Меню

Мощность для фрезерования зубьев

Справочник зубореза — Страница 11

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ НАРЕЗАНИЯ КОЛЕС ЧЕРВЯЧНЫМИ ФРЕЗАМИ

Схемы фрезерования.

Зубофрезерование, как и другие виды фрезерования, можно осуществить по схеме встречного или попутного фрезерования.

Схемы зубофрезерования

При встречном фрезеровании направление скорости резания противоположно (встречно) направлению подачи заготовки (рис. 24, а). Подача осуществляется сверху вниз. Зуб фрезы в начале резания срезает тонкую стружку, наибольшая ее толщина достигается при выходе зуба фрезы из заготовки.

При попутном фрезеровании, направление скорости резания совпадает (попутно) с направлением подачи заготовки (рис. 24, б). Подача осуществляется снизу вверх. Зуб фрезы начинает срезать стружку при наибольшей ее толщине.

В современных зубофрезерных станках предусматривается возможность попутного фрезерования, позволяющего повысить скорость резания на 20—25%, увеличить стойкость фрезы, более равномерно нагружая ее зубья, и уменьшить шероховатость поверхности нарезаемых зубьев.

Рнс. 24. Схемы зубофрезерования:

а — встречное; 6 — попутное; 1 — подача фрезы; 2 — направление скорости резания

Диагональное зубофрезерование.

Диагональное зубофрезерование заключается в том, что для обеспечения более равномерного износа фрезы вдоль зубьев и повышения ее стойкости наряду с вертикальной подачей фреза имеет периодическую или непрерывную осевую подачу. Для этого зубофрезерные станки оснащают соответствующими механизмами. На станках мод. 5К32 можно осуществить диагональное нарезание прямозубых колес дополнительной настройкой гитары осевой подачи фрезы и дифференциала. Более подробно этот метод описан в различных работах; например, Лоскутов В. В., Ничков А. Г. Зубообрабатывающие станки. М.: Машиностроение, 1978.

Качество обработки.

При нарезании колес червячными фрезами на зубофрезерных станках общего назначения без дополнительной отделки могут быть достигнуты 6—7-я степени точности (по ГОСТ 1643—81) при условии применения прецизионных фрез, особо точной установки фрезы и детали. При работе в обычных условиях достигаются 8—9-я степени точности по ГОСТ 1643—81.

Причины погрешностей колес при нарезании на зубофрезерных станках приведены в табл. 15.

15. Источники погрешностей зубчатых колес при нарезании их на зубофрезерных станках

Источники погрешностей зубчатых колес

Примечания: 1. Влияние точности установки инструмента и заготовки не учтено.

2. Знак «+» означает, что погрешность станка и инструмента влияет на точность нарезаемого колеса по указанному показателю.

Параметр шероховатости боковых поверхностей зубьев, нарезанных червячной фрезой, от Rz = 10-40 мкм до Ra = 2,5-2,0 мкм (по ГОСТ 2789—73*). Он зависит от обрабатываемого материала, состояния инструмента и станка, смазочно-охлаждающей жидкости, режимов резания (главным образом от подачи) и модуля. При обработке червячными фрезами неизбежна огранка в результате формирования зуба колеса рядом последовательных резов и волнистость боковой поверхности зуба с шагом, равным подаче Sо. Огранку и волнистость можно определить по графикам, приведенным на рис. 25.

Огранка и волнистость зуба колеса

Рис. 25. Номограмма для расчета:

а — высоты огранки hг; б — высоты волнистости hs (сплошные линии — однозаходный инструмент; штриховые — двухзаходный инструмент)

Припуск на чистовое нарезание равен (0,1—0,15). В некоторых случаях при изготовлении менее точных колес с модулем до 5 мм или при обработке с последующим шевингованием зубья можно фрезеровать за один проход.

При изготовлении колес в ряде случаев чистовую обработку зубьев ведут на специальных станках.

Основное время (в мин) одного прохода при нарезании колес червячной фрезой определяют по формуле:

Время одного прохода при нарезании колес червячной фрезой

где В — ширина нарезаемого венца, мм; l — глубина врезания фрезы, мм; l1 — перебег, мм; ZR — число нарезаемых зубьев; n — частота вращения фрезы, об/мин; So — осевая подача фрезы на оборот стола, мм/об; k — число заходов фрезы; L — общая длина хода фрезерного суппорта, мм; Sm — минутная подача фрезы, мм/мин.

Глубину врезания для прямозубых колес определяют по формуле:

Формула глубина врезания для прямозубых колес

где De — диаметр фрезы, мм; t — глубина фрезерования, мм.

Величина врезания и перебег червячных фрез при нарезании цилиндрических колес

Перебег l1 для прямозубых колес обычно принимают равным 3—5 мм, для косозубых колес l1 = Зm tg (BПи — w) + (З-5) мм. Значения глубины врезания и перебега червячных фрез приведены в табл. 16.

Для снижения времени врезания рекомендуется производить не осевое, а радиальное врезание (сближение фрезы и заготовки в процессе резания до требуемой глубины фрезерования с последующим переключением станка на осевую подачу). Основное время можно определить после назначения режимов резания.

Стойкость фрезы и режимы резания.

Червячные фрезы изнашиваются по задней поверхности зубьев, на которой появляется фаска износа (рис. 26). Изношенные фрезы перетачивают по передней поверхности зубьев, а в случае большого износа зубья перешлифовывают по всему профилю. Поэтому во избежание чрезмерного расхода инструмента и повышения трудоемкости переточек износ не должен превышать допускаемых значений.

Износ зуба червячной фрезы

Рис. 26. Износ зуба червячной фрезы:

1 — по задней поверхности; 2 — по боковой поверхности; 3 — по передней поверхности; б — наибольшая ширина фаски износа

Читайте также:  Мощность внутренних оболочек земли

При чистовых операциях от износа фрез зависит точность нарезаемых колес и шероховатость поверхности зуба. Рекомендуемые значения износа даны в табл. 17.

17. Износ фрез, мм

Износ фрезы

При чистовой обработке колес 6-й степени точности и точнее допускаемый износ не должен превышать 0,05 мм.

Стойкость Т фрезы — основное (машинное) время ее работы между переточками — зависит от обрабатываемого материала и режимов резания. Если фактическая стойкость инструмента велика, это значит, что режимы резания занижены, следовательно, производительность операции занижена. При слишком малых значениях стойкости расход инструмента возрастает ввиду частых его переточек, и повышаются затраты времени на его замену. Рекомендуются следующие значения стойкости червячных фрез:

Модуль, мм . , 4 б 8 12 >16 и более
Стойкость Т, ч . 4 б 8 12 16

Во время чистового прохода замена фрезы недопустима. Следовательно, стойкость фрезы должна быть не менее машинного времени, требуемого для чистовой обработки одного крупного колеса.

Фреза изнашивается неравномерно по длине, а часть зубьев, не участвующая в резании, не изнашивается совсем. Поэтому стойкость фрезы может быть повышена за счет ее осевых перемещений (рис. 27, табл. 18), при которых вводятся в работу незатупленная и малозатупленная части фрезы. Расстояние Л, соответствующее начальной установке фрезы, принимают равным 1,4 В при нарезании прямозубых колес и 2 В при обработке косозубых колес.

Осевое перемещение червячной фрезы

Схема осевых перемещений червячной фрезы

Рис. 27. Схема осевых перемещений червячной фрезы

1 — направление перемещения фрезы.

При чистовой обработке число возможных переточек в 2-3 раза больше. Числа возможных переточек червячных фрез в зависимости от модуля указаны в табл. 19.

Эти данные рассчитаны исходя из того, что при переточках зуб фрезы может быть срезан на величину, равную 0,3 окружного шага фрезы.

19. Число переточек червячных фрез

Осевое перемещение червячной фрезы

Режимы резания определяют в следующей последовательности: выбирают стойкость фрезы, число4 проходов и подачу; определяют скорость резания и частоту вращения фрезы; проверяют мощность резания и определяют основное время.

Выбор стойкости фрезы. При заданном инструменте наибольшее влияние на фактическую стойкость фрезы оказывает твердость материала обрабатываемой заготовки, скорость резания, подача, модуль и припуск.

В целях повышения производительности операции при заданной стойкости инструмента выгодно увеличивать подачу, соответственно снижая скорость резания.

Выбор числа проходов (глубины фрезерования). Полную обработку зуба следует производить не более чем на два-три прохода. Если ввиду недостаточной мощности или жесткости станка приходится производить два черновых прохода, то глубину фрезерования принимают обычно при первом проходе t= 1,4 m, при втором t = 0,8 m. При черновом проходе желательно прорезать впадину почти на всю глубину (для этого необходимо применять черновую фрезу с зубьями уменьшенной толщины), чтобы чистовая фреза лишь слегка работала наружными режущими кромками. При фрезеровании колес с последующим шевингованием или шлифованием обычно применяют обработку за один проход.

Припуск на толщину зуба следует оставлять минимальным, чтобы при чистовом проходе были обеспечены требуемые точность и шероховатость поверхности зуба. Припуск выбирают в зависимости от диаметра нарезаемого колеса, обычно он равен (0,1—0,15) т, В некоторых случаях для повышения качества обработки колес больших модулей указанный припуск срезают за два чистовых прохода (после одного чернового прохода).

При чистовом зубофрезеровании крупномодульных колес припуск можно определить по табл. 20.

20. Глубина резания при чистовом зубонарезании червячной фрезой

Глубина резания при чистовом зубонарезании червячной фрезой

Выбор подачи. Для обеспечения более высокой производительности следует работать с возможно большими подачами. При черновом проходе подача обычно ограничивается ввиду вибрации фрезерного суппорта, возникающей при недостаточной жесткости системы станок-деталь—фрезы, а при чистовом — шероховатостью поверхности нарезаемых зубьев.

В зависимости от жесткости станка (табл. 21) и модуля иарезаемого колеса, а также от материала, конструкции фрезы и наклона зуба по табл. 22 можно выбрать подачу для чернового нарезания. Для чистового нарезания подачу можно выбирать по табл. 23.

Скорость резания определяют исходя из ранее принятых значений подачи и стойкости, с учетом свойств обрабатываемого материала, модуля колеса и других условий работы. В табл. 24 приведены значения скорости резания, рассчитанной по формуле

Источник



Скорость и режимы резания при фрезеровании: как посчитать по таблице

Фрезерный станок – универсальный аппарат для металлообработки, на нем можно сделать большинство операций в короткие сроки. Но для каждой отдельной процедуры, для каждого обрабатываемого материала необходимо подстраиваться. Мы расскажем, как произвести расчет режимов и скорости резания при фрезеровании по формулам и таблицам.

Суть процесса

Технологически это снятие верхнего слоя сырья с поверхности. В результате получается стружка, которая отводится в выбранном направлении. Смысл в том, что режущая кромка касается определенных точек – тех, где необходимо создать паз или другое отверстие.

Читайте также:  Что может компенсировать реактивную мощность

Заготовка из металла, пластика или дерева, оргстекла помещается на прочную станину и надежно закрепляется несколькими зажимами. Далее выбирается подходящее оборудование. Он зажимается в станке на движущимся шпинделе.

Резец погружается в материал на определенную глубину. Когда включается электродвигатель, резак начинает движение – вокруг своей оси или вперед, как при дисковом инструменте. Одновременно с этим выбирается подача – это передвижение заготовки и/или режущей кромки.

Вместе с нажимом под воздействием механического давления происходит обработка – постепенно убирается верхний слой поверхности.

Цель фрезеровки – глубокая черновая или чистовая металлообработка, а также в зависимости от фрезы и задачи, это может быть:

  • создание определенного профиля – вырезка канавок, пазов;
  • нарезка зубцов на зубчатых колесах и прочих деталях;
  • поддержание определенной формы элемента;
  • сверление отверстий;
  • нарезание внутренней и внешней резьбы;
  • обрезка торцов;
  • художественное вытачивание узоров и гравировка.

Весь процесс отличается прерывистым характером – фрезеровщик делает паузы, чтобы направить резец, задать скорость и направление движения. Основные подачи:

  • вращательная;
  • перемещение по горизонтали и вертикали.

Особенности выбора режима резания фрез при фрезеровании

Стоит отметить, что есть несколько этапов металлообработки:

  • Обдирной – очень грубое снятие верхнего слоя, часто заключается в устранении явных дефектов, а также в том, что убирается ржавчина.
  • Черновой – обработка первичного типа, когда нужно устранить поверхность и снять стружку. При этом класс точности и шероховатости довольно низкий. Припуск оставляется достаточно большой – до 7 мм.
  • Получистовой. На этой стадии производится зачистка и подготовка к финальным этапам. Особенность в том, что выбирается более тонкий инструмент, стружка получается тоньше, а точность увеличивается до 4-6 класса.
  • Чистовой – Часто это последний уровень обработки, достигается оптимальная шероховатость. Размеры подгоняются очень точно.
  • Тонкий (финишный) – сверхточное фрезерование на высоких скоростях. Снимается минимальная металлическая пыль.
  • Шлифование – применяются резцы с напылением из абразивных частиц.

В зависимости от этапа делается расчет режимов резания при фрезеровании – его можно произвести онлайн или воспользоваться формулами и таблицами. Соответственно, выбирается тип сверла.

Выбор инструмента

В качестве оснастки фрезерных станков используются различные фрезы. Это приспособления для резки, изготовленные из инструментальной стали высокой прочности. Есть множество признаков, согласно которым происходит классификация:

  • по материалу их режущих элементов;
  • по расположению режущих частей зубьев;
  • по виду заточки зубьев;
  • по направлению зубьев (винтовые, наклонные и т.д.);
  • по конструкции изделия (составное, цельное, сборное);
  • по виду крепления режущих элементов.
  • по назначению – название резца созвучно с задачей фрезеровщика. Рассмотрим некоторые из разновидностей.

Для плоских поверхностей

В основном при обработке плоскостей применяются цилиндрические и торцевые фрезы, а также дисковые – для распиловки. Если инструмент в виде
цилиндра, то он может быть нескольких типов – с цельными или сменными режущими краями. Крупные монолитные обычно применяются на первых
стадиях металлообработки, при черновых работах, в то время как небольшие и разборные – для чистовой.

Торцевой резец больше подходит для протяженных заготовок. Тогда ее зубья могут быть по бокам – с торца. Если это большой складной инструмент, то его используют, соответственно, для широких поверхностей.

Использование твердосплавных резцов обязательно, если вы имеете удовольствие работать с плохо обрабатываемыми тугоплавкими материалами. Но стоит учесть, что понадобится защитная ширина и протяженность режущей кромки, тогда будет отходить хорошая стружка.

Для художественного фрезерования

Декоративные металлические вставки пользуются особенной популярностью в интерьере жилья или офисного помещения, но также такие элементы можно добавлять при проектировании автомобилей, при гравировке любых изделий, например, наручных часов, и в прочих случаях.

В основном для этих целей применяются концевые или дисковые насадки. Более современный, производительный и точный способ – использование лазерных станков с ЧПУ, они быстро и идеально верно повторяют заданные контуры, наносят углубления и узоры. Их можно приобрести в интернет-магазине https://stanokcnc.ru/.

Режимы резания при фрезеровании концевыми или пазовыми фрезами идеально подходят для создания паза, канавки. Они могут иметь от 1 до
4 и более заходов, различную ширину и длину зубцов, сменные насадки или монолитные. Изготавливаются они из любого пригодного материала. Большое
многообразие позволяет выбрать инструмент в зависимости от назначения. К слову, они подходят как для ручного управления станком, так и для
числового.

Дисковые прекрасно справляются со множеством задач – начиная от грубой и быстрой распиловки, заканчивая тонкой, практически ювелирной работой по декоративному металлическому элементу.

Для обработки кромок

К сожалению, не каждый срез обладает идеальными характеристиками: гладкий, без зацепок и заусенцев, с правильным классом шероховатости и точности. То же касается всех углов – к ним сложно подобраться, по крайней мере не так легко, как к прямой поверхности. Для этого используют следующие насадки:

  • Отрезная и шлицевая могут быть применимы для отделения одной части материала от основного массива.
  • С помощью угловой можно обрабатывать углы и край. При этом есть две разновидности данного инструмента – с одной и двумя режущими кромками.
  • Фасонная применяется для деталей с нестандартным и сложным изгибом – для круглых, вогнутых поверхностей. Очень часто используется для нарезания некоторого крепежного инструментария.
Читайте также:  Что такое мощность импульса

Обычно все из представленных видов имеют варианты с монолитным изготовлением из твердоплавкого сырья, а также складные – со съемными насадками. Первый вариант больше подходит для черновой металлообработки, а второй – для чистовой и тонкой.

Как посчитать режимы и скорость резания по параметрам

При выборе количества оборотов необходимо смотреть на множество факторов, каждый из которых имеет значение. Есть специальные таблицы для расчета, их мы приведем ниже. А пока познакомимся с важными особенностями.

Ширина фрезерования

Это то, как много будет в единый момент времени сниматься стружки с заготовки. Конечно, чем больше, тем выше продуктивность. Но
это может повлиять на качество, особенно если лезвие не одинаково заточено по всей длине режущей кромки, а также если в
обрабатываемом материале есть прочные включения, которые могут повредить саму инструментальную сталь. Особенности:

  • Ширина среза зависит напрямую от того, какой диаметр у инструмента. Таким образом, параметр не регулируется во время выбора режима резания на фрезерном станке, но имеется в виду фрезеровщиком, когда он устанавливает определенную оснастку.
  • Использование таких резаков приводит к изменению других параметров, все они взаимосвязаны. В частности, снижается срок эксплуатации насадки, если есть неблагоприятные условия на 75%. Таким образом, мы рекомендуем увеличивать ширину среза только в случае, если вы точно уверены в высоком качестве стали, а также в остальных факторах.

Положительно сказываются фрезы большого диаметра на количество проходов. Обычно требуется много раз пройтись по одному месту, но, например, при создании неглубоких канавок можно ограничиться одним разом.

Глубина резания

Это расстояние, которое определяется от поверхности обрабатываемой детали до предполагаемой линии среза. То есть то, какой будет убран слой. Особенности:

  • Зависимость от материала: не каждая сталь позволит делать глубокие канавки, хрупкие сплавы могут переломиться.
  • Черновая обработка позволяет задавать большую глубину резки, даже припуска на нее определяются сразу до 8 мм, в то время как чистовая – нет. Чем выше предполагаемая точность, тем меньше глубина.
  • Естественное ограничение – длина режущей кромки инструмента.

Параметр определяет производительность оборудования, потому что при небольшом расстоянии за один проход приходится тратить в два-три раза больше времени.

Скорость

Это период, за который материал проходит полное изменение на нужную глубину при заданных прочих параметрах. От него напрямую зависит производительность, а также аккуратность среза и длительность эксплуатации рабочего инструмента.

Дадим приблизительные рекомендации, которые ориентированы на сырье:

Количество оборотов в минуту

Нержавейка – обладает составом, сложным к обработке из-за включения определенных химических веществ.

Бронза – очень мягкая, не имеет твердых включений, поэтому с ней можно работать на высоких скоростях.

Латунь – можно работать очень быстро, но нужно учесть, что при повышении нагрева материал становится очень пластичным, может непроизвольно деформироваться, поэтому нужно использовать охлаждающие составы.

Алюминий. Характерно уточнение, как и для латуни, насчет температурного режима. Вторая особенность – большое разнообразие алюминиевых сплавов, в которых нужно разбираться.

Частота вращения

По сути, этим термином также называется скорость, поскольку именно от количества оборотом вращения шпинделя, который держит резец, зависит быстрота. Мы рекомендуем не доверять таблицам, а произвести расчет самостоятельно по формуле: n=1000 V/ ?*D, где:

  • n – частота вращения;
  • ? – число Пи;
  • V – рекомендуемые обороты резания;
  • D – диаметр.

Подача на зуб: формула

Этим термином определяется движение заготовки навстречу фрезе. От него многое зависит, в том числе:

  • насколько много можно снять стали за один проход;
  • общая производительность механизма;
  • какую обработку можно произвести: черновую или чистовую.

Этот показатель относится уже именно к инструменту, он характеризует то, как перемещается стол станка относительно зубца за один период его вращения.

Формула: S=fz*z*n(мм/мин), где:

  • fz – подача на зуб;
  • z – количество зубьев;
  • n – частота вращения шпинделя, как ее вычислять, написано ранее.

Результат записывается в мм/мин.

Так как все параметры взаимосвязаны, приведем такой пример.

Когда увеличивается темп всего аппарата, обороты снижаются, потому что становится больше осевая нагрузка.

Источник