§ 27. СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ

 

На что расходуется сила при фрезеровании. При фрезерова­нии сила расходуется на пластические деформации срезаемого слоя. Величина этой силы зависит от твердости обрабатываемого материала, сечения снимаемого слоя и заточки режущей кромки фрезы.

 

Кроме того, сила расходуется еще на трение сходящей струж­ки о переднюю поверхность зуба фрезы и на трение задней

по­верхности зуба фрезы об обработанную поверхность. Величина силы, расходуемой на трение, зависит от геометрии режущего инструмента и при правильно выбранных размерах является не­значительной.

 

Суммарная сила, потребная на фрезерование, складывается из всех этих сил и должна быть сообщена фрезерному станку для осуществления процесса резания.

 

 

 

Силы, возникающие в процессе резания. На рис. 81 схемати­чески показаны силы, которые возникают при срезании стружки зубом фрезы. Одна из этих сил направлена по касательной, она называется окружной силой резания и обозначается через Р. Другая сила направлена по радиусу, она называется радиаль­ной силой резания и обозначается через Рр.

 

Результирующая сила R получается как равнодействующая сил Р и Рр.

Результирующая сила R может быть разложена на горизон­тальную составляющую Рг и вертикальную составляющую Рв.

Из всех сил наибольшее значение для расчетов имеют окруж­ная сила Р, горизонтальная составляющая Рг и вертикальная составляющая Рв.

 

Окружная сила резания Р есть сила резания, по величине которой производят расчет потребной мощности на фрезерова­ние.

 
Действие сил Рг и Рв зависит от способа фрезерования.

При фрезеровании против подачи (рис. 82, а) вер­тикальная составляющая Рв направлена кверху и стремится под­нять закрепленную в приспособлении или на столе станка заго­товку вместе со столом и консолью станка. Кроме того, сила Р„

вызывает вибрацию станка, так как она меняется от нуля до мак­симума вследствие переменной толщины стружки. Поэтому здесь сила Рв ухудшает процесс фрезерования.

Направление горизонтальной составляющей Рг противопо­ложно направлению движения стола. Поэтому механизм,

перемещающий стол (механизм винта и гайки), должен преодолеть силу Рг. Так как при фрезеровании и при перемещении стола вхолостую приходится преодолевать сопротивление движению, витки винта и гайки остаются все время прижатыми друг к другу. Если между ними имеются зазоры, то они на работе вредно не сказываются, так как сила Рг выбирает эти зазоры.

 

При фрезеровании по подаче (рис. 82, б) верти­кальная составляющая Рв направлена вниз и прижимает обра­батываемую заготовку к столу. Здесь сила Р„ улучшает условия обработки. Горизонтальная составляющая Рг направлена в сто­рону движения стола. При этом методе фрезерования направле­ние вращения фрезы совпадает с направлением подачи стола, но так как фреза вращается быстрее, чем движется стол, то зуб фрезы подтягивает за собой стол с обрабатываемой заготовкой на величину зазора между ходовым винтом и гайкой. Когда зуб фрезы выходит из контакта с обрабатываемой поверхностью и резание прекращается, сила Рг исчезает. Стол на короткое время останавливается, пока винт продольной подачи не выберет зазора с гайкой и не возобновит перемещения стола. Но тогда вступает в работу новый зуб фрезы, и снова возникает сила Рг, которая потянет вместе со столом станка заготовку, и стол пере­местится рывком на величину зазора между винтом и гайкой. Следовательно, каждый раз будет получаться рывок вперед, остановка стола, новый рывок и т. д., т. е. работа будет протекать неспокойно.

 

На рис. 83 и 84 схематически представлены оба способа фре­зерования.

 

 

При фрезеровании против подачи (рис. 83) в са­мом начале резания зуб касается заготовки в месте наименьшей толщины срезаемого слоя; при этом зуб проскальзывает, не сни­мая стружки. Ходовой винт, вращаясь от механизма подачи, упи­рается левой стороной в витки гайки, выбирая имеющийся зазор (рис. 83, а).

 

По мере врезания зуба фрезы в заготовку возрастает сила резания, которая прижимает витки ходового винта и гайки в том же направлении (рис. 83, б).

 

 

 

К моменту выхода зуба фрезы из контакта с заготовкой сила резания достигает максимальной величины и продолжает при­жимать витки резьбы в том же направлении (рис. 83, в). После выхода зуба фрезы из контакта и входа следующего зуба сила резания исчезает, но витки резьбы прижаты (см. рис. 83, а), и процесс снятия стружки следующим зубом начинается без рывка.

 

При фрезеровании по подаче (рис. 84) в начале ре­зания зуб врезается в заготовку на наибольшую толщину сре­заемого слоя и сила резания толкает заготовку и стол вперед. Если в витках резьбы ходового винта и гайки имеется зазор, то стол и винт сдвигаются влево на величину этого зазора (рис. 84, а).

Зуб фрезы постепенно выходит из контакта с заготовкой, но уменьшающаяся сила резания продолжает толкать стол вперед, не изменяя положения зазора между витками (рис. 84, б).

 

 


К моменту выхода зуба фрезы из контакта с заготовкой сила резания исчезает, и зуб перестает толкать заготовку и стол. На

/ — направление движения стола; 2 — на­правление и величина силы резания; 3 — направление силы на витках ходового винта и гайки; 4 — ходовой винт; 5 — гайка ходового винта; в — зазор между витками

мгновение стол останавливается до тех пор, пока ходовой винт, вращаясь, не упрется правой стороной своих витков в гайку и не начнет двигаться вдоль своей оси. Зазор перешел на левую сто­рону витка (рис. 84, в). При врезании следующего зуба опять возникает большая сила резания, которая толкает стол

(см.рис. 84, а); зазор перемещается на правую сторону витков, что вызывает рывок и удар и является причиной вибраций. Поэтому имеющийся зазор в витках ходового винта и гайки вредно влияет на процесс и не позволяет работать способом фрезерования по подаче на фрезерных станках, у которых нет устройства для вы­борки люфта.

 

Между тем, способ, фрезерования по подаче, как сказано было выше, является более производительным, чем против подачи, он позволяет работать с большими подачами и скоростями реза­ния, обеспечивает более чистую поверхность. Поэтому все

оте­чественные фрезерные станки выпуска последних лет имеют ком­пенсирующее устройство для выборки люфта на винте продоль­ной подачи стола.

 

При работе необходимо учитывать влияние обеих составляю­щих результирующей силы R. Величина горизонтальной состав­ляющей Рг определяет необходимое усилие подачи стола; вер­тикальная составляющая Р» в случае фрезерования по подаче прижимает обрабатываемую деталь к столу или зажимному при­способлению, и наоборот, в случае фрезерования против подачи отрывает обрабатываемую деталь от стола или вырывает из зажимного приспособления.

 

Осевая сила. При работе с фрезами, имеющими винтовые зубья, возникает осевая сила. В зависимости от направления вин­товых зубьев и направления резания осевая сила стремится вы­тащить оправку вместе с фрезой из шпинделя или, наоборот, плотнее затянуть ее в гнездо шпинделя.

При правом направлении винтовых зубьев и леворежущей фрезе или при левом направлении винтовых зубьев и праворе­жущей фрезе осевая сила направлена к гнезду шпинделя, что является правильным.

Если при работе концевыми фрезами требуется транспорти­ровать стружку вверх, то выбирают праворежущую фрезу с правыми винтовыми зубьями или леворежущую фрезу с левыми винтовыми канавками.

 

Влияние сил резания. Действие рассмотренных сил может вызвать изгиб фрезерной оправки, вырывание фрезы из оправки или детали из тисков, прижимов и других приспособлений, виб­рацию и даже поломку станка и другие неприятные явления.

Поэтому необходимо уметь правильно определять все возни­кающие при фрезеровании силы и соответственно их значению и величине выбирать фрезу и оправку, зажимные приспособления, мощность и жесткость станка.

Для уменьшения влияния сил, возникающих в процессе фре­зерования, в качестве общих правил рекомендуется:

а)  располагать фрезу на оправке ближе к опоре;

б)  при больших сечениях стружки или при работе на боль­ших скоростях резания ставить добавочную .серьгу и применять поддержки;

в)  при работе на продольной подаче стопорить консоль стола и поперечные салазки;

г)   правильно выбирать направление винтовых канавок фрезы;

д)  прочно крепить детали в тисках, приспособлениях и на столе станка.

Давление резания. Окружная сила резания Р, которая долж­на быть сообщена зубу фрезы для снятия стружки, зависит от сечения стружки и твердости обрабатываемого материала.

Если разделить окружную силу резания Р на сечение снимае­мой стружки, получим так называемое удельное давление реза­ния. Определение удельного давления резания впервые установ­лено проф. И. А. Тиме.

 

Удельным давлением резания называется сила резания в ки­лограммах, которая приходится на квадратный миллиметр

по­перечного сечения стружки. Обозначается удельное давление ре­зания буквой р, выражается в килограммах на квадратный

мил­лиметр (сокращенно кг/мм2) и определяется по формуле:

р=-=?— кг/мм2,                                    (17)

1 сред

где Р — окружная сила резания в кг

Fсред — среднее поперечное сечение стружки в мм2.

Удельное давление зависит от твердости обрабатываемого ме­талла и толщины стружки а. Чем тоньше стружка, тем больше удельное давление резания, и наоборот: чем толще стружка, тем меньше удельное давление резания.

 

В табл. 3 даны значения удельного давления резания р в кг/мм2 для разных материалов в зависимости от наибольшей тол­щины стружки.

Таблица 3

Удельное давление резания р при фрезеровании

Наиболь-

 

Удельное

давление резания р в кг/мм7

 

шая тол­щина

для стали

для чугуна

стружки

 

 

 

 

 

 

°наиб в мм

мягкой —60 кг/мм7

средней =75 кг/мм7

твердой > 75 кг/мм7

мягкого НВ < 180

среднего НВ =180— —200

твердого НВ >200

0,02

316—420

525—635

740—850

210

305

420

0,03

285—380

475—570

670—760

184

264

367

0,04

267—356

435—535

620—710

163

235

326

0,05

256—340

425—510

595—680

154

222

308

0,06

240—320

400—480

560—640

142

205

285

0,07

235—314

392—470

549—627

135

195

271

0,08

226—302

376—452

530—604

129

186

259

0,09

218—292

364—432

510—584

126

182

253

0,10

214—286

358—428

500—572

122

175

244

 

Определив по табл. 3 удельное давление резания, легко рас­считать окружную силу резания:


Р=р • Fсред кг.  

 

По материалам книги "Основы фрезерного дела С.В.Аврутин 1962г."

Содержание







Изготавливаем на заказ промышленное оборудование собственного производства:




Заказать чпу станок можно на сайте или в офисе предварительно обсудив условия, цены, скидки, и получив консультацию и рекомендации. На страницах сайта вы найдете подробное описание станков с чпу, фото и видео, цены и характеристики, отзывы о покупке и установке промышленного оборудования. Также приведено сравнение разных моделей, можно подобрать нужные параметры. Комментарии к товарам есть в обсуждении на форуме, там же находятся инструкции, статьи и руководства как и что можно сделать своими руками. Доставка товара осуществляется по России. Гарантия предоставляется на все услуги и станки. Купить или заказать продукцию можно по адресу: Ростовская область,Аксайский район, п. Рассвет, ул. Магистральная 7.