Дослідження конструкцій фрез - Вчись Як На Парах!
Мета роботи: Закріплення відомостей про основні частини та елементи різних видів фрез, їх геометричні параметри, елементи режиму різання та шару, що зрізається. Ознайомлення з методами вимірювання геометричних параметрів фрез та приладами, які застосовуються для цієї мети. Набуття навичок ескізування циліндричних та торцевих фрез.
Інструменти та приладдя до роботи
2. Пристрій для закріплення фрез – 1 шт.
3. Штангенциркуль або мікрометр гладкий – 1 шт.
4. Кутомір Бабчініцира - 1 шт.
5. Індикаторна головка годинникового типу – 1 шт.
Фреза– багатолезовий інструмент, що застосовується для обробки площин, пазів, шліців, різьблення, фасонних поверхонь, розрізання. Одночасна участь у роботі кількох зубів забезпечує високу продуктивність обробки. Фреза є тілом обертання, на утворюючій поверхні якого або на торці є ріжучі зуби. Незважаючи на різноманіття фрез, схема роботи відповідає циліндричному або торцевому фрезерування (рис. 3.1).
Мал. 3.1. Види фрезерування
При циліндричному фрезеруванні вісь фрези паралельна оброблюваної поверхні робота проводиться зубами, розташованими на циліндричній поверхні, і крім зубів, розташованих на циліндричній поверхні, працюють зубці, наявні на торцевій поверхні.
Елементи режиму різання та шару, що зрізається
Головний рух при фрезеруванні – обертання фрези. Рух подачі – поступальне чи обертальне переміщення заготовки.Швидкість різанняv – (м/хв) – окружна швидкість найбільш віддаленої від осі обертання точки ріжучої кромки фрези:
,
Де D – діаметр фрези, мм; n –частота обертання фрези, об/хв.
ПодачаS — величина переміщення оброблюваної заготовки щодо фрези. Подача у звичайних фрезерних верстатів буває горизонтальна та вертикальна. Розрізняють три види подачі: подача однією зуб фрези – SZ, подача однією оберт фрези S0 і хвилинна подача SM. Між ними існує співвідношення:
,
Де z – число зубів фрези.
Глибина різанняt – відстань між оброблюваною та обробленою поверхнями, виміряна перпендикулярно останньої (рис. 3.1).
Ширина фрезеруванняВ – ширина оброблюваної поверхні в напрямку, паралельному осі фрези. У циліндричних фрез ширина фрезерування збігається з шириною оброблюваної заготовки, у дискових фрез - з шириною паза, у торцевих і кінцевих фрез - з глибиною шару, що зрізається.
Ширина зрізуb – довжина сторони шару, що зрізається, утворена поверхнею різання. Для прямозубої фрези b = В, для циліндричної фрези з гвинтовими зубами b є змінною величиною. Для торцевих фрез:
,
Де j – кут у плані ріжучої кромки зуба торцевої фрези;
w – кут нахилу ріжучої кромки.
Траєкторією відносного робочого руху точки різальної кромки фрези є подовжена циклоїда. При відносинах швидкості руху деталі до швидкості обертання фрези, дуга циклоїди мало відрізняється від дуги кола. Для спрощення математичного опису розмірів шару, що зрізається при фрезеруванні дугу циклоїди можна замінити дугою кола з діаметром рівним діаметру фрези. Помилка не перевищуватиме одного відсотка.
Кут контакту фрезиd – центральний кут, що відповідає дузі контакту фрези із заготовкою (рис. 3.2). Розрізняють також миттєвий кут контакту y –центральний кут між радіусом, проведеним у початкову точку торкання зуба фрези із заготівлею, та радіусом, проведеним у точку миттєвого положення зуба. Для циліндричних, кінцевих, дискових та фасонних фрез виходить з виразу:
,
Для торцевих фрез при симетричному різанні:
,
.
Мал. 3.2. Кут контакту при фрезеруванні
А – циліндричною фрезою;
Б - торцевою фрезою.
Геометричні параметри циліндричної фрези
Циліндрична фреза є циліндричним тілом, на поверхні якого в поздовжньому напрямку прорізані канавки для розміщення стружки. Перетин канавки з циліндричною поверхнею утворює ріжучі кромки. Для більш плавної роботи фрези і збільшення числа одночасно працюючих зубів стружкові канавки роблять гвинтовими. Циліндрична фреза працює в умовах вільного різання. На кожному її зубі є одна ріжуча кромка. Частина стружкової канавки у кромки є передньою поверхнею, а поверхня циліндра - задньою. Зуб фрези може бути гострим або затилованим (рис. 3.3). Гостро загострені зубці фрез переточуються по задній поверхні. Спинка зуба може бути виконана за прямою, ламаною або параболою. Кожен ріжучий зуб має такі ж елементи та кути, як різець.
Мал. 3.3. Форми зубів фрези
А, б, в – гостра;
Головний передній кутg – кут між передньою поверхнею і основною площиною, що проходить через вісь фрези і точку ріжучої кромки, що розглядається (рис. 3.4, а). Цей кут забезпечує сходження стружки по передній поверхні і вимірюється в площині, перпендикулярній ріжучій кромці. У цій площині вимірюють задній кут a, (рис. 3.4, б).
Мал. 3.4. Схема вимірювання кутівфрези методом координат
а – переднього кута;
б - заднього кута.
Головний задній кутa – кут між дотичною до задньої поверхні фрези та площиною різання. Траєкторія руху розглянутої точки різальної кромки, що визначає положення площини різання, приймається за дугу кола, тому головний кут вимірюється в площині перпендикулярної до осі фрези (рис. 3.4 б). У цьому площині вимірюється передній кут g1. Якщо фреза з гвинтовими зубами, то ріжучі кромки є гвинтовими лініями. Кут їхнього нахилу до осі фрези називають кутом нахилу гвинтової канавки w.
У фрез розглядають:
Окружний крок фрезиTТв торцевій площині (довжина дуги по торцю фрези між двома сусідніми зубцями):
,
Де D – діаметр фрези;
z – кількість зубів фрези.
Крок зубців фрези у нормальному перерізі:
.
Де – головний кут у плані;
Осьовий крок зубів фрези:
.
Де – кут нахилу гвинтової канавки;
Крок гвинтової канавки зубів фрези:
.
При проектуванні інструменту та при виготовленні шаблонів для контролю фрези всі розміри задаються в площині торця фрези (М-М). Щоб перейти від величин кутів, виміряних у торцевій площині, до величин кутів нормальної площині, використовуються відносини.
Геометричні параметри торцевої фрези
У торцевих фрез зуби подібні до прохідних різців. У різанні, крім головної, бере участь допоміжна ріжуча кромка. Зуб фрези має кути у плані j, j1, e.
Головний кут у плані j – кут між площиною різання та робочою площиною.
Допоміжний кут у плані j1 – кут між проекцією допоміжної (торцевої) ріжучої кромки на основну площину та робочою площиною.
Увершини кожного зуба для зміцнення та поліпшення умов тепловідведення заточують перехідну ріжучу кромку під кутом. Головний передній кут g вимірюється в площині сходу стружки, що умовно приймається в напрямку, перпендикулярному до ріжучої кромки (N-N). Це кут між дотичної до передньої поверхні зуба фрези та основною площиною. Головний задній кут a вимірюється в площині, в якій лежить траєкторія руху точки ріжучої кромки, тобто в площині перпендикулярної осі фрези (А-А) і збігається з напрямком подачі.
Задній кутa – кут між дотичною до задньої поверхні зуба фрези та площиною різання.
У головній січній площині N-N вимірюють нормальний задній кут aN:
.
У торцевих фрез розглядають також поперечний передній кут g1 в площині А-А і поздовжній передній і задній кут фрези в січній площині, паралельної осі фрези (g2, a2). Між кутами, що вимірюються в різних площинах, існує така залежність:
.
У перерізі З-С вимірюється допоміжний задній кут a1. Основними геометричними параметрами фрез є: головний передній кут g, рівний більшості фрез, виготовлених із швидкорізальної сталі, +15°, а твердосплавних фрез від –15° до +15°; головний задній кут a, рівний для фрез з дрібним зубом, виготовлених з швидкорізальної сталі, 14 - 20 °, з великим зубом -12 -14 °, а для твердосплавних фрез -8 -15 °; допоміжний задній кут a1, рівний більшості фрез 5 – 8°; головний кут у плані j, рівний 90 ° для кінцевих і торцевих фрез з кутовими кромками - 45, 60, 75 °; кут у плані jO перехідної кромки, зазвичай дорівнює половині кута j; допоміжний кут у плані j1, величина якого зазвичай не перевищує 2 - 5 °, причому на зубах часто робиться ділянка з j1,рівним 0 °; кут нахилу зубів w, величина якого для кінцевих фрез зазвичай становить 30 - 45 °, для торцевих -25 - 40 °, для циліндричних -30 - 60 °.
На експлутаційні показники фрез великий вплив мають умови остаточного формоутворення поверхонь їх ріжучих зубів, яке виконується заточуванням. Для відновлення ріжучих властивостей застосовують шліфувальні круги. Обробці піддаються передні та задні поверхні зубів, розташовані як на циліндрі, так і на торці фрези. Для більшості фрез, що лімітує, є зношування фрези по задній поверхні. Це тим, що фрези працюють у зоні тонких стружок, мають товщину трохи більше 0,3 мм (частіше трохи більше 0,1 мм). Допустиме зношування встановлюється в межах, наведених у табл. 1.