Проектирование режущих инструментов

ными и положительными осевыми передними углами (см. табл. 3).

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

Рис. 7. Геометрическне параметры торцовой фрезы, оснащенной СМП

Таблица 3. Значения углов у р, у 0 торцовых фрез, оснащенных СМП

Концевые фрезы. Концевые фрезы широко используются для обработки плоскостей, глубоких пазов, уступов и т.д. 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. 8) 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 (см. выше).

Длина фрезы определяется как L = /,+ / + /5, где / , - длина режущей части; / —длина шейки; /5 - длина хвостовика. Принять /, = 2,5d для фрез

диаметром до 10 мм, /, = 2 d - для фрез диаметром от 10 до 25 мм и /,= 1,5d - для фрез диаметром свыше 25 мм.

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

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

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.

Шпоночные фрезы выполняются двухзубыми. 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 кана­ вок ш = 12... 15°. Направление винтовых зубьев должно совпадать с направ­ лением вращения фрезы. Для облегчения врезания в обрабатываемый мате­ риал торцовые зубья снабжены вспомогательным углом в плане ср, =5°. 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 Я - допуск на ширину шпоночного паза; Ь—ширина шпоночного паза; j t f - предельное отклонение размера В.

Геометрические параметры торцовых зубьев аналогичны углам, рас­ смотренным выше, за исключением угла X , который равен нулю.

Фрезы для Т-образных пазов выполняются с разнонаправленными зубьями. С целью повышения прочности зубьев на торце зуба выполняется фаска размером 0,5x30°. Для снижения трения на обоих торцах зуба делается поднутрение с углом ср, = 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, фор­ мы режущей кромки и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4,14].

Геометрические параметры концевых фрез выбираются как и для ци­ линдрических и торцовых фрез.

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

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

Геометрические параметры назначаются в соответствии с рекоменда­ циями, приведенными выше.

Для улучшения условий резания и распределения нагрузки на зубья с двух сторон выполняются переходные режущие кромки в виде фасок под уг­ лом 45° на длине (0,2...0,3)В. Применяются также фаски, чередующиеся че­ рез зуб на каждой стороне. Задняя поверхность по фаске затачивается с зад­ ним углом а = 20°. Наиболее благоприятной является параболическая форма стружечной канавки. Высота зуба h= (0,42...0,46)Р , радиус закругления у дна канавки г = (0,55...0,60) h , радиус дуги, очерчивающий спинку зуба

R = (0,11...0,18)£> Торцовые поверхности фрезы затачивают со вспомога­ тельным углом в плане ф '= 15...30*.

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

l = - smy,

, D

/, = —сову.

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

Пазовые фрезы. Пазовые фрезы, как правило, односторонние прямозу­ бые и предназначены для обработки неглубоких пазов. Зубья только на ци­ линдрической части, поэтому на торцах зубьев предусмотрен угол в плане ф , = 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 M- (2,0...2,5) . Основные параметры зубьев: Л= (0,4...0,5)Р,

г = 0,5...2 мм, / = 0,8...2,0 мм, у = 5°, а = 6...10°, угол стружечной канавки 55...650.

Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы. Диаметр фрезы D и

ширина фрезерования В назначаются в зависимости от размеров обрабаты­ ваемой детали. У двухсторонних фрез ширина В должна быть на 3...5 мм больше ширины обрабатываемого уступа. У трехсторонних фрез ширина В должна обеспечивать обработку ширины паза в заданных допусках.

Она вычисляется по формуле

В =(Ъ+\ н )

3 ~з"

где Ъ- ширина обрабатываемого паза; Н - допуск на ширину паза;

^Я - предельное отклонение размера В .

Число зубьев фрез с мелкими зубьями

z„ =I 4 D .

Для трехсторонних фрез с разнонаправленными зубьями

Z „ = I,5VZ5.

Полученные величины Z mследует округлить до ближайшего четного значения и сопоставить с рекомендуемыми в работах [1,2,3,4].

Основные преимущества трехсторонних фрез сборной конструкции - это экономия инструментального материала и возможность восстановления ширины фрезы при износе за счет смещения ножей в осевом направлении. Для этой цели применяются ножи с рифленой опорной поверхностью клино­ образной формы. Для более рационального использования ширины ножа при переточках каждый последующий паз имеет смещение рифлений подобно тому, как это делается у зенкеров и разверток со вставными ножами [1].

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.

Угловые фрезы. Угловые фрезы предназначены для обработки плоско­ стей, расположенных под углом. Они подразделяются на одноугловые и двухугловые. Фрезы небольших диаметров делаются цельными, фрезы боль­ ших диаметров могут оснащаться пластинками твердого сплава. Фрезы

диаметрами до 50 мм рекомендуется делать хвостовыми, свыше 50 мм - насадными.

Одноугловые фрезы делаются с углом конуса <р в пределах 55... 100° через каждые 5°, двухугловые изготовляются с общим углом конуса ср в пределах 55...900, причем меньший угол принимается в пределах 15...250 в зависимости от размеров общего угла.

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

Габаритные размеры принимаются такие же, как и для всех дисковых фрез. Спинка зуба фрезы одноугловая. Передняя поверхность его затачивается под углом у = 10°. На вершине выполняется фаска шириной / = 0,8... 1 мм под углом а = 15°. Угол стружечной канавки 0 = 70°.

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

2.2. ФРЕЗЫ С ЗАТЫЛОВАННЫМИ ЗУБЬЯМИ

Фасонные фрезы широко применяются в промышленности для обработки поверхностей и канавок сложного фасонного профиля.

В основном все фрезы с затылованными зубьями стандартизированы: фрезы полукруглые выпуклые и вогнутые (ГОСТ 9305-69), фрезы пазовые (ГОСТ 8543-71), фрезы концевые обдирочные, фрезы для нарезания зубчатых колес и др.

Последовательность проектирования фрез с затылованными зубьями подробно рассмотрена в разделе «Проектирование зуборезных инструментов» (см. пп. 12-17, разд. 5.2).

2.3.ОФОРМЛЕНИЕ РАБОЧЕГО ЧЕРТЕЖА ФРЕЗЫ

1.Выбрать марку инструментального материала. Выбор марки инструментального материала определяется физико-механическими свойствами обрабатываемого материала (см. табл. 4).

2.Выполнить рабочий чертеж фрезы. В чертеже необходимо указать все геометрические параметры фрезы, в том числе и обеспечиваемые установкой (для сборных фрез). У фрез, оснащенных пластинами твердого сплава, следует указать: номер формы пластины твердого сплава в соответствия с ГОСТ 2209-82; марку припоя для соединения пластины с державкой (наиболее распространенные припои: красная медь - Ml ГОСТ 856-66 и латунь - Л68 ГОСТ 15527-70).

3.У сборных твердосплавных фрез предусмотреть различные величины задних углов на пластинке твердого сплава и державке. Углы в державке

а\ а \ ,а 'г для облегчения заточки должны быть на 2...3° больше.

4.Указать форму стружечной канавки или профиль фрезы П порядка (если это необходимо).

5.У сборных инструментов с закреплением режущих элементов при

помощи рифления показать профиль рифления со всеми размерами и параметрами шероховатости.

6.У сварных инструментов указать место стыка, его расстояние от переднего торца и способ сварки по ГОСТ 15878-80.

7.Показать величины радиального и торцового биений режущих кромок инструментов, величины обратной конусообразности, круглосги и тщ.

Таблица 4. Марки инструментального материала

Примечание: быстрорежущие стали - ГОСТ 19625-73, твердые сплавы ГОСТ 3882-

74и 4872-75.

8.В маркировке указать: марку инструментального материала и, если

это необходимо, какой-либо характерный размер (например, ширину паза, угол наклонной поверхности и т.д.).

9. Указать место маркировки по ЕСКД.

ГЛАВА 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТЯЖЕК

3.1. КРУГЛЫЕ ПРОТЯЖКИ, РАБОТАЮЩИЕ ПО ОДИНАРНОЙ

СХЕМЕ РЕЗАНИЯ

Последовательность проектирования:

1. Определить диаметральный припуск под протягивание [1] с обеспе­ чением допуска Н7...Н12.

Ниже приведены величины полного припуска А для отверстия с пред­

d> 10 мм, А = 1,5 мм,

где ^-диаметр готового отверстия (номинальный).

Величину полного припуска можно определить по формуле [2]:

А = 0,005 d+ (0,1...0,2)A/Z ,

где L - длина протягивания (длина готового отверстия).

Диаметр предварительного отверстия (подготовленного под протяги­

Slg= 0,02...0,04 (протягивание в стали); S \ = 0,03...0,08 (протягивание

вчугуне); Sl2 = 0,05.. .0,12 (протягивание в бронзе и латуни).

3.Рассчитать величину шага режущих зубьев протяжки.

3.1.Предварительно назначить шаг черновых зубьев протяжки:

где т - коэффициент, зависящий от подачи на зуб, обрабатываемого ма­ териала, характера производства и других факторов, для одинарных про­ тяжек принимается равным 1,25... 1,5.

3.2. Определить максимальное количество одновременно работаю­

В результате, полученном из формулы (3) дробь отбросить. Минимальное количество одновременно работающих зубьев долж­

но быть не менее трех. При Д ш < 3 могут возникать большие колебания силы резания Рх, приводящие к вибрациям. Величина 2 ^ > 6 нежелатель­ на, так как с увеличением 2 ^ возрастает сила резания и может достигнуть чрезмерно больших величин.

Поэтому наиболее благоприятная величина Zrnax= 4...5.

3.3. Определить величину уточненного шага

Уточненный шаг представляет собой наименьший шаг при заданной длине протягивания и величине Zaux, вычисленной по формуле (3). При та­ ком шаге длина протяжки получается наименьшей.

Полученную величину следует округлить до ближайшей величины согласно ГОСТ 20364-74 или по таблЛ в зависимости от выбранной формы стружечной канавки (рисЛ).

Канавки с прямолинейной спинкой (рис.1, а) рекомендуются при про­ тягивании отверстий в хрупких материалах (а также для шпоночных па­ зов); канавки с криволинейной спинкой (рис.1, б) - для стали и др. пла­ стичных материалов, дающих сливную стружку; канавки удлиненной формы (рис.1, в) —для деталей с большой длиной протягивания или при Zmax > 5.

В соответствии с выбранной формой канавки определить размеры ка­ навки: ширину спинки зуба g, глубину канавки h Q и радиусы Л и г (см. таблЛ).

В целях снижения вибраций и улучшения шероховатости обработан­ ной поверхности шаг зубьев делается неравномерным. . Так, для круглых протяжек с шагом до 7 мм включительно: 1-й зуб выполняется с шагом t - 0,5; 2-й зуб - с шагом ty 3-й зуб с шагом t + 0,5; 4-й зуб - с шагом t. Для протяжек с шагом свыше 8 мм уменьшение или увеличение шага проис­ ходит на 1 мм.

Если округление уточненного шага режущих зубьев произведено в сторону меньшего табличного значения, то следует проверить величину Zmax ПО формуле (3).

Окончательный размер шага и числа одновременно работающих зубь­ ев принимается с учетом выбранной подачи и возможности размещения стружки в стружечной канавке.

П р и м е ч а н и е . В таблице приведены размеры стружечных канавок с криволи­ нейными спинками. Размеры канавок других профилей см. в работах [1,2,3], а также можно определить по формулам

h Q= (0.3...0.6) п <К0Д...0,35) ?, (0,65...0,8) Г; г= (0,5...0,65) h Q.

3.4. Назначить величины передних и задних углов (см. рис.1) в зави­ симости от физико-механических свойств обрабатываемого материала по табл. 2 или по таблицам, приведенным в работах [1, 3].

В целях сохранения поперечных размеров протяжек при переточках задние углы на режущих зубьях рекомендуется назначать равными 2.. .3° и 1 ...0°30’ на калибрующих. На последних делаются ленточки, ширина ко­ торых равна 0,2 мм (на последнем зубе).

3.5. Проверить выбранную канавку на возможность размещения в ней срезанной стружки:

к = ^ - = 0,25 nh°2 Fe S.L

где Ктт- минимально допустимый коэффициент заполнения (табл. 3).