Преимущество этих фрез — уменьшенный расход инструмен­тальных материалов, повышенная долговечность корпуса и дета­лей крепления, возможность достаточно простого изменения гео­метрических параметров режущих кромок инструмента при пере­точках во время эксплуатации. Основные типы и размеры сборных фрез приведены в табл. 5.4.

Фрезы состоят из корпуса, режущих и крепежных элементов. К режущим элементам относятся гладкие или рифленые ножи с цельной или напайной рабочей частью, пластинки из инстру­ментальных материалов. По способу закрепления на станке сбор­ные фрезы делятся на концевые и насадные.

Материалом корпуса сборных фрез является обычно сталь марок 40Х, 45, 50Х. Твердость корпуса находится в пределах HRC 35—55. Корпуса державок изготовляются из сталей марок У8, 45, 40Х или 9ХС и имеют твердость после термообработки HRC 45—55. Иногда державки изготовляют методом порошковой металлургии из композиций железо—медь—никель—углерод. Твердость корпусов при этом не меньше НВ 90.

Материал цельных ножей — быстрорежущие стали твердостью HRC 62 —65. В качестве материала режущих элементов напайных ножей применяются синтетические сверхтвердые материалы, та­кие как эльбор Р, гексанит Р, белбор, карбонадо, баллас и т. д., твердые сплавы марок ВК8, ВК6 (для обработки чугуна), Т5К10, Т14К8, Т15К6 (для обработки сталей). Материалом твердо­сплавных многогранных и круглых пластинок, применяемых при механическом креплении, служат твердые сплавы марок ВК8, ВК.6 (при обработке чугуна), Т5К10, Т14К.8, Т15К6 (при обработке сталей), сверхтвердые материалы, керамика. Формы пластинки стандартные: круглая (ГОСТ 19070—73) — диаметр окружности 15,875 мм; пятигранная (ГОСТ 19064—73 и ГОСТ 19065—73) — с диаметром вписанной окружности 15,875 мм; ромбическая (ГОСТ 19057—73) — с диаметром вписанной окружности 12,7 мм и выше. Степень точности пластинок — G или С.

Фрезы из быстрорежущей стали

Фрезы трехсторонние со вставными ножами (ГОСТ 1669—69)

D = 80—315 мм; d0 = 27— — г-50 мм; г — 10—30; В == 12— -5-50 мм; Y7V = 15°; а = 12°

Фрезы торцовые насадные со вставными ножами (ГОСТ 1092—69)

D ■= 80— 250 мм; d0 = 27— — 50 мм; В = 36—45 мм; г = = 10-26

Фрезы дисковые трехсторон­ние с впрессованными ножами D = 100—200 мм; d0 = 32— — 50 мм; В = 14—40 мм; г = = 14-24; а =* 12°; со = 5°

Фрезы торцовые насадные со вставными ножами (ГОСТ 8529—69)

D = 100-г 630 мм; d, Q = 32-ь -5-221,44 мм; В = 50-5-85 мм; г = 8-5-30; <р = 45; 60; 75; 90°; Y = 5°

Фрезы торцовые насадные со вставными ножами (мелко­зубые) (ГОСТ 9473-71)

D = 80-5-250 мм; d0 = 27— — ї-50 мм; В = 34— 42 мм; г = = 30ч-52

Фрезы торцовые насадные с механическим креплением пя­тигранных пластин (ГОСТ 22085—76)

D = 100ч-200 мм; d0 = 32-5- + 50 мм; г = 8-ї — 12

Фреза торцовая насадная со вставными ножами, оснащен­ными сверхтвердыми материа­лами

D = 80-5-250 мм; d0 = 27-г — 50 мм; В = 44 мм

Пластинки могут иметь одно или многослойное износостойкое покрытие. Целесообразно также подвергать пластинки виброгал­товке.

Основными параметрами сборных фрез, как и цельных, явля­ются: диаметр фрезы, число зубьев, геометрические параметры режущих кромок, размеры сменных ножей, размеры пластинок, размеры присоединительных элементов.

Диаметр сборных фрез D в дополнение к изложенным требова­ниям по цельным фрезам должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить требуемую прочность корпуса, размещение требуемого количества ножей. Кроме того, диаметры фрез и размеры при­соединительных элементов должны соответствовать стандартному ряду размеров. Концевые сборные фрезы выпускаются диаметром от 20 до 63 мм, насадные — от 80 мм до 600 мм.

Число зубьев 2 сборных стандартных фрез несколько меньше, чем у цельных, хотя в практике металлообработки известны кон­струкции многозубых сборных фрез с отношением г : D не меньше, чем у цельных. Наличие большого количества зубьев у сборных фрез (а диаметр сборных фрез значительно больше диаметра цель­ных) приводит к резкому увеличению крутящего момента и мощ­ности резания (возрастает диаметр, возрастают ширина фрезеро­вания В и число одновременно находящихся в работе зубьев), поэтому при заданных мощности станка (Ne) и режимах резания число зубьев сборных фрез целесообразно рассчитывать по фор­мулам [25]:

при обработке стали

— Njfl*

3,6-10

при обработке чугуна [7]

. _ NeD0M

г 2,53-10‘6BU4f°’9s!>-V

При расчете и выборе числа зубьев необходимо проверить соблюдение условия равномерности фрезерования так же, как и в конструкциях цельных фрез. При выборе фрезы из числа стан­дартно выпускаемых изменение числа зубьев их невозможно. В этом случае для снижения потребляемой на резание мощности наиболее целесообразно уменьшать скорость резания.

Особую группу сборных фрез представляют торцовые фрезы. По сравнению с цилиндрическими они обладают значительно, большим углом контакта и большей потребляемой мощностью. При обработке стали такие фрезы имеют пониженное число зубьев (z : D =0,05 ч-0,1), а при обработке чугуна — повышенное (г: 😀 = 0,08-т-0,2). Равномерность фрезерования торцовыми фре­

зами будет обеспечена при условии, что глубина фрезерования t ^ D sin 360/z (фрезерование симметричное). При t = (0,6 т-0,7) D число зубьев фрезы 2 = 8 н-10.

По данным некоторых зарубежных исследований, число зубьев торцовых фрез должно выбираться из условия, что на 1000 мм длины окружности наружного диаметра должно располагаться не менее 12 зубьев, угловой шаг между зубьями должен быть неравномерным.

Кроме обычного расположения ножей часто для съема повы­шенных припусков применяется схема со ступенчатым (двух — и трехступенчатым) расположением ножей таким образом, что ножи каждой ступени размещены на определенном диаметре, от­личном от диаметра расположения ножей другой ступени.

Для чистовых работ применяются фрезы с ножами, имеющими зачистные кромки (<px = 0, длиной >s*), или для зачистки ис­пользуется один нож с фх = 0 и длиной зачистной кромки >s0. Хорошие результаты при этом получаются при придании зачист- ному ножу большого (до 30°) угла А,. Углы режущих кромок не­которых стандартных фрез приведены в табл. 5.4.

При эксплуатации сборные фрезы легко перетачиваются под из­мененные условия, что является одним из основных их преимуще­ств. Углы первоначально образованных кромок централизованно выпускаемых фрез могут быть использованы лишь как ориентиро­вочные. Это в меньшей степени относится к фрезам с механиче­ским креплением пластин из твердых сплавов и минералокерамики, хотя и эти пластины могут подвергаться доработкам с созданием нужных передних и задних углов и стружколомных канавок.

Размеры ножей и элементов их крепления, также как и вы­лет ножей, влияют не только на число зубьев, но и на про­странство для размещения стружки. Объем этого пространства определяется вылетом зубьев относительно корпуса и расстоянием между зубьями. С точки зрения свободного пространства вылет ножей целесообразно увеличить до максимально возможной вели­чины, а с точки зрения жесткости и виброустойчивости системы СПИД — уменьшить тоже до возможно минимальной вели­чины. Минимальная величина вылета определяется глубиной фрезерования и некоторой дополнительной величиной, необхо­димой для размещения стружки. Эта дополнительная величина для разных типов фрез различна и принимается обычно равной

3— 10 мм. При этом вылет не должен быть больше высоты ножа (его размера в направлении действия окружной силы Pz). В слу­чае необходимости в большем вылете нож должен иметь опору на корпус (прямо на корпус либо через промежуточную про­кладку). У фрез с механическим креплением неперетачиваемых пластин непосредственно на корпусе вылет пластины над корпу­сом незначительный — в пределах 0,5—1,0 мм — для обеспече­ния гарантированного зазора между пластиной, опорой корпуса и обработанной поверхностью. Высота ножей (наименьшая) для
различных фрез неодинаковая. У дисковых трехсторонних бы­строрежущих фрез с рифлеными ножами она равна 3,72—7,72 мм, у дисковых трехсторонних фрез с запрессованными гладкими быстрорежущими ножами она равна ~5 мм, у фрез дисковых трехсторонних, оснащенных твердым сплавом, — 8,3—14,3 мм, у фрез торцовых быстрорежущих с рифлеными ножами — 5,72— 7,72, у фрез торцовых, оснащенных твердым сплавом с рифле­ными ножами, — 8,47—18,94 мм, у фрез торцовых с гладкими ножами, оснащенными твердым сплавом, — 12—18 мм, у фрез, оснащенных сверхтвердым материалом, диаметр ножа равен 10 мм.

Крепежные и присоединительные элементы фрез регламентиро­ваны требованиями соответствующих стандартов и рассмотрены в гл. 1.

Работоспособность многозубого инструмента зависит от точ­ности взаимного расположения режущих зубьев. У стандартных фрез регламентируются: радиальное биение двух смежных 8СМ и двух противоположных б„ зубьев, а также торцовое биение.

Для цельных фрез 8СМ = 0,02 — н0,06 мм, для сборных фрез ^см =0,05-г0,15 мм. Величина б„ = 0,04-7-0,06 мм — для цель­ных фрез и 6д <• 0,1 — для сборных фрез. Торцовое биение у цельных фрез допускается до 0,02—0,04 мм, у сборных фрез —» до 0,05—0,1 мм.

Параметр шероховатости передних и задних поверхностей у быстрорежущих фрез Ra = 0,63 мкм, у твердосплавных фрез — Ra = 0,32 мкм, параметр шероховатости поверхностей спинок и винтовых канавок Ra — 2,5 мкм.

Конструкции некоторых серийно выпускаемых нестандартных фрез приведены ниже.

Фрезы концевые с механическим креплением пятигранных или ромбических твердосплавных пластинок (рис, 5,4) состоят из корпуса 1 с гнездами под пластинки и конического хво­стовика для крепления на станках. В корпус встав­ляется и закрепляется втулка 2, на которой в радиальном направлении базируются пла­стинки 3. Пластинка опира­ется на основание гнезда корпуса и прижимается к базовым плоскостям корпуса и втулки с помощью пружи­нящего штифта 4 (способ крепления таким штифтом предложен ленинградским новатором М. А. Зайцевым).

Смена лезвия после его зату­пления осуществляется вы* прессовкой штифта 4, пово­ротом или заменой пластинки и запрессовкой штифта. Раз­меры . фрез приведены в табл. 5.3. Кроме стандартных твердосплавных пластинок в корпус фрезы можно устано­вить и другие (по маркам сплавов, формам передней поверхности отличные от стандартных) пластинки.

Фрезы с тангенциальным расположением твердосплавных че­тырехгранных пластинок (рис. 5.5) состоят из корпуса 1 с гнездами под пластинку, четырехгранных пластинок 2, винта-коромысла 3, шарика 4 и гайки 5. Пластинки на корпусе закреплены танген­циально, при этом усилие резания Р2 действует в направлении большей стороны пластинки, за счет чего нагрузки на пластинку могут быть повышены. Смена пластинок осуществляется поворо­том гайки 5; при этом винт-коромысло 3 перемещается вдоль оси, касается шарика 4 участками своей канавки возрастающей глу­бины и освобождает пластинку. После поворота или замены пла­стинки винт-коромысло 3 с помощью гайки перемещается в об­
ратном направлении, шарик скользит вдоль уменьшающейся по глубине канавки, наклоняет винт-коромысло 3 относительно шарика и прижимает пластинку к базовым поверхностям корпуса (конструкция фрезы предложена ленинградским новатором В. Е. Сучковым). Фрезы применяются при черновых работах. В качестве режущих пластинок используются стандартные че­тырехгранные пластинки из твердого сплава. На пластинках шлифуются передняя и задняя грани и радиус при вершине. Материалом пластинок могут быть как стандартные марки твер­дых сплавов, так и новые безвольфрамовые сплавы. Диаметр выпускаемых фрез D = 160-7-250 мм.

Фрезы, оснащенные сверхтвердыми синтетическими матери­алами, выпускаются двух видов: фрезы торцовые насадные, ос­нащенные напайными державками, и фрезы торцовые концевые, оснащенные механически закрепляемыми вставками из компози­ционных сверхтвердых материалов.

Фреза торцовая насадная, оснащенная напайными держав­ками (рис. 5.6), состоит из корпуса 1, в отверстиях которого раз­мещены державки 2 с режущими элементами 3. Крепление дер­жавок В Корпусе ОСущеСТВЛЯеТСЯ ВТУЛКОЙ 4 С КЛИНОВИДНЫМ CKO-,

сом, перемещение которой производится за счет вращения винта 5. Предварительная осевая регулировка положения державок в кор­пусе осуществляется с помощью винтов 6, а угловая ориентация державок — за счет лыски на корпусе державки и соответствую­щего скоса на втулках 4. Ножи 2 после установки в корпусе и предварительной регулировки затачиваются по передней и зад­ним (главной и вспомогательной) поверхностям. Державки фрез

унифицированы, имеют цилиндрическую форму с лыской, пред­варительно заточены и поставляются в качестве запасных как с фрезой, так и отдельно (по заказам). Исследования показали высокую работоспособность фрез даже при обработке сталей, за­каленных до твердости HRC 62—64. Зависимость износа фрез и их стойкости от скорости резания и подачи приведена на рис. 5.7. На основании исследований установлен критерий затуп­ления фрез по задней грани Н3 = 0,4 мм.

Фрезы рекомендуются для чистового и тонкого фрезерования плоскостей чугунных, стальных термообработанных, пластмассо­вых изделий, а также изделий из композиционных материалов. ■Параметр шероховатости поверхностей после обработки Rz = — 6,3 -=-3,2 мкм, размерный износ при обработке стали не превы­шает 4 мкм на длине пути фрезерования L = 1000 мм, при обра­ботке чугунов — 2 мкм на L = 1000 мм.

Аналогичную же конструкцию крепления державок имеет и фреза для съема припуска глубиной до 1 мм. Единственным ее отличием является ступенчатое расположение державок,

Фрезы торцовые концевые, оснащенные механически закреп­ляемыми вставками из композиционных сверхтвердых материалов, ^твердого сплава или минералокерамики (рис. 5.8), состоят из корпуса 1 с гнездами под вставки и коническим хвостовиком, зажимного рычага 2, вставки 3 из композиционного материала и гайки 4. Смена режущих лезвий вставок осуществляется путем поворота или замены вставки. Для этого отворачивают гайку 4, смещают рычаг влево, заменяют лезвие и перемещают рычаг вправо затяжкой гайки 4 при этом рычаг благодаря наклонному скосу, имеющемуся на его поверхности, закрепляет пластинку. Вставки изготовляются двух типов: цилиндрическими и гексагональными (шестигранными). Диа-

Число зудьебя

метр вписанной окружности шестигранной вставки равен 6,35 мм* диаметр круглой вставки — 7 мм, высота — 5 мм. Вставки шли­фованы по всем поверхностям, режущие лезвия могут быть округлены.

Фрезы используются для чистовой и получистовой обработки чугуна (припуск до 2 мм), закаленных сталей и хрупких материа­лов. Размеры фрез: D =25-ь63 мм; z =6-М4.