Р ис. 5. Фреза торцовая насадная

Целесообразно использование черновых и чистовых ножей, диаметрально расположенных: D = D (1...2) мм.

Вылет чистовых ножей: h = h+ 0,1 мм.

Напайные ножи, оснащенные твердым сплавом, и державки под СМП имеют призматическую форму. Высота ножа Н = 3,5...5; меньшие значения используют для фрез больших диаметров. Ширина ножа (державки) В= (1,1...1,3) Н мм. Вылет ножей (державки) относительно корпуса для торцовых фрез обычно равен 8...10 мм.

Для улучшения качества поверхности также вводятся 1...2 зачищающих зуба с переходной режущей кромкой шириной 2...10 мм и  = 0.

Способы закрепления пластин и ножей весьма разнообразны и определяются требованиями жесткости [1,2,3,4].

Сведения о других конструктивных элементах торцовых фрез приведены в работах [1].

Выбор геометрических параметров торцовых фрез. Торцовые фрезы имеют те же геометрические параметры, что и цилиндрические (рис. 6).

Главный угол в плане  назначается в широких пределах в зависимости от условий обработки и в большинстве случаев не зависит от конфигурации обрабатываемой детали (кроме тех случаев, когда выполняются уступы небольшой

Р ис. 6. Фреза торцовая с вставными ножами, оснащенными твердым сплавом

высоты, несколько меньше размера пластинки твердого сплава). Наиболее часто главный угол в плане принимается равным 45, 60 или 90°.

Для предварительного фрезерования  = 60°, для чистового  = 30...45°, для образования уступов, перпендикулярных обработанной поверхности,  = 90°.

У торцовых фрез с механическим креплением режущих элементов угол  может принимать значения 35, 42, 57, 87, 88°.

Вспомогательный угол в плане (на торцовой части ножа)  = 8...10°. В целях упрочнения зуба и улучшения условий теплоотвода между главной и вспомогательной режущими кромками делается переходная кромка под углом  =  /2 (см. рис. 6).

Угол наклона режущих кромок  для несимметричного 5…15° и 10…15° для симметричного фрезерования.

Задние углы , затачиваются на всех режущих кромках одинаковыми: для предварительных фрез 10...12⁰, для чистовых 12...15°.

Значения передних углов у торцовых фрез выбираются, как и для цилиндрических, по табл.2.

Фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин.

Прогрессивным направлением в проектировании сборных фрез является разработка конструкций с закреплением СМП непосредственно в корпусе фрезы. Такие фрезы должны оснащаться пластинами высокого класса точности. Система обозначения твердосплавных фрезерных пластин в соответствии с ГОСТ 26476-86 и международной классификацией ISO приведена в [1].

Эти фрезы выпускаются с четырехгранными (ГОСТ 22086-76), пятигранными (ГОСТ 22087-76) и круглыми (ГОСТ 22088-76) пластинами диаметром 60, 63, 80 мм с коническим хвостовиком. Насадные фрезы с СМП (ГОСТ 26595-85) выпускаются диаметрами 80, 100, 125, 160, 200 и более. На рис. 7 приведена конструкция торцовой насадной фрезы с механическим креплением СМП. Широкое распространение в металлообработке получают торцовые фрезы, оснащенные СМП из минералокерамики и композитов.

Форма пластины влияет на силу резания, число режущих кромок, точность обрабатываемой поверхности и, до некоторой степени, на конфигурацию обрабатываемой детали.

Рекомендации по выбору конструктивных элементов фрез с СМП, их конструкции корпуса, способа закрепления пластин, размеров фрезы, типоразмера пластины, формы режущей кромки и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4,].

Геометрия инструмента в значительной степени определяется типом пластин и их расположением в корпусе фрезы.

Углы в плане  и  для многранных пластин указаны ниже:

число граней в пластине....................................................4 5 6

главный угол в плане  ..................................................75.......67.....55

вспомогательный угол в плане  ................................. .15........5.......5

Рис. 7. Фреза торцовая насадная с механическим креплением СМП

Значения углов в плане  и  и рабочая длина режущей кромки для круглых пластин зависят от глубины резания.

Передние углы  выбираются в зависимости от марки обрабатываемого материала по табл.2. Задние углы  получаются за счет установки режущей пластины в корпусе в пределах 8...10.

Кроме главного угла в плане различают дополнительные углы, которые определяют форму режущего зуба торцовой фрезы в пространстве. На рис. 8 представлены углы фрезы в различных плоскостях относительно оси вращения инструмента: радиальный передний угол , определяется по формуле

,

осевой наклон пластины определится по формуле

,

угол наклона режущей кромки , определится как

,

где .

При рассмотрении геометрии торцовых фрез возможны следующие конструкции: фрезы с положительными или отрицательными значениями передних углов как радиального, так и осевого; с отрицательными радиальными и положительными осевыми передними углами (см. табл. 3).

Фрезы с отрицательными передними углами применяются для обработки твердых сталей и чугунов при тяжелой ударной нагрузке, с положительными углами  для обработки вязких материалов, алюминия, пластичных сталей.

Рис. 8. Геометрические параметры торцовой фрезы, оснащенной СМП

Таблица 3. Значения углов ,  торцовых фрез, оснащенных СМП

Вид фрезы	Угол, град.
		
С отрицательными передними углами	0...-14	-6...-10
С положительными передними углами	0...15	2...15
С отрицательными радиальными и положительными осевыми передними углами	0...-20	2...20
Для обработки алюминия и алюминиевых сплавов	10...15	15...18

В технических требованиях на рабочих чертежах торцовых фрез указать:

1. Материал режущей части фрезы.

2. Твёрдость режущей части фрезы.

3. Материал корпусов фрез (для сборных фрез).

4. Твёрдость корпусов фрез.

5. На задней главной и вспомогательной поверхностях вдоль режущих кромок допускается ленточка шириной не более 0,1 мм;

6. Радиальное биение главных режущих кромок относительно оси отверстия при базировании на опорный торец не более: мм.

7. Неуказанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов h14, ос­тальных ± t / 2;

8. * Размеры для справок;

9. Маркировать обозначение, диаметр фрезы и марку материала.

Радиальное биение режущих кромок в зависимости от диаметра фрезы выбирается:

Диаметр фрезы, мм Радиальное биение Радиальное биение

2 смежных зубьев 2 противоположных зубьев

До 100 0,05 0,08

Св. 100 до 200 0,06 0,10

Св. 200 0,06 0,12

Торцовое биение режущих кромок на радиусе наружной окружности фрезы при контроле на оправке и базировании на опорный торец не должно быть более:

для фрез диаметром до 100 мм – 0,04 мм,

для фрез диаметром св. 100 до 200 мм – 0,05 мм,

для фрез диаметром св. 200 мм – 0,06 мм.

Концевые фрезы. Концевые фрезы широко используются для обработки плоскостей, пазов, уступов. 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. 9) 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.

Длина фрезы определяется как L = l+ l + l, где l длина режущей части; l длина шейки; l длина хвостовика. Принять l= 2,5d для фрез диаметром до 10 мм, l= 2d  для фрез диаметром от 10 до 25 мм и l= 1,5d  для фрез диаметром свыше 25 мм.

Количество зубьев концевых фрез зависит от диаметра фрезы и определяется из соотношения Z=(0,1...1,3) d  2...12.

Для выполнения условия равномерности фрезерования зубья на цилиндрической части выполняют с углом наклона  = 30...45. Как правило, фрезы с торцовыми зубьями  праворежущие.

Рис.9. Фреза концевая

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.

Размеры концевых фрез из быстрорежущей стали представлены в табл. 4, фрез с коническим хвостовиком – в табл. 5.

Фрезы изготовляются сварными. Рабочая часть фрез изготовляется из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73, крепежная часть – из стали 40Х, 45Х, 50Х по ГОСТ 4543-71. Фрезы концевые твердосплавные изготовляются монолитными цельными диаметром d = 3…12 мм; L = 28…60 мм; z = 3…5 (рис. 10), со сменными многогранными пластинами широко используются при фрезеровании с вертикальной подачей и прерывистым врезанием пазов, карманов, уступов и других поверхностей заготовок. Изготовляются диаметрами от 16 до 84 мм. На рис. 11 приведена конструкция фрезы, оснащенная пятигранной твердосплавной пластиной.

Таблица 4. Фрезы концевые из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком

D, мм	L, мм	1, мм	z			D, мм	L, мм	1, мм	z
			тип 1	тип 2					тип 1	тип 2
2	39	7	3	2		10	72	22	4	3
2,5	40	8	3	2		11	79	22	4	3
3	40	8	4	3		12	83	26	5	4
3,5	42	10	4	3		14	83	26	5	—
4	43	11	4	3		16	92	32	6	—
5	47	13	4	3		18	92	32	6	—
6	57	13	4	3		20	104	38	6	—
7	60	16	4	3		22	104	38	6	4
8	63	19	4	3		25	121	45	6	4
9	69	19	4	3		28	121	45	6	4

Таблица 5. Фрезы концевые из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком

Размеры, мм			Число зубьев z		Конус Морзе		Размеры, мм				Число зубьев z			Конус Морзе
Наружный диаметр D	Общая длина L	Длина рабочей части 1	тип 1	тип 2			Наруж- ный диаметр D	Общая длина L	Длина рабочей части 1	тип 1		тип 2
10	92	22	4	3	1		32	155	58	6		4	3
11	92	22	4	3	1		32	173	53	6		4	4
12	96	26	4	3	1		36	155	53	6		4	3
12	111	26	4	3	2		36	178	53	6		4	4
14	96	26	4	3	1		40	188	63	6		4	4
14	111	26	4	3	2		40	221	63	6		4	5
16	117	32	4	3	2		45	188	63	6		4	4
18	117	32	4	3	2		45	221	63	6		4	5
20	123	38	5	3	2		50	200	75	6		4	4
20	140	38	5	3	3		50	233	75	6		4	5
22	123	38	5	3	2		56	200	75	8		5	4
22	140	38	5	3	3		56	233	75	8		5	5
25	147	45	5	3	3		63	248	90	8		5	5
28	147	45	5	3	3

Шпоночные фрезы выполняются двухзубыми (рис. 12). 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 канавок

 = 12...15°. Направление винтовых зубьев должно совпадать с направлением вращения фрезы. Для облегчения врезания в обрабатываемый материал торцовые зубья снабжены вспомогательным углом в плане . 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

,

где Н  допуск на ширину шпоночного паза; b ширина шпоночного паза;  предельное отклонение размера В.

Геометрические параметры торцовых зубьев аналогичны углам, рассмотренным выше, за исключением угла  , который равен нулю.

Рис. 10. Монолитная концевая твердосплавная фреза

Р

ис. 11. Фреза концевая, оснащенная пятигранной твердосплавной пластиной

Размеры шпоночных фрез из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком приведены в табл. 6; с коническим хвостовиком (рис. 12) приведены в табл. 7.

Таблица 6. Размеры шпоночных фрез с цилиндрическим хвостовиком, мм

D*	d по h6	L	Отверстия центр. по ГОСТ 14034-74 Форма А				1	1	12	13	14	h	t	b	f	r	Шаг спи­рали	Ис-пол-не-ние
			d1	d2*	15	16
6	8	80	1,6	3,35	2,0	1,52	30	35	40	—	15	1,8	0,5	0,8	0,3	0,3	90	2
		100					45	50	45	—	18
8	10	100					55	60	32	65	12	2,5	0,8	1			120
		120					65	70	42	75	16
10	10	100	2,0	4,25	2,5	1,95	40	45	46	50	20	3			0,5	0,5	150	1
		120					50	55	56	60	25
		140					70	75		80
12	12	120					50	55		60		3,5					180
		140					70	75		80
		150					90	95	46	100	20
13	13	100					40	45		50							190
		130					70	75		80
14	16	100	2,5	5,30	3,1	2,42	40	45		50		4	1	1,5			210
		120					50	55	56	60	25
		140					70	75		80
16	16	100					40	45	46	50	20	4,5				1	260
		150					60	65	76	70	35
		180					100	105	46	110	20
18	18	140					60	65		70		5,5			0,6		270
		180					100	105		110
20	20	130	3,15	6,70	3,9	3,07	60	65	56	70	25	6					295
		150					60	65	86	90
		180					100	105			40

В технических требованиях на рабочих чертежах концевых фрез указать:

1. Материал режущей части фрезы – сталь быстрорежущая по ГОСТ 19265-73.

2. 62…65 HRC_э.

3. Материал хвостовиков сварных фрез – сталь марки 40Х по ГОСТ 4543-71.

4. 30…50 HRC_э.

5. Радиальное биение режущих кромок зубьев относительно оси хвостовиков не более 0,02 мм.

6. Торцовое биение режущих кромок на фрезах не более 0,03 мм.

7. Прямая конусность на режущей части фрезы не допускается.

8. Не указанные предельные отклонения размеров: отверстий Н14, валов – по hl4, остальных – ± t/2.

9. Остальные технические требования по ГОСТ 9140-80.

10. Маркировать: обозначение фрезы, марку режущей части.

Таблица 7. Размеры шпоночных фрез с коническим хвостовиком, мм

D*	L	l	l1	l2	d	r
16	160	50	60	70	15	2
	190	80	90	100
18	175	50	60	70	17
	225	80	90	100
20	160	50	60	70	19
	190	80	90	100
	240	90	100	110
22	200	60	70	80	21
	260	120	130	140
24	200	60	70	80	22	3
	230	90	100	110
	260	120	130	140
28	190	50	60	70	26
	220	80	90	100
	260	120	130	140
30	190	50	60	70	28
	240	100	110	120
32	200	60	70	80	30	4
	220	80	90	100
	260	120	130	140
36	210	70	80	90	34
	240	100	110	120
	260	120	130	140
40	260	80	90	100	38
	260	120	130	140

Фрезы для Т-образных пазов (рис.13) выполняются с разнонаправленными зубьями. С целью повышения прочности зубьев на торце зуба выполняется фаска размером 0,530. Для снижения трения на обоих торцах зуба делается поднутрение с углом  = 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, формы режущей кромки и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4].

Геометрические параметры концевых фрез выбираются как и для цилиндрических и торцовых фрез.

Дисковые фрезы. Дисковые фрезы применяются для прорезки пазов, канавок, разрезки металла. Они изготовляются цельными и сборными.

Таблица 12. Фреза шпоночная из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком

Номинальный размер паза (Вп)	Наружный диаметр D h12	Ширина рабо­чей части Bhl2	Общая длина L	Исполнения		Конус Морзе
				1	2
				Число зубьев
10	18,0	8	82	6	4	1
12	21,0	9	98	8	6	2
14	25,0	11	103	8	6	2
18	32,0	14	111	8	6	2
22	40,0	18	138	8	6	3
28	50,0	22	173	—	6	4
36	60,0	28	188	—	8	4
42	72,0	35	229	—	8	5

Рис. 13. Фреза для обработки Т-образных пазов

Отрезные фрезы. В зависимости от наружного диаметра D и ширины фрезы B они могут быть цельными, с припаянными пластинками твердого сплава и сборными (со вставными зубьями или сегментами) (рис. 14).

Геометрические параметры назначаются в соответствии с рекомендациями, приведенными выше.

Для улучшения условий резания и распределения нагрузки на зубья с двух сторон выполняются переходные режущие кромки в виде фасок под углом 45° на длине (0,2...0,3)B. Применяются также фаски, чередующиеся через зуб на каждой стороне. Задняя поверхность по фаске затачивается с задним углом . Наиболее благоприятной является параболическая форма стружечной канавки. Высота зуба h= (0,42...0,46)P , радиус закругления у дна канавки r = (0,55...0,60) h , радиус дуги, очерчивающий спинку зуба R = (0,11...0,18)D . Торцовые поверхности фрезы затачивают со вспомогательным углом в плане .

Размеры l и l , определяющие расположение паза в корпусе у сборных фрез, рассчитываются по формулам

l , l.

Остальные конструктивные размеры и примеры конструкций приведены в работах [ 1, 2, 3, 4 ] и ГОСТ 2679-73. 16230-81.

Пазовые фрезы. Пазовые фрезы (рис.15) односторонние прямозубые внешне они подобны дисковым трехсторонним фрезам, но имеют меньшую длину главных режущих кромок и применяются при фрезеровании пазов, а также уступов или нешироких плоскостей.

Зубья только на цилиндрической части, поэтому на торцах зубьев предусмотрен угол в плане

 = 030на 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 = (2,0...2,5) . Основные параметры зубьев: h= (0,4...0,5)P,

r = 0,5...2 мм, f = 0,8...2,0 мм,  = 5,  = 6...10, угол стружечной канавки 55...65.

Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы. Диаметр фрезы D и ширина фрезерования В назначаются в зависимости от размеров обрабатываемой 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 (рис. 16).

О

на вычисляется по формуле

,

где b – ширина обрабатываемого паза;

Н – допуск на ширину паза;

 предельное отклонение размера .

Число зубьев фрез с мелкими зубьями

.

Для трехсторонних фрез с разнонаправленными зубьями (рис. 17).

.

Полученные величины Zследует округлить до ближайшего четного значения и сопоставить с размерами, рекомендуемыми в табл. 8.

Таблица 8. Размеры дисковых фрез трехсторонних из быстрорежущей стали, мм

D js 16	В	d H7	d1 не менее	Число зубьев фрез		с, не более, фрез
						Общего назначения	Для шпоночных пазов
				Тип 1	Тип 2
50	4	16	27	14	2 x 7	0,2	0,1
	5; 6; 7; 8						0,2
	10						0,3
63	4	22	34	16	2 x 8		0,1
	5; 6; 7; 8						0,2
	10; 12; 14; 16					0,3	0,3
80	5; 6; 7; 8	27	41	18	2 x 9		0,2
	10; 12; 14; 16						0,3
	18; 20						0,5
100	6; 7; 8;	32	47	20	2 x 10		0,2
	10; 12; 14; 18						0,3
	20; 22; 25						0,5
125	8	32	47	22	2 x 11		0,2
	10; 12; 14; 16; 18						0,3
	20; 22; 25; 28						0,5
160	10; 12; 14; 16; 18	40	55	24	2 x 12		0,3
	20; 22; 25; 28; 32						0,5
200	12; 14; 16;18	40	55	26	2 x 13		0,3
	20; 22; 25; 28; 32						0,5
	36; 40						0,8

Фрезы дисковые, оснащенные твердосплавными пластинами, применяли обычно в напайном варианте. Однако вследствие сложности заточки и из-за отпаивания режущих пластин все большее распространение получают фрезы с механическим креплением СМП (см. рис. 18; 19).

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.

Р

ис. 14. Фреза дисковая отрезная

Р

ис. 15. Фрезы дисковые пазовые с острозаточенным зубом

Рис. 16. Фреза дисковая трехсторонняя (тип 1)

Рис. 17. Фреза дисковая трехсторонняя с разнонаправленными зубьями (тип 2)

Тип 1, исполнение 1

Тип 1, исполнение 2

Р

ис.18. Фрезы дисковые, оснащенные СМП

Р

ис. 19. Фрезы дисковые, оснащенные СМП

Угловые фрезы. Угловые фрезы предназначены для обработки плоскостей, расположенных под углом. Они подразделяются на одноугловые (рис. 20) и двухугловые (рис. 21). Фрезы небольших диаметров делаются цельными, фрезы больших диаметров могут оснащаться пластинками твердого сплава. Фрезы диаметрами до 50 мм рекомендуется делать хвостовыми, свыше 50 мм – насадными.

Одноугловые фрезы делаются с углом конуса  в пределах 55...100 через каждые 5, двухугловые изготовляются с общим углом конуса  в пределах 55...90, причем меньший угол принимается в пределах 15...25 в зависимости от размеров общего угла.

Для фрезерования канавок режущих инструментов используются одноугловые фрезы с углами конуса  = 18, 22, 25 и 30.

Габаритные размеры принимаются такие же, как и для всех дисковых фрез. Размеры угловых фрез, выпускаемых инструментальными заводами (ТУ-035-526-76): диаметр 40…80 мм, диаметр под оправку 16…22 мм, ширина 8…25 мм.

Спинка зуба фрезы одноугловая. Передняя поверхность его затачивается под углом  = 10. На вершине выполняется фаска шириной f = 0,8...1 мм под углом  = 15. Угол стружечной канавки  = 70.

Основные конструктивные размеры и примеры конструкций приведены в работах [1,2,3,4].