Определение основных геометрических параметров фрез с незатылованными (острозаточенными) зубьями

2.3.1. Наружный диаметр фрезы D_о [1, c.83-84; 2, c.97-98]

Цилиндрическая фреза (рис.1, а)

Минимальный наружный диаметр фрезы D_oп из условия допустимого прогиба оправки

D_oп = 0,2 B ^0,26 t ^0,09 S_z ^0,06 L_o^0,78 y ^-0,26,

где B – ширина фрезерования, мм;

t – глубина резания, мм;

S_z – подача, мм/зуб:

L_o – расстояние между опорами оправки, мм;

y – допустимый прогиб оправки (0,2 мм при чистовом и 0,4 мм при

черновом фрезеровании).

Минимальный наружный диаметр фрезы D_он из условия возможности обработки (некасания)

D_он = d + 2(L_в + D),

где d = D_оп / 2,25 - диаметр оправки (расчетная величина d округляется до

ближайшего большего значения из стандартного ряда [ 5, с.360-361,

табл. 54];

L_В - лимитирующий габаритный размер технологической наладки (вы-

ступ на заготовке, элемент станочного приспособления и т.п.);

D - суммарная величина толщины простановочного кольца и зазора меж-

ду простановочным кольцом и заготовкой или элементом станочно-

го приспособления.

Наружный диаметр фрезы D_О выбирают из условия

D_О ³ D_он и D_o ³ D_оп.

Дисковая трехсторонняя насадная фреза (рис. 1, б)

D_оп = 0,12 B^0,25 t ^0,09 S_z^0,55 L_o^0,75 y ^–0,25 + 2(D + t),

D_он = d + 2(L_в + D + t),

D_o ³ D_он и D_o ³ D_оп.

Концевая фреза (рис.1, в)

Минимальный наружный диаметр фрезы D_ф из условия допустимого прогиба фрезы при обработке уступов и плоскостей

D_ф = 0,4 B^0,2 t ^0,175 S_z ^0,14 Z_o^0,2 L_к^0,62 y ^–0,2,

где L_к - величина вылета фрезы относительно торца вспомогательного

инструмента (цангового патрона или оправки).

D_o ³ D_ф

Для предварительных расчетов (например, при определении числа зубьев фрезы по соответствующему ГОСТ – см. ниже) наружный диаметр D_o концевой фрезы можно определять из условий рационального резания D_o ³ 1,2 t и жесткости фрезы D_o ³ 0,2 Lк.

Торцевая фреза (рис. 1, г)

При выборе наружного диаметра D_o торцовой фрезы учитывают, что рациональные условия резания обеспечиваются при r_мах ³ r,

где r_мах - максимальная толщина среза при врезании зуба фрезы в заготовку, r» 0,45 (a^о + g^о) 10 ^-3 - радиус округления режущего лезвия зуба фрезы, мм. При симметричном фрезеровании рациональные условия резания с учетом износа зуба фрезы за период стойкости обеспечиваются при минимальном диаметре фрезы

D_or = S_z² sin²j B² / (S_z² sin²j - r_и²),

где j - главный угол в плане, град;

r_и - радиус округления изношенного зуба фрезы; r_и» 3r;

D_o ³ D_or.

Рассчитанные наружные диаметры фрез округляются до ближайших больших размеров из стандартного ряда диаметров фрез, указанных в соответствующих ГОСТ.

2.3.2. Число зубьев Z_О [1, c.84-85; 2, c.100-101; 3, с.327; 4, с.244-245 ]

Z_О принимают по ГОСТ на соответствующий вид фрезы (см. прил. 1) для выбранного наружного диаметра фрезы. В ГОСТ указаны два значения числа зубьев для каждого наружного диаметра фрезы. При проектировании фрезы для черновой обработки выбирают меньшее число зубьев (фрезы с крупным зубом), для чистовой обработки - большее число зубьев (фрезы с нормальным или мелким зубом). После выбора числа зубьев Z_о проводят оценку выполнения условия равномерности фрезерования:

Z_o ≥ 360 x / y,

где y = arccos (1 - 2 t / D_O) - угол контакта фрезы с заготовкой,

x ³ 2 - коэффициент равномерности фрезерования.

Проверяют возможность обработки по эффективной мощности привода главного движения станка N_э при выбранном числе зубьев фрезы из условия Z_о £ Z_мах, где Z_мах – максимально возможное число зубьев фрезы из условия полного использования эффективной мощности станка, определяемое по методике, приведенной в [ 1, c.85, 2, c.100-101 ]. Величину N_э определяют по формуле

N_э = N ^. h,

где N - мощность электродвигателя привода главного движения,

h = 0,75 - КПД станка.

При недостаточной мощности станка (Z_о > Z_мах) принимают Z_о=Z_мах.

Если уменьшение числа зубьев Z_о нецелесообразно, то могут быть рассмотрены другие пути снижения мощности резания: уменьшение диаметра фрезы (без уменьшения Z_о), уменьшение частоты вращения фрезы (скорости резания), подачи на зуб S_z или замена однопроходной обработки многопроходной.

2.3.3. Форма (профиль) и размеры зуба и стружечной канавки [1, c.85-86; 2, c.101-102; 3, с.324-326; 4, с.253].

Для мелкозубых (чистовых) фрез применяется трапецеидальный профиль (рис. 2, а) с параметрами:

Угол тела зуба h = 47…52⁰,

угол стружечной канавки q = h + e, где e = 360⁰ / Z_О,

ширина задней поверхности f_a = 0,5…2 мм,

радиус дна стружечной канавки r = 0,5…2 мм,

окружной шаг Р_t = p D_О / Z_О, мм,

высота зуба H_Z = 0.5…0,65 Р_t, мм.

Для крупнозубых (черновых) фрез используется профиль трапецеидальный усиленный (рис. 2, б) или криволинейный (рис. 2, в).

H_Z = 0,3…0,45 Р_t, мм,

r = 0,4…0,75 H_Z , мм,

R = 0,3…0,45 D_О , мм,

a_К = 20…30⁰.

2.3.4. Параметры режущих лезвий [1, c.84-85; 2, c.102-103; 3, с.347-349; 4, с.247-251]:

- расположение и размеры режущих кромок - главной, вспомогательной, переходной;

- геометрия резания (j, j₁, j_П, g, a, a₁, a_П, f_П, r_П, l, w).

Следует учитывать, что при проектировании дисковой трехсторонней фрезы для черновой обработки целесообразно применять разнонаправленные зубья [2, с.101]. Это позволяет увеличить передние углы на боковых режущих кромках и за счет этого существенно повысить стойкость фрезы.

2.3.5. Направление винтовых стружечных канавок (концевые и цилиндрические фрезы) [2, c.101; 4, с.251]

2.3.6. Размеры крепежно-присоединительной части [1, c.84; 2, c.100; 3, с.325]:

- диаметр посадочного отверстия (насадные фрезы),

- диаметр цилиндрического хвостовика или номер и размеры конуса Морзе конического хвостовика (концевые фрезы),

- длина рабочей L_р и консольной L_к частей (концевые фрезы, см. рис. 1, в),

- длина (высота) фрезы.

2.4. Определение основных геометрических параметров фрез фасонных дисковых с затылованным зубом

2.4.1. Диаметр посадочного отверстия [1, c.98; 2, с.106] (рис. 3)

d_о = 5,28 t ^0,48 B^0,15.

2.4.2. Наружный диаметр D_о» 2,5 d_о

Рассчитанные значения d_о и D_о округляются до ближайших больших значений из стандартного ряда.

2.4.3. Форма и размеры профиля зуба задают исходя из формы и размеров обрабатываемого участка детали.

2.4.4. Число зубьев [1, c.98; 2, c.106-107]

Z₀ = p D₀ / (A h₁),

где h₁ = t + 1…3 мм - высота профиля зуба фрезы,

величина А = 1,8…2,5 для черновых, А = 1,3…1,8 для чистовых фрез.

2.4.5. Геометрические параметры режущего лезвия (рис. 3):

Величину переднего угла на вершине зуба принимают g_в = 0^о,

величину заднего угла на вершине зуба принимают a_в = 10^о…12^о.

Выполняют проверку величины заднего угла a_Х в наиболее неблагоприятной точке рабочего участка профиля, где этот угол будет минимальным. Должно выполняться условие: a_N ³ 2^о [ 1,c.96-97; 2, c.107; 4, c.284 ]. При невыполнении указанного условия для увеличения угла a_Х увеличивают значение угла a_в или применяют угловое затылование фрезы [ 1, с. 97-68 ].