Способ обработки поверхностей и торцевая фреза для его осуществления

 

1. Способ бработки поверхностей торцовой фрезой, оснащенной вращающимися резцами, которые устанавливают под углом к направлению продольной подачи детали, отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости фрезы и повышения качества обработанной поверхности, каждый последующий резец.во фрезе устанавливают под углом к направлению продольной подачи, отличающим-ся от угла установки предьщущего резца таким образом, чтобы скорость вращения каждого последующего резца отличалась от скорости вращения каядого предьщущего резца не более чем на 30%, причем продольную подачу детали выбирают из соотношения 5 Пф2дР , где 5д - продольная подача детали; Пф - частота вращения фрезы; 2 - количество резцов, установленных во фрезе; ЛР - перепад между радиусами соседних резцов, расположенных вершинами в одной плоскости. 2.Торцовая для обработки поверхностей, содержащая корпус, в равномерно расположенных на одном диаметре отверстиях которого установлены резцы, состоящие из державок и чашечных режущих элементов, размещенных на осях, расположенных перпендику лярно к оси вращения фрезы и под углом к радиусу фрезы и ее оси симметрии , проходящей через ось фрезы и ось отверстия корпуса под резец, I и имеющих вершины, смещенные относительно осей отверстий корпуса под рез (Л цы, отличающаяся тем, .что, с целью увеличения стойкости фрезы и повьшения качества обработанной поверхности,. резцы установлены в порядке возрастания смещений режущих элементов относительно осей отверстий корпуса под резцы, а затем в порядке СА их убьтания, а режущие элементы сосед-. СО них резцов установлены под различными углами к радиусу фрезы. «ч1 3.Фреза по П.2, отличаю Щ а я с я тем, что большему смещению 00 режущего элемента резца соответствует больший угол его разворота относительно радиуса фрезы и больший радиус его расположения. 4.Фреза по п.2, ,0 т л и ч а ющ а я с я тем, что вершины режу1дих элементов резцов расположены на одном радиусе, а большему смещению режущего элемента резца соответствует меньший угол его разворота относительно радиуса фрезы и меньший угол его разворота относительно оси симметрии фрезы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

S„7 nф ZBR где м и

Ф г—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3437005/25-08 (22) 12.05.82 (46) 30, 09. 85. Бюл. N - 36 (72) Г.Ф. Шатуров . (71) Могилевское отделение Физико технического института АН БССР (53) 621. 914. 22 (088.8) (56) 1. Коновалов Е.Г. и др. Прогрессивные схемы ротационного резания металлов. Минск, нНаука и техника", 1972, с. 210 (прототип). (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ

И ТОРЦОВАЯ ФРЕЗА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ обработки поверхностей торцовой фрезой, оснащенной вращающимися резцами, которые устанавливают под углом к направлению продольной подачи детали, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увеличения стойкости фрезы и повьппения качества обработанной, поверхности, каждый последующий резец. во фрезе устанавливают под углом к направлению продольной подачи, отличающимся от угла установки предыдущего резца таким образом, чтобы скорость вра" щения каждого последующего резца отличалась от скорости вращения каждого предыдущего резца не более чем на

30%, причем продольную подачу детали выбирают из соотношения продольная подача детали; частота вращения фрезы; количество резцов, установленных во фрезе;

„„SU„„1133773 A (51)4 В 23 С 3/00 // В 23 С 5/06 перепад между радиусами соседних резцов, расположенных вершинами в одной плоскости.

2. Торцовая фриза для обработки поверхностей, содержащая корпус, в равномерно расположенных на одном диаметре отверстиях которого установлены резцы, состоящие из державок и чашечных режущих элементов, размещенных на осях, расположенных перпендикулярно к оси вращения фрезы и под углом к радиусу фрезы и ее оси симметрии, проходящей через ось фрезы и ось отверстия корпуса под резец, O и имеющих вершины, смещенные относи- 9 тельно осей отверстий корпуса под резцы, отличающаяся тем, что, с целью увеличения стойкости С: фрезы и повьппения качества обработанной новерхности,.резцы установлены в порядке возрастания смещений режущих элементов относительно осей отверстий корпуса под резцы, а затем в порядке ик убывания, а режущие элементы сосед-, (ф них резцов установлены под различными фф углами к радиусу фрезы. 3

3. Фреза по п.2, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что большему смещению 1е режущего элемента резца соответствует больший угол его разворота относительно радиуса фрезы и больший радиус его расположения.

4, Фреза по п.2,;о т л и ч а ю-, фВ щ а я с я тем, что вершины режущих элементов резцов расположены на одном радиусе, а большему "-мещению режущего элемента резца соответствует меньший угол его разворота относительно радиуса фрезы и меньший угол его разворота относительно оси симметрии фрезы.

1133773

5 )и 2ь

5. Фрезапопп. 2-4, о тлич а— ю щ а я с я тем, что смещение режущих элементов двух соседних резцов выбирают из соотношения

I Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при фрезеровании деталей с высокой точностью обработки.

Известен способ обработки поверхностей торцовой фрезой, оснащенной вращающимися резцами,.которые устанавливают .под углом к направлению продольной подачи детали (1).

Недостатком известного способа является то, что он не учитывает положения вершины резцов во фрезе, которые в результате разного их износа и погрешности при заточке могут находиться на разных радиусах от оси вращения фрезы и иметь разные скорости перемещения и вращения режущих элементов. В результате получают разную стойкость резцов и снижение общей стойкости фрезы. Кроме того, неупорядоченное положение резцов во фрезе обуславливает изменение подачи на зуб или резец, в результате чего ухудшается качество обработанной поверхности и стойкость резцов.

Известна торцовая фреза, содержащая корпус, в равномерно расположенных на одном диаметре отверстиях которого установлены резцы, состоя- 30 щие из державок и чашечных режущих элементов, размещенных на осях расположенных перпендикулярно к оси вращения фрезы под углом к радиусу фрезы и ее оси симметрии, проходящей 35 через ось фрезы и ось отверстия корпуса под резец, и имеющих вершины, смещенные относительно осей отверсгий корпуса под резцы .$2 ), Недостатком данной конструкции является большое биение режущих где 1 и и — соответственно смещения

2 предыдущего и последующего режущих элементов относительно осей отверстий корпуса фрезы;

l „и cf — соответственно диаметры режущих кромок предыдущего ипоследующего резцов кромок, что отрицательно влияет на качество обрабатываемой поверхcToHKocTb фрезы.

Цель изобретения — повышение стойкости фрезы и качества обработанной поверхности.

С этой целью в способе обработки поверхностей торцовой фрезой, оснащенной вращающимися резцами, которые устанавливают под углом к направлению продольной подачи детали, каждый последующий резец во фрезе устанавливают под углом к направлению продольной подачи детали, отличающимся от угла установки предыдущего резца таким образом, чтобы скорость вращения каждого последующего резца отличалась от скорости вращения каждого предыдущего резца не более чем на ЗОЖ,.причем продольную подачу детали выбирают из соотношения где 5 — продольная подача детали; м

I7 — частота вращения фрезы; количество резцов, установ-, ленных во фрезе; перепад между радиусами соседних резцов, расположенных вершинами в одной плоскости.

В торцовой фрезе, содержащей корпус, в равномерно расположенных на одном диаметре отверстиях которого установлены резцы, состоящие из державок и чашечных режущих элементов, размещенных на осях, расположенных перпендикулярно к оси вращения фреды и под углом к радиусу фрезы и ее оси симметрии, проходящей через ось

1133773 4 угол между вектором скорости Ч рабоt чего движения, проведенного из вершины резца, и осью 0 — 0„ резца.

В результате установки оси 0„-0

5 резцов под раэныьи углами к направлению продольной подачи имеем разные углы 0(,, с, Ыз, О и т.д. ее наклона относительно вектора скорости Ч„ вращения фрезы, проведенного через ось

10 0 хвостовика державки резца. В ис— ходном положении установки резца вектор продольной.подачи детали и вектор скорости Ч рабочего движения в вершине 2 резца взаимно перпендику15 лярны (на фиг. 1 режущий элемент 1 резца со смещением Ь находится в

1 исходном положении). Вершина 2 резца — это наиболее заглубленная в металл точка режущей кромки 3 резца.

20 Вершины 2 резцов в общем случае могут быть расположены на разных радиусах Р1, R2 3, R и т.д. от оси 0: вращения фрезы. Поскольку каждый резец во фрезе установлен под разными

25 углами (90 — Ю;) к направлению продольной подачи и может быть расположен на разных радиусах R;, то рез\ цы во фрезе устанавливаются по отношению к направлению продольной подачи

ЗО таким образом, чтобы скорость .М их вращения вокруг оси или числа их обоий ротов р„, hg> Пэ, hg и т.д. или .относительйые скорости и вращенмя, равные К=U / Ч (где Ч вЂ” скорость вращения резца, U. — скорость nepes° - 35 сымещения вершины резца) отличались -, ая, друг от друга не более, чем на ЗОХ.

Иначе каждый последующий резец во м фрезе устанавливают под углом к

4О направлению продольной подачи, отов личным от угла установки предыду.щего резца таким образом, чтобы

1 с-корость вращения каждого последующего резца отличалась от скорости

45:.вращения каждого предыдущего резца не более чем на 307. Это обеспечит, разницу стойкости резцов фреэы не более чем на 157., что допустимо при эксплуатации рота5р ционных фрез.

Поскольку, фрезы и ось отверстия корпуса под резец, и имеющих вершины, смещенные относительно осей отверстий корпуса под резцы, резцы установлены в порядке возрастания смещений режущих элементов относительно осей отверстий корпуса под резцы, а затем в порядке. их убывания. Режущие элементы соседних резцов установлены под различными углами к радиусу фрезы, причем большему смещению режущего элемента резца соответствует больший угол его разворота относительно радиуса фрезы и больший радиус его расположения, или вершины режущих элементов резцов расположень: на одном радиусе, а большему смещению режущего элемента резца соответствует меньший угол его разворота относительно радиуса фрезы и меньший угол его разворота относи тельно оси симметрии фрезы,. а смеще ние режущих элементов двух соседних резцов выбирают из соотношения

1l

2 1 где Ь„и h2- соответственно смещения предыдущего и последующ го режущих элементов от носительно осей отверст корпуса фрезы;

d è с12 — соответственно диаметры режущих кромок предыдущ го и последующего резцо

На фиг. 1 представлена схема опи ваемого способа, на фиг. 2 — торцов фреза; на фиг. 3 — вид снизу фиг. при установке резцов под одним угло к оси м симметрии фрезы; на фиг. 4 вид снизу фиг. 1 при установке резц на одном радиусе; на фиг. 5 — схема поясняющая установку резцов при раз личных диаметрах режущей кромки.

Способ осуществляют следующим об разом.

Вращающиеся резцы, имеющие разны смещения „, Ü2, Ь., A и т.д. режу щего элемента 1 относительно оси 0 хвостовика державки резца, располож ны от оси 01 вращения фрезы на радиу се R . Ось 0 -02 режущего элемента резца имеет возможность вращения и установлена в исходном положении под разными углами (90 — и)„), (90 — Ш2) 55 (90 — и) ), (90 — м ) и т.д. относительно направления продольной. подачи 9,„, где ы„, u 2, (d>, u) и т.д. миН(- МИН

К макс/ мак

V jV u то скорость резания Н „ равча

1133773 где, 2

К = 14 K - 2К з1 и) — ) 0,9 мин макс где а1 — показатель относительной стойкости резца при ротационном фреэеровании, t11 = 1,5.

" мин f,Ã вЂ” 2 0,9 = 0,854. макс

Разность между стойкостью резцов во фрезе будет меньше 157. Таким образом, углы установки резцов можно назначать, пользуясь следующим соотношением:

COS И2 с (1)

) 0,9

COS ж 11„„ 30 или V р мин — ÚP,I . (2)

10м02ко

Угол (90 —.Ы„) установки оси резца относительно направления продольной подачи 5 легко определяется при известном угле и);, который находят из следующего выражения:

51

L0 =Ы 4c19 CSin cosg 1 (9) 40

1 1 Я

1 где

in oL„3 (Ф) 1 0 1 2 расстояние от оси отверстия,2. корпуса фрезы до оси ее враще-. ния;

50 радиус расположения вершины резца относительно оси вращения фрезы; величина смещения режущего элемента относительно оси хвосто--55 вика резца; о, — угол установки оси режущего элемента резца относительно

При чистовом фррзеровании можно принять К = sinu) . Тогда К1= соз и о и при оптимальных и2 = 25-35 имеем

2MMH hlclKc миН . IP

1 cos o а стойкость резцов фрезы будет разниться на величину вектора V ñêîðîñòè вращения фрезы, проведенного через ось хвостовика резца.

После установки резцов во фрезе с под определенными углами (90 — ю;) относительно направления продольной подачи, назначаем продольную подачу стола 5м . Продольная подача детали 4 должна быть такая, чтобы последующий резец или зуб, расположенный н меньшем радиусе относительно предыдущего, снимал припуск. Для этого необходимо выполнить следующее соотношение: > I Rt 2 (б) где 5< — подача на резец или зуб фрезы; аК вЂ” перепад радиусов расположения вершин соседних резцов фрезы;

r (7)

Пр Е где t1y в частота вращения фрезы;

2 — число равномерно расположенных резцов во фрезе.

Тогда можно записать

Бм= п,р Z (ЬЯ) . (8)

Если вершины резцов расположены на разных радиусах Р„ от оси враще— ния фрезы, то перепад расположения вершин резцов по радиусу равен

a R-- R. (9) I4t I ) где R. — радиус расположения вершины

111 последующего (+1) резца относительно оси вращения фрезы;

ПЫ. „(10) или +1 î 1+1 14 1 11 - — величина смещения режущего

i41 элемента последуклцего (1+1) резца относительно оси хвостовика резца; о — угол установки оси режущего

141 элемента последующего (i+1) резца относительно вектора

V сcк оoр оoсc1т и вsр а.1щ ения фрезы, 1 проведенного через ось хвостовика резца.

Фреза состоит из корпуса 5, в отверстиях которого установлены резцы б, состоящие из державки 7 г режу1133773 щими элементами 1 ) заKpE:ï>1eнными fIB осях 8 с возможностью вращения. Ось

8 с режущим элементом 1 установлена до упора в упорный подшипник 9.

Державка 7 своим цилиндрическим хвостовиком 10 установлена в отверстии

11 корпуса э и крепится в нем клеммовым, байонетным или клиновым зажимом (на чертеже не показано). Вер- 10 шины резцов фрезы расположены в одной плоскости. Режущие элементы 1 смещены на. величину 7. относительно

1 оси отверстия 11 корпуса фрезы или относительно оси Q,хвостовика дер- 15 жавки 7 резца, выполненной в видe вилки. Оси 8 режущих элементов 1 расположены перпендикулярно оси О, . вращения фрезы и под углом - „ — ь

;.), 1 к оси 09-0 симметрии фрезы (фиг. 3) 20 проходящсй через ось 07 фрезы и ось отверстия 11 корпуса под хвостовик державки резца. Чашечный режущий элемент имеет боковую коническую поверхность 12) выполняющую 25 роль задней поверхности резца, и торцовую поверхность 13, выполняющую роль передней поверхности резца.

Различные величины смещения 1) у резцов получаются в результате не- 30 равномерной заточки резцов по высоте, обусловленной неравномерным их износом при работе и погрешностью при заточке. Резцы, имеющие разную высоту режущих элементов, нецелесооб-З5 разно снова отправлять на заточку для достижения одинакового размера чашек по высоте,.поскольку это удорожает инструмент и приводит к повышенному расходу твердого сплава.

Лучшим вариантом в этом случае является правильная установка резцов во фрезе. Для установки резцов по первому варианту (фиг. 3) их устанавливают под одним углом а,ь к

45 оси 0>-0 симметрии фрезы. Вершины резцов расположены на разных радиу-. сах Я от оси фрезы. При этом получаем, что большему смещению режущего элемента резца соответствует боль-;0 ший угол и. его разворота относи7 тельно радиуса фрезы и больший

Рудиус к его расположения отно1 сительно оси фрезы

М1 0 ДШ

55 где

Дя. =Мгс sin cDSЫ, ь

+ h Sine ь

Устанавливая резцы с минимальным смещением один относительно другого, мы получаем и минимальную раэ ницу между радиусами расположения вершин соседних резцов. В этом случае получаем более равномерное изменение подачи на резец за один оборо к фрезы 5 =S ьР

2.

) где ) — подача на резец, ми/р;

8 — основная подача на резец, обусловленная пеоемещением стола ) мм, р

1 — разница между диаметрами расположения вершин сосед— . них резцов, мм, 1 Р= .

1+1

Я вЂ” радиу-с расположения вершин

7+7 последующего резца от оси фрезы;

Я; — радиус расположения вершины предыдущего резпа от оси фрезы.

Для установки резцов по второму варианту (ф>лг, 4), т.е. с расположснием их вершин на одном радиусе, режущие элементы устанавливают под разными углами к оси 05-0> симметрии фрезы и к ее радиу"у. Резцы во фрезе могут быть расположены в том же порядке, в котором были ранее рассмотрены.

Углы установки резца относительно оси симметрии фрезы и радиуса могут быть определены по формулам

Р2 Р2 1 2

51п х, =ь

> о 1

Ы =ь> +g

1 1

ni

Ь.>П (6и>;) = — cos с7..

С точки зрения получения наивысшей сточкости фрезы и следовательно, более равномерного износа резцов при установке резцов необходимо резцы во фрезе устанавливать из следукнцего соотношения; мс кс 2 минимум, 1133773

10 т.е. необходимо искать такое сочета-, ние вариантов установок, чтобы отношение наибольшей подачи на рез".ц к наименьшей быпо наименьшим или разница наибольшей. подачи и наименьшей была как можно меньше. Поскольку могут быть установлены резцы разных диаметров, имеющие разный угол контакта с деталью, ro их надо расположить таким образом, чтобы в работе их вершины находились в одной плоскости А-А (фиг.5). Так как жесткость резцов и их державок одинакова и одинаков вылет резцов относительно торцовой поверхности фреэы, то величины прогиба будет зависеть только от усилия, которое пропорционально ширине среза. 1= пр ="п1 = 4 > где f, — величина прогиба вершины резца; коэффициент пропорциональности

Ъ вЂ” ширина среза;

3 — диаметр режущей кромки резца; глубина резания;

p — усилие. основании фиг. 5 из условия нахо - ждения вершин резцов при обраборсе в одной плоскости А-А можно написать

Е1tC Ы = 2 Ñ Ы2 )

5 где 1 и 2- соответственно прогибы первого и. второго резцов.

"1

1 ь „=,"; - о

10 где 1 „и Й2 — смещения режущих элементов резцов относительно оси О отверстия 11 корпуса фрезы;

1 — вылет резцов.

15 Тогда получим

1 2 . 2

2 1 где „и d2- диаметры режущей кромки

20 предыдущего и последующего резцов.

Величину вылета резцов можно регулировать, например, изменением высоты упорного подшипника 9 (фиг. 2).

Изобретение позволяет повысить стойкость многорезцового инструментаторцовой фрезы, снизить вибрации при обработке, повысить качество обработанной поверхности. Все это обеспечи30 вает применение способа при листовой обработке плоских поверхностей больнкМ протяженности. г

1133773

1133773

Фиг.4

Составитель M. Кольбич

Техред С.Мигунова

Корректор Л. Бескид

Редактор Л. Утехина

Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, Заказ 6647/4 Тираж 1086

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Н(-35, Раушская наб., д. 4/5