double arrow

Фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин.

2

Прогрессивным направлением в проектировании сборных фрез является разработка конструкций с закреплением СМП непосредственно в корпусе фрезы. Такие фрезы должны оснащаться пластинами высокого класса точности. Система обозначения твердосплавных фрезерных пластин в соответствии с ГОСТ 26476-86 и международной классификацией ISO приведена в [1].

Эти фрезы выпускаются с четырехгранными (ГОСТ 22086-76), пятигранными (ГОСТ 22087-76) и круглыми (ГОСТ 22088-76) пластинами диаметром 60, 63, 80 мм с коническим хвостовиком. Насадные фрезы с СМП (ГОСТ 26595-85) выпускаются диаметрами 80, 100, 125, 160, 200 и более. На рис. 7 приведена конструкция торцовой насадной фрезы с механическим креплением СМП. Широкое распространение в металлообработке получают торцовые фрезы, оснащенные СМП из минералокерамики и композитов.

Форма пластины влияет на силу резания, число режущих кромок, точность обрабатываемой поверхности и, до некоторой степени, на конфигурацию обрабатываемой детали.

Рекомендации по выбору конструктивных элементов фрез с СМП, их конструкции корпуса, способа закрепления пластин, размеров фрезы, типоразмера пластины, формы режущей кромки и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4,].

Геометрия инструмента в значительной степени определяется типом пластин и их расположением в корпусе фрезы.

Углы в плане j и j для многранных пластин указаны ниже:

число граней в пластине....................................................4 5 6

главный угол в плане j ..................................................75.......67.....55

вспомогательный угол в плане j ..................................15........5.......5

Рис. 7. Фреза торцовая насадная с механическим креплением СМП

Значения углов в плане j и j и рабочая длина режущей кромки для круглых пластин зависят от глубины резания.

Передние углы g выбираются в зависимости от марки обрабатываемого материала по табл.2. Задние углы a получаются за счет установки режущей пластины в корпусе в пределах 8...10 .

Кроме главного угла в плане различают дополнительные углы, которые определяют форму режущего зуба торцовой фрезы в пространстве. На рис. 8 представлены углы фрезы в различных плоскостях относительно оси вращения инструмента: радиальный передний угол , определяется по формуле

,

осевой наклон пластины определится по формуле

,

угол наклона режущей кромки l, определится как

,

где .

При рассмотрении геометрии торцовых фрез возможны следующие конструкции: фрезы с положительными или отрицательными значениями передних углов как радиального, так и осевого; с отрицательными радиальными и положительными осевыми передними углами (см. табл. 3).

Фрезы с отрицательными передними углами применяются для обработки твердых сталей и чугунов при тяжелой ударной нагрузке, с положительными углами - для обработки вязких материалов, алюминия, пластичных сталей.

Рис. 8. Геометрические параметры торцовой фрезы, оснащенной СМП

Таблица 3. Значения углов g , g торцовых фрез, оснащенных СМП

Вид фрезы Угол, град.
g g
С отрицательными передними углами 0...-14 -6...-10
С положительными передними углами 0...15 2...15
С отрицательными радиальными и положительными осевыми передними углами 0...-20 2...20
Для обработки алюминия и алюминиевых сплавов 10...15 15...18

В технических требованиях на рабочих чертежах торцовых фрез указать:

1. Материал режущей части фрезы.

2. Твёрдость режущей части фрезы.

3. Материал корпусов фрез (для сборных фрез).

4. Твёрдость корпусов фрез.

5. На задней главной и вспомогательной поверхностях вдоль режущих кромок допускается ленточка шириной не более 0,1 мм;

6. Радиальное биение главных режущих кромок относительно оси отверстия при базировании на опорный торец не более: мм.

7. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н 14, валов h 14, ос­тальных ± t / 2;

8. * Размеры для справок;

9. Маркировать обозначение, диаметр фрезы и марку материала.

Радиальное биение режущих кромок в зависимости от диаметра фрезы выбирается:

Диаметр фрезы, мм Радиальное биение Радиальное биение

2 смежных зубьев 2 противоположных зубьев

До 100 0,05 0,08

Св. 100 до 200 0,06 0,10

Св. 200 0,06 0,12

Торцовое биение режущих кромок на радиусе наружной окружности фрезы при контроле на оправке и базировании на опорный торец не должно быть более:

для фрез диаметром до 100 мм – 0,04 мм,

для фрез диаметром св. 100 до 200 мм – 0,05 мм,

для фрез диаметром св. 200 мм – 0,06 мм.

Концевые фрезы. Концевые фрезы широко используются для обработки плоскостей, пазов, уступов. Концевые фрезы из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком по ГОСТ 17025-71 выпускаются диаметром 2...28 мм, с коническим хвостовиком по ГОСТ 17026-71 - диаметром 10...63 мм.

Диаметр концевой фрезы d (рис. 9) назначается конструктивно исходя из формы и размеров обрабатываемой детали. Например, для обработки паза диаметр фрезы должен соответствовать ширине фрезеруемой канавки; обычно он меньше ширины обрабатываемого паза на 0,1 мм. Значение диаметра округляется до стандартного.

Длина фрезы определяется как L = l + l + l , где l - длина режущей части; l - длина шейки; l - длина хвостовика. Принять l = 2,5 d для фрез диаметром до 10 мм, l = 2 d - для фрез диаметром от 10 до 25 мм и l = 1,5 d - для фрез диаметром свыше 25 мм.

Количество зубьев концевых фрез зависит от диаметра фрезы и определяется из соотношения Z =(0,1...1,3) d ³ 2...12.

Для выполнения условия равномерности фрезерования зубья на цилиндрической части выполняют с углом наклона w = 30...45°. Как правило, фрезы с торцовыми зубьями - праворежущие.

Рис.9. Фреза концевая

Форма зубьев с параболической или двухугловой спинкой выбирается в зависимости от числа зубьев.

Методика выбора конструктивных элементов стружечной канавки приведена в разделе цилиндрических фрез.

Профиль режущей кромки на торцовых зубьях определяется профилем дна фрезеруемой канавки. Специальными концевыми фрезами изготовляют канавки: Т-образные, в форме ласточкиного хвоста, а также шпоночные пазы для различных видов шпонок.

Размеры концевых фрез из быстрорежущей стали представлены в табл. 4, фрез с коническим хвостовиком – в табл. 5.

Фрезы изготовляются сварными. Рабочая часть фрез изготовляется из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73, крепежная часть – из стали 40Х, 45Х, 50Х по ГОСТ 4543-71. Фрезы концевые твердосплавные изготовляются монолитными цельными диаметром d = 3…12 мм; L = 28…60 мм; z = 3…5 (рис. 10), со сменными многогранными пластинами широко используются при фрезеровании с вертикальной подачей и прерывистым врезанием пазов, карманов, уступов и других поверхностей заготовок. Изготовляются диаметрами от 16 до 84 мм. На рис. 11 приведена конструкция фрезы, оснащенная пятигранной твердосплавной пластиной.


Таблица 4. Фрезы концевые из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком

D, мм L, мм 1, мм z   D, мм L, мм 1, мм z
      тип 1 тип 2       тип 1 тип 2
                   
2,5                  
                   
3,5                
                 
                 
                 
                   
                   
                   

Таблица 5. Фрезы концевые из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком

Размеры, мм Число зубьев z Конус Морзе   Размеры, мм Число зубьев z Конус Морзе
Наружный диаметр D Общая длина L Длина рабочей части 1 тип 1 тип 2 Наруж- ный диаметр D Общая длина L Длина рабочей части 1 тип тип 2    
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
                         
               
                               

Шпоночные фрезы выполняются двухзубыми (рис. 12). Они срезают стружку как при осевой, так и при продольной подачах. Для этой цели они имеют задние и передние углы на торце и на образующей. Угол наклона стружечных канавок

w = 12...15°. Направление винтовых зубьев должно совпадать с направлением вращения фрезы. Для облегчения врезания в обрабатываемый материал торцовые зубья снабжены вспомогательным углом в плане . У оси фрезы делается подточка так же, как у обычных спиральных сверл [1,2,3]. Режущая кромка одного из двух зубьев фрезы перекрывает ее центр на 0,5...1,0 мм. Это делается с целью срезать весь металл на дне канавки.

Диаметр фрезы рассчитывается по формуле

,

где Н - допуск на ширину шпоночного паза; b - ширина шпоночного паза; - предельное отклонение размера В.

Геометрические параметры торцовых зубьев аналогичны углам, рассмотренным выше, за исключением угла l, который равен нулю.

Рис. 10. Монолитная концевая твердосплавная фреза

 
Рис. 11. Фреза концевая, оснащенная пятигранной твердосплавной пластиной


Размеры шпоночных фрез из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком приведены в табл. 6; с коническим хвостовиком (рис. 12) приведены в табл. 7.

Таблица 6. Размеры шпоночных фрез с цилиндрическим хвостовиком, мм

D * d по h 6 L Отверстия центр. по ГОСТ 14034-74 Форма А 1 1 1 2 1 3 1 4 h t b f r Шаг спи­рали Ис-пол-не-ние
d 1 d 2* 1 5 1 6
      1,6 3,35 2,0 1,52         1,8 0,5 0,8 0,3 0,3    
         
                2,5 0,8    
           
      2,0 4,25 2,5 1,95             0,5 0,5    
           
       
            3,5  
       
           
             
       
      2,5 5,30 3,1 2,42           1,5  
           
       
                4,5    
           
           
            5,5 0,6  
       
      3,15 6,70 3,9 3,07              
         
         

В технических требованиях на рабочих чертежах концевых фрез указать:

1. Материал режущей части фрезы – сталь быстрорежущая по ГОСТ 19265-73.

2. 62…65 HRCэ.

3. Материал хвостовиков сварных фрез – сталь марки 40Х по ГОСТ 4543-71.

4. 30…50 HRCэ.

5. Радиальное биение режущих кромок зубьев относительно оси хвостовиков не более 0,02 мм.

6. Торцовое биение режущих кромок на фрезах не более 0,03 мм.

7. Прямая конусность на режущей части фрезы не допускается.

8. Не указанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов – по hl4, остальных – ± t / 2.

9. Остальные технические требования по ГОСТ 9140-80.

10. Маркировать: обозначение фрезы, марку режущей части.

Таблица 7. Размеры шпоночных фрез с коническим хвостовиком, мм

D * L l l 1 l 2 d r
             
       
           
       
           
       
       
           
       
             
       
       
           
       
       
           
       
             
       
       
           
       
       
           
       

Фрезы для Т-образных пазов (рис.13) выполняются с разнонаправленными зубьями. С целью повышения прочности зубьев на торце зуба выполняется фаска размером 0,5´30°. Для снижения трения на обоих торцах зуба делается поднутрение с углом j = 1°30 ...2°.

Твердосплавные концевые фрезы общего назначения изготовляют с цельной рабочей частью, с коронкой, с напаянными твердосплавными пластинами и с механическим реплением СМП.

Рекомендации по выбору конструктивных элементов цельных фрез, а также твердосплавных фрез и оснащенных СМП, их конструкции корпуса, способу закрепления пластин, размеров фрезы, типоразмера пластины, формы режущей кромки и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4].

Геометрические параметрыконцевых фрез выбираются как и для цилиндрических и торцовых фрез.

Дисковые фрезы. Дисковые фрезыприменяются для прорезки пазов, канавок, разрезки металла. Они изготовляются цельными и сборными.


 
Таблица 12. Фреза шпоночная из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком


 
 
 


Номинальный размер паза (В п) Наружный диаметр D h12 Ширина рабо­чей части B hl2 Общая длина L Исполнения Конус Морзе
   
Число зубьев
  18,0          
  21,0          
  25,0          
  32,0          
  40,0          
  50,0        
  60,0        
  72,0        

Рис. 13. Фреза для обработки Т-образных пазов

 
 
 

Отрезные фрезы. В зависимости от наружного диаметра D и ширины фрезы B они могут быть цельными, с припаянными пластинками твердого сплава и сборными (со вставными зубьями или сегментами) (рис. 14).

Геометрические параметры назначаются в соответствии с рекомендациями, приведенными выше.

Для улучшения условий резания и распределения нагрузки на зубья с двух сторон выполняются переходные режущие кромки в виде фасок под углом 45° на длине (0,2...0,3) B. Применяются также фаски, чередующиеся через зуб на каждой стороне. Задняя поверхность по фаске затачивается с задним углом . Наиболее благоприятной является параболическая форма стружечной канавки. Высота зуба h= (0,42...0,46) P, радиус закругления у дна канавки r = (0,55...0,60) h, радиус дуги, очерчивающий спинку зуба R = (0,11...0,18) D. Торцовые поверхности фрезы затачивают со вспомогательным углом в плане .

Размеры l и l , определяющие расположение паза в корпусе у сборных фрез, рассчитываются по формулам

l , l .

Остальные конструктивные размеры и примеры конструкций приведены в работах [ 1, 2, 3, 4 ] и ГОСТ 2679-73. 16230-81.

Пазовые фрезы. Пазовые фрезы (рис.15) односторонние прямозубые внешне они подобны дисковым трехсторонним фрезам, но имеют меньшую длину главных режущих кромок и применяются при фрезеровании пазов, а также уступов или нешироких плоскостей.

Зубья только на цилиндрической части, поэтому на торцах зубьев предусмотрен угол в плане

j = 0°30 на высоте 1,0...1,5 мм. Ширина режущей кромки на вершине зуба принимается равной ширине паза с допуском 0,04...0,05 мм. Количество зубьев Z = (2,0...2,5) . Основные параметры зубьев: h= (0,4...0,5) P,

r = 0,5...2 мм, f = 0,8...2,0 мм, g = 5°, a = 6...10°, угол стружечной канавки 55...65°.

Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы. Диаметр фрезы D и ширина фрезерования В назначаются в зависимости от размеров обрабатываемой детали. У двухсторонних фрез ширина В должна быть на 3...5мм больше ширины обрабатываемого уступа. У трехсторонних фрез ширина В должна обеспечивать обработку ширины паза в заданных допусках (рис. 16).

 
Она вычисляется по формуле

,

где b – ширина обрабатываемого паза;

Н – допуск на ширину паза;

- предельное отклонение размера .

Число зубьев фрез с мелкими зубьями

.

Для трехсторонних фрез с разнонаправленными зубьями (рис. 17).

.

Полученные величины Z следует округлить до ближайшего четного значения и сопоставить с размерами, рекомендуемыми в табл. 8.

Таблица 8. Размеры дисковых фрез трехсторонних из быстрорежущей стали, мм

D js 16 В d H 7 d 1 не менее Число зубьев фрез с, не более, фрез  
Общего назначения Для шпоночных пазов  
Тип 1 Тип 2  
          2 x 7 0,2 0,1  
5; 6; 7; 8 0,2  
  0,3  
          2 x 8 0,1  
5; 6; 7; 8 0,2  
10; 12; 14; 16 0,3 0,3  
  5; 6; 7; 8       2 x 9 0,2  
10; 12; 14; 16 0,3  
18; 20 0,5  
  6; 7; 8;       2 x 10 0,2  
10; 12; 14; 18 0,3  
20; 22; 25 0,5  
          2 x 11 0,2  
10; 12; 14; 16; 18 0,3  
20; 22; 25; 28 0,5  
  10; 12; 14; 16; 18       2 x 12 0,3  
20; 22; 25; 28; 32 0,5  
  12; 14; 16;18       2 x 13 0,3  
20; 22; 25; 28; 32 0,5  
36; 40 0,8  

Фрезы дисковые, оснащенные твердосплавными пластинами, применяли обычно в напайном варианте. Однако вследствие сложности заточки и из-за отпаивания режущих пластин все большее распространение получают фрезы с механическим креплением СМП (см. рис. 18; 19).

Диаметр сборных стандартных фрез по ГОСТ 9474-74 составляет от 75 до 515 мм, ширина в зависимости от диаметра составляет от 14 до 40 мм.

Остальные конструктивные размеры и примеры конструкций приведены

в работах [1,2,3,4] и ГОСТ 3355-78, ГОСТ 9474-73, ГОСТ 16227-81, ГОСТ

16229-81.


 
Рис. 14. Фреза дисковая отрезная


 
Рис. 15. Фрезы дисковые пазовые с острозаточенным зубом


Рис. 16. Фреза дисковая трехсторонняя (тип 1)

Рис. 17. Фреза дисковая трехсторонняя с разнонаправленными зубьями (тип 2)

Тип 1, исполнение 1

Тип 1, исполнение 2

 
Рис.18. Фрезы дисковые, оснащенные СМП


 
Рис. 19. Фрезы дисковые, оснащенные СМП

Угловые фрезы. Угловые фрезы предназначены для обработки плоскостей, расположенных под углом. Они подразделяются на одноугловые (рис. 20) и двухугловые (рис. 21). Фрезы небольших диаметров делаются цельными, фрезы больших диаметров могут оснащаться пластинками твердого сплава. Фрезы диаметрами до 50 мм рекомендуется делать хвостовыми, свыше 50 мм – насадными.

Одноугловые фрезы делаются с углом конуса j в пределах 55...100° через каждые 5°, двухугловые изготовляются с общим углом конуса j в пределах 55...90°, причем меньший угол принимается в пределах 15...25° в зависимости от размеров общего угла.

Для фрезерования канавок режущих инструментов используются одноугловые фрезы с углами конуса j = 18, 22, 25 и 30°.

Габаритные размеры принимаются такие же, как и для всех дисковых фрез. Размеры угловых фрез, выпускаемых инструментальными заводами (ТУ-035-526-76): диаметр 40…80 мм, диаметр под оправку 16…22 мм, ширина 8…25 мм.

Спинка зуба фрезы одноугловая. Передняя поверхность его затачивается под углом g = 10°. На вершине выполняется фаска шириной f = 0,8...1 мм под углом a = 15°. Угол стружечной канавки q = 70°.

Основные конструктивные размеры и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4].

ФРЕЗЫ С ЗАТЫЛОВАННЫМИ ЗУБЬЯМИ

Фасонные фрезы. Фасонные фрезы (рис. 22) широко применяются в промышленности для обработки поверхностей и канавок сложного фасонного профиля. В основном они выпускаются с затылованными зубьями и стандартизированы: фрезы полукруглые выпуклые и вогнутые (ГОСТ 9305-69), фрезы пазовые (ГОСТ 8543-71), фрезы для нарезания зубчатых колес и др.

Последовательность проектирования фрез с затылованными зубьями.

1. Определить высоту профиля фрезы

H = h + (1…2) мм,

где h - глубина обрабатываемой канавки, мм.

2. Определить ширину фрезы

В = b + (1…3) мм,

где b - ширина обрабатываемой канавки, мм.

3. Определить наружный диаметр D фрезы

,

где d = 5,28 h ´ b - диаметр оправки, мм.

После расчета диаметр d округлить до размеров стандартных оправок 16, 19, 22, 27, 32, 40, 50 и 60 мм, а диаметр D округлить с кратностью 5 мм.


 
Рис. 20. Фреза одноугловая


 
Рис. 21 Фреза двухугловая


Рис. 22. Фреза дисковая фасонная

4. Найти число зубьев фрезы. Оно обычно рассчитывается из условия равномерности фрезерования, при котором отношение угла контакта РК с поверхностью резания к угловому шагу зубьев составляет не менее 2.

Вычисленное значение Zс округлять до большего целого числа: 8, 9, 10, 12, 14. 16…

5. Назначить величину заднего угла a = 10 …15 и величину переднего угла g = 0.

6. Определить величину радиального затылования фрезы шлифовальным кругом:

.

Определить величину предварительного затылования резцом:

Полученные значения K и K 1 округлять до ближайшей большей величины подъема затыловочного кулачка по табл. 9.

Таблица 9. Величины подъема затыловочных кулачков

K, K 1, мм Интервал изменения, мм
0,25…2 0,25
2…10 0,5
Свыше 10 1,0

7. Рассчитать задний угол на наклонных участках профиля зуба фрезы:

,

где j - угол наклона касательной к профилю зуба фрезы в рассматриваемой точке (определить графически).

8. Определить глубину стружечной канавки (рис. 23):

где – радиус дна канавки, который следует округлить до большего значения: 1; 1,5; 2; 2,5; 3… мм.

Размер Н также округлить с точностью до 0,5 мм в большую сторону.

9. Рассчитать угол стружечной канавки. Стружечная канавка должна обеспечивать:

– выход шлифовального круга перед последующим зубом из затылования;

– достаточное количество переточек;

– прочность зуба фрезы и размещение стружки.

Вначале следует найти минимально необходимый угол канавки, полагая передний угол равным нулю,

q ,

где - угол холостого хода кулачка, который принять равным 60°.

Для увеличения объема канавки предусмотреть скос от точки М (рис. 23) под углом 5…10° к линии ОА и полученную величину утла q = q округлить до ближайшего значения угла при вершине (18, 22, 25, 30)° нормализованных фрез с условным профилем [1, 2, и др.].

D
D

Рис. 23. Расчет затылованной фрезы на прочность

10. Проверить зуб и корпус фрезы на прочность.

Условие прочности зуба в случае двойного затылования выражается отношением С/Н ³ 0,65, где в соответствии с рис. 23,

.

Здесь же следует рассчитать предварительный наружный диаметр, который требуется выдержать при точении заготовки фреза и затыловании ее зубьев резцом:

D

где D - припуск на шлифование зуба поверху.

Условие прочности корпуса фрезы в опасном сечении (по шпоночному пазу) выражается неравенством ,

где d - диаметр посадочного отверстия под оправку, рассчитываемый по

эмпирической формуле

.

Полученное значение d округлить до стандартного размера: 13, 16, 19, 22, 27, 32, 40, 50… мм.

Размер а рассчитать согласно рис. 23 по формуле

где t 1 - глубина захода шпоночного паза в отверстие (по ГОСТ 9472 -70).

Глубину захода шпоночного паза назначить в зависимости от диаметра посадочного отверстия:

Диаметр d, мм8 10 13 16 19 22 27 32 40

Глубина паза t 1, мм 8,9 11,5 14,6 17,7 21,1 24,1 29,8 34,8 43,5

Если условие прочности зуба или корпуса фрезы не выполняется, то следует уменьшить , уменьшить Zс или изменить форму дна впадины фрезы (см. рис. 23). Тогда при расчетах размера а и отношения С/Н вместо Н нужно подставить H 1. Зуб такой конструкции и корпус будут усилены. Размер Н 1можно приближенно рассчитать по формуле

Н 1 = С /0,7.

В технических требованиях на рабочих чертежах фасонных фрез указать:

1. Материал фрезы – сталь быстрорежущая по ГОСТ 19265-73.

2. 62…64 HRCэ.

3. Биение режущих кромок относительно оси не более 0,02 мм.

4. Биение торцов относительно оси не более 0,03 мм.

5. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов – по hl4, остальных – ± t / 2;

6. Число зубьев z.

7. Маркировать: обозначение и материал фрезы.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  


2