Классификация фрез и геометрия их зубъев.

Элементы конструкции и геометрические параметры фрез

Элементы конструкции, фрезы разных типов — это разновидности двух базовых конструкций: торцовой и цилиндрической. Так, например, дисковая пазовая, фрезы представляют собой короткую или узкую цилиндрическую фрезу, дисковая двусторонняя — короткую торцовую дисковая трехсторонняя— короткую торцовую с зубьями на обоих торцах, концевая цилиндрическая — торцовую, но с хвостовиком, фасонная — цилиндрическую с фасонной кромкой. Поэтому схемы работы фрез сводятся к цилиндрическому (рис. 1.39, а) и торцовому (рис. 1.39, б) фрезерованию, а все фрезы имеют сходные элементы конструкции: тело 1, у сборных конструкций ею называют корпусом, зубья 2, стружечные канавки 3 (рис. 1.39, а) и присоединительную часть в виде отверстия со шпоночной канавкой для закрепления на станке и передачи крутящег о момента у насадных фрез или в виде цилиндрического или конического хвостовика у концевых фрез. У торцовых фрез средних размеров крутящий момент передается шпоночным пазом на торце (см. рис. 1.37, в), а у крупных сборных конструкций — другими жесткими элементами. На каждом зубе фрезы различают переднюю поверхность 6, заднюю поверхность 4 и спинку зуба 5 (рис. 1.39, а).

 

Для повышения плавности работы и увеличения стойкости зубья фрез делают винтовыми, желательно с неравномерным шагом.

Форма зубьев фрез разного назначения различна. Все фрезы, за исключением фасонных, делаются с остроконечным зубом трех разновидностей. трапецеидальным, параболическим и усиленным, которые характеризуются параметрами, показанными на рис. 1.40.

 

Зубья трапецеидальной формы (рис. 1.40, а) наиболее простые, но не прочные, для тяжелых работ непригодны, делаются только у фрез с мелким зубом, предназначенных для чистового фрезерования, при торцовом шаге зубьев t<10 мм и отношении диаметра фрезы к числу зубьев D/z<3.

Параболический зуб (рис. 1.40, в) представляет собой балку равного сопротивления изгибу в любом поперечном сечении и является наиболее рациональным для тяжело нагруженных фрез с t≥10 мм и D/z≥3, применяемых для чернового фрезерования.

Заменив параболу ломаной линией, образуют усиленный зуб (рис. 1.40, б), который по прочности мало уступает параболическому, но получил более широкое распространение, так как его проще изготовить. С усиленным зубом делают фрезы для черновых работ и все фрезы, оснащенные пластинами твердого сплава.

Переточки остроконечных зубьев после затупления выполняют по наиболее изношенной, задней поверхности.

Зубья фасонных фрез в большинстве случаев делают затылован- ными, с криволинейной задней поверхностью, очерченной но гребню А участком АС спирали Архимеда (рис. 1.41). При образовании задней поверхности на токарно-затыловочном станке по схеме рис. 1.41 фреза 1 равномерно вращается по стрелке V, а резец 2 с профилем изделия, обрабатываемого фрезой, равномерно подается кулачком 3 в радиальном направлении S. За один оборот кулачка с рабочим участком φр по спирали Архимеда фреза повернется на угловой шаг ε.

 

Таким образом, в процессе затылования режущий контур ЕAЕ’ резца постоянно лежит в радиальной плоскости фрезы Поэтому профиль зуба фрезы в любом радиальном сечении одинаковый, соответствует профилю затыловочного резца, чего нельзя достичь при линейчатой форме задней поверхности зуба, выполненной по одной из схем рис. 1.40. В результате появляется возможность упростить переточку зубьев фрезы после затупления и выполнять ее по передней радиальной плоскости, а не по фасонной задней поверхности. Это — единственное преимущество затылованного зуба. Во всех остальных отношениях он хуже: малое число переточек, больше шероховатость обработанной поверхности профиля детали и ниже стойкость фрез из-за неблагоприятной геометрии зуба. Поэтому в случае большого потребления одинаковых фасонных фрез их делают с остроконечным зубом и идут на дополнительные затраты по изготовлению специальных приспособлений для переточки фрез по задней поверхности.

Толщина тела фрезы т (см. рис. 1.39) выбирается минимальной по прочности.

Диаметр посадочного отверстия желательно иметь возможно большим с целью увеличения жесткости оправки, что позволит увеличить производительность фрезерования за счет увеличения подач, не опасаясь при этом вибраций.

Наружный диаметр фрез предпочтительно меньший, так как меньше крутящие моменты и больше производительность обработки за счет сокращения времени врезания. Однако это не всегда возможно, так как выбор диаметра зависит также от конструкции детали и размеров ее обрабатываемых поверхностей, от особенностей конструкции сборных фрез, размеров стружечной канавки, плавности фрезерования и других факторов.

Длина (ширина, толщина) рабочей части фрез определяется размерами обрабатываемых поверхностей. Если длина цилиндрической фрезы недостаточна — на фрезерную оправку насаживают несколько фрез, обеспечив перекрытие режущих кромок на стыке. Такие фрезы называют составными. Составными могут быть дисковые фрезы для фрезерования пазов, фасонные фрезы. Когда в результате переточек зубьев ширина фрезы уменьшается, ее легко восстановить, положив между составными частями прокладку. Подобным образом можно составлять наборы фрез для одновременной обработки нескольких поверхностей (рис. 1.42).

Размеры хвостовика концевых фрез определяются величиной крутящего момента, зависящего от режима резания и других параметров обработки.

 

Элементы конструкции хорошо отработанных и проверенных на производственной практике фрез стандартизованы и назначаются по Стандартам.

Геометрические параметры фрез. Зуб фрезы представляет собой вращающийся резец, закрепленный в теле фрезы. Поэтому назначение и определение геометрических параметров фрез такое же, как и у токарных резцов. Соотношения между углами заточки в разных секущих плоскостях для резца и фрезы тоже одинаковы. Достаточно установить положение координатных плоскостей (основной плоскости и плоскости резания), режущих кромок, передней и задней поверхностей, чтобы показать эти параметры на эскизе и определить необходимые взаимосвязи.

 

Основной плоскостью фрезы, как и других вращающихся инструментов, в статической системе координат является осевая плоскость, проходящая через рассматриваемую точку режущей кромки, а плоскость резания перпендикулярна к основной и касательна к режущей кромке в рассматриваемой точке. За вершину зуба, расположенного на цилиндре фрезы, принимают рассматриваемую точку режущей кромки.

Цилиндрическая фреза имеет только главные режущие кромки, расположенные на наружном цилиндре. Вспомогательных режущих кромок нет.

Задний угол фрезы, как и резца, задается в нормальной секущей плоскости, перпендикулярной к основной и плоскости резания, т.е. в плоскоси и М-М, перпендикулярной к оси фрезы в рассматриваемой точке режущей кромки (рис. 1.43, а; б). Передний угол γ в отличие от резца задается в плоскости N-N, нормальной к направлению зуба (рис. 1.43, б). Поскольку для цилиндрической фрезы с прямым зубом плоскости М-М и N-N совпадают, то оба угла γ и α задаются в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы. Углы в секущей плоскости М-М являются одновременно поперечными углами фрезы, соответствующими продольным углам резца. Взаимосвязь между ними определяется формулами.

Угол ω для цилиндрических фрез является одновременно и продольным передним углом.

Зуб торцовой фрезы в проекции на основную плоскость (рис. 1 43. в) полностью повторяет токарный прямой проходной резец с главным углом в плане φ, вспомогательным углом в плане φ1, углом наклона главной режущей кромки λ, с передними и задними углами в трех плоскостях: главной секущей плоскости N-N, перпендикулярной к проекции главной режущей кромки на основную плоскость, в продольной секущей плоскости О-О, параллельной оси фрезы, и в поперечной секущей плоскости R-R, перпендикулярной к оси фрезы. Поэтому продольные углы фрезы часто называют осевыми, а поперечные — радиальными. Так же называют продольные и поперечные углы других фрез.

В отличие от резца фреза имеет передний γN и задний αN углы зуба на цилиндре, которые обозначены в сечении N’-N’ нормальном к направлению зуба. Кроме того, задний главный угол α фрезы задается в плоскости R-R, перпендикулярной к оси фрезы, а не в главной секущей N-N, как у резца. В плоскости N-N задний угол называют нормальным задним углом αN. Продольный передний угол фрезы γпр равен углу наклона зуба ω. Соотношения между углами в разных секущих плоскостях такие же, как у резца.

Геометрические параметры других разновидностей фрез обозначаются так же, как у цилиндрической или торцовой фрезы. Только у фрез пазовых, отрезных и прорезных, не имеющих зубьев на торцах (см. рис. 1.36, ж, з), с целью уменьшения трения о стенки паза делают поднутрение в сторону посадочного отверстия фрезы. В результате появляется вспомогательный угол в плане φ1 как у токарного отрезного резца.

У фасонных фрез с затылованным зубом нормальные задние углы вдоль кромки не постоянны, что определяется самой схемой образования задней поверхности. Нетрудно представить, что участки кромки, перпендикулярные к оси фрезы, параллельны движению затыло- вочного резца. Поэтому задние поверхности зуба, примыкающие к этим участкам кромки, являются частью торцовой плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, и задние нормальные углы в этом случае равны нулю. Таким образом, наибольший задний угол в точке А будет постепенно уменьшаться вплоть до нуля к точкам Е и Е’ режущей кромки фрезы (см. рис. 1.41). Нормальные передние углы изменяются подобным образом. Чтобы не допустить значений задних углов меньше 3°, прибегают к различным способам их увеличения, в том числе к косому затылованию, т.е. затылованию под углом к оси фрезы, чтобы ни один участок режущей кромки фрезы не совпадал с направлением перемещения затыловочного резца. Подробнее методы увеличения задних углов изложены в п.2.2.3.7.