Геометрическая форма и углы заточки зубьев фрез

Известно, что геометрическая форма зубьев фрезы (или, как часто говорят, геометрия зубьев) оказывает большое влияние на износостойкость и работоспособность инструмента. Если геометрическая форма выбрана правильно, фреза работает быстро, спокойно, без частых переточек. Поэтому необходимо знать все элементы зубьев фрезы, представлять, какими должны быть углы заточки фрез при разных способах фрезерования.

Рассмотрим взаимодействие инструмента и заготовки на примере двух типичных инструментов — цилиндрической и торцовой фрез (рис. 6, а). Фреза срезает стружку с обрабатываемой поверхности 2, образуя обработанную поверхность 9. Срезаемый слой металла сходит в виде стружки по передней поверхности 3 зуба 6. В процессе резания образуется поверхность резания, к которой обращена главная задняя поверхность 4 зуба. Главные режущие кромки 5, 7 образуются пересечением передней 6 и глав- ной задней поверхностей. У цилиндрической фрезы (рис. 6, а) главная режущая кромка 10 образует при работе как поверхность резания, так и обработанную поверхность. Зуб торцовой фрезы имеет еще вспомогательную режущую кромку 5, образованное пересечением передней и вспомогательной задней поверхностей (эта поверхность обращена к обработанной поверхности заготовки) Следовательно, работа резания распределяется у такой фрезы между двумя режущими кромками. Это благоприятно сказывается на стойкости фрезы и особенно важно при чистовом фрезеровании, когда вспомогательная кромка окончательно формирует обработанную поверхность.

Вершина зуба торцовой фрезы — место пересечения режущих кромок. Чтобы сделать вершину более прочной, ее часто закругляют или соединяют режущие кромки прямолинейной переходной кромкой 8 (рис. 6, в).

Взаимное расположение поверхностей зуба фрезы и их положение по отношению к поверхностям заготовки определяют геометрические элементы — углы зуба фрезы.

Различают углы в главной секущей плоскости и углы в плане. Положение главной секущей плоскости определяется по отношению к двум координатным плоскостям — плоскости резания и основной плоскости (см. рис. 5). Плоскость резания является касательной по отношению к поверхности резания, а основная плоскость параллельна направлению движения подачи, т. е направлению, по которому движется заготовка по отношению к инструменту в процессе фрезерования.

Рисунок 6 - Геометрическая форма и углы заточки зубьев фрез.

Главную секущую плоскость проводят перпендикулярно к проекции главной режущей кромки на основную плоскость. Углы в главной секущей плоскости показаны на рис. 6, а, б. Передний угол у измеряют между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной плоскости резания. Передний угол может быть положительным (рис. 6, а) и отрицательным (рис. 6, б).

 

Рисунок 7 - Геометрия фрезы:

а—положительный угол; б—отрицательный передний угол, в—радиус округления режущей кромки; е - угол наклона режущей кромки '

При положительном переднем угле угол резания д — угол между передней поверхностью и плоскостью резания всегда меньше 90°, а при отрицательном переднем угле — больше 90°. Между передней и задней поверхностями образуется угол заострения в, а между главной задней поверхностью и плоскостью резания — главный задний угол б (см. рис. 7). Все углы в главной секущей плоскости оказывают сильное влияние на процесс резания. Представляя себе зуб фрезы как клин, внедряющийся в металл, можно отметить, что при небольшом угле заострения зуб будет работать легче. Но при этом прочность зуба может оказаться недостаточной; поэтому при тяжелых фрезерных работах применяют инструмент с большим углом заострения, а передний угол делают близким к нулю или отрицательным.

С увеличением заднего угла уменьшается трение инструмента об обрабатываемый металл и вместе с тем уменьшается и угол заострения; поэтому большие задние углы целесообразно использовать при чистовом фрезеровании, когда сопротивление металла резанию невелико. Как видно, все углы инструмента в главной секущей плоскости тесно связаны между собой и влияют друг на друга. Это нужно учитывать при выборе значений углов заточки фрез.

Есть еще один важный элемент геометрии в главной секущей плоскости. Только на упрощенных схемах резания инструмент изображают в виде острого клина. На самом деле режущая кромка даже при тщательной заточке имеет некоторое округление радиусом r (рис. 7, в). При значительном радиусе округления (30— 40 мкм и более) инструмент с трудом срезает тонкие стружки — он не столько режет, сколько соскабливает с заготовки тонкий слой металла, поэтому при чистовой обработке важно не только тщательно затачивать инструмент, но и доводить по одной или двум поверхностям режущего клина для уменьшения радиуса r. Чем меньше угол в, тем легче получить маленький радиус скругления r. Если инструмент имеет две рабочие режущие кромки, то для вспомогательной режущей кромки проводят вспомогательную секущую плоскость (см. рис. 7) и в этой плоскости измеряют вспомогательные передний г1 и задний в1 углы.

Углы инструмента в плане измеряют в основной плоскости. Спроектируем изображения главной режущей кромки А Б и вспомогательной А В на основную плоскость, получим их проекции аб и ав. Угол между проекцией на основную плоскость главной режущей кромки и направлением подачи S называют главным углом в плане ц. Угол между проекцией на ту же плоскость вспомогательной режущей кромки и направлением, обратным подаче, называют вспомогательным углом в плане ц1 Угол между проекциями на основную плоскость главной и вспомогательной режущих кромок называют углом при вершине е или углом в плане при вершине.

Углы инструмента в плане оказывают большое влияние на его стойкость и шероховатость обработанной поверхности.

Угол наклона главной режущей кромки л (рис. 7, г) измеряют в плоскости резания как угол между главной режущей кромкой и линией, проведенной через вершину зуба фрезы параллельно основной плоскости. Угол л может быть положительным, отрицательным и равным нулю. Применяя торцовые фрезы с положительным углом л, облегчают условия работы фрезы в момент врезания в заготовку — удар при врезании удаляется от вершины зуба.