§ 20. УСТРОЙСТВО ФРЕЗ

§ 20. УСТРОЙСТВО ФРЕЗ

 

Конструкция зубьев фрезы. По конструкции зубьев разли­чают фрезы с остроконечными и затылованными зубьями.

 

Как видно из рис. 50, фреза с остроконечными зубьями по форме напоминает пилу. Такая конструкция зубьев очень

рас­пространена. Фрезы с остроконечными зубьями широко приме­няются вследствие простоты их изготовления.

 

 

Зубья остроконечных фрез затачивают по задней поверх­ности зуба ВС, как показано пунктиром 1—1 на рис. 50, причем с каждой новой переточкой высота зуба и промежуток между зубьями сокращаются и, следовательно, уменьшается место для
выхода стружки. Это является недостатком фрез с остроконеч­ными зубьями.

 
На рис. 51 изображены профили остроконечных зубьев фрез. Обычный профиль зуба (рис. 51, а) применяется для работ, не требующих больших усилий (например при чистовом фрезеро­вании); профиль зуба с ломаной спинкой (рис. 51, б) 

 

приме­няется в крупнозубых фрезах для снятия больших припусков; профиль зуба с криволинейной спинкой (рис. 51, в) является более трудным при изготовлении фрез, но он обеспечивает боль­шую прочность зуба и рекомендуется недавно вышедшими ГОСТами на цилиндрические, торцовые и концевые фрезы.

 

Фрезам с остроконечными зубьями редко придают фасон­ный профиль, так как после пере­точки зуб теряет нужный про­филь, что ведет к уменьшению точности обработки. Поэтому для фасонных фрез применяют затылованную конструкцию зуба.

 

У Фрез с затылованными зубь­ями (рис. 52) задняя поверхность зуба ВС направлена не по прямой линии, как у фрезы с

остроконеч­ными зубьями, а по кривой. Эта кривая называется спиралью Ар­химеда и показана на рис. 52 пунктиром. Задняя поверхность обрабатывается по спирали на специальном токарно-затыловочном станке.

 

 

Задний угол такой фрезы определяется подобно зубу фрезы, показанному на рис. 51, в, т. е. углом между касательной к окружности и касательной к задней поверхности (спирали).

 

Кривая ВС, по которой обточена задняя поверхность зуба, имеет то свойство, что при обточке фрезы по передней поверхно­сти АВ зуб всегда будет радиальным, как показано пунктиром 1—1 (рис. 52), и профиль его останется неизменным. С каждой
новой переточкой впадина между зубьями становится шире и место для выхода стружки увеличивается. Следовательно,

пре­имущество фрез с затылованными зубьями заключается в том, что их профиль после переточек не изменяется. Надо, однако, помнить, что из-за большой сложности изготовления фрез с за­тылованными зубьями их стоимость значительно выше, чем фрез с остроконечными зубьями.

Форма зубьев фрезы. По форме зубьев различают фрезы с прямыми (рис. 53, а) и винтовыми (рис. 53, бив) зубьями.

 

 

 

Фрезами с прямыми зубьями в последнее время редко обра­батывают плоскости, их применяют главным образом только для обработки фасонных поверхностей. Основным недостатком этих фрез является неспокойная работа вследствие того, что каждый зуб врезается и выходит из обрабатываемой поверхности сразу по всей своей ширине, что при неболь­шой глубине резания дает удары и мо­жет вызвать вибрацию.

 

Применяя фрезы с винтовыми зубь­ями, можно добиться более плавной работы, при этом, по крайней мере, два зуба фрезы должны быть посто­янно в резании (рис. 54). Кроме того, при помощи винтовых зубьев облег­чается сход стружки:  

она направляестся винтовой канавкой фрезы из пределов зоны резания.

Различают фрезы с левыми (рис. 53, б) и правыми (рис. 53, в) винтовыми зубьями. Такие фрезы иногда для краткости назы­вают соответственно левыми и правыми. Для обычных видов ра­боты употребляются фрезы с правыми винтовыми зубьями.

 

 

Для безошибочного определения правой или левой винтовой фрезы существует простое правило. Фрезу ставят на торец и смотрят, в какую сторону имеет подъем канавка: если канавка поднимается слева направо, фреза называется правой, если

канавка поднимается справа налево, фреза называется левой.

 

Фрезы со вставными зубьями. Цельная конструкция зубьев заодно с корпусом фрезы неэкономична, если фреза имеет боль­шой размер: при износе зубьев после многократной переточки или после их поломки приходится всю фрезу сдавать в отход. Поэтому применяют более экономичные фрезы со вставными зубьями, или сборные.

Сборные фрезы применяются, на­чиная с диаметра 60 мм и выше.

Корпус сборной фрезы изготовлен из конструкционной стали, а зубья из быстрорежущей стали или из углеродистой стали с напаянными пластинками твердого сплава.

 

На рис. 55 изображена цилин­дрическая фреза со вставными зубь­ями из быстрорежущей стали.

 

 

На рис. 56 изображена торцовая фреза для скоростного фрезерования со вставными зубьями, на которые напаяны пластинки из твердого сплава.

 

 

                                                                                   

Цилиндрические и торцовые фрезы крупных размеров, имею­щие вставные зубья, называют фрезерными головками.

 

Направление резания. При фрезеровании зубья фрезы долж­ны быть направлены в соответствии с направлением ее враще­ния. По направлению вращения различают праворежущие и ле­ворежущие фрезы. Для определения направления резания фрезы руководствуются следующими правилами:

 

1. В случае работы на горизонтально-фрезерном станке сле­дует смотреть на фрезу со стороны заднего конца шпинделя. Если при этом видно, что фреза вращается по часовой стрелке (рис. 57, а), то вращение шпинделя называют правым, а фрезу праворежущей, если фреза вращается против часовой стрелки

(рис. 57, б), то вращение шпинделя называют левым, а фрезу лево­режущей.

 

 

Если же смотреть на шпиндель станка со стороны стола, то праворежущая фреза отбрасывает стружку вправо, а леворежу­щая — влево.

1. В случае работы на вертикально-фрезерном станке следует смотреть на фрезу сверху. При этом праворежущая фреза вра­щается по часовой стрелке (рис. 57, в), а леворежущая фреза — против (рис. 57, г).

 

 

 

1. В обычных случаях направление вращения шпинделя уста­навливают для горизонтально-фрезерных станков влево, для вер­тикально-фрезерных станков вправо.

Направление резания цилиндрической фрезы можно изме­нить, повернув ее на оправке; направление резания торцовой фрезы постоянно.

 

Количество зубьев фрезы. Фрезы с малым числом зубьев, т. е. с большим шагом, имеют большую впадину для выхода стружки и более прочный в основании зуб, поэтому допускают снятие стружки большего размера. Фрезы с большим шагом, так назы­ваемые фрезы с крупными зубьями, применяют для черновых или обдирочных работ.

Фрезы с большим числом зубьев, т. е. с малым шагом, так

называемые фрезы с мелкими зубьями, применяют для чистовых и отделочных работ.

Фрезы со вставными зубьями имеют обычно меньшее число зубьев, чем равные им по диаметру цельные фрезы, так как эле­менты крепления вставных зубьев занимают определенное место. Поэтому сборные фрезы обычно относят к фрезам с крупными, зубьями.

 

Способ крепления фрез. Большинство фрез имеет цилиндри­ческое отверстие, при помощи которого их надевают на фрезер­ную оправку. Такие фрезы называются насадными.

 

Торцовые фрезы сравнительно небольшого диаметра изготов­ляют заодно с хвостовиком. Они называются концевыми, или хвостовыми. Концевые фрезы диаметром до 20 мм изготовляют с цилиндрическим хвостовиком, а начиная с диаметра 14 мм — с коническим.

 

Материал фрез. В зависимости от материала, из которого из­готовлена режущая часть, различают фрезы:

а)  из углеродистой стали (чаще всего марки У12А) и леги­рованной стали (обычно марок 9ХС и ХВГ);

б)  из быстрорежущей стали Р18 и Р9;

в)  из твердых сплавов;

г)   из минералокерамики.

Чем больше скорость резания, тем больше выделяется тепла и тем сильнее нагреваются зубья фрезы. При достижении

опре­деленной температуры режущая кромка теряет твердость, вслед­ствие чего фреза перестает резать. Температура, при которой ре­жущая кромка фрезы теряет твердость, различна для углероди­стой и быстрорежущей сталей и для твердых сплавов.

 

 

Углеродистая сталь теряет режущие свойства при темпера­туре 250°, а быстрорежущая — при 550°. Твердые сплавы сохра­няют режущие свойства при температурах порядка 800—1000°.

 

Углеродистую сталь У12А применяют для фасонных затылованных фрез малых диаметров с нешлифованным профи­лем, работающих с незначительными скоростями резания.

 

Легированную сталь 9ХС и ХВГ применяют для фа­сонных затылованных фрез, работающих при нормальных ско­ростях резания и малых сечениях стружки.

Фрезы из быстрорежущей стали Р18иР9 допускают большие скорости резания и подачи, чем фрезы из углеродистой и легированной сталей, ими обычно пользуются в практике фре­зерования. В последнее время для фрезерования жаропрочных сталей применяют быстрорежущую сталь с прибавкой кобальта (Р9К5 и Р9КЮ) или ванадия (Р9Ф5 и Р18Ф2).

 

 

Высокая твердость и износостойкость твердых сплавов, а также их способность сохранять режущие свойства при высо­ких температурах обеспечивают возможность еще более произ­водительной обработки по сравнению с быстрорежущей сталью.

 

Изготовляемые в СССР марки твердых сплавов для обра­ботки металлов резанием определены ГОСТ 3882—53. Они

под­разделяются на титано-вольфрамовые (типа ТК) и вольфрамо­вые (типа ВК) сплавы.

 

Для оснащения фрез твердые сплавы выпускаются в виде пластинок. Такие пластинки припаивают либо к державкам из конструкционной углеродистой или легированной сталей (в этом случае они образуют вставные ножи), либо к корпусу фрезы. Они не требуют термической обработки.

 

В последнее время в СССР создан и внедряется в производ­ство новый неметаллический режущий материал —

минералокерамика, режущие свойства которой не уступают режущим свойствам современных твердых сплавов, а при обработке чу­гуна, бронзы и литья из легких сплавов превышают их по скоро­сти резания в полтора-два раза.

 

Минералокерамика представляет собой глинозем (окись алю­миния), спеченный под высоким давлением.

Минералокерамические пластинки обладают высокой твер­достью и способностью сохранять режущие свойства при темпе­ратуре около 1200°, что позволяет вести обработку на больших скоростях резания. Недостатком таких пластинок является боль­шая хрупкость, ограничивающая их применение в случаях обра­ботки с неравномерным припуском, прерывистого резания и при обдирочных стружках.

 

Наилучшие режущие свойства имеют керамические материалы марки ЦМ-332, что позволяет использовать их не только при обточке, но и при торцовом фрезеровании чугуна и цветных спла­вов. Фрезы с пластинками из материала марки ЦМ-332 успешно применяются на ряде заводов.

 

 

На рис. 58, а показана торцовая фреза с механическим креп­лением керамических пластинок конструкции М. Ф. Беляева (за­вод «Красное Сормово»). Хвостовик 1 изготовлен за одно целое с корпусом фрезы. Керамическая пластинка устанавливается в кассету 3, а для обеспечения равномерного зажима ее с трех сто­рон обертывают медной или латунной фольгой 4 толщиной 0,2 мм. Пружина 5, присоединенная к кассете с помощью закле­пок 2, предназначена для удержания керамической пластинки от выпадения при установке. Крепление керамической пластинки осуществляется болтом и гайкой. Фреза пригодна для обра­ботки чугуна и стали.

 

На рис. 58, б показана дисковая двусторонняя фреза конст­рукции П. А. Маркелова с механическим креплением керамиче­ских пластинок. Фреза предназначена для фрезерования легких сплавов и пластмасс.

 

Фреза состоит из корпуса /, керамической пластинки 2, диф­ференциального винта 3, прижимного сухаря 4, упора 5 с рифле­ниями, предназначенного для регулирования вылета керамиче­ской пластинки, и стопорного винта 6, удерживающего в пазу