Фрезы насадные цельные

Насадные цельные фрезы выполняются из одной заготовки за одно целое — тело и режущие зубья и бывают односторонние и двусторонние. Односторонние фрезы могут работать только при вращении в одну сторону, а двусторонние — в обе стороны. Из-за недостаточной прочности зуба, изменения его профиля при заточке, небольшой глубины профиля и других недостатков двусторонние фрезы имеют ограниченное применение. Наиболее распространены односторонние фрезы, которые и будут рассмотрены.

Конструирование целесообразно начинать со знакомства с наименованием и обозначением элементов фрез, угловых и линейных параметров на примере наиболее простой конструкции фрезы (рис. 49). На рисунке обозначены следующие элементы и параметры: 1 — зуб; 2 — передняя грань зуба; 3 — тело фрезы (корпус); 4 — задняя поверхность зуба (затылок); 5 — опорная торцовая поверхность; 6 — междузубая впадина; 7 — главная режущая кромка (лезвие); 8 — боковая режущая кромка; 9 — задняя грань впадины; γ — передний контурный угол; β — контурный угол заострения; α — задний контурный угол; ω — угол выхода резца; к — величина падения кривой затылка зуба; δ — контурный угол резания; τ — угол косой боковой обточки, образованный боковой поверхностью затылка зуба с плоскостью, перпендикулярной оси фрезы (диаметральной плоскостью); D — наружный диаметр фрезы; d — диаметр посадочного отверстия фрезы; d1 — наружный диаметр ступицы (опорной поверхности) фрезы; d2 — диаметр выточки торцовой поверхности, d3 — диаметр центров закруглений впадин; d' — диаметр выточки посадочной поверхности; В1 — ширина заготовки; r — радиус закругления впадины зуба; В — ширина зуба; b — расстояние между опорными поверхностями; b1 — глубина торцовой выточки; l — расстояние от опорной торцовой поверхности до выточки посадочного отверстия; h1 — высота профиля зуба в нормальном (радиальном) сечении; h — высота профиля детали; ωо — центральный угол зуба, образован радиусами вершин соседних зубьев фрезы; ω3 — центральный угол затылка зуба, образован радиусами, проведенными к вершине зуба и конечной точке его затылка. Углубления на торцовых поверхностях (торцовые выточки) выполняются для обеспечения точности опорной шлифованной поверхности или для облегчения фрезы. Выточка на посадочной поверхности необходима для точности посадки фрезы на шпиндель, а легкость посадки обеспечивает фаска (скос) внутреннего отверстия. Рассматриваемая конструкция имеет прямую переднюю заточку — передняя грань зуба фрезы параллельна ее оси. Часто зубу дают косую переднюю заточку — с расположением передней грани под углом к оси фрезы φ>0°. Угол φ называется углом косой заточки.

Одним из основных требований, которому должна удовлетворять оптимальная конструкция фрезы, является сохранение неизменными угловых параметров и фасонного профиля зубьев фрезы после заточки. Это достигается за счет правильного конструирования затылков зубьев фрез: по логарифмической кривой, архимедовой спирали, по дуге окружности и по прямой линии. Обычно пригонку затылков зубьев выполняют по более простой кривой — спирали Архимеда. Затылование зубьев по архимедовой спирали осуществляется на специальных затыловочных и токарных станках с применением приспособлений. Задний контурный угол α в этом случае увеличивается в процессе переточек на 1—2°, что лежит в пределах требуемой точности угловых параметров и не сказывается на условиях резания и профиле деталей. Когда невозможна станочная затыловка зубьев фасонных фрез, пригонку затылка делают по дуге окружности, центр которой смещен относительно центра фрезы. Фрезы с криволинейными затылками, оформленными по одной из названных кривых, называются затылованными. Оформление затылка зубьев по прямой линии допустимо только для фрез, которые применяются для обработки плоскостей и выборки прямоугольных пазов и проушин. Фрезы с прямым затылком называются незатылованными. Преимущество таких фрез перед затылованными заключается в аростоте их изготовления.

Построение затылка зуба по архимедовой спирали (рис. 50, а) начинают с определения величины падения кривой к, представляющей разность радиусов — векторов кривой в пределах полного центрального угла зуба ωо. Величина падения к кривой зависит от заднего угла α, диаметра фрезы D, числа зубьев z:

Далее дугу окружности фрезы An (см. рис. 50, а), соответствующую центральному углу ωо ее зуба, делят на произвольное число n частей и через каждую точку проводят радиусы О—1, О—2, ..., О—n. На каждом из радиусов от точек их пересечения с окружностью фрезы в направлении к центру откладывают следующие отрезки:

Соединяя точки 7, 2, ..., n, получим затыловочную для вершинной точки зуба линию — спираль Архимеда. Очевидно, что для сохранения неизменным профиля зуба затыловочные кривые других точек режущей кромки должны проходить на равном расстоянии друг от друга в отдельных осевых сечениях зуба. Таким образом, величина падения затыловочной кривой, проходящей через любую точку режущей кромки, должна быть равна величине падения кривой, проходящей через вершинную точку зуба. Построение нижележащих кривых затылка аналогично рассмотренному способу. Для определения положения нижележащей точки А на передней грани откладывают ее расстояние от верхней точки профиля детали на радиусе OA от точки А к центру и циркулем из точки О описывают дугу укороченным радиусом OА1. Место пересечения дуги с передней гранью зуба будет искомой точкой, от которой начинают построение ее затыловочной кривой.
Построение затылка зуба по дуге окружности, центр которой смещен относительно центра фрезы (рис. 50,б), начинается с разделения окружности фрезы на число частей, равное числу зубьев. Затем проводится вторая вспомогательная окружность радиусом

Из точки 1, 2, 3, 4, соответствующих вершинам зубьев, проводят к вспомогательной окружности касательные в сторону вращения фрезы. Из точек касания O1, О2, О3, О4, как из центров, очерчивают затылки зубьев фрезы радиусами O1—1, О2—2, O3—3 и О4—4. Затыловочные кривые для нижележащих точек профиля проводят следующим образом. На радиусах фрезы проведенных в вершинные точки зубьев, откладывают отрезки 1—1', 2—2', 3—3', 4—4' равные расстоянию этих точек от верхней точки профиля детали. Циркулем из центра фрезы О точки 1', 2', 3', 4' сносят на передние грани зубьев фрезы, что соответствует точкам 1'', 2'', 3'', 4". Из смещенных центров О1, O2, O3, О4 радиусами О1—1'', O2—2'', O—3", O4—4" проводят затыловочные кривые для нижележащих точек. Аналогично проводят остальные линии затыловочной поверхности, соответствующие профилю обрабатываемой детали. Изменение заднего угла при данном способе конструирования затылка зуба по его длине не превосходит 1—2° (в отличие от архимедовой спирали в сторону его уменьшения).
При конструировании профиля зуба и назначении угловых параметров у боковых режущих кромок необходимо учитывать профиль обрабатываемых деталей. От него зависит сложность фрезы. Симметричные профили деталей, не имеющие прямолинейных участков, лежащих в плоскости вращения инструмента (диаметральной плоскости), могут быть обработаны цельными фрезами. В случае обработки профилей с прямолинейными участками в плоскости вращения фрезы (рис. 50, в, г) следует ожидать интенсивного трения инструмента о древесину, которое уменьшают при симметричных профилях за счет поднутрения зуба на данных участках под углом λ=1/2°. При этом боковая поверхность (внутренняя или наружная) затылка зуба оформляется таким образом, что затылованные кривые любой точки боковой режущей кромки лежат каждая в одной диаметральной плоскости.
Угол λ называется углом поднутрения. Для несимметричных профилей обрабатываемых деталей чаще прибегают к косой боковой обточке под углом т=2°. В этом случае затыловочные кривые точек боковой режущей кромки не лежат в одной диаметральной плоскости.
При обработке симметричных профилей (или профиля, указанного на рис. 50, в) косую боковую обточку применять нельзя, так как это повлечет искажение профиля при переточках. Таким образом, для профилей, имеющих симметрично расположенные прямолинейные участки в плоскости вращения фрезы, требуется проектирование более сложных или составных фрез. Для обработки профилей, ограниченных полуокружностью, удается спроектировать цельные фрезы за счет видоизменения профиля детали, которое не отражается на ее внешнем виде. Это видоизменение заключается в профилировании крайних участков профиля не по дуге окружности, а по прямой, составляющей угол ψ≥10° с касательной к крайней точке первоначального профиля (см. рис. 50, в). Размеры профиля у основания изменяются в результате такого построения незначительно, и отклонения для радиусов полуокружностей от 3 до 16 мм не превышают 0,08/0,4 мм. Получаемый угол боковогo зазора в раскошенных участках не превышает 1,5°, что вполне достаточно для исключения трения инструмента о деталь.
Конструкции насадных цельных фрез
Фрезы насадные фасонные (рис. 51, а). По ГОСТ 9305 — 59 применяют в качестве режущего инструмента фрезерных и четырехсторонних продольно-фрезерующих станков для обработки фасонных профилей (штапов, калевок, фальцев, четвертей и пр.) прямолинейных и криволинейных деталей. Режущая кромка этих фрез имеет очертания профиля обрабатываемой поверхности. В зависимости от скорости резания, глубины обрабатываемого профиля, требуемой чистоты поверхности, которая, в свою очередь, зависит от числа зубьев, скорости подачи и числа оборотов фрез, последние изготовляют следующих размеров: по наружному диаметру — 60, 80, 100, 120 мм для фрезерных и 140, 160, 180 мм для четырехсторонних строгальных станков; по диаметру посадочного отверстия соответственно— 16, 22, 27, 32 MM и 35, 40, 45, 60 мм.
Зависимость диаметра посадочного отверстия от наружного диаметра фрезы можно принимать d=(0,25/0,33) D. Число зубьев фрез при ручной подаче на фрезерных станках z=2/4, при механической z=4/6; для четырехсторонних станков z=4/6 и больше.

При выборе угловых параметров фасонных фрез следует помнить, что в дальнейшем их изменить нельзя, так как при этом изменится профиль обрабатываемой поверхности. Рекомендуются следующие значения контурного переднего угла у для фрез, обрабатывающих детали с профилями малой высоты: при фрезеровании стружечных плит, дуба γ=20°, березы γ=25° и мягких пород древесины γ=30°. Оптимальная величина заднего контурного угла α=10°, но его следует уменьшать на 2=3° для фрез, обрабатывающих глубокие профили. Угол заострения зуба β колеблется в пределах 50—60°.
Фрезы дисковые пазовые. Предназначены для выборки прямоутольных продольных и поперечных пазов в древесине и древесных материалах на фрезерующих станках и автоматических линиях. Основные размеры пазовых фрез и технические требования к ним должны соответствовать ГОСТ 11290—65 для цельных фрез и ГОСТ 11291—65 для фрез, оснащенных пластинками твердого сплава. Конструкция пазовых фрез не стандартизуется. Фрезы изготовляются двух типов; для продольных пазов (рис. 51,б) и поперечных пазов. Последние имеют боковые подрезатели. Основные размеры пазовых фрез приведены в табл. 29.

Передний угол у зубьев фрез должен быть в пределах 25—30°. Подрезающие зубья фрез для поперечных пазов должны иметь отрицательный передний угол (-20)÷(-30)°. Для исключения трения о стенки паза боковым поверхностям зуба придают поднутрение под угол λ=1÷2° или боковую косую обточку под углом τ=1÷2°. Для фрез пазовых затылованных применение косой боковой обточки не может быть рекомендовано, так как при стачивании ширина режущей кромки уменьшается на 0,5—1 мм, что недопустимо при обработке точных пазов. Для фрез незатылованных (с прямым затылком зуба) следует применять косую боковую обточку, так как они затачиваются по задней грани, поэтому ширина режущей кромки по высоте зуба остается постоянной.
Прорезные фрезы (крючья). Применяются для нарезки прямоугольных шипов брусков рамок, коробок и ящичных стенок на фрезерных и ящичных шипорезных станках. Особенностью прорезных фрез является наличие у них только двух зубьев. Конструкция фрезы и конструктивные варианты ее зубьев приведены на рис. 51, в, г.
Зуб типа I имеет боковые поверхности, образованные путем боковой косой обточки под углом τ=1÷2°. Заточка зубьев такой конструкции осуществляется со стороны задней грани, что обеспечивает постоянство ширины режущей кромки зуба.
Зуб типа II имеет боковые поверхности, образованные путем их поднутрения под углом λ=1÷2°, что обеспечивает при заточке по передней грани неизменность профиля зуба.
Зуб типа III имеет вид плющеного зуба, боковые фаски которого должны быть не шире 0,5 мм во избежание их сильного трения о стенки шипа при работе.
Наружный диаметр D крючьев и диаметр посадочного отверстия зависят от типа станка и глубины проушин. Для фрезерных станков наружный диаметр крючьев D = 140÷180 мм, для шипорезных — D = 250÷300 мм. Ширина режущей кромки колеблется от 4 до 14 мм с градацией через 2 мм и выбирается в зависимости от толщины ящичных шипов. Угловые значения зубьев зависят от породы обрабатываемой древесины и составляют: α = 15÷20°, γ = 25÷30°, δ = 60÷65°.
Чтобы нагрузка на шпиндель станка в период одного оборота была равномерной, зубья фрез располагают винтообразно. Применять крючья на станках с ручной подачей можно только при наличии каретки и ограждения, обеспечивающих безопасность работы. При установке крючьев на фрезерный станок его оправка должна быть закреплена дополнительно верхним подшипником. Наиболее целесообразно использование крючьев на специальных ящичных шипорезных полуавтоматах ШПА-40.
Цилиндрические многозубые фрезы (рис. 51, д, е). Используются для обработки плоских поверхностей шириной 40— 120 мм. Они бывают с прямыми (рис. 51, д) и винтообразными зубьями (рис. 51, г). Последний вариант обеспечивает плавное врезание зуба, спокойную работу фрезы и лучшее качествообработанной поверхности. При тщательной заточке цилиндрические фрезы обеспечивают высокую гладкость поверхности, которую не требуется шлифовать.
Цельные фрезы, армированные твердым сплавом. Высокая износостойкость фрез с пластинками из твердых сплавов делают их применение экономически эффективным, Любой вид цельной фрезы может быть оснащен такими пластинками. На рис. 52 представлена фреза с зубьями, оснащенными пластинками из твердых сплавов. Режущие грани пластинок оформлены по ломанолинейному профилю. Прилегающие к лезвию участки задней грани шириной до 0,5 мм и передней грани — до 0,3 мм образуют соответственно заданные задний угол α = 10° и передний угол γ = 25°. Это позволяет ускорить операцию доводки лезвия зуба и увеличить его прочность, так как дальнейшее оформление зуба по его передней и задней граням осуществляется под большими передним (до 30°) и задним (до 20°) углами.

По нормалям ЛТА имени Кирова такие фрезы рекомендуется изготовлять для фрезерных станков с ручной подачей следующих размеров: наружный диаметр 100 и 120 мм; диаметр посадочного отверстия соответственно 27 и 32 мм; число зубьев z=4 и ширина режущей кромки 30; 50 и 70 мм. Для четырехсторонних строгальных станков применяют фрезы диаметром 160 и 180 мм, шириной 35—70 мм, число зубьев z=6.