Фасонные фрезы

9. Фасонные фрезы

Фасонные фрезы применяются для обработки деталей со сложным фасонным профилем на фрезерных станках. Фрезы имеют фасонную режущую кромку, поэтому сложны в изготовлении и при эксплуатации.

По способу изготовления зубьев и особенностям эксплуатации фасонные фрезы подразделяются на две группы:

- острозаточенные;

- затылованные.

9.1. Острозаточенные фасонные фрезы

Острозаточенные фасонные фрезы имеют следующие достоинства по сравнению с затылованными:

- большое число зубьев;

- более высокая чистота обработки поверхности;

- выше стойкость;

- больше производительность.

Рекомендуемые материалы

Широкому их использованию препятствуют недостатки:

- сложность в изготовлении;

- уменьшение стружечных канавок при переточках;

- неудобство в эксплуатации.

Самым существенным недостатком острозаточенных фасонных фрез является сложность в эксплуатации, связанная с переточкой.

Заточка фрез производится по задней грани. Для ее осуществления необходимо специальное приспособление с копирным устройством, позволяющим обеспечить такую траекторию движения заточного круга, которая должна соответствовать фасонному профилю зуба фрезы. Еще более усложняется заточка фрез с вогнутым профилем; когда необходимо, чтобы профиль заточного круга вписался в форму профиля зуба фрезы.

Приспособление для заточки (Рис18) имеет плоскую опорную линейку, по которой обкатывается копир, имеющий форму профиля фрезы. С копиром жестко связана затачиваемая фреза. Задний угол на фрезе образуется смещением оси шлифовального круга относительно оси фрезы на величину 

,

где D _кр - диаметр шлифовального круга, α- задний угол фрезы при вершине.

9.2. Затылованные фасонные фрезы

Фасонные фрезы с затылованными зубьями получили большое распространение из-за следующих положительных качеств:

- неизменность профиля обрабатываемой детали в течение всего

- периода эксплуатации фрезы;

-  увеличение стружечных канавок по мере переточки фрезы;

-  простота в эксплуатации, связанная с простотой заточки по
передней грани, которая осуществляется торцом или конической поверхностью заточного круга без специальных приспособлений.

При конструировании затылованных фрез необходимо учитывать их недостатки по сравнению с острозаточенными:

- малое число зубьев;

-  ниже частота обработки;

-  ниже стойкость;

- меньше производительность.

Наряду со специальными фрезами с самым разнообразным фасонным профилем имеется целый ряд стандартных затылованных фрез:

- полукруглые выпуклые и вогнутые;

- дисковые зуборезные (модульные);

- червячные зуборезные;

- резьбонарезные;

- для стружечных канавок различных инструментов и др.

9.3. Затылование. Кривые затылования. Величина затылования

Затылованные фрезы и другие затылованные инструменты называются так потому, что в процессе их, изготовления для оформления задней поверхности зуба применяется специфическая операция инструментального производства - затылование, выполняемая на специальных станках.

Основное назначение затылования - образование задних углов на зубьях инструмента.

Достоинством затылованного инструмента является сохранение профиля его зубьев при переточках по передней грани до полного износа.

Обработка задней поверхности зубьев затылуемого инструмента осуществляется резцом или шлифовальным кругом по определенной траектории, называемой кривой затылования, В качестве кривой затылования обычно используется спираль Архимеда. Объясняется это простотой изготовления и универсальностью кулачка - копира, управляющего возвратно-поступательным движением затылующего инструмента.

По мере равномерного вращения заготовки фрезы затыловочный резец перемещается к её центру, осуществляя съем металла с задней поверхности зуба. Величина, характеризующая путь резца к центру заготовки, называется величиной затылования и определяется значением заднего угла.

Цикл движения резца (Рис. 19) при затыловании одного зуба состоит из рабочего хода, ему соответствует угол ξ_рх, когда происходит обработка задней поверхности зуба, и холостого с углом ξ_хх , необходимого для возврата резца в исходное положение. Этим углам должны соответствовать углы φ_рх и

φ_хх на кулачке. Наиболее распространенным является угол φ_хх = 90° (может быть 60° и 45°).

Величину затылования можно определить из треугольника ∆ABC, в котором:

катет AB = π×D/Z,

катет ,

K = (π×D/Z)×tgα,

где: D - диаметр затылуемой фрезы;

Z - число зубьев фрезы.

На рабочем чертеже сконструированного инструмента указывается величина затылования, а угол не дается.

Затыловочный станок оснащается комплектом кулачков с наиболее распространенными величинами затылования, до значений которых округляются расчетные величины К.

9.4. Задние углы затылованной фрезы

Задние углы в разных точках режущей кромки фасонной затылованной фрезы обычно неодинаковы. Величина их зависит от расстояния данной точки до оси фрезы и от угла поворота участка режущей кромки, на которой находится рассматриваемая точка, относительно оси фрезы (рис.20).

На участке режущей кромки АВ задний угол определяется:

tgα = k×z/π×D_Ф,

на участке СД:

tgα_c = k×z/π×D_C .

Величина затылования одинакова, потому что затылование всего профиля выполняется одним резцом одновременно, следовательно:

tgα_c = D_Ф×tgα/D_C ,.

то есть задние углы на участках режущей кромки, расположенных ближе к оси затылованной фрезы, больше, чем задний угол при вершине зуба. Важно знать нормальный задний угол, то есть в плоскости NN , нормальной к режущей кромке.

Из ∆MXP можно определить:

tgα_NX = tgα_P×cosφ,

или, с учетом положения точки X относительно оси фрезы:

tgα_NX = (D_Ф/D_K)×tgα×cosφ.

При φ = 90°, то есть, когда режущая кромка расположена перпендикулярно оси фрезы α_NX = 0 и необходимо принимать меры по обеспечению работоспособности этого участка режущей кромки.

Методы решения этой задачи при конструировании фасонных затылованных фрез следующие (рис.21.):

- поднутрение участка режущей кромки за счет шлифования ее под углом 1-3° или оставления узкой ленточки;

- изменение положения детали при фрезеровании с соответствующим изменением положения профиля фрезы;

- специальное затылование - косое или осевое.

9.5. Двойное затылование

Для повышения точности и стойкости затылованных фрез необходимо производить затылование шлифовальным кругом. При этом чтобы повысить производительность обработки, целесообразно использовать шлифовальный круг увеличенного диаметра, но для такого круга необходимо увеличить и пространство между соседними зубьями для своевременного вывода его из зацепления без повреждения следующего за затылуемым зуба, то есть увеличить путь холостого хода.

Это можно сделать, применив двойное затылование (рис.22). Осуществляется двойное затылование следующим образом. Сначала выполняется первое затылование резцом на всей длине зуба фрезы с величиной затылования K_I. Затем, после термической обработки, производится затылование шлифовальным кругом на длине примерно 2/3 зуба с величиной затылования К₂ = (0,6-0,8)К_I. При этом пространство для выхода шлифовального круга из зацепления с зубом φ_хш значительно больше пространства для выхода из зацепления резца φ_кр.

Применение двойного затылования оправдано и с точки зрения прочности зуба: переточка фрезы производится обычно в пределах двух третей толщины зуба.

9.6. Особенности конструирования фасонных затылованных фрез

При конструировании определяются основные параметры: диаметр фрезы, диаметр отверстия, число зубьев, шаг зубьев, профиль канавки, профиль зуба, величина затылования.

Необходимо учитывать следующие требования:

- достаточная прочность зуба;

- величина стружечных канавок новой фрезы должна обеспечивать размещение стружки;

"Структурные диаграммы" - тут тоже много полезного для Вас.

- необходимо предусмотреть достаточный запас на переточки по толщине зуба фрезы;

- число зубьев фрезы должно быть достаточным для плавной работы (одновременно в зацеплении с обрабатываемой деталью должны находиться как минимум 2 зуба);

- межзубые канавки в начальный период должны быть достаточны для выхода затыловочного резца или шлифовального круга.

Обычно передний угол у фасонных затылованных фрез равен нулю. В этом случае профиль режущей кромки зуба фрезы в передней плоскости соответствует профилю обрабатываемой детали и не требует специального расчета. Профиль режущих кромок затыловочного резца (инструмент 2-го порядка), у которого передний угол равен нулю, в передней плоскости также соответствует профилю детали, обрабатываемой фрезой.

Если передний угол фрезы не равен нулю, то профиль ее режущих кромок в передней плоскости  зуба будет отличаться от профиля детали, в этом случае необходимо производить расчет профиля зуба фрезы в передней плоскости. Одновременно значительно  усложняется затылование таких фрез, прежде всего с точки зрения геометрии и установки затыловочных резцов, профиль которых также необходимо специально расчитывать.