Геометрия фрезы

Углы геометрии фрезы. Геометрия фрезы определяется углами расположения поверхностей и режущих кромок зубьев. В общем случае для этого используются восемь углов:

1. Три главных угла: задний а, угол заострения b и передний у;

2. Вспомогательный задний угол a1;

3. Три угла в плане: главный ф, угол при вершине е и вспомогательный ф1;

4. Угол наклона главной режущей кромки Л или w.

Чтобы определить эти углы в каждом конкретном случае, необходимо знать исходные поверхности и плоскости при фрезеровании (рис. 154).

У обрабатываемой заготовки различают три исходные поверхности: обрабатываемую 1, обработанную 5 и поверхность резания 7.

Обрабатываемой поверхностью называется поверхность заготовки, подлежащая обработке.

Обработанная поверхность — это поверхность детали, полученная в результате обработки.

Поверхностью резания считается поверхность, образуемая главной режущей кромкой зуба фрезы в процессе резания.

К исходным плоскостям относятся три воображаемые плоскости: основная 3, резания 6 и секущая 2.

Основная плоскость проходит через ось 4 фрезы и данную точку режущей кромки.

Плоскость резания располагается касательно к поверхности резания и проходит через главную режущую кромку зуба фрезы.

Секущей является плоскость, которой мысленно рассекается режущая кромка. В общем случае эта плоскость располагается перпендикулярно к проекции режущей кромки на основную плоскость. В зависимости от рассекаемой режущей кромки различают главную и вспомогательную секущие плоскости.

Пользуясь понятием об исходных плоскостях, можно дать определения углам зуба фрезы (рис. 155).

Задним углом а называется угол между главной задней поверхностью зуба и плоскостью резания.

Угол заострения b образуется между передней и главной задней поверхностями зуба.

Передним углом у является угол между передней поверхностью зуба и основной плоскостью. Он считается положительным, если сумма углов а+b<90°, и отрицательным, когда эта сумма больше прямого угла.

Главные углы фрезы задаются в главной секущей плоскости, которая для фрез с винтовой или наклонной режущей кромкой (цилиндрических, концевых, торцовых и других) может располагаться перпендикулярно к оси фрезы 4 или к главной режущей кромке. Для таких фрез в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы, измеряется задний угол а и поперечный передний угол у1, а в плоскости, перпендикулярной режущей кромке, — нормальный задний угол ан и передний угол у (см. рис. 155, б и в).

Для показа этих углов только в одной из секущих плоскостей можно пользоваться приближенными формулами пересчета их значений:

для цилиндрических, концевых и дисковых фрез с винтовыми или наклонными к оси режущими кромками

для торцовых фрез

где w — угол наклона главной режущей кромки к оси фрезы; ф — главный угол в плане.

Ввиду того, что тригонометрические функции косинуса для углов до 20° и синуса для углов свыше 70° близки к единице, пересчет переднего и заднего углов по вышеприведенным формулам в этих случаях практически можно не делать.

Вспомогательным задним углом a1 называется угол между вспомогательной задней поверхностью зуба и перпендикуляром, восстановленным к основной плоскости (см. рис. 154).

Главным углом в плане ф (см. рис. 155, в) является угол между проекцией главной режущей кромки зуба на основную плоскость и плоскостью рабочего торца фрезы.

Вспомогательный угол в плане ф1 — это угол между проекцией вспомогательной режущей кромки зуба на основную плоскость и плоскостью рабочего торца фрезы.

Углом при вершине е называется угол между проекциями главной и вспомогательной режущих кромок на основную плоскость.

Сумма углов ф, е и ф1 равна 180°.

Углом наклона главной режущей кромки Л принято называть угол между главной режущей кромкой торцовой фрезы и основной плоскостью, проходящей через вершину зуба. Для прочих фрез с винтовыми или наклонными режущими кромками его обозначают буквой w.

Угол К может иметь положительное и отрицательное значения. В первом случае режущая кромка имеет наклон в сторону вращения фрезы, во втором — в противоположную сторону.

Для уменьшения остроты вершин зубьев на них выполняют переходные режущие кромки с углом в плане ф0=1/2ф (см, рис. 155, в).

Назначение и выбор углов фрезы. Передний угол у оказывает наибольшее влияние на процесс образования стружки. С его увеличением облегчается ее сход, уменьшается сопротивление резанию. Однако если этот угол большой, режущая кромка ослабляется, к ней приближается центр давления стружки. Поэтому величину переднего угла следует выбирать в зависимости от свойств материалов обрабатываемой детали (табл. 12) и фрезы. Для более мягких и пластичных обрабатываемых материалов его надо принимать большим, для более твердых и хрупких — меньшим. У фрез из быстрорежущих сталей, обладающих большей вязкостью, передний угол при равных условиях можно принимать большим, чем у фрез, оснащенных твердым сплавом.

Задние углы непосредственного участия в резании не принимают. Они служат только для уменьшения трения задних поверхностей зубьев фрезы об обрабатываемый материал.

Задний угол а выполняют в пределах 12...16°. Причем большие значения этого угла рекомендуются для фрез с мелкими зубьями, меньшие — для крупнозубых фрез и фрез со вставными ножами. Для отрезных и прорезных фрез угол а увеличивается до 20...25°.

Вспомогательные задние углы a1 принимают разными (примерно 1/2 a, т. е. 6...8°).

Главный угол в плане ф может иметь различные значения только у торцовых фрез, так как для всех прочих он определяется типом фрезы. Например, для концевых и дисковых фрез он равен 90°.

Чтобы объяснить влияние главного угла в плане на работоспособность фрезы и процесс резания, рассмотрим рис. 156, на котором показано последовательное врезание в металл двух соседних зубьев I и II торцовой фрезы. С уменьшением угла ф до значения ф' вершина зуба становится более прочной, массивной и удлиняется активная часть главной режущей кромки от l до l'. Благодаря этому при том же сечении срезаемой стружки режущая кромка испытывает меньшее температурное напряжение, что повышает стойкость фрезы. Однако это же явление оказывает и отрицательное действие, так как более длинная активная часть режущей кромки способствует увеличению силы сопротивления резанию. Следовательно, при достаточно жесткой технологической системе СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь) целесообразность применения фрез с малыми углами ф становится очевидной. И наоборот, при недостаточно жестких условиях работы рекомендуется пользоваться фрезами с большими углами ф. Практически угол в плане ф у торцовых фрез выполняется в пределах 45...75°.

Вспомогательный угол в плане ф1 определяет положение вспомогательной режущей кромки, активная длина которой практически не превышает подачи на зуб sz (см. рис. 156). Следовательно, эта режущая кромка незначительно участвует в резании, но оказывает существенное влияние на прочность и стойкость вершины зуба фрезы и шероховатость обрабатываемой поверхности. При уменьшении угла ф1 уменьшается высота гребешка h, остающегося на обработанной поверхности после прохода зуба фрезы. Благодаря этому шероховатость поверхности становится меньшей. Увеличение при этом угла при вершине е способствует повышению прочности и стойкости наиболее ослабленного места зуба — вершины. В связи с этим угол ф1 рекомендуется выполнять небольшим: для отрезных и прорезных фрез 0°30'...1°; для прочих фрез — 1...2°.

Угол наклона главной режущей кромки Л торцовых фрез существенно влияет на прочность вершины зуба и характер его врезания в обрабатываемый металл. Положительное значение этого угла (рис. 157, а) упрочняет вершину зуба, отдаляет от нее точку контактного удара в момент врезания режущей кромки в металл, что благоприятно сказывается на стойкости фрезы. При нулевом или отрицательном значении угла Л (рис. 157, б) вершина зуба становится более ослабленной и, первой врезаясь в металл, испытывает контактный удар. Из приведенных рассуждений можно сделать вывод о целесообразности применения торцовых фрез с положительным углом наклона главных режущих кромок (в пределах 10...15°).

Для фрез с винтовыми а наклонными к оси зубьями угол наклона главной режущей кромки w способствует более спокойному фрезерованию, так как режущая кромка в этом случае врезается в металл не одновременно всей длиной, а постепенно. Кроме того, наклон зубьев увеличивает поперечный передний угол y1 (см. формулу (47), действующий в направлении резания. В конструкциях стандартных цилиндрических и концевых фрез угол w предусматривается 30...45°; для двух- и трехсторонних дисковых фрез — 10...15°.