Дисковые отрезные и прорезные фрезы
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ФРЕЗ Пособие к практическому занятию по дисциплине «Процессы формообразования и инструменты»
Разработан Промптоа АЛ.
Иркутск 2014
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ФРЕЗ Фрезы относятся к числу самых распространенных режущих инструментов. С их помощью можно получать поверхности самых различных форм, в том числе наружные и внутренние 1юверхности вращения. Являясь многозубыми инструментами, они обеспечивают высокую производительность и позволяют обрабатывать точные детали. В механообрабатывающем производстве фрезерные станки составляют около 18%, а в авиационной промышленности - до 50-60%. С учетом решаемых технологических задач всё это определило многообразие конструкций фрез.
Дисковые отрезные и прорезные фрезы Дисковые отрезные и прорезные фрезы предназначены для отрезки заготовок и получения узких пазов небольшой глубины на горизонтально-фрезерных станках (рис. 1). По точности исполнения эти фрезы имеют два класса: класс Г - для прорезки шлицев в головках винтов и шурупов под плоскую отвертку и класс 2 - для прорезных и отрезных работ, к точности которых не предъявляются особые требования. Изготавливают дисковые отрезные и прорезные фрезы цельными насадными, что предусматривает их крепление на оправках с использованием проставочных колеи (рис. 2). Основным материалом для них является быстрорежущая сталь. Диапазон диаметров стандартных отрезных и прорезных фрез 20.„315 мм при ширине от 0,2 до 6 мм. Для передачи крутящего момента предусмотрен шпоночный паз. Рис. I. Схема фрезерования отрезными и прорезными фрезами Рис 2. Закрепление насадной фрезы на оправке. 1 - фрезерная оправка; 2 -проставочное кольцо; 3 - фреза; 4 - опорная втулка; 5 - гайка
Фрезы диаметром мeнее 125 мм и шириной мене 3 мм изготавливают и без шпоночного паза с передачей крутящего момента только силами трения, создаваемыми на торцовых поверхностях фрезы проставочными кольцами. Тем самым устраняется концентратор напряжений в виде шпоночного паза. Число зубьев у отрезных и прорезных фрез делают увеличенным с учетом того, что угол контакт фрезы с заготовкой часто имеет малую величину. Для обеспечения плавной работы инструмента желательно, чтобы соблюдалось отношение ψк/ε≥ 2, где ψк - угол контакта фрезы сзаготовкой; ε - центральный угол между зубьями. Зубья имеют остроконечную форму с прямолинейной спинкой (рис. 3в). Режущие кромки выполняют только на периферии, в связи с чем по боковым поверхностям предусматривают поднутрение с углом φ1=5'...1º в зависимости от ширины фрезы. Поднутрение доводят или до центрального отверстия (рис. 3а), или только до диаметра d1= (1,5...2,0) d0 , (рис. 3б). В результате создается утолщенная ступица с плоскими торнами, перпендикулярными оси отверстия, что повышает точность установки инструмента и его прочность. В тех случаях, когда требуется отрезка заготовок больших размеров, вместо отрезных фрез используют сегментные пилы, диаметр которых начинается от 250 мм к доходит до 2000 мм (рис. 4). Работают сегментные пилы на круглопильных станках, которые входят в число основного оборудования заготовительных цехов. В связи с этим специфичным является крепление сегментных пил, предусматривающее наряду с центральным посадочным отверстием четы ре поводковых отверстия. Сегментная пила представляет собой диск, по периферии которого с помощью заклепок закреплены сегменты. Для повышения жесткости инструмента дополнительно сегменты соединяют заклепками и друг с другом. В том случае, когда сегменты изготовлены из быстрорежущей стали, на сегменте четыре - восемь зубьев. Для отрезки заготовок из высокопрочных материалов используют твердосплавные сегментные пилы. В этом случае сегмент имеет один зуб с напаянной на него пластиной твердого сплава.
В связи с тем, что глубина пропила может быть большой, конструкция сегментов имеет ряд особенностей. Для повышения прочности зубьев их спинку делают радиусной, а для улучшения условий завивания и размещения стружки радиус канавки между зубьями имеет большую величину по сравнению с выполняемым у отрезных и Прорезных фрез. Боковые поверхности сегментов помимо поднутрения снабжают углублениями П-образиой формы, что дополнительно уменьшает площадь контакта но боковым поверхностям килы и улучшает условия проникновения СОЖ в зону резания. Рис. 4. Сегментная пила(а), сегмент из быстрорежущей стали (б); твердосплавный сегмент (в)
2. Дисковые пазовые фрезы Дисковые пазовые фрезы предназначены для получения открытых шпоночных пазов, то есть пазов, имеющих выход на торец вала. Соответственно они работают по схеме, показанной на рис. 1, обеспечивая точность по ширине паза IT9. Выполняют дисковые пазовые фрезы насадными цельными из быстрорежущей стали. Закрепляют их на оправке согласно рис. 2. Зубья у дисковых пазовых фрез делают прямыми остроконечными или затылованными (рис. 5), Главные режущие кромки у них расположены на цилиндрической поверхности. При остроконечной форме зубьев по торцам выполняют поднутрение с углом φ1 =1...2º, подобно тому, как это делают у отрезных и прорезных фрез. Для обеспечения необходимой точности получения шпоночного паза начинают поднутрение, отступя на некоторое расстояние от вершин зубьев. На участках, примыкающим к ним, длиною 1,0...1,5 мм сохраняют ленточки с φ1 =0. При затылованных зубьях необходимую ширину фрезы обеспечивают торцовые режущие кромки с φ1 =0. протяженностью 1,5..,2,5 мм. Ширину остальной части зубьев ступенчато уменьшают, выполняя на них кольцевые выточки. Дляобеспечения необходимой точности установки инструмента на оправке, при любой форме зубьев ступица дисковой пазовой фрезы отделена от рабочей части выточками. Базирующие поверхности ступицы (посадочное отверстие и примыкающие к ней торцовые плоскости) имеют повышенную точность исполнений.
Дисковыми пазовыми фрезами получают и лазы для сегментных шпонок большого радиуса (25 мм и более) при использовании радиальной подачи. При малых размерах пазов их получают с помощью специальных фрез (рис. 6). При той же конструкции рабочей части, что и дисковые пазовые фрезы, они имеют цилиндрический хвостовик, а со второй стороны - бобышку с центровым отверстием. Установкой в него центра станочного приспособления создают фрезе вторую опору, увеличивал жесткость ее закрепления.
Рис. 6. Фреза для пазов сегментных шпонок. 3. Дисковые двух- и трехсторонние фрезы Зубья дисковых двух- и трехсторонних фрез в дополнение к периферийной режущей кромке имеют режущие кромки достаточно большой протяженности на одной или двух боковых поверхностях инструмента Применяют эти фрезы соответственно для обработки уступов и пазов (рис. 7). Они. как и рассмотренные выше, являются насадными. Выполняют их цельными к сборными.
Цельные фрезы изготавливают из быстрорежущей стали с остроконечными зубьями. Для создания положительного переднего угла на торцовых режущих кромках у двухсторонних фрез зубья делают наклонными (рис. 8а). У трехсторонних фрез зубья могут быть или прямыми, или наклонными. В первом случае на торцовых режущих кромках у, =0(ри<;. 861. Во втором варианте, для того чтобы избежать отрицательных передних углов на торцовых режущих кромках, направление.зубьев чередуют, удаляя ту сторону зуба, на хоюроЙ торцовая режуще кромка получалась бы с отрицательным передним углом (рис. 9). Сборные дисковые ф}>езы с ножами нэ ■; Рис. 8 Дисковые фрезы: а - двухсторонние. 6 - трехсторонние быстрорежущей стали имеют клиновое крепление, дополненное рифлениями, наносимыми на опорные плоскости ножа и паза (рис. 10)- Подобную конструкцию могут иметь и твердосплавные фрезы, у которых на ножи напаивают пластины твердого сплава,
Доя дисковых двух- и трехсторонних фрез характерно их использование в наборах, когда на оправке устанэолиа;*к>т несколько фрез, выдерживая между ними с помощью поставочных колец расстояния, определяемые размерами детали (рис, 11). Для повышения плавности работы, снижения шума, вызываемого резонансными колебаниями, что свойственно работе фрез в наборе, предусматривают их взаимное угловое смешение на некоторую величину. Рис. 9. фреза дисковая трехсторонняя с разнонаправленными зубьями
Цилиндрические фрезы Цилиндрические фрезы предназначены для обработки плоскостей по схеме, представленной на рис. 12. Для повышения плавности работы Зубья цилиндрических фрез выполняют винтовыми. Они имеют только периферийные режущие кромки, вследствие чего длина фрезы должна быть больше ширины фрезеруемой поверхности В. В связи со сложностью изготовления инструментов большой длины, это существенно сокращает возможность применения цилиндрических фрез. Затруднено и их оснащение: твердосплавными пластинами, имеющих ограниченную длину. Оно требует напаивания на каждый зуб или нож нескольких пластин к тому же винтовой формы. Поэтому основная область применения цилиндрических фрез - обработка плоскостей небольшой ширины на деталях с пониженной поперечной жесткостью, так как в этом я а правлении действует осевая сила резания, величину которой можно регулировать изменение угла наклона зубьев. Конструкция сборных 6ысрторежушкх фрез предусматривает крепление ножей или Путем придания им клиновидной формы (рис. 13а), или с помощью дополнительного плоского клина.
Рис. 12. Схема работы цилиндрической фрезы
Рис. 13. Цилиндрические фрезы: а - со вставными ножами из быстрорежущей стали; б - с пластинами твердого сплава Твердосплавные цилиндрические фрезы выполняют с использованием пластин, которые напаивают или непосредственно на корпусе инструмента (рис. 13б), или на ножи, закрепляемые в корпусе так же, как и ножи из быстрорежущей стали. В связи с ограниченной длиной пластин твердого става на каждый зуб или нож приходиться напаивать несколько пластин с расположением стыков в шахматном порядке. Все зто создаст дополнительные трудности к изготовлении цилиндрических твердосплавных фрез, что определило их ограниченное применение. Торцовые фрезы В отличи от фрезерования цилиндрическими фрезами при торцовом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна обрабатываемой поверхности, в связи с чем необходимая длина главной режущей кромки определяется величиной снимаемого припуска и, следовательно, она невелика (рис. 14). Поэтому торцовые фрезы весьма просто оснащать твердым сплавом, в том числе используя сменные многогранные пластины. Такие конструкции стали для торцовых фрезпреобладающими, а торцовое фрезерование - основным методом обработки плоскостей больших размеров.
Материалом для торцовых фрез служит быстрорежущая сталь, твердый сплав и композит. Быстрорежущие фрезы выполняют цельными (рис. J 5) или сборными (рис. 16). В этом случае используют клиновое крепление в сочетании с рифлениями, на опорных поверхностях ножа и паза. Торцовые твердосплавные фрезы оснащают сменными многогранными пластинами практически всех форм, начиная от трехгранной и заканчивая круглой, к зависимости от требуемой геометрии инструмента в плане. Создано большое число конструкций крепления пластин. По принципу базирования их можно разделить на две группы; с использованием общей базовой поверхности для всех пластин и с индивидуальным базированием в корпусе фрезы каждой пластины. Конструкция фрезы с обшей базой для всех пластин представлена на рис. 17. Базирующей поверхностью является кольцевой паз. v-образной формы, выполненный на торце корпуса. К нему прижимаются двумя гранями пластины, установленные на штифтах ножей (рис. 18). Закрепление осуществляется затягиванием болтов, проходящих через опорное кольцо. Такая конструкция сравнительно проста и обеспечивает приемлемое биение режущих кромок при использовании пластин повышенной точности.
Рис. 16. Торцовая фреза со вставными ножами из быстрорежущей Рис. 17. Торцовая фреза со сменными многогранными пластинами: 1 - корпус фрезы; 2 - опорное кольцо; 3 - болт; 4 - пружина; 5 - нож; 6 - штифт; 7 - сменная многогранная пластина Рис. 18. Базирование СМП в V- образном кольцевом пазу А корпуса фрезы:: 1 - корпус фрезы; 2 - нож; 3-сменная многогранная пластина
При индивидуальном базировании пластин в простейшем варианте для каждой пластины в корпусе фрезы выполняется свое гнездо, в котором пластина закрепляется с помощью винта (см. рис 14). Очевидно, что обеспечение необходимой точности положения гнезд пол пластины при изготовлении корпуса фрезы представляет достаточно сложную технологическую задачу. По отношению к корпусу пластины могут занимать или радиальное положение (см. рис. 14 и 17), или тангенциальное (рис. 19). Первый вариант, более распространенный, открывает большие возможности для изменения геометрических параметров инструмента, а второй допускает большую нагрузку на пластину, так как по направлению действия окружной силы расположено максимальное сечение пластины. Соответственно его применение целесообразно при черновой обработке. Рис. 19 Торцовая фреза с тангенциальных расположением сменных многогранных пластин: 1 - корпус фрезы; 2 - штифт; 3 - сменная многогранная пластина; 4 - шарик; 5 - винт-коромысло; 6 - гайка Крепление торцовых фрез на станке осуществляют тремя способами: - с помощью конического хвостовика, в качестве которого использую? конус Морзе с резьбовым отверстием (рис 20); - установкой фрезы на оправке (рис. 20) с её базированием по цилиндрическому отверстию и заднему торцу при передаче крутящего момента торцовым или продольным шпоночным пазом; - установкой фрезы непосредственно на шпинделе станка, для чего на заднем торце инструмента предусматривают посадочнуювыточку, а в корпусе четыре отверстия под болты, ввинчиваемые а шпиндель станка.
Концевые фрезы Из всех фрез, используемых а металлообрабатывающей промышленности, концевые фрезы являются наиболее универсальными, их конструкция позволяет выполнять большое число операций- Типичными примерами могут служить обработка лазов (рис. 22а), уступов (рис. 22б) плоскостей небольшой протяженности (рис. 22в). Сообщив движение подачи по двум координатам и изменяя соотношение между скоростями подач, можно получать линейчатые поверхности, как наружные, так' н внутренние, со сложным контуром (рис. 22г).
Рис. 22. Фрезерование концевыми фрезами: a - naзa; б -уступа; в- плоскости; е - контурное Концевые фрезы состоят из рабочей части и хвостовика, между которыми располагается шейка (рис. 23). В зависимости от диаметра инструмента хвостовик выполняют цилиндрическим или коническим. На рабочей части размешено от двух до шести зубьев, которые имеют периферийные режущие кромки, лежащие на цилиндрической или конической поверхности, и торцовые. Первые являются главными, так как имеют большую протяженность и выполняют основной объем работы. Торцовые режущие крачки являются вспомогательными. Пересечение главной* и вспомогательной режущих кромок представляет вершину туба. Как и у резцов вершины зубьев фрез выполняют радиусными или в виде прямолинейной переходной режущей кромки. Для обеспечения плавной работы зубья выполняют винтовыми с умом наклона зубьев до 45°. Отношение длины рабочей части концевой фрезы к её диаметру находится в пределах 1.5...3,0. Материалом для рабочей части концевых фрез служат быстрорежущая сталь и твердый сплав. При малых диаметрах быстрорежущие фрезы цельные, а, начиная от диаметра 8 мм, их изготавливают составными. Твердосплавные концевые фрезы в зависимости от диаметра имеют три исполнения (рис. 24): цельные, составные с твердосплавной рабочей частью, впаянной вхвостовик из конструкционной стали, и сборные со сменными многогранными пластинами. Недостатком последней конструкции является или малая длина рабочей части при закреплении на каждом зубе по одной пластине, или для получения достаточной длины рабочей части необходимость установка на зубьях нескольких пластин в ряд, что усложняет конструкцию инструмента и уменьшает его надежность. Поэтому в отличие от торцовых фрез быстрорежущие концевые фрезынаходят до настоящего времени широкое применение. Для повышения их производительности созданы так называемые обдирочные фрезы (рис. 25). Зубья этих фрез имеют волновой профиль со сдвигом в осевом направлении на величину x=P/z, где P — шаг профиля; z — число зубьев фрезы. В результате при работе образуется стружка малой ширины, что позволяет работать с большими подачами.
Рис. 25. Обдирочная концевая фреза (а) и образуемая ею стружка (6)
Шпоночные фрезы Шпоночные фрезы предназначены для получения на валах закрытых шпоночных пазов, то есть не имеющих выхода на горец вала. В связи с этим они должны работать с предварительной' осевой подачей для засверливания. Поэтому, сохраняя те же основные конструктивные решения, что и концевые фрезы, они имеют следующие особенности: число зубьев - два, а торцовая режущая кромка одного из зубьев доведена до оси инструмента. По форме зубья шпоночных фрез выполняют с таким же профилем в поперечном сечении, что и спиральные сверла (рис. 26а), то есть с уменьшенным диаметром спинки зубьев при сохранении ленточки вдоль периферийных режущих кромок, или остроконечными (рис. 26б). Перетачивают шпоночные: фрезы, как и сверла по торцу, сохраняя тем самым неизменным диаметр фрезы, а, следовательно, и ширину фрезеруемого шпоночного паза. Рис. 26. Шпоночные фрезы, а - из быстрорежущей стали; б - оснащенная пластинами твердого сплава
Т-образные пазовые фрезы Т-образные пазовые фрезы служат для получения Т-образных пазов на деталях станков (рис. 27). Они имеют цилиндрический или конический хвостовик и с учетом их назначения удлиненную шейку. Зубья на рабочей части выполняют наклонными с чередующимся направлением наклона и удалением торцовых режущих кромок, на которых передний угол получается отрицательным. Делают рабочую часть или из быстрорежущей стали, или со сменными многогранными пластинами. Разновидностью Т-образных пазовых фрез являются грибковые фрезы. При тех же конструктивных исполнениях отличаются только иными отношениями ширины рабочей части фрезы к ейдиаметру. Применяют грибковые фрезы дня получения пазов на вертикально-фрезерных станках и многоцелевых станках фрезерно-расточной группы (рис. 28). Заменяя дисковые пазовые и трехсторонние фрезы, они позволяют упростить установку обрабатываемой детали на станке, обеспечивают автоматизированную замену инструмента.
Угловые фрезы Угловые фрезы отличаются тем, что режущие кромки у них лежат на одной иди двух конических поверхностях. Соответственно различают одноугловые и двухугловые фрезы (рис. 29). У одноугловых фрез торец или плоский, или на нем также выполняют зубья. Двухугловые фрезы могут иметь симметричный или несимметричный профиль. Выполняют угловые фрезы или насадными подобно дисковым, пли с xвoстовиком Насадные фрезы изготавливают большей частью цельными из быстрорежущей стали с остроконечными зубьями. Основная область применения насадных угловых фрез - образование зубьев на режущих инструментах (рис. 30). Для получения пазов типа «ласточкин хвост» на деталях станков и приспособлений предусмотрены стандартные одноугловые фрезы с цилиндрическим или коническим (конус Морзе) хвостовиком (см. рис. 29г). С помощью угловых фрез выполняют также канавки У-образного профиля и обрабатывают плоскости небольшой протяженности, расположенные пол углом к основным поверхностям детали и координатным осям станка, например, получают фаски (рис. 31). Рис 29. Угловые фрезы: а, г - одноугловые; б - двухугловая несимметричная; в - двухугловая симметричная
Фасонные фрезы Как свидетельствует их название, фасонные фрезы служат для получения линейчатых контуров вплоть до самых сложных, открытых и замкнутых. Выполняют фасонные фрезы цельными, насадными из быстрорежущей стали, облетая тем самым ах изготовление (рис. 32). Зубья имеют затылованную форму, ею максимально упрощает переточку инструмента в процессе его эксплуатации. Переточкой но передней поверхности, которая является плоскостью, при такой конструкции зубьев восстанавливается любой профиль режущих кромок. При затыловании заднюю поверхность зубьев получают при согласованном повороте обрабатываемой заготовки и поступательном радиальном движении заголовочного резня, В результате затылованные зубья во всех диаметральных сечениях имеют одинаковый контур, повторяющий профиль резца, что и дозволяет при переточке по передней поверхности сохранять постоянство профиля режущих кромок фасонного инструмента. Осуществляют затылование на специальных токарно-затыловочных станках по схеме, представленной на рис. 33, резцами сувеличенными задними углами α. Причина необходимости в увеличенном заднем угле в том, что в пpoцecce затылования он уменьшается на величину заднего угла затылуемого инструмента αв, в связи с его поступательным движением, сочетающимся с вращением заготовки. Особенностью токарно-затыловочных станков является наличие механизма затылования. Резцовая каретка станка с установленным на ней инструментом совершает возвратно-поступательное движение, задаваемое дисковым кулачком. Вращение кулачка связано с вращением шпинделя с помощью гитары. Гитару настраивают так, чтобы за один оборот шпинделя с заготовкой кулачок совершил количество оборотов равное числу зубьев инструмента
nk=nuz, где z -число зубьев затылуемого инструмента. Кулачок имеет рабочий участок, очерченный по архимедовой спирали и участок отвода резца (холостого кода), выполняемый со произвольной плавной кривой. Угол рабочего участка φр отвечает центральному углу затылуемого зуба εр при некотором его перекрытии (на 1...2º), угол участка холостого хода φx, определяется нейтральным углом впадины между зубьями εx. Основными являются кулачки с φx= 60º и с φx= 90º, которые обеспечивают относительно плавную работу. Первые используют для затылования зубьев с высотой профиля до 15 мм, вторые - при высоте профиля зубьев свыше 15 мм. Величина заднего угла на вершине зуба в направлении затылования определяется формулой где k - паление затылка, которое представляет отрезок, отсекаемый продолжением кривой ззтылования на передней поверхности следующего зуба; z - число зубьев затылуемого инструмента; d - его диаметр. Для оформления задней поверхности затылованных зубьев в большинстве случаев используют архимедову спираль, уравнение которой в полярных координатах
где Rв - радиус вектор; Аа - постоянный параметр; φ - полярный угол. Как следует изформулы приращение радиуса вектора прямо пропорционально увеличению полярного угла, то есть архимедова спираль образуется при со» вмещении равномерного вращения и поступательного перемещении какой-либо точки, что определяет простоту её получения. Поскольку при одном и том же значение радиуса кривизна архимедовой спирали и кривизна дуги окружности различны, между касательными, проведенными к этим кривым а точке их пересечения, образуется некоторый угол, который на зубережущего инструмента будет задним углом а,- Кроме фасонных ими румяной затылованные зубья не получили сколь-либо широкого применения, так как они имеют ряд серьезных недостатков. При раннем диаметре число зубьев у затылованных фрез приходится делать меньшим, чем у фрез с остроконечным зубом, так как их толщину приходится увеличивать для создания запаса на переточки. При переточках приходится удалять большую толщину слоя, гак как основной износ происходит по задней поверхности инструмента. Для затылования требуется специальный станок. Затылованные зубья из-за технологических сложностей часто приходите я выполнять нешлифованными. Остающийся в результате после термообработки. обезуглероженный слой снижает стойкость инструмента. Сохраняется также искажение профиля фрезы из-за его деформирования под воздействием термических напряжений.
Контрольные вопросы - Назначение отрезных и прорезных фрез. - Конструкция дисковых отрезных и прорезных фрез. - Крепление дисковых фрез на станках. - Дисковые сегментные пилы, конструкция и область применения. - Назначение дисковых пазовых фрез. - Материал и конструкция дисковых пазовых фрез. - Решения, обеспечивающие повышение точности работы дисковых пазовых фрез. - Конструктивное исполнение и облает» применения дисковых двух- и трехсторонних фрез. - Назначение цилиндрических фрез. Что ограничивает возможность их использования. - Способы крепления ножей в спорных дисковых и цилиндрических фрезах. Конструкции и материал рабочей части торцовых фрез. - В чем преимущество торцовых Фрез в сопоставлении с цилиндрическим и фрезами, -- Способы установки сменных многогранных пластин а корпусах торцовых фрез. - Способы закрепления торцовых фрез на станках. - Виды работ, выполняемых концевыми фрезами. - Конструктивное исполнение концевых фрез. - Особенности конструкции обдирочных концевых фрез. - Шпоночные фрезы. Их конструктивные особенности и принцип работы. - Назначение к конструктивное исполнение Т-образных пазовых фрез. -Виды угловых фрез, их назначение к конструктивное исполнение. - Конструкция фасонных фрез. - Почему фасонные фрезы выполняют с затылованными зубьями? - В чем состоит принцип затылования? - Что такое падение затылка? - Каковы недостатки инструментов с затылованными зубьями?
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|