6.8. Фрезерование 6.8.1. Общие сведения

Фрезерование применяют для обработки плоскостей, пазов с пря­молинейным и винтовым направлением, шлицев, тел вращения, раз­резки заготовок, образования резьбы, а также для получения фасонных поверхностей. Главное движение при фрезеровании осуществляется из-за вращения фрезы, а движение подачи (поступательное или враща­тельное) — перемещением или вращением заготовки. Процесс фрезе­рования может обеспечить точность деталей в пределах 8... 11-го квалитетов и шероховатость обработанных поверхностей до Rа = 1,25 мкм.

Фрезы являются самым распространенным видом режущего ин­струмента. Они делятся на цилиндрические, дисковые, концевые, уг­ловые, прорезные и др. Несмотря на большое разнообразие фрез, схе­ма работы их соответствует цилиндрическому (рис. 6.67, а) или торцовому (рис. 6.67, 6) фрезерованию. При цилиндрическом фрезе-

Рис. 6.67. Виды фрезерования

ровании обработка производится зубьями, лежащими на цилиндри­ческой поверхности фрезы, ось которой параллельна обрабатывае­мой поверхности, а при торцовом — зубьями, расположенными на боковой поверхности фрезы, ось которой перпендикулярна обраба­тываемой поверхности [78].

6.8.2. Особенности фрезерования. Элементы режима резания и срезаемого слоя

Для фрезерования характерны следующие особенности [78]: 1) каждый зуб фрезы во время работы описывает относительно детали циклоиду. Поэтому стружка срезается в виде запятой (рис.

199

(6.86)

где Z — число зубьев фрезы.

Определяют значение угла контакта δ, т. е. центрального угла, со­ответствующего дуге контакта фрезы с заготовкой (см. рис. 6.68).

Из треугольника ОВС

(6.87)

Рис. 6.69. К определению угла контакта торцовой фрезы

Рис. 6.68. Схема срезания стружки зубом цилиндрической фрезы

6.68), а толщина ее изменяется от нуля до а_max на выходе зуба из кон­такта с заготовкой;

2. каждый зуб работает с перерывами, периодически врезаясь в деталь; это имеет как положительную, так и отрицательную стороны: положительным является то, что зуб, находясь вне зоны контакта с заготовкой, как бы «отдыхает», т. е. охлаждается; отрицательным — врезание зуба в деталь происходит с ударом;

3. срезаемая стружка должна свободно размещаться во впадине между зубьями, а поэтому объем стружечной канавки (впадины) меж­ ду зубьями должен быть больше объема срезаемой стружки.

Скорость резания определяется окружной скоростью периферий­ной точки вращающей фрезы

Последняя формула справедлива только для цилиндрических, дисковых и фасонных фрез. Для торцовых фрез угол контакта опреде­ляется так (рис. 6.69):

(6.88)

Толщина срезаемого слоя а — это расстояние между двумя после­довательными положениями траекторий двух смежных зубьев, изме­ренное по нормали, т. е. в радиальном направлении. При этом цик­лоиду принимают за окружность (рис. 6.70). На рис. 6.70, а точка B со­ответствует моменту выхода первого зуба из зоны контакта с заготов-

(6.85)

где D — диаметр фрезы, мм; п — частота вращения фрезы в минуту.

В отличие от других видов обработки металлов (точения, сверле­ния и др.) при фрезеровании, кроме глубины резания t, рассматрива­ют и ширину фрезерования В (рис. 6.69). Она представляет собой раз­мер обработанной поверхности, измеренной в направлении, парал­лельном оси фрезы. Кроме того, различают три вида подач: подачу на зуб S_z (мм/зуб), или подачу за поворот фрезы на один зуб; подачу на один оборот фрезы S_o (мм/об) и подачу за одну минуту, или минутную подачу, S_c (мм/мин). Между указанными видами подач существует следующая зависимость [78]:

Рис. 6.70. К определению толщины и площади среза при работе зубьев цилин­дрической фрезы

201

к ой; точка Е — то же, для второго зуба; 8 — угол контакта. Примем, что дуга ^Сравна отрезку ЕС. Тогда из треугольника ВСЕимеем

В общем случае можем записать

(6.89)

(6.90)

где v|/ — мгновенный угол контакта между вертикалью и радиусом, проведенным в точку контакта вершины зуба фрезы с заготовкой. Средняя толщина стружки

(6.91)

Поскольку срединная толщина среза относится к углу 8/2, то

(6.92)

Но

Учитывая, что при фрезеровании одновременно работают не­сколько зубьев, вводится понятие суммарной площади поперечного сечения срезаемого слоя. Для определения ее необходимо знать, сколько зубьев одновременно находится в работе и каков мгновен­ный угол контакта для каждого зуба [78].

Количество одновременно работающих зубьев

(6.98)

где — центральный угол между двумя соседними зубьями.

Полученное значение т после расчета округляется обычно до ближайшего большого целого числа. Значение т будет тем больше, чем больше глубина резания t, число зубьев Zh чем меньше диаметр фрезы.

Мгновенные углы контакта для зубьев 1, 2, 5(рис. 6.70, б) соответ­ственно будут равны: у = 5; \j/2 = 5 — г\; уз = 5 — 2ц и т. д. Поскольку для каждого /-го зуба площадь срезаемого слоя/ = В S_z sin \|/,-, суммар­ная площадь сечения среза:

(6.93)

(6.99)

тогда

(6.94)

(6.95) (6.96)

Площадь поперечного среза, снимаемого одним зубом прямозу­бой фрезы:

Поскольку

(6.97)

окончательно получаем

202

Толщина среза для фрезы с винтовыми зубьями подсчитывается так же, как и для фрез с прямыми зубьями, т. е. a_w = S_z sin \\i. Но эта толщина будет переменной не только вдоль длины дуги контакта, но и вдоль длины режущего зуба /, так как вследствие винтового распо­ложения режущих лезвий под углом ю мгновенные углы контакта раз­личны, т. е. \\i\ < ц>2-

Площадь среза, снимаемого одним винтовым зубом фрезы,

или

(6.100)

Для m зубьев

(6.101)