Проектирование конструкции концевой фрезы для обработки паза с винтовыми стружечными канавками.

Обоснование использования инструмента.

Необходимо разработать конструкцию концевой фрезы для обработки паза, выполняющей две операции одновременно: прорезание паза на заданную глубину и снятие фаски на угол 45.

Главные параметры фрезы, которые необходимо учитывать:

· Направление зубьев

· Конструкцию зубьев: острозаточенные / затылованные

· Материал зубьев Количество и размер зубьев (Для чернового фрезерования - фрезы с большим окружным шагом и малым количеством крупных зубьев. Для чистового фрезерования и фрезерования хрупких материалов - фрезы с малым окружным шагом и большим количеством мелких зубьев)

· Конструкцию фрез: цельные, составные(с припаянными режущими элементами) и сборные (с механическим креплением неперетачиваемых сменных многогранных пластин)

· Способ установки на шпинделе станка: насадные (с отверстием) / концевые (с хвостовиком)

Конструкция. Несмотря на то, что инженера-конструкторы предлагают сотни разных типов и разновидностей фрез, все они имеют ряд общих элементов (см. рисунок).

Устройство концевых фрез.

(на примере фрезы для скруглений и прямой пазовой фрезы)

Режущие кромки. Фреза может иметь одну, две или более режущих кромок. Фрезы с единственной режущей кромкой используются в случаях, когда требуется высокая производительность, по отношению к которой чистота поверхности занимает второстепенное значение. Большинство же фрез имеет две режущие кромки и более, что обеспечивает своего рода баланс между качеством реза и производительностью.

Режущие кромки фрезы могут быть выполнены из быстрорежущей стали (что сокращенно обозначается как HSS) либо из твердого сплава (TCT). Последние, как правило, стоят несколько дороже.

Для обеспечения возможности погружения фрезы в материал в произвольном месте заготовки фреза должна иметь концевые режущие кромки (как пазовая фреза, показанная на рисунке).

Хвостовикфрезы характеризуется диаметром и длиной. Очевидно, что диаметр хвостовика должен соответствовать диаметру цанги фрезера. Продаваемые на территории России фрезеры, как правило, имеют в комплекте цанги диаметром 8 и 12 мм либо только 8 мм (характерно для моделей небольшой мощности). Цанги указанных размерностей являются стандартом в странах Европы. Инструменты, предназначенные для американского рынка, рассчитаны на использование фрез с хвостовиками дюймовых размерностей ¼” (6,35 мм) и ½“ ( 12,7 мм). Впрочем, многие производители, как европейские, так и американские, предлагают к своим фрезерам дополнительные цанги дюймовой или, наоборот, метрической размерности.

Также хвостовик может быть коническим, как называют Конус Морзе. Под него есть коническое отверстие соответствующего размера (гнездо) в шпинделе или задней бабке станка. Предназначено для быстрой смены инструмента с высокой точностью центрирования и надёжностью.

При разработке новых конструкций фрез выполняют следующие основные требования.

Число зубьев должно быть по возможности большим, так как от него пропорционально зависит минутная подача, т. е. производительность обработки.

Вместе с тем зубья должны быть достаточно прочными, а расстояние между ними, форма и шероховатость поверхности стружечных канавок должны обеспечивать надежное размещение и отвод стружки (последнее особенно важно для концевых фрез, обрабатывающих глубокие пазы). В некоторых случаях, например при образовании сплошной сливной стружки, у концевых фрез переднюю поверхность зубьев делают ступенчатой для дробления стружки.

Обоснование выбора материала.

Исходя из твердости обрабатываемого материала, принимаем решение об изготовлении фрезы из быстрорежущей стали Р6М5 (режущая часть) и стали 40Х (хвостовик).

Подсистема расчета геометрических параметров инструмента.

Конструкция режущей части инструмента.

Согласно классической теории, огибающая исходная инструментальная поверхность (ИИП) – есть огибающая поверхности детали при ее движении относительно неподвижного инструмента. Поэтому исходными данными при определении ИИП являются заданная поверхность детали и схема формообразования.

Поскольку режущий инструмент предназначен, с одной стороны, для срезания припуска, а с другой – для придания обрабатываемой поверхности требуемой формы, то на стадии проектирования стружечной канавки необходимо, чтобы ее форма соответствовала функциональному назначению инструмента.

Высокая работоспособность инструмента возможна при выполнении следующих условий: создание оптимальных условий срезания припуска обеспечивается рациональными углами резания по всей длине режущей кромки (рис.1); достаточная прочность зуба гарантируется формой спинки и глубиной канавки h; желательно обеспечение постоянства ширины зуба f.

Кроме того, целесообразно использовать не прямые, а винтовые зубья, поскольку они обладают более высокими эксплуатационными показателями, позволяющими повысить производительность обработки и стойкость инструмента, улучшить качество обрабатываемой поверхности, а также снизить динамические нагрузки на станок, что важно в условиях гибких производственных систем (ГПС). Однако винтовые зубья фасонных инструментов отличаются сложностью изготовления и увеличенными погрешностями. Это объясняется тем, что параметры поверхностей, формирующих винтовой зуб на сложных ИИП обусловливают изменения профиля обрабатывающего инструмента. Поэтому для таких поверхностей определение сопряженного инструментального профиля является оптимизационной задачей, решение которой зависит от точного нахождения профиля обрабатывающего инструмента и точного выбора формообразующих движений.

Моделирование фасонной образующей инструмента.