Розробка чистових косокутних торцевих фрез з комбінованими схемами різання

Предмет:

Тип роботи:

Автореферат

К-сть сторінок:

Мова:

Українська

Оцінка:

торцевими фрезами реалізується шляхом зняття припуску різальними ножами, де найбільшу частину припуску видаляють різальними ножами, які нерухомо закріплені відносно корпусу фрези. Корпус рухається за коловою траєкторією, після чого чистовий припуск видаляють різальними ножами, які розташовані в радіальному напрямку на найменшій відстані від осі фрези з найбільшим вильотом відносно нерухомих різальних ножів і рухаються за прямолінійною траєкторією перпендикулярно до вектора повздовжньої подачі заготовки, що забезпечить підвищення якості обробки в напрямку, перпендикулярному до вектора повздовжньої подачі заготовки (рис. 1).

Формування перерізу зрізу в напрямку, паралельному подачі заготовки, має вигляд (рис. 2)

Формування перерізу зрізу відбувається наступним чином (рис. 3) :

Силовий аналіз здійснювався за рівняннями розробленими Розенбергом А. М. і Розенбергом О. О. з уточненнями до умов чистового торцевого фрезерування. Для розрахунку складових сили різання: колової сили , подачі та осьової сили різання була створена методика визначення кількості ножів, які приймають участь в різанні, та реалізований алгоритм і програма обчислення на ЕОМ на мові програмування С++.

Результати моделювання показують, що складові сили різання для запронованого методу фрезерування розраховуються за наступною умовою:

де - поточний час обертання, - частина періоду обертання інструменту, в який здійснюється різання рухомим різальним ножем, - сумарна миттєва сила різання нерухомо закріпленими ножами, - сила різання, що діє на рухомий в процесі обробки різальний ніж.

Для визначення раціональної кількості ступіней фрези з комбінованою схемою різання був розраховані складові сили різання , , із врахуванням змінюваної кількості ножів, які приймають участь в різанні. Проведена апроксимація складових рядами Фур'є. Чисельний аналіз виконано в пакеті MathCad. За результатами аналізу отримані максимальні і середні значення складових сили різання (рис. 4) і розрахований силовий коефіцієнт нестабільності фрезерування для одно- і багатоступінчастих фрез (табл. 1).

Таблиця 1

№ з/п Схема різання , Н

, Н

1. одноступінчаста 144, 06 94, 483 1, 524

2. трьохступінчаста 48, 022 32, 698 1, 468

3. девятиступінчаста 16, 008 11, 311 1, 415

Результати розрахунків показують, що найбільш стабільними в процесі обробки є багатоступінчасті фрези. Для запропонованої комбінованої схеми різання рекомендована конструкція з 9-ма ступенями.

Одним із показників якості обробки є відхилення від площинності оброблених поверхонь.

Запропонована комбінована схема плоского фрезерування дозволяє отримати наступний профіль обробленої поверхні з відхиленням від площинності f = 0 мм:

1) при відхиленні вісі шпинделя в напрямку подачі (рис. 6. а) ;

2) при відхиленні вісі шпинделя в напрямку, перпендикулярному подачі (рис. 6. б)

У третьому розділі виконано конструювання чистової косокутної торцевої фрези з комбінованою схемою різання, запропоновано методику досліджень для визначення силових факторів обробки і методику визначення параметрів мікрогеометрії оброблених поверхонь.

Конструктивно фреза складається із корпуса, в якому закріплені різальні ножі. Установка фрези на верстаті представлений на рис. 7. Кріплення різальних ножів здійснюється клиновим затискаючим механізмом. В плунжері встановлений і закріплений за допомогою гвинта рухомий різальний ніж з можливістю точного регулювання його осьового вильоту мікрометричним гвинтом. Копір, який забезпечує прямолінійний рух різального ножа в процесі обробки, закріплюється до корпусу шпиндельної коробки.

Вигляд фрези з торця і схематичне розташування різальних ножів за логарифмічними спіралями показано на рис. 8.

Запропонована конструкція чистової торцевої фрези з комбінованою схемою різання дозволяє:

- реалізовувати рух профілюючого різального ножа за прямолінійною траєкторією перпендикулярно до вектора подачі заготовки і вирівняти шорсткість обробки за шириною фрезерування;

- зрізати основну частину припуску різальними ножами, які рухаються відносно оброблюваної поверхні за коловими траєкторіями і закріплені нерухомо в корпусі фрези;

- за рахунок ступінчастого розташування різальних ножів підвищити максимальну глибину різання і поєднати чорнові і чистові операції за один прохід;

- здійснити регулювання осьового вильоту різальних ножів при необхідності корегування глибини різання;

- використовувати в якості матеріалу різальної частини ножі з НТМ, які дозволяють значно підвищити якість обробленої поверхні, стійкість інструмента та продуктивність обробки;

- забезпечувати косокутне різання, що дає можливість зменшити питомі навантаження на одиницю довжини різальних кромок ножів, і таким чином в значній мірі додатково підвищити стійкість різальних ножів;

- застосовувати фрезу для обробки плоских поверхонь на верстатах фрезерної і шліфувальної групи.

Диференційне рівняння руху профілюючого різального ножа в напрямку подачі має вигляд:

де - миттєве положення різального ножа, - маса рухомого вузла, - коефіцієнт тертя, - жорсткість пружини рухомого вузла, - рівнодіюча складових сили різання, які діють на профілюючий різальний ніж.

Аналіз отриманих значень показує, що сила попереднього стиску пружини рухомого різального вузла забезпечує його лінійну траєкторію під час чистової обробки розробленою торцевою фрезою з комбінованою схемою різання (P < 100 Н).

Для забезпечення зрізання тонких перерізів зрізуваних шарів доцільно використовувати для фрез ножі з косокутною геометрією з кутами нахилу різальних кромок із передньою плоскою та задньою циліндричною поверхнями (рис. 9).

Перетин задньої циліндричної з плоскою передньою поверхнею утворює монотонну різальну кромку, що полегшує процес її заточки та створює умови різання, близькі до