Процесс фрезерования отличается переменными (ударными) нагрузками, а также изменяющейся толщиной срезаемого каж­дым зубом слоя.

На рис. 5.9 показаны схемы фрезерования цилиндрическими и торцовыми фрезами. В первом случае (рис. 5.9, а) наибольшая толщина срезаемого слоя при фрезеровании (мм) выражается для одного зуба зависимостью [9 ]

«max = 2Sz V t/D — t2/D2, где t — глубина резания, мм; D — диаметр фрезы, мм,

Наибольшая площадь среза

f = Вотах

средняя толщина среза

аСр = s2 }/"t/Df средняя площадь среза каждым зубом

При расчете значения полной площади, срезаемой всеми зу­бьями фрезы, аналитическая ее зависимость достаточно сложна. Сложность эта объясняется наличием нескольких зубьев, находя­щихся одновременно в контакте с поверхностью резания, и пе­ременным сечением слоя, снимаемого каждым зубом. Практи­чески среднюю площадь срезаемого слоя (мм2) можно определить через объем металла Q (мм3), снимаемого фрезой в минуту, и ско­рость резания v (м/мин), т. е.

/ср = Q/v>

В свою очередь,

nDn ш

л BtSgZti

^^"ТоосГ’

тогда

Bis2z

/ср =

Во втором случае при торцовом фрезеровании (рис. 5.9, б), значение средней толщины среза можно найти, разделив fcр на глубину фрезерования В.

Для фрез из быстрорежущей стали наибольшая толщина среза­емого зубом слоя отах = 0,3-ь0,35 мм, а минимально допустимая толщина срезаемого зубом слоя amln = р, где р — радиус скруг­лення режущей кромки, мкм [р = 35 — 0,55 (a — J-у)]. Для фрез из твердых сплавов наибольшая толщина среза яшах = 0,2 мм.

Режимы фрезерования, силы и мощность определяются с по­мощью нормативов или расчетным путем.

Порядок расчета должен учитывать следующие положения.

Фрезы из быстрорежущих сталей применяются, как правило, для обработки обычных конструкционных материалов; фрезы, оснащенные твердым сплавом, обрабатывают как конструкцион­ные, так и труднообрабатываемые материалы. Твердосплавный инструмент более износостоек, но прочность его лезвий ниже проч­ности быстрорежущего инструмента; при работе твердосплавными фрезами необходимо обеспечить достаточную жесткость системы СПИД.

Глубина фрезерования (t — при цилиндрическом или В — при торцовом) определяется обычно с учетом технологических соображений и предельных возможностей конструкций станка. Так, диаметр фрез и глубина фрезерования могут быть выбраны для цилиндрических фрез из следующих соотношений:

при ширине фрезерования 70 мм

D ‘

при ширине фрезерования 100 мм

t…………………………………………

D……………………………………….

при ширине фрезерования 150 мм

t…………………………………………

D……………………………………….

Для торцовых фрез диаметром 50—100 мм наибольшая глубина фрезерования t= 40-^60 мм, ширина В — до 4 мм; для фрез диаметром 100—250 мм наибольшая глубина /=80-н180 мм, ширина В — до б мм; для фрез диаметром 320 мм наибольшая глу­бина t = 250 мм, ширина В =8 мм; для фрез диаметром 400— 500 мм наибольшая глубина t = 350 мм, ширина фрезерования В = 10 мм.

Для дисковых фрез при глубине фрезерования 5; 10; 20; 50; 100 мм и ширине фрезерования 10 мм диаметр фрезы выбирается равным соответственно 50; 63; 100; 160 и 250 мм, при ширине фрезерования 20 мм — равным соответственно 63; 80; 125; 200 и 250 мм и при ширине фрезерования 40 мм — равным соот­ветственно 80; 100; 125; 200; 320 мм.

Подача на зуб sz оказывает сильное влияние на стойкость фрезы (причем это влияние усиливается с увеличением значения s2), на плавность ее работы, качество обрабатываемой поверхности.

Подачу на зуб выбирают для каждого случая обработки инди­видуально. Так, при чистовых операциях подачу на зуб (мм/зуб) определяют по формуле

С. НхФг«

s СК

где Нск — среднеквадратичная высота микронеровностей.

Для различных видов фрез и обра­батываемых материалов Cs = 0,0125 ч — — г — 0,09. При фрезеровании цилиндри­ческими фрезами стали марки 40 xs = = 0,83; ys = 0,07; zs = 0,64, при тор­цовом фрезеровании сталей марок 10, 20, 35, 45, 20Х, 40Х xs = 1,25; у5 и zs равны нулю.

Стойкость концевых, дисковых, ци­линдрических и торцовых фрез из бы­строрежущих сталей в зависимости от диаметра приведена ниже:

D, мм… 20 50 75 150 200 500

Т, мин. . .60 80—100 90—170 170 250 500

Стойкость твердосплавных фрез с напайными пластинками в зависимости от диаметра:

D, мм 75 150 200 500

Т, мин 90—130 200 300 800

Стойкость определяется допустимым износом, который для цилиндрических быстрорежущих фрез равен 0,15—0,3 мм (чистовые работы) или 0,4—0,8 (черно­вые работы). Допустимый износ торцовых и дисковых твердо­сплавных фрез 1,5—2,5 мм (черновая обработка) или 1,0—1,5 (чистовая обработка), цилиндрических фрез — 0,5—0,7 мм.

Скорость резания при любом фрезеровании определяют по уравнению

С„рЧм,

Ут Tmty°BP«

Значения постоянных и показателей степени этой формулы находят из справочников.

Режимы резания при работе торцовыми фрезами с механиче­ским креплением твердосплавных пластинок могут быть выбраны из табл. 5.5. Режимы резания при работе торцовыми фрезами, оснащенными напайными державками из эльбора Р, белбора, гексанита рассмотренной выше конструкции, приведены в табл, 5,6,

Приведенные режимы резания обеспечивают стойкость фрез, оснащенных напайными державками из сверхтвердого матери­ала, от 120 до 150 мин. Критерием затупления является износ по задней грани h3 = 0,4-f-0,5 мм или ухудшение качества обра­ботанной поверхности (Ra = 1,25 мкм).

При переточках напайных державок следует обеспечить тре­буемое качество задних (главной и вспомогательной) поверхно­стей и поверхности радиуса при вершине (или зачисгной фаски). Параметр шероховатости этих поверхностей для эльбора Р и бел — бора Р должен соответствовать Ra = 0,32 мкм, а для гексанита Р — Ra = 0,16 мкм.

Таблица 5.7

Значения удельного объема снятого металла qN при работе цилиндрическими, дисковыми и концевыми сборными фрезами [61]

Для того чтобы улучшить качество обработанной поверх­ности, при переточках целесообразно увеличить зачистную фаску до значений, несколько превышающих подачу на оборот фрезы. Это позволит исключить влияние торцового биения зубьев на качество поверхности.

Эффективная мощность при фрезеровании определяется упро­щенно через удельную силу резания р (Н/мм2) или удельный объем снятого металла qN в см3/(кВт/мин).

Окружная сила

Рг = Р/ср.

где /ср — среднее значение площади поперечного сечения среза­емого СЛОЯ, VI I2.

Эффективную мощность при фрезеровании (кВт) определяют по формуле [61}

Necp = Pzv/l020 или Necp = tBsJ(W00qN).

Значения удельной силы резания в зависимости от обрабаты­ваемого материала и толщины срезаемого зубом слоя а приведены на рис. 5.10, значения удельного объема снятого металла — в табл, 5.7 и 5.8.