Угловые фрезы для обработки стружечных канавок режущих инструментов

МАШИНОСТРОЕНИЕ И ТРАНСПОРТ

УДК 621.914.2

Н.Я. Смольников, д-р техн. н, профессор каф. «Металлорежущие станки и инструменты», ВолГТУ

Научные интересы: разработка конструкций зуборезного инструмента, совершенствование технологии производства зубчатых колес

Г.Г. Скребнев, к. техн. н., доцент каф. «Металлорежущие станки и инструменты», ВолГТУ

Научные интересы: разработка конструкций зуборезного инструмента, совершенствование технологии производства зубчатых колес

УГЛОВЫЕ ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ

В статье рассмотрены вопросы повышения производительности обработки стружечных канавок режущих инструментов. Теоретические исследования и опытные испытания отдают предпочтение угловым конструкциям фрез

N. Smolnikov, G. Skrebnev, Volgograd State Technical University ANGULAR CUTTERS FOR TREATMENT OF CHIP GROOVES

This article considers the questions of chip grooves treatment productivity improvement. Theoretical research and experimental tests prioritize angular constructions of cuttings

* * *

В металлообрабатывающей про-

мышленности широко применяются различные виды фрез, сверл, метчиков, разверток и др. Одним из важных элементов в конструкции этих инструментов являются стружечные канавки, имеющие фа-

сонный профиль. Изготовление стружечных канавок осуществляется фрезерованием фасонными фрезами. Операция фрезерования трудоемка, поэтому даже небольшое увеличение производительности или повышение стойкости фрез дает значительный экономи-

ческий эффект. Режущий инструмент для обработки стружечных канавок имеет сложный профиль, что приводит к работе различных участков режущих кромок зуба фрезы с неодинаковой нагрузкой.

В случае одновременной работы нескольких участков криволинейной режущей кромки материал в стружку переходит в результате совместных деформаций сдвига и смятия [1]. Анализ показывает, что вершинная режущая кромка имеет наиболее благоприятную геометрию, но срезает слой металла наибольшей толщины и наиболее продолжительное время участвует в работе. Скорость резания вершинной режущей кромки имеет максимальное значение, стружка образуется в стесненных условиях. Все это обусловливает большую нагрузку этих режущих кромок, их низкую стойкость и интенсивный износ. Стружки имеют монолитный вид, когда переход недеформированного материала в стружку происходит только путем сдвига. Тип стружки зависит от вида деформации, если срезаемые слои испытывают наряду со сдвигом смятие, то всегда образуется стружка с разрывом.

При фрезеровании дисковыми фрезами стружечных канавок на режущих инструментах в зависимости от ширины слоя, срезаемого боковыми кромками зуба фрезы, могут образовываться как стружки с разрывом по смежным торцам, так и монолитные.

Рассмотрим интенсивность деформации срезаемых слоев и характер износа зубьев при образовании монолитных стружек. Предположим, что боковые кромки срезают слои одинакового поперечного сечения и толщины, что имеет место у симметричных двуугловых фрез. Тогда направление сбега стружек будет нормальным к режущим кромкам. В связи с малым углом профиля зуба боковые стружки подвергаются одинаково сильным деформациям сдвига. Высокая степень деформации боковых стружек и является одной из основных причин повышенного изно-

са боковых кромок.

Для многих видов инструментов сечения срезаемых слоев неодинаковы. Более широкие и толстые смежные стружки фасонного инструмента отклоняют стружку более тонкую от нормали к режущей кромке. Тонкая стружка сминается и разрывается, направление ее сбега отклоняется от режущего лезвия.

Интенсивная деформация смятия сопровождается и более высокой пластической и упругой деформациями поверхностного слоя. Повышенное давление со стороны поверхности резания на заднюю грань вызывает усиленный износ задней грани этого участка. Таким образом, при образовании стружки с разрывом по торцу создаются исключительно тяжелые условия струж-кообразования, приводящие к прорыву режущего лезвия, интенсивному износу его граней, к появлению локального износа.

С целью увеличения стойкости дисковых фрез для обработки стружечных канавок инструментов необходимо снизить до минимума деформацию слоев, срезаемых боковыми кромками зубьев и особенно кромками, срезаемыми тонкие стружки. Это можно достигнуть только за счет изменения схемы резания фрезы, например, согласно предложенной схеме с попеременно нагруженными боковыми сторонами [2].

Дисковые фрезы с попеременно нагруженными боковыми сторонами (см. рисунок) отличаются от обычных тем, что зубья с нечетными номерами 1,3,5,... по окружности фрезы заужены с левой стороны, режут вершинами и правыми боковыми сторонами. Зубья же с четными номерами 2, 4, 6,.заужены с левой стороны и режут вершинами и левыми боковыми сторонами, причем боковые стружки срезают слои удвоенной тол- щины. Представленная фреза работает по по- переменно нагруженной схеме резания, которая обеспечивает лучшие условия стружкообразования.

ЇЙ*

І__І__ ’"Ч-"'

Схема дисковой фрезы попеременно нагруженной схемы резания

Перевод фасонных фрез на новые схемы резания не всегда может быть оправдан. Все зависит от профиля зуба фрезы. Наиболее эффективно работают схемы с перераспределенными нагрузками, когда режущие кромки образуют небольшие углы с радиусом фрезы и срезают широкие тонкие стружки. При увеличении углов и толщины деформация сдвига в слоях, срезаемых кромками обычной фрезы, снижается, и преимущества применения новых схем существенно уменьшаются, при этом очевидно, что при определенном сочетании угла с шириной среза фрезы с новыми схемами резания не будут иметь преимущества, и их применение станет нецелесообразным. Чтобы ответить на вопрос о целесообразности применения фрез с попеременно нагруженными боковыми сторонами, были проведены эксперименты по определению стойкости сил резания и

высоты шероховатости для двуугловых фрез как симметричного, так и несимметричного профиля. Эти фрезы являются представителями большого класса фрез для обработки стружечных канавок различных видов инструментов. Кроме того, они могут считаться представителями других видов фасонных инструментов, содержать как прямолинейные, так и радиусные участки режущих лезвий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Медведицков С.Н. Высокопроизводительное зубонарезание фрезами / С.Н. Медведицков. -М.: Машиностроение, 1981. - 104 с., ил.

2. Патент 2131796, Российская Федерация, МПК7 С1 В23Р21Х16 Фреза Н.Я. Смольников, А.З. Сахаров, К.Е. Маринченко по заявке № 98103070 от 16. 02. 98.