КОНЦЕВАЯ ФРЕЗА СО СФЕРИЧЕСКИМ ТОРЦЕМ

Полезная модель относится к металлообработке и может быть использована при изготовлении концевых фрез со сферическим торцем и винтовыми стружечными канавками.
Известна концевая фреза со сферическим торцем, содержащая режущую часть, хвостовик, выполненные на режущей части и разделенные стружечными канавками, размещенными вдоль винтовой линии с углом со, зубья, имеющие режущую кромку, расположенную на цилиндрическом и сферическом участках при этом угол со задается на цилиндрическом участке и выбирается оптимальным для обрабатываемого материала (патент US 2005/0271482 А1, МПК B26D 1/12, опубл. 2005.12.08).
Данная фреза предназначена для обработки сложных фасонных поверхностей, например лопатки лопастей турбин, прессовой оснастки - штампы и т.п.
К недостаткам данной фрезы следует отнести неоптимальность геометрии режущей части на рабочем участке. Угол со задается на цилиндрическом участке и выбирается оптимальным для обрабатываемого материала. При этом рабочий участок таких фрез расположен на сферическом участке, геометрия на котором будет отличаться. Все, это приводит к неблагоприятным условиям обработки и, как следствие, к низкому качеству обработанной поверхности.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, является улучшение условий работы и повышение качества поверхности после обработки концевой фрезой со сферическим торцем.
Указанная задача решается тем, что в концевой фрезе со сферическим торцем, содержащей режущую часть, хвостовик, выполненные на режущей части и разделенные размещенными вдоль винтовой линии с углом со стружечными канавками зубья, содержащие режущую кромку,
с
расположенную на цилиндрическом и сферическом участках, угол наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочей зоны сферического участка ω выбирают оптимальным для обрабатываемого материала, а угол наклона винтовой линии на цилиндрическом участке ω определяют следующей зависимостью:
ω=arctg(2πR/H),
где R - радиус концевой фрезы, мм;
Н - шаг винтовой линии, мм, который определяют решением следующего уравнения:
где φ - угол положения текущей точки.
В отличие от ближайшего аналога, оптимальная геометрия винтовой линии задается на рабочем сферическом участке фрезы, и, исходя из этого, согласно заявляемой зависимости, она определяется на нерабочем цилиндрическом участке фрезы.
с
Выполнение концевой фрезы со сферическим торцем с оптимальным углом наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочей зоны сферического участка ω позволит обеспечить оптимальную геометрию на рабочем участке фрезы и, следовательно, выдержать требуемое качество поверхности с заданными условиями обработки для заданного материала обрабатываемой детали. В совокупности с определением угла наклона винтовой линии на цилиндрическом участке согласно заявляемой зависимости данный признак позволит получить винтовую линию оптимальной геометрии, что качественно улучшает условия работы фрезы.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:
фиг.1 - концевая фреза со сферическим торцем, общий вид;
фиг.2 - вид А на фиг.1;
фиг.3 - схема расчета;
фиг.4 - вид А на фиг.3.
с
Концевая фреза со сферическим торцем содержит режущую часть 1, хвостовик 2, зубья 3, выполненные на режущей части 1 и разделенные стружечными канавками 4. Зубья 3 содержат режущую кромку 5, расположенную на цилиндрическом и сферическом участках. Стружечные канавки 4 выполнены вдоль винтовой линии. Угол наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочей зоны сферического участка ω выбирают оптимальным для обрабатываемого материала. Угол наклона винтовой линии на цилиндрическом участке ω определяют следующей зависимостью:
ω=arctg(2πR/Н),
где R - радиус концевой фрезы, мм;
Н - шаг винтовой линии, мм, который определяют решением следующего уравнения:
где φ - угол положения текущей точки.
Рассмотрим пример изготовления концевой фрезы со сферическим торцем согласно заявляемым признакам.
Допустим, мы имеем фрезу с радиусом сферического участка R=10 мм. Рассмотрим точку рабочего участка с полярной координатой φ=9°30' (φ=0,166 рад).
с
Выбираем оптимальный для заданного материала обрабатываемой детали, заданных условий обработки и требуемого качества обрабатываемой поверхности угол наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочего сферического участка фрезы ω=30°.
Подставив указанные параметры в приведенное выше уравнение, и решив его в численном виде, найдем шаг винтовой линии зубьев фрезы Н.
Н=136,732 мм.
Угол наклона винтовой линии на цилиндрическом участке фрезы определяется следующей зависимостью:
ω=arctg(2π10/136,732)=24,68°=24°40'48''.
Полученная величина угла наклона ω является технологическим параметром, необходимым для фрезерования стружечных канавок фрезы и ее заточки.
Таким образом, мы задали оптимальную геометрию винтовой линии на рабочем сферическом участке фрезы, и, исходя из этого, согласно заявляемой зависимости, определили геометрию винтовой линии на нерабочем цилиндрическом участке фрезы, которая необходима для ее изготовления. Это позволило получать требуемое качество поверхности с заданными условиями обработки для заданного материала обрабатываемой детали, а также качественно улучшить условия работы фрезы.
Процесс работы концевой фрезы со сферическим торцем выглядит следующим образом. Концевую фрезу, закрепленную в патроне, подводят в исходное положение. После этого включают главное движение резания - вращения фрезы. Обработку осуществляют с одним или несколькими движениями подачи, осуществляемыми перемещением фрезы и/или заготовки. После снятия всего припуска фрезу отводят.
Концевая фреза со сферическим торцем может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.