Файл: Вульф А.М. Резание металлов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 213

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

= 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-

404


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.

405


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)

406


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

407


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).

408