Фасонные затылованные фрезы

Рассмотрим профилирование фасонных затылованных фрез, предназначенных для фрезерования прямых канавок, т. е. фасонных цилиндрических поверхностей. Задача профилирования такого инструмента (рис. 11.6, а) заключается в определении режущей кромки, т. е. профиля фрезы в передней плоскости и профиля задней поверхности зуба фрезы. Известными при профилировании считаются: размеры и форма поверхности детали, геометрические параметры режущей части (углы α, γ, λ и радиус фрезы R). Методика профилирования фасонных затылованных фрез основывается на анализе процесса формирования обработанной поверхности детали Д при фрезеровании. Схема фрезерования фасонной цилиндрической поверхности включает быстрое вращение фрезы вокруг своей оси и прямолинейно-поступательное движение подачи S вдоль образующих поверхности детали. Исходная инстру-

 

 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

ментальная поверхность определяется как огибающая поверхности детали Д при ее движении относительно инструмента. Движение подачи приводит к скольжению поверхности детали Д «самой по себе». Поэтому это движение при определении огибающей исходной поверхности И можно не учитывать. Примем, что ось фрезы располагается в плоскости, перпендикулярной к образующим поверхности детали. При вращении вокруг оси фрезы поверхность детали занимает ряд последовательных положений, огибающая к которым является поверхностью вращения И. Профиль исходной инструментальной поверхности и профиль поверхности детали совпадают. Это следует из того, что касание поверхности детали Д и сопряженной исходной инструментальной поверхности И происходит в плоскости Q, проходящей через ось фрезы перпендикулярно к образующим поверхности детали. Линия касания (характеристика Е) при этом будет и профилем поверхности детали, и профилем исходной инструментальной поверхности В точках характеристики Е нормали к поверхности детали пересекают ось фрезы и, следовательно, в этих точках соблюдается условие контакта N • V = 0, т. е. нормали к поверхности детали перпендикулярны к скоростям v вращения точек поверхности детали вокруг оси инструмента.

Методика профилирования фасонных затылованных фрез, предназначенных для обработки фасонных цилиндрических поверхностей, такова:

определяется исходная инструментальная поверхность вращения, сопряженная с поверхностью детали;

выбирается в качестве перетачиваемой поверхности передняя плоскость, положение которой определяется углами λ и γ;

находится режущая кромка как линия пересечения исходной поверхности вращения И и передней плоскости;

создается путем радиального затылования задняя поверхность, которая описывается режущей кромкой при ее вращении вокруг оси инструмента и прямолинейно-поступательном движении, направленном перпендикулярно к оси инструмента;

определяется профиль задней поверхности как линия ее пересечения с плоскостью, проходящей через ось фрезы.

Графическое решение рассматриваемой задачи, в соответствии с указанной методикой, представлено на рис. 11.6, б. Плоскость проекции V перпендикулярна к оси фрезы, а плоскость W перпендикулярна к направлению движения подачи, плоскость H параллельна передней плоскости резца. В принятой системе плоскостей проекций V/W изображается профильно-проецирующая поверхность детали. Ее профиль АС в натуральную величину проецируется на плоскость W в линию А3С3. В сечениях плоскостями I, II, ... поверхности детали Д располагаются ее образующие АВ, СМ, ..., которые идут перпендикулярно к оси проекций V/W. Совокупность этих образующих на чертеже изображает заданную поверхность детали Д. Исходная инструментальная поверхность И будет поверхностью вращения профиля АС вокруг оси фрезы. Вращаясь вокруг оси фрезы, точка А профиля описывает окружность радиуса R, расположенную в сечении I, а точка С — окружность радиуса Ri, расположенную в сечении II. Совокупность таких окружностей на чертеже изобразит исходную инструментальную поверхность И. Примем угол наклона режущей кромки λ = 0 и передняя плоскость Р параллельна оси фрезы. Поэтому под заданным углом γ проводим вертикальный след Рv вертикально-про- ецирующей передней плоскости Р. Чтобы определить режущую кромку как линию пересечения исходной инструментальной поверхности И и передней плоскости Р, рассмотрим сечения I, II. Так, сечение II пересекается с исходной поверхностью И по окружности СЕ, а с передней плоскостью—по прямой ЕК. Точка Е будет точкой режущей кромки. Она располагается как в передней плоскости, так и на исходной поверхности. Аналогично точке Е, рассматривая сечения, перпендикулярные к оси фрезы, находят другие точки режущей кромки АЕ. Натуральная форма А1Е1 и размеры режущей кромки определяются в проекции на плоскость Н, которая строится по правилу перемены плоскостей проекции по известным проекциям А2Е2 и А3Е3 в системе V/W.

Чтобы образовать заднюю затылованную поверхность, через точки АЕ режущей кромки в сечениях I, II, ... , перпендикулярных к оси фрезы, проводим кривые затылования—траектории точек режущей кромки затыловочного резца в процессе формирования задней поверхности. Так, кривой затылования, проведенной через точку Е режущей кромки, будет архимедова спираль EF. При графическом профилировании архимедову спираль можно заменить дугой окружности, проведенной из смещенного центра О'. Положение смещенного центра О' находится на прямой А20', идущей под углом α, на расстоянии R от точки А2. Совокупность кривых затылования, расположенных при радиальном затыловании в плоскостях, перпендикулярных к оси фрезы, образует заднюю поверхность зуба. Профиль задней поверхности, обычно совпадающей с формой режущей кромки затыловочного резца, находится как линия пересечения задней поверхности с плоскостью Q, проходящей через ось фрезы параллельно плоскости проекций W. Кривая затылования EF пересекается с плоскостью Q в точке F. Точка F будет точкой профиля зуба. Аналогично рассматривая другие кривые затылования, находим другие точки профиля AF зуба фрезы. Натуральная величина профиля зуба фрезы будет его проекций ABF3 на плоскость W, так как плоскость Q идет параллельно W.

Рассматривая приведенное графическое построение, выведем формулы для аналитического расчета координат точек режущей кромки и профиля задней поверхности зуба фрезы в ее осевом сечении. По построению размеры длины профиля детали, измеренные вдоль оси фрезы, без искажения переносятся на профиль фрезы в передней плоскости (на режущую кромку) и на профиль зуба фрезы в осевом сечении: l = l0 = lk.

 
 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

По этим формулам рассчитывается профиль фрезы в передней плоскости, т. е. форма режущей кромки. Взяв на профиле детали ряд точек с координатами l, h, рассчитаем координаты соответствующих точек режущей кромки lк, hK, совокупность которых выражает режущую кромку зуба фрезы. Примем, что рассматриваемая фреза заты- луется по архимедовой спирали. При этом любая точка режущей кромки перемещается по кривой затылования в результате вращения вокруг оси фрезы с угловой скоростью ω — const и поступательного перемещения в радиальном направлении со скоростью v — const. Так, точка Е режущей кромки, для того чтобы попасть в осевую плоскость Q, должна повернуться вокруг оси на угол ϐ. Этому повороту соответствует перемещение ее в радиальном направлении на величину CF = ∆.

Из уравнения равномерного вращательного движения

 
 

Фасонные затылованные фрезы

 

 

Из уравнения равномерного прямолинейно-поступательного перемещения ∆ = vt. Тогда

 
 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

По построению высота профиля задней поверхности зуба фрезы

 
 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

Если угол ϐ измерять в градусах, то

 
 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

Анализ полученных зависимостей показывает, что профиль фрезы в передней плоскости и профиль зуба в осевом сечении зависят от радиуса фрезы R. В процессе переточек по передней плоскости радиус фрезы уменьшается. Поэтому профиль зуба фрезы в осевом сечении должен был бы соответственно изменяться. Однако в действительности при затыловании резцом профиль зуба фрезы в осевом сечении сохраняется неизменным. В результате переточенными фрезами обрабатываются заданные поверхности Д с некоторыми погрешностями. Однако эти погрешности невелики и обычно ими пренебрегают.

Рассмотрим частный случай, когда угол γ = 0. Тогда ϐ = 0 и h0 = = h, т. е. в этом случае профиль задней поверхности зуба фрезы не зависит от радиуса фрезы и совпадает с профилем детали. Такой фрезой, как новой, так и переточенной, можно теоретически точно обрабатывать заданные детали. Однако условия резания при этом не будут рациональными, так как только в исключительных случаях оптимальное значение переднего угла равно нулю.

Наряду с фасонными фрезами, затылованными по архимедовой спирали, находят применение сборные фрезы, «затылованные по окружности». Схема затылования сборных фрез по окружности приведена на рис. 11.7, а. В корпусе 1 фрезы закрепляются ножи 2. Образование задней поверхности на ножах 2 осуществляется в приспособлении 3 обточкой по поверхности вращения либо шлифованием на круглошлифовальном станке. Причем в момент формирования задней поверхности фасонный резец не двигается, а приспособление с ножами, как обычно на токарном станке, вращается вокруг своей оси. В результате фасонный резец сформирует на заготовке фасонную поверхность вращения. После обточки в приспособлении 3 нож 2 переставляется в корпус 1 фрезы. Приспособление напоминает корпус фрезы со смещенными на величину h с оси пазами. При затыловании фрезы

 

 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

с передним углом γ = 0 величина смещения паза в корпусе приспособления

 
 

Фасонные затылованные фрезы

 
 

Такой способ обработки задней поверхности зубьев фрез является более производительным и технологичным по сравнению с радиальным затылованием, когда на токарно-затыловочном станке затыловочный резец совершает возвратно-поступательные перемещения при сравнительно медленном вращении заготовки. Однако в этом случае при переточках фрезы по передней плоскости с передним углом γ = 0 форма режущей кромки изменится, что повлечет соответствующие погрешности обработки заданной поверхности детали. Это объясняется тем, что переточка производится по плоскостям, проходящим через ось фрезы. Профиль же задней поверхности сохраняется неизменным в других плоскостях, а именно: в плоскостях, проходящих через ось приспособления. Как показывает анализ, эти погрешности невелики и ими можно пренебречь.

При проектировании такого инструмента возникает задача определения профиля поверхности вращения, которая формируется при обточке в приспособлении по известной форме режущей кромки фрезы и геометрических параметрах режущей части. Графическое решение этой задачи, когда величины переднего угла γ и угла λ равны нулю, приведено на рис. 11.7, б. За плоскость проекций V принята плоскость, перпендикулярная к оси фрезы, а за плоскость W — плоскость, параллельная передней плоскости. Поэтому режущая кромка АВ проецируется в натуральную величину на плоскость W в линию A3В3. Вертикальная проекция A2В2 режущей кромки лежит на следе Pv вертикально-проецирующей передней плоскости. В проекции на плоскость V определяется проекция О21 оси приспособления. Она лежит на прямой А2O21 составляющей заданный задний угол α с передней плоскостью. Если вращать режущую кромку вокруг оси приспособления, то она опишет заднюю поверхность. При этом каждая точка режущей кромки описывает окружность, расположенную в плоскости, перпендикулярной к осям приспособления и фрезы. Так, точка С режущей кромки опишет окружность ВС. Совокупность таких окружностей на чертеже изобразит заднюю поверхность. Профиль задней поверхности определяется как линия пересечения с плоскостью Q окружностей вращения точек режущей кромки вокруг оси приспособления. Плоскость Q является верти кально-проецирующей плоскостью, проходящей через ось приспособления. Так, окружность ВС пересекается с плоскостью Q в точке С, которая будет точкой профиля задней поверхности. Аналогичным образом, рассматривая другие окружности» расположенные на задней поверхности, находят их точки встречи с плоскостью Q, которые и определяют искомый профиль задней поверхности. Он проецируется в натуральную величину на плоскость H, которая проведена параллельно плоскости Q. Проекция A1C1 профиля задней поверхности на плоскость H находится по правилу перемены плоскостей проекций.

Рассматривая приведенное графическое построение, можно вывести формулы для аналитического расчета координат точек профиля задней поверхности, затылованной по окружности сборной фрезы. На режущей кромке возьмем произвольную точку В3 с координатами ху. Ей соответствует точка Сх на профиле задней поверхности, координаты которой будут х1 и у1. По построению х1 = х, а у1 ≠ у. Для определения координаты у1 рассмотрим ∆ А2В2021. В этом треугольнике при вершине А2 угол α. При вершине О21 угол обозначен ϐ. Тогда при вершине В2 угол равен 180° — ( α +ϐ ). В этом треугольнике сторона А 2В2 = y, сторона О21А2 = R.

По теореме синусов

 

 

Фасонные затылованные фрезы

 

 

Фасонные затылованные фрезы

 

 

По этим формулам, беря на режущей кромке А3В3 ряд точек с координатами х, у, рассчитываем координаты x1, у1 точек профиля задней поверхности вращения сборной фрезы, затылованной по окружности.

 

 

Смотрите также