Формы задней поверхности зуба фрезы. Их отличительные особенности

Если у фрезы задняя грань зуба плоская и заточка производится по ней параллельными слоями, то по мере износа зуба его задний угол а уменьшится и при доста­точно большом числе переточек может стать недопустимо малым. Можно затачивать зуб по плоскости задней грани, сохраняя первоначальную вели­чину а. Но это приведет к уменьшению угла заточки р и потере прочности резца. Для обеспечения постоянства а задней грани придают форму одной из трех кривых: архимедовой или логарифмической спирали, дуги окруж­ности, проведенной из смещенного центра. Заточку зубьев затылованных фрез производят по передней грани.

Для обеспечения нормальных условий работы тех участков контура лезвия зуба, которые лежат в плоскости вращения фрезы или близки к ней, создают угол бокового зазора посредством косой боковой обточки затылка зуба (тангенциальным поднутрением на 5-7°, либо радиальным поднутре­нием на 0°30'-1°), как у зубьев строгальной пилы.

Концевые фрезы имеют хвостовик для закрепления в патроне или шпинделе станка. Различают концевые фрезы по числу резцов и форме ре­жущей части (рис. 9.5, ж, з). Для создания положительного заднего угла незатылованные концевые фрезы устанавливаются в патронах с эксцен­триситетом между осями вращения патрона и отверстия под хвостовик фрезы. За счет этого ширина удаляемого припуска превышает диаметр фрезы.

По мере распространения обрабатывающих центров ассортимент концевых фрез значительно расширился, в том числе и за счет перспектив­ного инструмента с алмазными режущими элементами для фугования кро­мок, поверхностного фрезерования, выборки четверти и паза (рис. 9.5, и); для форматной обработки и раскроя плит (рис. 9.5, к); для профильного раскроя (рис. 9.5, л). Несмотря на высокую стоимость и затраты на подго­товку к работе, в ряде случаев такой инструмент незаменим при фрезеро­вании труднообрабатываемых древесных материалов и древесины, позво­ляет увеличить вдвое толщину срезаемого слоя, скорость подачи.

42. Подготовка ножей к работе: заточка, правка, балансировка, установка.

Основными операциями при подготовке ножей к работе являются заточка и установка в станок. Основная цель заточки ножей — обеспечение необходимой остроты режущей кромки. Заточка ножей, как правило, осуще­ствляется на станках ТчН по задней грани абразивными кру­гами. После заточки острота режущей кромки должна быть ρ = 6. ..8 мкм, прямолинейность режущей кромки — не ниже 0,025 мм на 100 мм длины фрезерных ножей и 0,005 мм на 100 мм длины лущильных ножей, шероховатость затачиваемых граней стальных ножей не ниже 7.. .8-го, а твердосплавных — 8. ..9-го классов по ГОСТ 2789—73. Заточка ножей (рис. 7.2) может быть плоская, торцом чашечного круга; эллиптическая, торцом чашечного круга; плоская, боковой поверхностью круга; дугообразная, боковой поверхностью круга. Заточка ножей про­изводится на ножеточильных станках, различающихся пара­метрами и степенью автоматизации процесса.

Ножи из инструментальной стали затачиваются абразив­ными кругами ЧЦ, ЧК из электрокорунда 1А или 2А. Режим заточки: скорость круга 18...25 м/с, продольная подача 4... 7 м/мин, поперечная подача 0,02.. .0,04 мм/дв. ход.

Ножи, оснащенные твердым сплавом, затачиваются алмаз­ными кругами АС2, АС4 с формой 12А2. Режим заточки: ско­рость круга 20...30 м/с, продольная подача 1...2 м/мин, попе­речная подача 0,01.. .0,02 мм/дв. ход.

При установке ножей в ножевые валы и головки должны соблюдаться следующие требования: лезвие ножа должно выступать за кромку стружколомателя (губку ножевого вала или зажимного клина) не более чем на 0,75–1 мм (оптимальный выступ для получения наиболее гладкой поверхности 0,5 мм); зазор между ножами и губками не допускается; режущие кромки всех ножей, укрепленных в ножевом валу, должны иметь во всех точках (по длине) одинаковые радиусы резания (допускаемое отклонение 0,04–0,06 мм) (рис. 8). Корпус фрезы 3 надевают на оправку 2 приспособления с же­сткой опорой 4. В пазы корпуса вставляют заточенные ножи и клинья и слегка закрепляют их распорными болтами. С помощью регулировочных винтов ножевой головки заглубляют первый нож 6 в корпус так, чтобы ре­жущая кромка не выступала над кромкой клина. Затем устанавливают фрезу в положение А (сечение I–I под индикатором 1), фиксируют показание ин­дикатора при касании измерительным наконечником кромки клина и, вра­щая левый регулировочный винт, добиваются требуемой выставки лезвия над кромкой клина. Переместив фрезы в положение Б (сечение II–II под ин­дикатором), вращением правого регулировочного винта добиваются парал­лельности режущей кромки ножа 6 оси оправки. При этом показания инди­катора при касании режущей кромки в обоих сечениях должны быть одина­ковыми. Окончательно закрепляют нож 6 распорными болтами, вывинчивая их из клина. Аналогично регулируют второй нож 5 и последующие ножи.

Рис. 8. Приспособление для установки ножей в ножевую головку

43. Виды износа режущей кромки. Способы повышения износостойкости дерево­режущих инструментов.

Физическая природа изнашивания режущих инструментов изучена еще недостаточно вследствие исключительной сложности контактных процессов, протекающих на поверхностях резца при резании. Существует ряд гипотез, объясняющих физиче­скую природу изнашивания режущих инструментов. По этим гипотезам основными причинами изнашивания поверхностей инструментов являются абразивное действие обрабатываемого материала (абразивное изнашивание); механическое разруше­ние поверхности касательными и нормальными силами (меха­ническое диспергирование); тепловые процессы на поверхно­стях (тепловой износ); химические процессы на поверхностях (окислительный износ); электрохимическая коррозия металла; электрическая эрозия металла.

Абразивное изнашивание — интенсивное разрушение по­верхности инструмента при трении скольжения, обусловленное наличием в обрабатываемом материале твердых микрокомпо­нентов, которые царапают поверхность инструмента, постепенно разрушая его. Абразивные частицы в древесине — соли в клет­ках, целлюлоза, микрочастицы, попавшие в древесину из внеш­ней среды (пыль, песок), в древесных материалах — еще кле­евые прослойки, кристаллические вещества пропиточных со­ставов.

Механическое диспергирование — разрушение поверхности инструмента касательными и нормальными силами, знакопере­менными нагрузками, истирание металла, выламывание высту­пающих частиц, расшатывание и износ твердой структурной составляющей. Такая схема износа особенно характерна для объяснения затупления и износа твердых сплавов.

Тепловой износ — интенсивное разрушение поверхности ин­струмента при трении о древесину вследствие нагрева до высо­ких температур. В результате своеобразной термообработки поверхностного слоя металла его свойства изменяются с поте­рей механической прочности. При действии обрабатываемого материала разупрочненные поверхности непрерывно разруша­ются.

Окислительный износ — постепенное разрушение поверхно­сти инструмента при трении, выражающийся в образовании и удалении окисных пленок. Этот процесс усиливается адсорб­цией кислорода на поверхности трения, диффузией кислорода в поверхностных слоях, нагревом поверхности трения.

Электрохимическая коррозия — износ металла под дейст­вием электрического тока, возникающего при резании древе­сины. При резании сырой древесины (лущение, строгание) ор­ганические кислоты и влага представляют собой электролит. Поэтому металл подвергается электрохимической коррозии.

Электрическая эрозия — износ поверхности металла под действием электрических искровых разрядов. Статическое элек­тричество, возникающее при резании сухой древесины, приво­дит к искровым разрядам и разрушению поверхности инстру­мента.

Перечисленные явления проявляются в различной степени в зависимости от условий резания.

Износоустойчивость дереворежущего инструмента увеличи­вают в основном в двух направлениях:

1) увеличивают твердость и прочность режущих элементов;

2) улучшают поверхность режущих граней и лезвия. Существует много способов повышения твердости режущихэлементов инструмента (электрические, химикотермические и пр.). В ряде случаев сравнительно небольшая эффективность при значительной трудоемкости делает нецелесообразным их применение (электроискровая обработка). Этим, в частности, объясняется, что целый ряд методов упрочнения поверхности ин­струментов не внедрился устойчиво в производство.

Применение дереворежущих инструментов с пластинками из твердых сплавов является главным и самым эффективным сред­ством повышения износоустойчивости. В связи с этим ниже опи­саны наиболее целесообразные способы повышения режущих свойств инструмента:

применение металлокерамических твердых сплавов;

наплавка на режущие элементы литых твердых сплавов;

электроконтактная закалка зубьев.

Из методов улучшения качества поверхности режущих эле­ментов приведены лишь механические средства доводки поверх­ности инструмента. В последнее время вызвал определенный ин­терес и разноречивые мнения способ повышения износоустой­чивости инструментов методом покрытия их пленкой дисульфида молибдена.

Специальные исследования позволили установить, что покры­тие режущих частей дереворежущих инструментов дисульфидом молибдена заметного эффекта не дает. Обнадеживающие перс­пективы таят в себе методы воздействия на электрические явле­ния, возникающие в процессе резания, различными методами их нейтрализации — применением магнитных полей, ионизацией для снятия электрозарядов и пр.

Влияние угла поворота в плане на силу и мощность резания.

На толщину срезаемого слоя при фрезеровании влияет главный угол в плане, который измеряется между главной режущей кромкой пластины и обрабатываемой поверхностью. Также главный угол в плане оказывает влияние на силы резания и стойкость инструмента. Уменьшение угла в плане ведет к образованию более тонкой стружки для данного диапазона подач. Уменьшение толщины стружки происходит из-за распределения одного и того же объема снимаемого металла на большей длине режущей кромки. При меньшем угле в плане режущая кромка постепенно входит в работу и выходит их нее. Это уменьшает радиальную составляющую силы резания и защищает режущую кромку от возможных поломок. С другой стороны, неблагоприятным фактором является увеличение осевой составляющей силы резания, что вызывает ухудшение шероховатости поверхности тонкостенных деталей. В основном фрезы выпускаются с главным углом в плане 45, 90 и 10°, а также фрезы с круглыми пластинами.

При угле в плане 90° сила резания направлена в основном радиально в соответствии с направлением подачи. Это означает, что обрабатываемая поверхность не подвергается большому давлению, что благоприятно для нежестких заготовок. Основная область применения таких фрез – обработка прямоугольных уступов.

При работе фрезой с углом в плане 45° осевые и радиальные силы резания практически одинаковы и потребляемая мощность невысока. Это фрезы универсального применения. Особенно они рекомендуются для обработки материалов, дающих элементную стружку и склонных к выкрашиваниям при значительных радиальных усилиях на выходе инструмента. При врезании инструмента меньше нагрузка на режущую кромку и меньше склонность к вибрациям при больших вылетах инструмента или при закреплении в приспособлениях с небольшими усилиями зажима. Меньшая толщина срезаемого слоя при угле в плане 45° позволяет увеличивать минутную подачу стола, т.е. повысить производительность обработки.

Фрезы с углом в плане 10° рекомендуются для продольного фрезерования с большими подачами и плунжерного фрезерования, когда характерны небольшие толщины стружки и высокие скоростные параметры. Преимуществом обработки такими фрезами являются низкие радиальные усилия резания. А также преобладание осевой составляющей силы резания как при радиальном, так и при осевом направлении подачи, что уменьшает склонность к вибрациям и предоставляет большие возможности для увеличения скоростей снятия материала.

У фрез с круглыми пластинами главный угол в плане меняется от 0 до 90° в зависимости от глубины резания. Эти фрезы имеют очень прочную режущую кромку и могут работать при больших подачах стола, поскольку образуют довольно тонкую стружку на большой длине режущей кромки. Фрезы с круглыми пластинами рекомендуется применять для обработки труднообрабатываемых материалов, таких как титан и жаропрочные сплавы. Направление сил резания меняется вдоль радиуса пластины, поэтому направление суммарной нагрузки зависит от глубины резания. Современная геометрия круглых пластин делает их более универсальными, обеспечивая стабильность процесса резания, меньшую потребляемую мощность и, соответственно, меньшие требования к жесткости оборудования. В настоящее время эти фрезы широко используются для снятия больших объемов металла.

45. Фрезы. Классификация. Насадные фрезы, их основные разновидности и пара­метры.

По способу крепления на шпинделе станка фрезы делят на насадные и концевые. Насадная фреза имеет посадочное отверстие, а концевая – хвостовик для крепления в патроне.

По технологическому признаку различают фрезы для получения плоских и профильных (фасонных) поверхностей.

По конструктивному исполнению фрезы подразделяют на цельные, составные, сборные и комбинированные.

По материалу, из которого сделаны фрезы, их делят на три группы: фрезы цельные из инструментальных сталей, фрезы, оснащенные пластинками из инструментальных сталей, и фрезы, оснащенные пластинками из твердого сплава.

Насадные фрезы центральным отверстием насаживаются на рабочий шпиндель станка.

Цельные фрезы (рис. 5) изготавливают из одной заготовки леги­рованной стали, например, Х6ВФ, HRC_э=56...60, поэтому они характери­зуются высокой точностью и хорошей уравновешенностью, что позволяет эксплуатировать их при высокой частоте вращения шпинделя. Целесооб­разно применять такие фрезы для массовой обработки нормализованных профилей деталей. Цельные фрезы бывают затылованные (с кривой задней поверхностью зубьев) и незатылованные (с прямой задней гранью). Пре­имущество затылованных фрез – неизменность профиля обработки и углов резания с уменьшением диаметра фрезы в результате заточек. Зубья цель­ных фрез могут оснащаться пластинками из твердого сплава, закаленных инструментальных сталей или алмаза.

а б

в

Рис. 5. Фрезы цельные насадные:

а, б – с затылованными зубьями для обработки соответственно пазов и гребней;

в – затылованные радиусные

46. Подготовка фрез к работе: заточка, балансировка, установка на рабочие шпин­дели.

Балансирование фрез. Различают два вида балансирования-статическое и динамическое. Насадные фрезы обычно балансируют стати­чески, т. е. без вращения фрезы с рабочей скоростью. Неуравновешенность фрезы, насаженной на оправку, выявляют на призматических параллелях прибора ПБ (максимальный диаметр фрезы 400 мм); более тяжелая часть фрезы оказывается внизу. Проверку делают 3–4 раза. Величину неуравно­вешенности (дисбаланс) устанавливают, прикрепляя к легкой части фрезы грузики (например, кусочки пластилина). Добившись уравновешенности, грузики взвешивают. Произведение добавочной массы на радиус ее при­крепления дает величину дисбаланса (г∙см). Для фрез диаметром 120–180 мм дисбаланс допускается до 3–5 г∙см. Фрезу уравновешивают удале­нием (стачиванием, высверливанием) металла с тяжелой ее части в нера­бочей зоне.

Простейшее устройство для статической балансировки включает две призмы 1 (рис. 94), выставленные строго горизонтально. На них устанавливается цапфами 2 оправка с балансируемым инструментом 3.

Рис. 94. Балансировочное устройство

Динамическая балансировка осуществляется на специальных стан­ках. Она позволяет с высокой точностью (остаточная неуравновешенность не более 1 г∙см) уравновесить не только силы, но и моменты. Это особенно важно для инструментов, имеющих большую длину. Балансирование вы­полняют на станке ДБ-10.

Заточка фрез. При заточке должны обеспечиваться неизменность профиля обработки, углов резания и равенство радиусов одноименных зубьев. Насадные цельные и составные затылованные фрезы затачивают по передней грани с сохранением величины переднего угла γ (рис. 24.1, а, е). Для этого ось фрезы должна быть смещена относительно рабочей плоско­сти шлифовального круга на расстояние Н₁ = Rsinγ, где R – радиус фрезы.

Рис. 24.1. Заточка фрез: а – цельной затылованной по передней грани; б – сборной незатылованной по передней грани; в – цельной неза­тылованной по задней грани ча­шечным кругом; г – цельной неза­тылованной по задней грани пло­ским кругом большого диаметра;

Насадные цельные и сборные незатылованные фрезы (с прямым за­тылком зубьев) затачивают по передней и задней граням. Переднюю грань затачивают так же, как и переднюю грань затылованных фрез (рис. 24.1, б, д, ж). Заточка задней грани должна обеспечить неизменность заднего угла а. Для этого при чашечном шлифовальном круге (рис. 24.1, в) зуб фрезы должен быть установлен вершиной ниже ее оси на величину Н₂= Rsinα. При отсутствии чашечного круга допускается заточка плоским кругом большого диаметра (рис. 24.1, г). Тогда ось круга с радиусом R_к должна быть расположена выше оси фрезы на расстояние Н₃= R_кsinα.

Боковые режущие кромки концевых фрез затачивают по передней грани (с внутренней стороны) с сохранением величины переднего угла γ. Торцевые режущие кромки затачивают по задней грани с неизменной ве­личиной заднего угла а. При формировании торцевой кромки надо учиты­вать поднутрение торцовой поверхности фрезы к центру на 1-2°.

Станки для заточки фрезерного инструмента бывают универсальные или специализированные. Особенность любого универсального станка (ЗА64М, ЗА64Д, ЗБ642, ЗВ642 и др.) – возможность перемещения затачи­ваемого инструмента относительно шлифовального круга в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

Группу специализированных станков составляют: заточной станок ТчФ для цельных насадных фрез, заточной полуавтомат ТчФА для тех же инструментов, полуавтомат ТчФТ для твердосплавных насадных фрез, за­точной станок ТчФК для концевых фрез и фрезерных цепочек (табл. 24.1).

Наиболее простой способ – непосредственная ус­тановка фрезы на шпинделе с зажимом ее гайкой. Направление резьбы должно быть противоположно направлению вращения шпинделя.

При непосредственной посадке на шпиндель (рис. 6, а) фреза 3 упирается в буртик шпинделя 1 и зажимается гайкой 5. Для изменения по­ложения фрезы по высоте используют простановочные кольца 2, проклад­ки или шайбы 4.

Если диаметр посадочного отверстия больше диаметра шпинделя, применяют посадку на шпиндель через втулку (рис. 6, б). Фрезу сначала закрепляют на втулке 1 гайкой 2, а затем втулку устанавливают на шпин­дель и крепят затяжной гайкой.

В случае, когда шпиндель не имеет резьбы для крепления фрезы, ис­пользуют цанговую оправку (рис. 6, в). Оправка имеет внутреннюю ко­нусную разрезную 1 и наружную 2 втулки. Фрезу устанавливают на на­ружную втулку и крепят гайкой. Затем оправку с инструментом устанав­ливают на шпиндель и закрепляют, вращая верхнюю затяжную гайку. При этом наружная втулка смещается по внутренней конической, в результате чего разрезная ее часть плотно охватывает шпиндель.

Рис. 6. Крепление фрезерного инструмента на шпинделе станка:

а – непосредственной посадкой; б – посадкой через переходную втулку;

в – цанговой оправкой;

Точность и качество подготовки фрез определяются соответствием их требованиям, установленным стандартами. Допускаются следующие предельные отклонения параметров фрез (норматив в числителе для фрез насадных, в знаменателе – для концевых).

Радиальное биение зубьев, мм, не более 0,05/–

Торцовое биение боковых поверхностей зубьев на сторону, мм 0,04/–

Продольный изгиб, мм –/0,05

Отклонения контурных действительных углов резания от

номинальных, град, для лезвий: торцовых –/0,05

боковых ± 1/± 1

Отклонения углов поднутрения и косой боко­вой обточки при

затыловании от номинальных, град ±0,5/–

Шероховатость заточенных передних задних и

боковых поверхностей зубьев R_a, мкм, не более 1,25/1,2