Фрезеровка: понятие и сущность

на составляющие, действующие тангенциально (по касательной) к  зубьям  фрезы

и по радиусам фрезы. Суммарная  окружная,  или  касательная,  сила  [pic]  и

радиальная сила [pic] имеют равнодействующую R, которую  можно  разложить  на

две силы — горизонтальную [pic] и вертикальную [pic].

      Окружная, или касательная, сила [pic] имеет наиболее важное  значение,

так  как  производит  основную  работу  резания.  По  значению  силы   [pic]

определяют  мощность  электродвигателя  привода  станка  и  рассчитывают  на

прочность валы, зубчатые колеса и другие звенья привода  станка.

      Радиальная   сила   [pic]   характеризует   то   усилие,   с   которым

обрабатываемая  заготовка  стремится  оттолкнуть  от  себя  фрезу;  эта  сила

изгибает фрезерную  оправку и давит на опоры шпинделя.

      Горизонтальная составляющая  силы  резания  [pic]  определяет  усилие,

которое необходимо  приложить  к  столу  ставка  для  осуществления  рабочей

подачи.

      При встречном  фрезеровании  направление  горизонтальной  составляющей

[pic]  противоположно  направлению  движения  (по  стрелке  s)  стола.   При

попутном  фрезеровании  горизонтальная  составляющая  [pic]   направлена   в

сторону движения стола.

      При   фрезеровании   цилиндрической   фрезой   с   винтовыми   зубьями

равнодействующая  силы  [pic]  составляет  с   осью   фрезы   острый   угол,

следовательно, появляется осевая сила [pic],  направленная  параллельно  оси

фрезы. В  зависимости  от  направления  винтовых  зубьев  фрезы  меняется  и

направление  силы  [pic].   Для   создания   более   благоприятных   условий

фрезерования  целесообразно применять фрезу  с таким направлением зуба,  чтобы

сила [pic] была направлена к шпинделю; в противном случае осевая сила  будет

стремиться вытянуть фрезу с  оправкой  из  посадочного  конусного  отверстия

шпинделя.

      Для того чтобы уравновесить  действия осевых сил,  иногда  прибегают  к

использованию набора из двух фрез с правым и  левым  направлениями  винтовых

канавок между  лезвиями.

      При фрезеровании торцевыми фрезами  действуют те же  силы,  что   и  при

фрезеровании  цилиндрическими.

      Значение главной составляющей  силы резания —  окружной  силы  [pic]  —

определяется  по эмпирической, т. е. найденной опытным  путем, формуле

                                   [pic],

      где   [pic]   —   постоянный   коэффициент,   зависящий   от   свойств

обрабатываемого материала, типа фрезы и ее геометрии; [pic], [pic]  и  [pic]

—   показатели  степени,  также  зависящие  от  механических   характеристик

обрабатываемого материала, типа и геометрии фрезы. Значения  [pic],   [pic],

[pic] и  [pic]  приводятся  в  справочниках  по  выбору  параметров  режимов

резания.

      Соответственно  значениям  действующих   сил  резания  выбирают  фрезу,

оправку, способ закрепления заготовки, жесткость  и мощность станка.

      Значение отдельных составляющих  силы резания  можно  определить,  зная

[pic].

1.  При   встречном  фрезеровании  цилиндрическими,  дисковыми,  фасонными  и

   работающими  периферией концевыми фрезами:

      [pic]; [pic]; [pic].

2. При попутном  фрезеровании:

      [pic]; [pic]; [pic].

3. При фрезеровании  торцевыми фрезами и работающими  торцом концевыми

      [pic]; [pic]; [pic].

      Осевая составляющая силы резания  [pic] для фрез  с  винтовыми   зубьями

находится из соотношения

                                   [pic],

где [pic] — угол наклона винтовой канавки.

      Для приближенных расчетов иногда  пользуются  значениями  давления  р,

под  которым  принято  понимать  силу  резания,  приходящуюся   на   единицу

поперечного сечения  площади срезаемого слоя. Давление зависит не  только  от

механических  свойств обрабатываемого материала, но и от  наибольшей  толщины

стружки. Для  более  тонких  стружек  давление  при  прочих  равных  условиях

увеличивается и уменьшается для стружек  большей толщины.

      Зная  крутящий  момент  [pic]  фрезы  и  частоту  ее  вращения,  можно

определить мощность

                                   [pic],

      В целях обеспечения эффективной  мощности на шпинделе необходимо, чтобы

электродвигатель  станка  обладал  большей  мощностью,  так  как  часть   ее

расходуется на трение в подшипниках, зубчатых передачах, направляющих и др.

      Потери на  трение  характеризуются   коэффициентом  полезного   действия

станка [pic]. Для  фрезерных станков общего назначения [pic]. Таким  образом,

на  полезную  работу,  т.е.  на  работу  фрезерования  расходуется  75—85  %

мощности электродвигателя.

      Для определения эффективной  мощности [pic], которую можно использовать

на резание, следует  мощность электродвигателя [pic] умножить на КПД  станка,

т. е.

                                   [pic].

      Для  расчета  потребной   мощности  электродвигателя  станка  [pic]  по

эффективной мощности необходимо эффективную мощность [pic] разделить на  КПД

станка, т. е.

                                   [pic].

      Равномерность фрезерования. Площадь  поперечного  сечения  стружки   при

фрезеровании  непостоянна. Она изменяется от значения, близкого  к  нулю,  до

некоторого максимума. Соответственно этому  в  таких  же  пределах  меняется

сила резании.  Это,  в  свою  очередь,  вызывает  неравномерность  нагрузки,

проявляющуюся  в  виде  вибраций  и  толчков.  Такие  явления   в   процессе

фрезерования  разрушают  режущие  лезвия  инструмента,  способны  расстроить

станок и снизить  срок его службы  Особенно  резкие  колебания  силы  резания

наблюдаются при  работе, прямозубыми фрезами  Значительно  более  равномерным

являются  фрезерование  фрезами  с  винтовыми  зубьями.  В  особых  условиях

фрезерование  такими фрезами можно вести  с  постоянной  площадью  суммарного

сечения  среза,  т.  е.  при  отсутствии  колебаний  силы   резания.   Такое

фрезерование  называется равномерным.

      Условие равномерного фрезерования  фрезами со спиральными зубьями  можно

кратко выразить так: для равномерного  фрезерования  ширина  фрезерования  В

должна быть равна осевому шагу фрезы или  кратна ему (в  целых  числах).  Это

выражается формулой

                                   [pic],

      где K = 1, 2, 3 и т.д.; [pic] — угол  наклона винтового зуба фрезы.  При

угле  [pic]= 20° ctg[pic]=2,75; при [pic] = 40° ctg[pic]=1,1;  при  [pic]  =

30° ctg[pic]=1,73;  при  [pic]=  45° ctg[pic]=1.  Для  заготовок  различной

ширины условие  равномерного фрезерования не всегда может  быть  выполнено  В

этих обстоятельствах, если  принять  К  =  2  или  К  =  3,  неравномерность

становится относительно небольшой —  изменения  силы  резания  не  превышают

20%, что допустимо.

                        КАЧЕСТВО ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ

      Требования к точности фрезерной  обработки.

      Качество машины или другой  продукции — важнейший показатель  не  только

для оценки самого изделия,  но  и  работы  машиностроительного  завода.  Под

качеством продукции  понимают совокупность (сумму)  взаимосвязанных  свойств,

определяющих  ее  пригодность  для  использования  по  назначению.  Повышение

качества  выпускаемой  продукции  имеет  огромное  значение.   Увеличивается

эффективность   общественного   производства,    улучшается    использование

материальных  ресурсов, лучше удовлетворяются  потребности общества,  людей  в

продукции народного  хозяйства.

      Показатели качества и надежности  выпускаемой продукции являются  сейчас

важнейшими характеристиками работы  предприятий.  Ведется  специальный  учет

качества, принимаются  все возможные меры для повышения  качества  изделий,  в

том числе поощрение  рабочих.

      Для  гарантии  определенного   качества   изделий   и   стимулирования

производства   изделий   высокого   качества   в   нашей   стране    введена

государственная аттестация  качества  продукции.  Если  показатели  качества

какого-либо изделия  превышают,  требования,  установленные  стандартами  для

данного  вида  продукции,  и  соответствуют  высшим  показателям   качества,

достигнутым в  отечественной и  зарубежной  промышленности,  такой  продукции

присваивают   государственный    Знак    качества.    Изделия,    отмеченные

государственным Знаком  качества,  пользуются  повышенным  спросом  в  нашей

стране и за рубежом. Каждый рабочий, инженер,  техник  должен  изыскивать  и

использовать  все резервы повышения качества работы на своем заводе, в  цехе,

на участке  и рабочем месте.

      Важнейшим  показателем  качества  машиностроительной   продукции,   от

которого зависят  многие  эксплуатационные  характеристики  машин,  является

точность изделий. Точностью изделия в машиностроении  называют  степень  его

соответствия  заранее установленному образцу. Когда  же  говорят  о  точности

детали, то обычно  под  точностью  понимают  степень  соответствия  реальной

детали,  полученной  механической  обработкой  заготовки,  по  отношению   к

детали, заданной чертежом и техническими условиями  на  изготовление,  т.  е.

соответствие   формы,   размеров,   взаимного   расположения    обработанных

поверхностей,  шероховатости  поверхности  обработанной  детали  требованиям

чертежа.

      Следовательно, точность — понятие  комплексное, включающее всестороннюю

оценку соответствия реальной детали по отношению к  заданной,  в  том  числе