновре­менно режущих зубьев фрезы можно разложить «на окружную составляю­щую Рz, направленную по касатель­ной к траектории движения точки на лезвии фрезы (перпендикулярно ра­диусу), и радиальную составляющую Ру, направленную по радиусам.

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

Окружная составляющая сила ре­зания Рz оказывает влияние на мощ­ность резания. Горизонтальная составляющая силы резания Рh воздействует на механизм подачи стола фрезер­ного станка. Вертикальная составляю­щая силы резания Рv стремится 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 Pz на скорость резания: