Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Допустимая глубина резания концевой фрезы

автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему: Влияние конструкции режущей части концевой фрезы на динамику процесса фрезерования

Автореферат диссертации по теме «Влияние конструкции режущей части концевой фрезы на динамику процесса фрезерования»

На правах рукописи

ГОРОДНИЧЕВ Сергей Владимирович

ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКЦИИ РЕЖУЩЕЙ ЧАСТИ КОНЦЕВОЙ ФРЕЗЫ НА ДИНАМИКУ ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ

Специальность 05.03.01 — «Процессы механической и физико-технической обработки, станки и инструмент»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре «Инструментальные и метрологические системы» Тульского государственного университета.

Научный руководитель — доктор технических наук,

Официальные оппоненты — Лауреат Государственной премии,

доктор технических наук, профессор А.С.ВЕРЕЩАКА

кандидат технических наук Е.Ф.Моисеев

Ведущее предприятие — ГП «Штамп»

Защита диссертации состоится 27 июня 1996 г. в 14.00 часов в 9 учебном корпусе, ауд. 101 на заседании диссертационного совета К 063.47.01 Тульского государственного университета (300600, г.Тула, пр. Ленина, 92).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан 27 мая 1996 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Фрезерование концеЕыми фрезами находит широкое применение в машиностроении при выполнении многих операций черновой и чистовой обработки. Процесс фрезерования характеризуется прерывистостью резания и мгновенно изменяющейся толщиной среза, что приводит к возникновению колебаний силы резания, которые в свою очередь вызывают нежелательные вибрации в технологической системе, высокую шероховатость обработанной поверхности и поломку инструмента. Для повышения качества поверхности и производительности механической обработки необходимо располагать моделями силы резания, достоверно описывающими процесс фрезерования.

Одновременно, модель силы резания должна быть удобной для использования при проектировании виброустойчивых технологических процессов, режущего инструмента и металлорежущих станков в производственных условиях.

Существующие математические модели динамической составляющей силы резания, как правило, содержит величины, которые следует определять из экспериментов. Данные модели хороши для описания процесса фрезерования при проведении исследований, однако они не приемлемы для производственных условий.

Вместе с тем, неоднозначны литературные данные о составе спектра силы резания при фрезеровании концевыми фрезами, а именно: в одних источниках утверждается, что динамическая составляющая силы резания изменяется на частоте прохождения зубьев через зону резания , а в других, что колебания силы резания происходят на частоте вращения фрезы и зубцовой частоте.

В связи с этим, возникает необходимость исследования характера изменения силы резания при фрезеровании плоскости концевой фрезой и установления доминирующей частоты ее изменения, и построение на этой основе математической модели силы резания, включающей в себя постоянную и динамическую составляющие, пригодной для использования в условиях производства. Вместе с тем, не менее важно установить степень влияния вылета концевой фрезы на величину динамической составляющей силы резания, а также выявить причины поломки инструмента при работе с большим вылетом.

Одним из способов повышения виброустойчивости процесса фре-

зерования является применение концевых фрез со стружкораздели-тельными канавками на периферийных режущих кромках. Однако, в литературных источниках отсутствуют данные о рациональной величине шагов стружкоразделительных канавок, степени их влияния на силу резания и ее динамическую составляющую при фрезеровании, а также спектральный состав силы резания и качество обработки.

Учитывая вышеизложенное, исследование динамики процесса фрезерования концевым фрезами как обычной конструкции, так и со стружкоразделительными канавками на периферийных режущих кромках, является актуальным.

Целью работы является повышение виброустойчивости процесса фрезерования плоскостей концевыми фрезами со стружкоразделитель-ными канавками на периферийных режущих кромках и качества обработанной поверхности.

1. Результаты исследований особенностей динамики процесса фрезерования концевыми фрезами обычной конструкции.

2. Результаты исследований влияния вылета концевой фрезы на силу резания и ее динамическую составляющую.

3. Эмпирические зависимости силы резания и ее динамической составляющей от режимов резания и вылета концевой фрезы.

4. Математическую модель силы резания и ее динамической составляющей при фрезеровании плоскости концевой фрезой.

5. Результаты исследований зависимости динамики процесса фрезерования концевыми фрезами со стружкоразделительными канавками от их шага.

6. Математическую зависимость для определения оптимального шага стружкоразделительных канавок на периферийных режущих кромках концевой фрезы.

Общая методика исследований. При выполнении работы использованы основные положения теории колебаний и устойчивости систем, динамики станков, теории резания металлов, технологии машиностроения, теории вероятности и математического моделирования, теории гармонического анализа. Экспериментальная проверка результатов исследования производилась с помощью современной зарубежной виброизмерительной аппаратуры фирмы «Брюль и Кьер» (Дания).

1. Получена математическая модель силы резания при фрезеровании плоских поверхностей концевой фрезой и установлен закон изменения ее динамической составляющей. Доказано, что низкочастотная компонента спектра силы резания, соответствующая частоте вращения фрезы, является доминирующей при фрезеровании плоской поверхности концевой фрезой. Установлены эмпирические формулы, определяющие зависимость динамической составляющей силы резания при фрезеровании плоскости концевой фрезой от режимов резания и вылета инструмента.

2. Установлено, что оптимальный шаг стружкоразделительных канавок на периферийных режущих кромках концевой фрезы зависит от диаметра инструмента.

Разработана математическая зависимость для определения оптимального шага стружкоразделительных канавок.

1. Разработана математическая модель динамической составляющей силы резания при фрезеровании плоскости концевой фрезой, позволяющая на этапе проектирования технологической операции производить необходимые динамические расчеты.

2. Получена математическая зависимость для определения оптимального шага канавок, которая рекомендуется для применения при проектировании концевых фрез.

3. Установлено незначительное снижение шероховатости обработанной поверхности при использовании концевых фрез со стружкораз-делительными канавками.

Основные положения работы доложены на двух научно-технических конференциях ТулГУ (1995, 1996 гг.).

Отдельные положения работы приняты к промышленному внедрению на АО «Туламашзавод» (Математическая модель динамической составляющей силы резания при фрезеровании плоскости концевой фрезой) и ГНПП «Сплав» г.Тулы (Математическая зависимость для определения оптимального шага стружкоразделительных канавок).

По теме диссертации опубликовано 4 статьи.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, приложения. Работа содержит 113 страниц машинописного текста, 67 рисунков, список использованных источников из 90 наименований и 2 страницы приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ»>

Во введении обоснована актуальность темы работы и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе представлен анализ конструкции концевых фрез с волнистой режущей кромкой и концевых фрез со стружкоразделительными канавками на периферийных режущих кромках, которые обеспечивают дробление стружки и снижение усилия резания, а также уменьшают уровень вибраций подсистемы заготовки и повышают качество обработанной поверхности. В связи с этим рассмотрены геометрические параметры концевых фрез указанных выше конструкций.

Проведенный анализ показал: 1. Для концевых фрез с волнистыми режущими кромками установлены геометрические параметры волнообразной режущей кромки, а именно: период синусоиды больше 0,26 и амплитуда синусоиды меньше 0,2 0 13 20 S3 30

Рис.2. Типичный график спектральной плотности мощности силы резания, возникающей в процессе фрезерования плоскости концевой фрезой

Выбор режима резания при фрезеровании

Режим резания для каждой технологической операции рассчитывают и задают технологи. Но в условиях мелкосерийного производства или при изготовлении единичных деталей, когда операционную технологию подробно не разрабатывают, фрезеровщику часто приходится самому выбирать наиболее рациональный режим резания. Квалифицированные рабочие часто делают это на основании собственного опыта, без предварительных расчетов. Чтобы не ошибиться и не выбрать заниженный непроизводительный или, наоборот, слишком напряженный режим работы, следует сделать хотя бы упрощенный расчет. Объем металла, срезаемого фрезой в единицу времени, при обработке поверхностей можно вычислить по формуле:

где t — глубина резания (фрезерования); В — ширина фрезерования; Sм — минутная подача.

Выбор режимов

Так как ширина фрезерования обычно ограничивается шириной обрабатываемой поверхности, то для ускорения обработки, судя по этой формуле, все равно, что увеличивать — глубину резания, подачу или скорость резания. Однако практически приходится учитывать, что, исходя из стойкости инструмента, выгоднее увеличивать в первую очередь глубину резания, затем подачу и скорость резания. Выгоднее работать с максимально возможной глубиной резания, по возможности снимая весь припуск за один рабочий ход, задаться максимально допустимой подачей, а затем при выбранной глубине и подаче принять допустимую скорость резания. Если увеличивать любой из элементов режима резания, то при прочих равных условиях стойкость инструмента уменьшается. Но увеличение подачи примерно в 2 раза, а скорости резания примерно в 4 раза больше сказывается на стойкости инструмента, чем глубина резания; поэтому при заданной стойкости фрезы можно добиться наибольшей производительности, работая с максимальной глубиной резания и подачей. При выборе режима резания необходимо также учитывать припуск на обработку.

Читать еще:  Ремонт форматно-раскроечных станков и пильных центров

Если припуск на обработку сравнительно небольшой, а требования к шероховатости поверхности детали невысокие, можно заготовку фрезеровать за один рабочий ход. Но нередко бывает так, что сразу снять весь припуск невозможно — поломается фреза или недостаточна мощность станка. По этим причинам ограничивается и величина подачи. Если выбирают режим для чистового фрезерования, то максимальную подачу ограничивают заданной шероховатостью обработки. Вот почему часто единственным путем сокращения времени обработки остается увеличение скорости резания. Вот почему выгодно применять твердосплавные фрезы, работая ими на высоких скоростях; но нельзя забывать, что максимальная скорость резания ограничивается предельной для данного станка частотой вращения, а мощность, необходимая для резания, возрастает пропорционально скорости резания.

Рисунок 57 — Средняя глубина резания при работе фрезой: а — торцевой; б — цилиндрической

Посмотрим, какие режимы резания можно практически применять, используя современные инструменты и оборудование. На рис. 57 показано, с какой глубиной резания можно обрабатывать заготовки торцовыми и цилиндрическими фрезами (это ориентировочные средние данные). Следует также учитывать, что современные ступенчатые фрезы позволяют снимать за один рабочий ход значительно больший припуск. Задавшись глубиной резания, нужно выбрать подачу и скорость резания. Зная подачу и скорость резания, нетрудно подсчитать необходимую частоту вращения шпинделя станка. При настройке станка берут ближайшую наименьшую частоту вращения. Бывает так, что, исходя из свойств обрабатываемого материала и возможностей фрезы, выбирают режим, который станок не может обеспечить из-за недостаточной мощности; поэтому следует проверить выбранный режим по мощности станка. Рассмотрим пример определения режима резания и проверку его по мощности станка по упрощенной методике.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ РЕЗАНИЯ, ПОДАЧИ И СКОРОСТИ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

При фрезеровании выбор наивыгоднейшего режима резания заключается в определении наиболее рациональных глубины резания и числа проходов, подачи на один зуб фрезы и скорости резания.

Глубина резания. При черновой обработке назначают возможно большую глубину резания, соответствующую толщине всего припуска.

При получистовой обработке (до V 5) глубина резания назначается в зависимости от заданных точности и чистоты поверхности в пределах от 0,5 до 1,5—2,0 мм. Чистота обработки со знаками V 5—V 7 достигается при глубине резания от 0,1 до 0,4 мм.

Количество проходов зависит от требуемых чистоты и точности обработки, жесткости закрепления заготовки и мощности станка, а также величины погрешности предшествующей обработки.

Если мощность станка не позволяет снять весь припуск за один проход, приходится делать несколько проходов.

Для случая фрезерования стальных поковок, стальных и чугунных отливок, покрытых окалиной, литейной коркой или загрязненных формовочным песком, глубина фрезерования должна быть больше толщины загрязненного слоя, чтобы зубья фрезы не оставляли на обработанной поверхности черновин. При этом скольжение зуба по корке истирающее действует на фрезу, ускоряя механический износ режущей кромки и снижая ее стойкость.

Ширина фрезерования. Ширина фрезерования задается в чертеже детали, она равна ее ширине. Но в случае обработки нескольких заготовок, закрепленных параллельно в одном зажимном приспособлении, ширина фрезерования кратна ширине заготовок.

Выбор диаметра фрезы. В зависимости от глубины и ширины фрезерования выбирают диаметр фрезы. В табл. 4 приведены диаметры цилиндрических фрез, в табл. 5 — диаметры торцовых, а в табл. 6 — диаметры дисковых фрез.

Рекомендуемые диаметры цилиндрических фрез

Ширина фрезерования В в мм до

Диаметр фрезы D в мм при глубине фрезерования t

до 8 мм

70

60

75

90

90

100

75

90

90

90

150

130

110

110

130

Рекомендуемые диаметры торцовых фрез и фрезерных головок

Толщина снимаемого 1 1 слоя t в мм до 1 4 1 4

Ширина фрезерования В в мм до

Диаметр фрезы D в мм

Рекомендуемые диаметры дисковых

Диаметр фрезы D в мм при глубине фрезерования t

Подача. При черновом фрезеровании подача должна быть возможно большей. При чистовом фрезеровании подачу берут меньшей, руководствуясь классом чистоты поверхности, обозначенным на чертеже детали.

Основной исходной величиной при выборе подачи для чернового фрезерования является подача на один зуб фрезы.

В табл. 7 и 8 даются ориентировочные значения подач при фрезеровании стали, чугуна и бронзы инструментами из быстрорежущей стали и твердосплавными.

В справочниках по режимам резания, перечисленных в сноске к стр. 103, приводятся допускаемые подачи для разных случаев обработки в зависимости от глубины резания, геометрии фрезы и чистоты обработки.

Скорость резания. Скорость резания обычно определяют по справочным таблицам режимов резания. Так как скорость резания при фрезеровании зависит от принятой стойкости фрезы, то рекомендуемая в таблицах скорость резания рассчитана на стойкость фрезы, согласно следующему.

Для фрез из быстрорежущей стали приняты следующие величины стойкости:

а) для цилиндрических, торцовых, дисковых и фасонных фрез — 180 мин. при работе по сталям, ковкому чугуну и бронзе и 240 мин. при работе по серому чугуну;

б) для концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком — 30 мин. при работе по сталям, ковкому чугуну и бронзе и 45 мин. при работе по серому чугуну;

в) для концевых фрез с коническим хвостовиком и прорезных (шлицевых) фрез — 60 мин. при работе по сталям, ковкому чугуну и бронзе и 90 мин. при работе по серому чугуну;

г) для отрезных фрез — 90 мин. при работе по сталям, ковкому чугуну и бронзе и 120 мин. при работе по серому чугуну.

Для фрез, оснащенных пластинками из твердых сплавов, приняты следующие величины стойкости:

а) для цилиндрических фрез — 180 мин. при работе по сталям и чугуну;

б) для торцовых фрез: диаметром до 150 мм — 180 мин., диаметрами 200—250 мм — 240 мин., диаметром 320 мм — 300 мин.,

Рекомендуемые подачи при фрезеровании стали фрезами из быстрорежущей стали

Величина подачи в мм!зуб при толщине снимаемого слоя

1—3 мм

3—б мм

с мелкими зубьями . . . , с крупными зубьями ….

с мелкими зубьями …. с крупными зубьями ….

Дисковые трехсторонние: цельные с прямыми зубьями цельные с разнонаправленными зубьями …….

сборные со вставными зубьями …..

0,05—0,04 0,06—0,04 0,10—0,07

0,04—0,02 0,05—0,03 0,08—0,05

0,02—0,015 0,03—0,015 0,06—0,03

D=ll-L20 ММ………………………

0,03—0,015 0,05—0,02 0,10—0,06

0,02—0,015 0,05—0,03 0,10—0,06

0,015—0,008 0,03—0,015 0,08—0,05

0,015—0,008 0,02—0,01 0,07—0,04

0,008—0,005 0,015—0,008 0,05—0,03

Примечание. При обработке чугуна и бронзы приводимые в таблице значения подач следует увеличить в 1,5—2 раза в зависимости от условий обработки.

Рекомендуемые подачи при фрезеровании стали твердосплавными фрезами

Величина подачи в мм!эуб при толщине снимаемого слоя

1—3 мм

3—5 мм

5—8 мм

при фрезеровании плоскостей ….

при фрезеровании плоскостей ….

Примечание. При обработке чугуна и бронзы приведенные в таблице значения подач следует увеличить в 1,5—2 раза в зависимости от условий обработки.

диаметром 400 мм — 420 мин. — в случае работы по стали; диаметром до 90 мм— 120 мин., диаметрами 110—200 мм— 180 мин., диаметрами 225—275 мм — 240 мин., диаметрами 300—350 мм — 300 мин., диаметрами 375—400 мм — 420 мин. — в случае работы по чугуну;

в) для концевых фрез и коронок — 120 мин. при работе по стали и чугуну;

Читать еще:  Паспорт на горизонтально-расточной станок 2А622Ф1-1

г) для дисковых фрез: диаметром до 110 мм — 120 мин., диаметром 130—175 мм — 180 мин., диаметром 200 мм — 240 мин.

Порядок выбора режима резания. По установленным значениям диаметра фрезы, ширины фрезерования, глубины резания и подачи на один зуб определяется скорость резания, минутная подача и потребная мощность согласно соответствующим таблицам или справочникам, перечисленным в сноске к стр. 103. Рекомендуемые в них скорости резания для обычных и скоростных режимов фрезерования рассчитаны на работу фрезами определенных конструкций, геометрии и материала, наличие охлаждения (в тех случаях, когда оно целесообразно), определенную твердость обрабатываемого материала, наличие или отсутствие корки на обрабатываемой поверхности и т. д.

Для других условий обработки при выборе скорости резания необходимо вводить поправочные коэффициенты, которые приводятся в соответствующих картах нормативов или таблицах справочников.

По выбранной скорости резания и принятому диаметру фрезы нетрудно определить число оборотов фрезы, пользуясь формулой (2), и затем определить минутную подачу, используя формулу (4). Однако в картах нормативов скорости резания обычно приводится число оборотов фрезы для данного диаметра и минутная подача для данной подачи на один зуб или один оборот фрезы. Тут же обычно дается мощность резания N3, соответствующая рекомендуемому режиму резания.

Таким образом, в результате выбора режима резания мы определяем рекомендуемое число оборотов п фрезы, минутную подачу 5 и потребную мощность резания N3. В дальнейшем изложении при рассмотрении отдельных операций будет показано, как конкретно назначают режимы резания.

Скорость резания у фрезерных и расточных станков v м/мин

Скорость резания v м/мин. У фрезерных и расточных станков окружная скорость рассчитывается для наиболее удаленных от оси точек режущих кромок инструмента. Окружная скорость определяется по формуле

где π = 3,14; D — наибольший диаметр обработки (наибольший диаметр фрезы), мм; n — число оборотов в минуту.

Выбор оптимального значения скорости резания производится по справочникам с помощью специальных нормативных таблиц в зависимости от свойств обрабатываемого материала, конструкции и материала инструмента после того, как уже выбрана глубина резания и величина подачи. Величина скорости резания влияет на износ инструмента. Чем выше скорость резания, тем больше износ. Если, например, скорость резания при фрезеровании увеличивается всего лишь на 10%, износ фрезы увеличивается на 25—60% и соответственно уменьшается стойкость фрезы.

Рис. 25. Схема износа зуба по задней поверхности: h — величина износа

Под стойкостью понимается время в минутах, в течение которого инструмент может работать без переточки. Переточка должна быть произведена при достижении предельно допустимого износа. Износ заметен на глаз. Он наблюдается на задней грани инструмента в виде полоски разрушенного материала шириной h (рис. 25). Ширина изношенной фаски h обычно допускается для чистовых работ не более 0,2—0,5 мм, для грубых обдирочных работ — 0,4—0,6 мм, для твердосплавного инструмента—1—2 мм. Если допустить большой износ, то при переточке нужно много сошлифовать с инструмента материала, что неэкономично. Если перетачивать инструмент при малом износе, тогда чаще надо отдавать его на переточку, что тоже невыгодно.

Скорость резания выбирается такой, чтобы оптимальный износ наступал через определенное время и стойкость инструмента находилась в определенных пределах. Например, для цилиндрической фрезы диаметром 90— 120 мм стойкость при нормальной работе должна быть равна 180 мин. Для других типов инструментов стойкость выбирается иной.

Таблица 6 Значения скорости резания при точении и растачивании углеродистых сталей резцами из быстрорежущей стали

В табл. 6 приводятся данные для определения скорости резания при точении и растачивании конструкционных углеродистых сталей резцами из быстрорежущих сталей марок Р9 и Р18 при работе с охлаждением.

Стрелками показано нахождение значения скорости растачивания при глубине резания t = 3 мм и подаче s = 0,76 мм/об. Найденное табличное значение скорости v рез =33 мм/мин, следует умножить на поправочные коэффициенты. Например, при работе без охлаждения данное значение v рез нужно умножить на 0,8, если обрабатываемый материал представляет собой прокат с коркой — на 0,9, если поковка — на 0,8, а если прокат без корки, поправочный коэффициент равен 1,0.

Значения поправочных коэффициентов, учитывающих различные значения угла в плане режущего инструмента и его стойкость, приведены в табл. 7, 8.

Таблица 7 Поправочный коэффициент для различных значений угла в плане

Таблица 8 Поправочный коэффициент для различных значений стойкости инструмента

В зависимости от прочности и твердости обрабатываемого материала коэффициент выбирается по табл. 9.

В нашем случае скорость резания оказалась равной 33 м/мин при условии, что у резца угол в плане φ=45°, стойкость резца выбрана равной 60 мин при обработке углеродистой стали с содержанием углерода C ≤ 0,6% при твердости около 220 НВ.

Таблица 9 Поправочный коэффициент при обработке различных материалов

Скорость резания зависит также от материала инструмента. В настоящее время широко применяются для инструмента быстрорежущие стали и твердые сплавы. Поскольку эти инструментальные материалы дорогие, из них делают лишь пластины. Пластины припаивают, либо приваривают к корпусу инструмента, изготовленного обычно из конструкционных сталей. Применяют также способы механического крепления твердосплавных пластин. Механическое крепление пластин выгодно потому, что при достижении предельного износа режущей кромки подвергается замене лишь пластина, а корпус инструмента сохраняется.

Для приближенных расчетов можно считать, что скорость резания при твердосплавном инструменте в 6—8 раз выше, чем при инструменте из быстрорежущей стали. Табличные данные для определения скорости резания при работе торцовыми фрезами даны в табл. 10.

Зададимся исходными данными: обрабатываемый материал — сталь марки 30ХГТ; глубина резания t=1 мм; подача на 1 зуб s z =0,1 мм; отношение диаметра фрезы к ширине обработки D/b ср =2; стойкость фрезы 100 мин.

Скорость резания при фрезеровании торцовыми фрезами v м/мин:

v=v табл * K 1 * K 2 * K 3 ,

где v табл — табличное значение скорости резания; K 1 — коэффициент, зависящий от отношения диаметра фрезы D к ширине обработки; K 2 — коэффициент, зависящий от материалов фрезы и обрабатываемой детали; К 3 — коэффициент, учитывающий стойкость фрезы, изготовленной из различных материалов.

Значения v табл и К 1 представлены в табл. 10, а коэффициентов К 2 и К 3 — в табл. 11 и 12.

Таблица 10 Значения K 1 , и скорости резания для торцового фрезерования в зависимости от материала фрезы, отношения диаметра фрезы к ширине обработки, глубины резания и подачи на зуб

По табл. 10 найдем скорости резания для материала инструмента: из быстрорежущей стали — 52 м/мин, из твердого сплава— 320 м/мин.

При соотношении диаметра фрезы D к ширине обработки b, равном 2, коэффициент K 1 = 1,1.

Из табл. 11 против марки стали обрабатываемой детали 30ХГТ найдем для быстрорежущей стали поправочный коэффициент 0,6, а для твердого сплава—0,8.

Из табл. 12 видно, что для торцовой фрезы при стойкости 100 мин как для быстрорежущей стали, так и для твердого сплава поправочный коэффициент К 3 равен 1,0.

Подставим найденные значения в формулу скорости резания и найдем требующиеся нам значения.

v быстрореж = 52 * 1,1 * 0,6 * 1,0 = 34,32 м/мин;

v тв.сплав = 320 * 1,1 * 0,8 * 1,0 = 281,6 м/мин;

Разделим полученные значения друг на друга и увидим, что применение фрезы, оснащенной твердым сплавом, позволяет увеличить скорость резания в сравнении с фрезой из быстрорежущей стали примерно в 8,2 раза.

По величинам силы резания и скорости резания определяется эффективная мощность резания, расходуемая на срезание стружки. Для определения мощности резания пользуются формулой

N рез = (P ок *v*0,736)/(60*75) кВт,

где P ок — окружная сила резания (она же сила резания P z ), кгс; v— скорость резания, м/мин.

Таблица 11 Коэффициент К 2 , зависящий от материала инструмента и материала обрабатываемой детали

Таблица 12 Коэффициент К 3 для фрез из различных материалов при равной стойкости

Обычно в механизмах станка 15—25% мощности электродвигателя тратится на преодоление сил трения, а 75—85% расходуется на резание. Отношение мощности, затраченной на резание N рез , к мощности, потребляемой электродвигателем станка N э.д. , характеризует коэффициент полезного действия η:

Читать еще:  Лист алюминиевый оптом и в розницу

Если (выразить значения N рез и N э.д. через проценты, то получим значение коэффициента полезного действия станка. Например, если N рез =75% от N э.д. , а N э.д. = 100%, то η = 75% / 100% = 0,75

Требуемая общая мощность привода станка может быть определена по формуле N э.д. = (P z (кгс) * v(м/мин) * 0,736) / ( 60 * 75 * η) кВт.

Исходя из режимов резания, определяется мощность привода станка или при обработке деталей на станке проверяется соответствие выбранных режимов мощности установленного на станке электродвигателя.

Допустимая глубина резания концевой фрезы

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ФРЕЗЫ КОНЦЕВЫЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ,
ТИТАНОВЫХ И ЛЕГКИХ СПЛАВОВ НА СТАНКАХ
С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ.

End cutters for use on NC machine tools for machining parts of high-resistant steels,
titanium and light alloys. Specifications

ОКП 39 1891*
________________
* Введено дополнительно, Изм. N 1.

Дата введения 1980-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 14 августа 1978 г. N 2194 срок действия установлен с 01.01.80

Проверен в 1984 г.

ПЕРЕИЗДАНИЕ. Январь 1986 г.

ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Госстандарта СССР от 04.11.88 N 3647 с 01.03.89

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 2, 1989 год

Настоящий стандарт распространяется на концевые фреэы по ГОСТ 23247-78 и ГОСТ 23248-78.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Фрезы должны изготовляться в соответствии с требованиями настоящего стандарта по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Фрезы должны быть изготовлены:

для обработки легких сплавов — из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73;

для обработки высокопрочных сталей и титановых сплавов — из быстрорежущей стали, легированной кобальтом, по ГОСТ 19265-73, а также из сталей марок Р8М3К6С, Р18Ф2К8М.

1.3. Фрезы диаметром 12 мм и более должны изготовляться сварными. Сварной шов должен располагаться на шейке концевой фрезы за пределами канавки.

Допускается изготовлять сварными фрезы диаметром до 12 мм.

Кроме сварки допускаются другие методы соединения рабочей части с хвостовиком, обеспечивающие качество соединения не ниже, чем у сварного соединения.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.5. Твердость рабочей части фрез из быстрорежущей стали должна быть — HRC 63…66.

Твердость рабочей части фрез с содержанием ванадия 3% и более, кобальта 5% и более — выше на 1-2 единицы HRC .

Твердость торцовой части конического хвостовика должна быть HRC 32. 51.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.8а. По заказу потребителя фрезы допускается азотировать или применять другие способы упрочнения фрез.

(Введен дополнительно, Изм. N 1).

1.9. Параметры шероховатости поверхностей фрез по ГОСТ 2789-73 должны быть:

передних и задних поверхностей режущей части зубьев по цилиндру — 1,6 мкм;

передних и задних поверхностей режущей части зубьев по торцу:

для высокопрочных сталей и титановых сплавов исполнения 1, 2 и легких сплавов исполнения 1 — 3,2 мкм;

для легких сплавов исполнения 2 — 1,6 мкм;

поверхностей винтовых стружечных канавок для высокопрочных сталей, титановых и легких сплавов — 10 мкм, с последующей полировкой;

поверхностей спинок зубьев — 10 мкм;

поверхностей хвостовика — 0,63 мкм;

конических поверхностей центровых отверстий — 6,3 мкм;

остальных поверхностей — 20 мкм.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.12. Допуск радиального биения режущих кромок зубьев относительно оси хвостовика не должен быть более 0,06 мм.

1.11-1.13. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.14. Допуск конусности цилиндрической рабочей части не должен быть более 0,02 мм на каждые 100 мм длины, но не более 0,05 мм.

1.14а. Средний и установленный периоды стойкости фрез, изготовленных из стали Р6М5К5, при условиях испытаний, указанных в разд.3, должны быть не менее приведенных в табл.1а, — при обработке легких сплавов и в табл.1б — при обработке высокопрочных сталей и титановых сплавов.

1.14б. Критерием затупления фрезы является достижение допустимого износа по задней поверхности зуба, значение которого не должно быть более указанного в табл.1а и 1б.

Элементы режима резания

Скорость резания v — длина пути (в метрах), которую проходит за одну минуту наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки. За один оборот фрезы точка режущей кромки, расположенная на окружности фрезы диаметром D мм, пройдет путь, равный длине окружности, т. е. ?D мм.

Чтобы определить длину пути, пройденного этой точкой в минуту, надо умножить длину пути за один оборот на число оборотов фрезы в минуту, т. е. мм/мин. Если скорость резания выражается в метрах в минуту, то формула для скорости резания при фрезеровании будет v=Dn/1000 м/мин. Если необходимо определить число оборотов фрезы в минуту, то формула примет вид N=1000v/D об/мин.

При фрезеровании различают следующие виды подач: подачу на один зуб, подачу на один оборот и минутную подачу. По направлению различают продольную, поперечную и вертикальную подачи.

Подачей на зуб — (sz. мм/зуб) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за время ее поворота на один зуб.

Подачей на один оборот фрезы (s0 мм/об) называется величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за один оборот фрезы. Подача на один оборот равняется подаче на зуб, умноженной на число зубьев фрезы: s0=sz*l

Минутной подачей (sm мм/мин) называется величина относительного перемещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за одну минуту. Минутная подача равна произведению подачи на один оборот фрезы на число оборотов фрезы в минуту: sm= s0 • n = sz• z •n мм/мин.

Каждый зуб фрезы снимает одинаковую стружку в виде запятой. Стружка, снимаемая одним зубом, определяется двумя дугами контакта соседних зубьев. Расстояние между этими дугами, измеренное по радиусу фрезы, переменное. Оно определяет толщину среза. Толщина среза изменяется от нуля до максимального значения.

На обрабатываемой заготовке при фрезеровании различают обрабатываемую поверхность, обработанную поверхность и поверхность резания.

Для всех видов фрезерования различают глубину резания и ширину фрезерования.

Глубина фрезерования — расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями.

Ширина фрезерования — ширина обработанной за один проход поверхности. Обычно глубину фрезерования принято обозначать буквой t, а ширину фрезерования — В. Это справедливо в том случае, когда указанные параметры рассматриваются как технологические. Параметр (глубина или ширина фрезерования), который оказывает влияние на длину контакта главных режущих кромок фрезы с обрабатываемой заготовкой, будем обозначать буквой В, второй, не влияющий на указанную длину, — буквой t.

Параметром, влияющим на длину контакта главных режущих кромок с обрабатываемой заготовкой и обозначенным буквой В, будет ширина фрезерования при фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой, паза или уступа дисковой фрезой, или глубина фрезерования при фрезеровании паза или уступа концевой фрезой.

Поэтому в дальнейшем буквой В будем обозначать ширину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или глубину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами. Буквой t — глубину фрезерования при обработке цилиндрическими, дисковыми, отрезными и фасонными фрезами или ширину фрезерования при обработке торцовыми и концевыми фрезами.

Слой материала, который необходимо удалить при фрезеровании, называется припуском на обработку. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов. Различают черновое и чистовое фрезерование. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми по условиям обработки глубинами резания и подачами на зуб. Чистовым фрезерованием получают детали с окончательными размерами и поверхностью высокого класса чистоты.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector