BOB в состоянии поставки или после закалки, а затем последова тельно старение и чистовая обработка.
В табл. 51 даны режимы резания жаропрочных сталей и спла вов концевыми фрезами из быстрорежущей стали.
89.МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ПРОЦЕССА ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Стойкость фрезы, а следовательно, и производительность фре зерования в значительной степени связаны с динамическим ха рактером процесса, с неизбежными при этом механическим и теп ловым ударами, вызывающими вибрации и выкрашивание режу щих кромок инструмента. Этому способствуют: чрезмерно
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
большие |
площади |
поперечного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сечения |
среза |
и |
особенно |
глу |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бина |
резания; |
изменение |
раз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мера среза в процессе работы; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
врезание и выход из контакта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отдельных зубьев фрезы; |
биение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
фрезы |
из-за |
|
неравномерной |
за |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
точки и прогиба оправки фре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зы; |
|
недостаточная |
|
жесткость |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы |
СПИД. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вибрации |
|
заметно |
усили |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ваются, |
когда |
вертикальная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
составляющая |
силы |
резания |
Рв |
|
Рис. 239. |
График |
изменения |
t |
и |
sM |
направлена |
|
вверх |
при |
встреч |
|
ном фрезеровании |
и |
стремится |
|
при Рв |
= |
0. D = |
100 мм, |
z = |
8, |
ю |
= |
|
|
|
= 5 0 ° , В = |
100 |
мм |
|
|
|
|
приподнять |
стол |
станка |
с |
обра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
батываемой |
|
деталью. |
Поэтому |
|
желательно |
работать |
при |
таких |
условиях, |
чтобы |
сила |
|
Рв |
|
была |
направлена |
вниз |
|
и |
прижимала |
деталь |
к |
столу, |
стол |
|
к направляющим |
консоли |
станка и |
т. д. или |
по |
крайней |
мере |
|
была по величине близкой к нулю. Для примера приводится |
на |
|
рис. 239 кривая значений подач в минуту sM и глубины |
резания |
t, |
|
при которых |
Рв |
= |
О при определенных |
прочих параметрах |
реза |
|
ния. Следовательно, соответствующим подбором sM, |
t, |
D, |
В |
можно |
|
добиться выгодного направления, силы Рв |
и тем улучшить |
процесс |
|
резания. Особенно заметно возрастает сила Рв |
|
с |
увеличением |
ши |
|
рины при цилиндрическом |
фрезеровании, |
и тогда вибрации |
уси |
|
ливаются особенно при работе на |
недостаточно |
жестких |
станках. |
|
Перепады нагрузок можно значительно |
уменьшать |
применением |
|
фрезы |
с винтовым |
зубом |
|
при |
соответствующем |
отношении |
ши |
|
рины |
фрезерования |
|
В |
и |
осевого |
шага |
т о с |
фрезы |
(В |
= kroc). |
|
При |
торцевом |
.фрезеровании, |
наоборот, |
|
выгодно |
работать |
|
с большей шириной, близкой к диаметру фрезы D, с точки |
зрения |
|
уменьшения вибраций, так как сокращается |
перепад |
нагрузок |
|
при соответствующем |
числе зубьев фрезы. Переход |
к более высо- |
ким скоростям резания и меньшим подачам se улучшает условия работы, лишь бы при этом величина подачи на зуб sz соответство вала радиусу закругления режущих кромок фрезы и не совпали бы частоты собственных колебаний станка и вынужденных коле
баний |
вследствие |
биения инструмента. |
Для |
повышения |
производительности процесса фрезерования |
все чаще прибегают к попутной подаче. В этом случае при совпа дении направления вращения фрезы и подачи уменьшается по требная мощность. Это получается еще и потому, что при попутном фрезеровании снимается более толстая и короткая стружка, что уменьшает удельную силу резания. При встречном фрезеровании зуб фрезы первоначально скользит по поверхности резания, сдав
ливая |
металл, |
а затем |
врезается. Отношение |
пути резания |
/ р е з |
к общему пути перемещения зуба |
/ р е з + / с к , |
включающему |
и путь |
скольжения |
|
1СК |
назовем его |
коэффициентом |
скольжения |
С |
( С = |
- — |
) |
|
, характеризует в известной мере обрабатываемость |
\ |
'рез + |
'ск / J |
|
|
|
|
|
|
|
|
материала |
И |
остроту |
лезвия |
инструмента. |
|
|
|
|
Опытные |
графики |
[116] на |
рис. 240, а |
показывают |
резкое |
уменьшение величины С, т. е. возрастание скольжения зуба фрезы с увеличением фаски износа (и величины р) при фрезеровании различных аустенитных сталей. При обработке ферритной стали (верхние звездочки) скольжение отсутствовало, т. е. С = 1. Нашло свое отражение большое упругое послействие аустенитных сталей. Это подтверждается графиком (рис. 240, б), показывающим зако номерное возрастание износа инструмента h3 при встречном фре зеровании с увеличением отношения^- , в то время как для феррит ной стали такая закономерность отсутствует (нижние звездочки). Величины 8 и ф выражают относительное удлинение и сужение. Если указанная закономерность справедлива, то можно считать, что упругое послействие в определенной степени связано с ука занными прочностными характеристиками.
Очевидно, врезание зуба фрезы при |
определенной толщине |
среза, отличной от нуля, обеспечит |
более |
благоприятные |
условия фрезерования аустенитной стали и тем самым повышен ную производительность. Это подтверждается результатами иссле дования (рис. 240, в). При фрезеровании высокопрочного сплава
нимоник |
стойкость |
инструмента была ниже при малой подаче |
s2 = 0,08 |
мм/зуб и |
наоборот, что связано с условиями врезания |
зуба фрезы (и сила подачи при этом меньше). По тем же причинам попутное фрезерование было более производительным.
Теперь понятно, почему при обработке жаропрочной стали
торцевыми |
фрезами более выгодным оказалось смещение изделия |
в сторону |
вращения фрезы. В этом случае режущая кромка вре |
зается в зону ненаклепанного металла, снимая относительно толстую стружку без скольжения.
Несколько отличный эффект получился при фрезеровании
твердой закаленной |
стали ЭИ643 |
(а„ = 200 ± |
10 |
кгс/мм2 , |
HRC 53—55, б - 8%) |
торцевой фрезой |
Т15К6 с D |
------ |
120 мм при |
б) OA
|
|
|
|
|
|
|
|
>0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
<5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
|
|
|
|
'0,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
X: |
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,0/ |
|
0,5 |
«7 |
|
0.5 |
|
0,5 |
|
в) |
Износ по задней грани, h3, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
| |
800 |
|
|
|
|
|
|
|
1400\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
^. |
600 |
|
|
|
|
|
|
|
1200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
400 |
|
|
|
|
|
1 |
|
* 1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
о 800 |
to |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
£600 |
|
|
5.5 |
11,2 |
15,3 |
|
|
|
|
|
Л 400 |
|
|
|
|
|
|
и, м/мин |
|
|
Рис. |
240. Скольжение зуба |
фрезы при |
200 |
|
|
|
фрезеровании |
аустенитных |
сталей: |
|
О |
|
1 — |
noYiyTuoe |
ф р е з е р о в а н и е ; 2 |
— |
в с т р е ч н о е |
|
|
|
|
ф р е з е р о в а н и е |
|
|
|
|
|
|
s |
= |
0,08 |
м м / з у б |
|
|
|
|
|
|
/ / |
/ |
|
|
|
|
|
X • |
|
|
|
г/ |
|
|
|
X |
|
|
F |
|
|
X X |
|
|
X |
* |
X |
|
X |
|
|
|
1,0 |
1,5 |
2,0 |
\\
2,75 |
5.5 |
11.2 |
15,3 |
|
|
и, м/мин |
s |
— 02 |
м м / з у б |
|
v = 113 м/мин, 5Z = 0,05 мм, В = |
1 мм, t = 47 мм. В зависимости |
от установки фрезы (рис. 241, а) стойкость изменялась |
следующим |
образом: |
|
|
|
Величина смещения С 0 в мм |
0 |
26 |
52 |
Отношение• D |
0 |
0,215 |
0,42 |
Угол встречи 8 в град |
90 |
34 |
7 |
Вид контакта . . . . |
V |
V |
V(U) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина |
среза |
при входе о в х |
• |
|
О |
0,041 |
0,05 |
|
Толщина |
среза |
при выходе о Е Ы Х |
|
0,049 |
0,049 |
0,038 |
|
Стойкость |
Т в мин |
|
|
|
19 |
119 |
64 |
|
|
Как |
видим, |
наименьшая |
стойкость |
инструмента |
получилась |
при смещении |
изделий |
С„ = 0, когда |
врезание зуба |
проис |
ходит |
с нулевой |
толщиной |
среза |
авх |
= 0; очевидно, |
в |
этом |
случае имел |
место |
усиленный |
износ |
режущей |
кромки |
из-за |
боль |
шого трения. Небольшое смещение изделия в направлении |
вра |
щения |
облегчает |
процесс |
врезания и это способствует |
значитель |
ному увеличению стойкости инструмента. Однако с дальнейшим увеличением смещения изделия возросла толщина среза при вре-
Рис. 241. Установка обрабатываемой детали относительно фрезы
зании, сила удара увеличилась и стойкость фрезы уменьшилась почти наполовину.
Подобные изменения производительности инструмента в связи
сего установкой относительно обрабатываемой детали пытаются также объяснить условиями первоначального контакта зуба фрезы
сизделием в момент врезания (рис. 241, б). В зависимости от гео метрии режущей части фрезы и угла врезания i!p первоначальный контакт может произойти в точках Т., U, V или S. Наиболее бла
гоприятными" считаются первоначальные |
контакты в точках U |
и V как наиболее удаленных от вершины зуба фрезы. Но приведен |
ный Выше пример не подтвержает этого |
предположения. |
При фрезеровании чугуна исследования показали наименьшую стойкость инструмента при симметричном фрезеровании(-^- = 2 J ;
она увеличилась в несколько раз при смещении заготовки, когда начиналось врезание с наименьшей толщиной стружки. В послед нем случае сказались такие факторы, как хрупкость обрабаты ваемого металла, меньшие общая нагрузка и удар.
Надо полагать, что изменение стойкости фрезы в связи с ее установкой относительно изделия зависит от жесткости системы
и определенного соотношения составляющих сил резания ~ . Все это связано с вибрациями большей или меньшей интенсивности
и тем самым с качеством обработанной поверхности и производи-4 тельностью процесса.
Иногда производительность фрезерования повышают усовер шенствованием геометрии и конструкции инструмента. Например,
рекомендуются фрезы со ступенчатым расположением |
зубьев |
(рис. 242, а). |
В этом случае удается работать с большими |
пода |
чами на зуб sz, |
поскольку толщина снимаемого слоя делится |
между |
всеми зубьями |
фрезы. Аналогичного результата добиваются |
также |
Рис. 242. Фрезы со ступенчатым и спиральным распо ложением зубьев.
с — с м е щ е н и е п о с л е д н е г о з у б а о т н о с и т е л ь н о п е р в о г о по ра
ди у с у
спомощью конической фрезы со спиральным расположением зубьев (рис. 242, б). В общих случаях подъем последних зубьев умень шают, чтобы улучшить чистоту обработанной поверхности.
Представляет интерес метод фрезерования инструментом со ступенчатыми торцевыми зубьями, снимающими припуск тонкими слоями с большими подачами, в несколько раз превышающими нормальные (рис. 243, а). Использование этого метода вызывает значительные трудности, связанные с заточкой инструмента и потребностью в большой мощности и жесткости оборудования. Повышают производительность, улучшают чистоту обработанной поверхности и более простыми средствами, применяя фрезы с ма лыми углами в плане и с зачистными фасками на зубьях (рис. 243, б).