книги / Проектирование режущих инструментов
..pdfными 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
|
Вид фрезы |
|
|
Угол• град. |
|
|
|
У р |
У . |
С |
отрицательными |
передними |
0...-14 |
-6...-10 |
углами |
|
|
2... 15 |
|
С |
положительными |
передними |
0...15 |
|
углами |
|
|
|
|
С отрицательными радиальными |
0...-20 |
2..20 |
||
и положительными осевыми |
|
|
||
передними углами |
|
|
|
|
Для обработки алюминия и алю |
10... 15 |
15...18 |
||
миниевых сплавов |
|
|
|
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
d ={Ъ + \ н ) |
, |
3 |
~г" |
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
Обрабатываемый |
|
Фрезы, изготовленные |
|
материал |
из быстрорежущей |
из твердык сплавов |
|
|
стали |
при об ааботке |
|
|
|
предварительной |
чистовой |
Сталь конструкционная, |
Р6М5 |
Т5К10 |
Т15К6 |
углеродистая и |
Р6М5К5 |
|
|
легированная |
|
ВК8 |
ВК8 |
Серый чугун |
Р6М5 |
||
|
Р6МЗ |
|
ВК6 |
Бронза, латунь, |
Р6М5 |
ВК8 |
ВК8 |
нержавеющая сталь |
Р6МЗ |
|
ВК6 |
Легкие сплавы |
Р6МЗ |
ВК8 |
ВК8 |
|
|
ВК6 |
ВК6 |
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
варительной обработкой сверлением с допуском по Н7: |
|
|||||
10...18 |
мм, |
А = 0,65 мм; |
19...21 |
мм, А = 0,9 мм; |
||
*/= 22...30 |
мм, |
А = 1,1 мм; |
d= 31...40 |
мм, |
А - 1,2 |
мм; |
d= 41...50 |
мм, |
А = 1,3 мм; |
d - 51...70 |
мм, |
А = 1,4 |
мм; |
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
вание) |
d = d - A . |
(1) |
|
||
2. |
Назначить предварительно величину подачи на зуб «^(мм/зуб): |
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:
1л = т Л , |
(2) |
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
щих зубьев Zmax : |
|
2m« == у + 1. |
(3) |
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.
|
Размеры канавок с криволинейной спинкой, мм |
|||||
/ мм |
л . |
г |
|
g |
R |
|
4,0 |
0.8 |
2,5 |
||||
1,6 |
1.5 |
|||||
4,5 |
1,6 |
0,8 |
2,0 |
2,5 |
||
5,0 |
2,0 |
1,0 |
1,5 |
3,0 |
||
5,5 |
2,0 |
1,0 |
2,0 |
3,5 |
||
6,0 |
2,5 |
|
|
2,0 |
4,0 |
|
6,5 |
2,5 |
U |
|
2,5 |
4,0 |
|
7,0 |
3,0 |
U |
|
2,5 |
4,5 |
|
7,5 |
3,0 |
1.5 |
3,0 |
4,5 |
||
*,0 |
3,0 |
1,5 |
3,0 |
5,0 |
||
8,5 |
3,0 |
1,5 |
3,5 |
5,0 |
||
9,0 |
3,5 |
1,8 |
3,5 |
s,s |
||
9,5 |
3,5 |
1,8 |
3,5 |
6,0 |
||
10,0 |
4,0 |
2,0 |
з,о |
7,0 |
||
п ,0 |
4,0 |
2,0 |
4,0 |
7,0 |
||
12,0 |
5,0 |
2,5 |
|
4,0 |
8,0 |
|
13,0 |
5,0 |
2,5 |
|
5,0 |
8,0 |
|
14,0 |
6,0 |
3,0 |
|
4,5 |
10,0 |
|
15,0 |
6,0 |
3,0 |
|
5,5 |
10,0 |
|
16,0 |
7,0 |
3,5 |
_ |
5.0 |
11,0 |
|
17,0 |
7,0 |
3,5 |
|
6,0 |
11,0 |
|
18,0 |
8,0 |
4,0 |
|
6,0 |
12,0 |
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).