Особенности работы режущих инструментов и их конструкции

Малое число допускаемых переточек является недостатком стержневых резцов, их применяют, как правило, в качестве радиусных и галтельных.

 

Призматические фасонные резцы

Шлифованный профиль задней поверхности призматического резца соответствует заданному фасонному профилю детали. Резец крепят в специальной державке хвостовиком, имеющим форму "ласточкин хвост". Для образования заднего угла резец устанавливают под углом к подошве державки. Переточку резца осуществляют шлифованием передней поверхности.

 

Дисковый фасонный резцы

Такие резцы имеют фасонную наружную поверхность, форма которой является зеркальным отображением заданной фасонной поверхности детали. В резце имеется угловой вырез. Пересечением плоскости выреза с наружной фасонной поверхностью образуется фасонная режущая кромка.

Если бы передняя поверхность резца проходила через центр заготовки, а центр дискового резца находился на уровне центра заготовки, то резец имел бы нулевые значения переднего и заднего углов и следовательно практически бы не работал.

Чтобы создать работоспособную геометрию режущего клина, вырез делают ниже центра резца, а центр устанавливают выше центра заготовки. Кроме того, переднюю поверхность перетачивают по касательной к определенной условной окружности:

r = R·sin(α+γ),

где  R - радиус резца,   α - заданный задний угол,  
        γ - заданный передний угол.

При указанных условиях установки резца значения переднего и заднего углов будут положительные.

После каждой переточки по передней поверхности дисковый резец поворачивают на оси державки, вновь устанавливают по центру и закрепляют. Имеющиеся на торце резца и на торце державки зубцы, предотвращают проворот резца от усилий, возникающих при резании.

 

Рис. 7. Типы фасонных резцов:

а – стержневой; б – призматический; в – круглый (дисковый)

 

Призматические и дисковые резцы изготавливают обычно из быстрорежущей стали, реже применяют твердосплавные.

Чтобы уменьшить вибрацию заготовок при обработке фасооным резцом на поперечной подаче, поверхность предварительно протачивают проходным резцом, оставляя небольшой припуск на окончательную обработку.

Подача обычно ручная (0,02-0,1 мм/об), с уменьшением к концу прохода. Для получения требуемой чистоты поверхности скорость резания при точении фасонными резцами не должна превышать 30 м/мин.

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости при фасонной обработке стали применяют эмульсию или сульфофрезол.

 

В сравнении с другими типами резцов фасонные резцы имеют следующие преимущества:

-  обеспечивают идентичность формы детали и высокую точность размеров, не зависящую от квалификации рабочего;

-  обладают высокой производительностью за счет большой длины активной части режущей кромки;

-  имеют большой запас на переточку;

-  достаточно простой переточки по плоскости передней грани;

-  не требуют больших затрат времени на наладку и настройку станка.

К числу недостатков фасонных резцов можно отнести:

-  сложность изготовления и высокую стоимость;

-  резцы – специальные, так как они пригодны для изготовления деталей только заданного профиля;

-  большие радиальные нагрузки у резцов, работающих с радиальной подачей, вызывают вибрации и упругие деформации нежестких заготовок, что требует снижения подачи и уменьшает производительность;

- кинематические передние и задние углы фасонных резцов в процессе резания меняются по длине режущих кромок в большом диапазоне, существенно отличаясь от оптимальных значений.

 

Конструкции зубьев фрез. Их достоинства и недостатки

По конструкции зубьев фрезы делятся на две большие группы: с остроконечными и затылованными зубьями (рис. 2). Первые иногда неправильно называют фрезами с острозаточенными зубьями, в то время как фрезы с затылованными зубьями также затачивают доостра. Принципиальные же различия этих фрез заключаются в способе заточки, форме и количестве зубьев, трудоемкости изготовления, стойкости, производительности и качестве обработанной поверхности.

Рис. 8. Формы зубьев фрез: а - трапециевидная; б - параболическая; в - усиленная; г - затылованный зуб

Процесс фрезерования характеризуется снятием тонких стружек переменной толщины. При этом у цилиндрических фрез толщина срезаемого слоя начинается с нуля. Переточка остроконечных зубьев по задней поверхности, где в основном сосредоточен износ при фрезеровании, позволяет уменьшить припуск на переточку, увеличить срок службы фрезы, уменьшить объем зубьев и главное - увеличить их число z, от которого пропорционально зависит производительность процесса фрезерования. Последняя определяется в основном минутной подачей, которая равна

SM = SZ · z · n ,

где

SZ - подача на один зуб;

z - число зубьев;

п - число оборотов фрезы в минуту.

При увеличении числа зубьев фрезы снижается шероховатость обработанной поверхности и уменьшается неравномерность процесса резания.

Форма зубьев фрез должна быть такой, чтобы: 

1) обеспечивалась необходимая прочность  зуба; 

2) допускалось возможно большее количество переточек; 

3) объем канавок между зубьями  был достаточным для размещения  стружки.

На практике получили распространение три формы остроконечных зубьев: 

1) трапециевидная, 

2) параболическая; 

3) усиленная.

Трапециевидная форма (рис. 2, а) наиболее простая в изготовлении, но при этом зуб несколько ослаблен, поэтому имеет небольшую высоту и малый объем стружечной канавки. По мере переточки зуба по задней грани (фаска f= 1...2мм) его высота уменьшается и он становится более прочным. Однако такая форма зубьев допускает небольшое число переточек и применяется на фрезах для чистовой обработки. При этом число зубьев из-за их малого объема может быть максимально возможным. Канавки в таких фрезах изготавливают либо фрезерованием, либо вышлифовыванием эльборовыми или алмазными кругами в цельных заготовках на станках с ЧПУ.

При переточке высота зуба уменьшается, поэтому суммарная стойкость таких фрез невелика, так как они допускают лишь 6-8 переточек. Радиус впадины зуба берется равным 0,5...2,0 мм.

Параболическая форма зуба (рис. 2, б) обладает наибольшей прочностью на изгиб, так как спинка зуба, оформленная по параболе, обеспечивает равнопрочность во всех сечениях по высоте зуба. Недостатком этой формы является необходимость для каждой высоты зуба иметь свою сложную фасонную канавочную фрезу. Поэтому с целью упрощения профиля спинки таких фрез параболу часто заменяют дугой окружности радиусом R = (0,3.. .0,4)d.

На передней поверхности зубьев параболической формы предусмотрен прямолинейный участок, от длины которого зависит количество переточек фрезы. Причем переточка допускается только по задней поверхности (фаска f), при этом задний угол α должен быть меньше угла α1 на 10...15° (α1 - угол между касательной к параболе в точке А). При несоблюдении этого условия в процессе переточки ширина ленточки будет сильно изменяться.

Усиленная форма зуба (рис. 2, в) применяется для тяжелых работ вместо параболической формы. Такой зуб имеет ломаную спинку, а также увеличенные толщину и высоту. Получают эти зубья двойным фрезерованием угловыми фрезами с углами α1 = 28...30° и α2. Хотя при этом число операций увеличивается вдвое, такие зубья проще в изготовлении, чем параболические. Они имеют больший запас на переточку и высокую прочность. При этом используются стандартные канавочные фрезы с прямолинейными режущими кромками. При переточке зубья затачиваются по задней поверхности под углом α доостра с обязательным выхаживанием во избежание биения режущих кромок. Иногда оставляют небольшие цилиндрические ленточки шириной fn = 0,02...0,03 мм, которые упрощают контроль биения зубьев фрезы.

Затылованный зуб (рис. 2, г) внешне отличается большей толщиной, а главное - формой задней поверхности, которая выполняется на специальной операции, называемой затылованием, с целью создания задних углов во всех точках режущих кромок. Достигается это за счет того, что радиальное сечение зуба, содержащее фасонный профиль, по мере поворота фрезы вокруг оси смещается в направлении к центру с помощью фасонного резца или шлифовального круга. Благодаря затылованию профиль режущей кромки зуба при переточках по передней грани во всех радиальных сечениях остается неизменным независимо от его сложности. Это является основным достоинством таких фрез наряду с весьма простой и нетрудоемкой по исполнению операцией переточки. Кроме того, зубья такой формы обладают высокой прочностью, а по мере переточки объем канавок для размещения стружки увеличивается, что благоприятно сказывается на работе фрезы. В то же время фрезы с затылованными зубьями имеют ряд существенных недостатков, главные из которых:

1. число зубьев у затылованных фрез значительно меньше, чем у фрез с остроконечными зубьями. Это объясняется тем, что затылованные зубья имеют большую толщину, так как при переточке по передней поверхности приходится снимать больший припуск, чтобы избавиться от износа, который сосредоточен на задней поверхности зуба;

2. при переточке наблюдается большое радиальное биение зубьев, что приводит к увеличению шероховатости обработанной поверхности и снижению стойкости фрез;

3. у фрез с нешлифованным профилем зубьев после термообработки остаются обезуглероженные участки на задней поверхности, снижающие их стойкость;

4. остаточные термические напряжения могут вызывать искажение профиля режущих кромок фрезы.

Из-за этих недостатков фрезы с затылованными зубьями уступают по производительности и качеству обработанной поверхности фрезам с остроконечными зубьями. Однако из-за простоты переточки они широко используются при обработке фасонных поверхностей.

 

 

Особенности конструкции протяжек для обработки наружных поверхностей

Наружным протягиванием обрабатывают различные поверхности с незамкнутым, открытым контуром: плоскости, уступы, пазы, вогнутые и выпуклые цилиндрические и сложные фасонные поверхности, например впадины зубчатых колес и т.п. В соответствии с этим существует большое разнообразие конструкций наружных протяжек.

В отличие от внутренних, наружные протяжки, как правило, не имеют хвостовиков и направляющих, а имеют только режущие и калибрующие зубья. Открытые обрабатываемые поверхности позволяют назначать размеры конструктивных элементов и площади сечения тела протяжки с большим запасом. Поэтому наружные протяжки на прочность обычно не проверяются. Условия для схода стружки при этом более благоприятны и проверку на помещаемость стружки в канавках выполняют только при протягивании узких пазов.

К особенностям наружных протяжек относится возможность назначать намного большие, близкие к оптимальным,задние углы (α = 8...10°), так как размер протяжки по высоте при переточке не зависит от размера детали. Он может регулироваться с помощью клиньев, винтов и подкладок. Благодаря этому суммарная стойкость наружных протяжек значительно больше стойкости внутренних протяжек.

Протягивание может производиться либо без предварительной обработки заготовок, полученных литьем, ковкой или штамповкой со снятием припусков величиной не менее 5...6 мм, либо после строгания или фрезерования.

При наружном протягивании используются те же схемы резания, что и при внутреннем протягивании. На рис. 5 показаны профильная и генераторная схемы резания, применяемые при обработке плоскостей. Для снижения шероховатости поверхностей последние зубья протяжки (рис. 5, б) выполнены по профильной схеме резания.

Рис. 9. Схемы резания, применяемые при протягивании наружных поверхностей: 
а - профильная; б - генераторная с чистовыми зубьями, выполненными по профильной схеме

По способу деления срезаемого слоя по толщине чаще всего используется одинарная схема резания.

При протягивании широких плоских поверхностей и срезании больших припусков предложена разновидность групповой схемы резания - трапецеидальная схема (рис. 6), при которой припуск срезается последовательно двумя секциями (группами) зубьев, имеющих подъем на каждый зуб. Зубья первой секции вырезают узкие трапецеидальные пазы, а зубья второй секции, имеющие прямолинейные режущие кромки, срезают оставшиеся выступы. В конце последней секции предусмотрены чистовые зубья с уменьшенным подъемом на зуб. На черновых же зубьях такая схема деления припуска позволяет устанавливать большие подъемы на зуб и производить протягивание - без предварительной обработки поверхности и даже при наличии «корки».

Рис. 10. Плоская протяжка с трапецеидальной схемой резания