ФРЕЗА КОНЦЕВАЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к конструкции металлорежущих инструментов, в частности фрез.
Известна фреза с волновинтовой передней поверхностью зубьев, выполненных со смещением выступов и впадин волн каждого последующего зуба вдоль винтовой поверхности зуба и плавным сопряжением с винтовыми участками у рабочего торца фрезы, отличающаяся тем, что зубья во впадинах, на гребных и винтовых участках выполнены с одинаковыми передними углами из условия, что все крайние точки волновой режущей кромки каждого зуба расположены на образующей цилиндра, а режущие кромки зубьев выполнены с V-образными стружкоделительными канавками, при этом внутри фрезы выполнены каналы для подвода в зону резания смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ), выходные отверстия которых расположены в упомянутых стружкоделительных канавках, причем основной канал расположен вдоль оси фрезы, первые отводные каналы расположены на одинаковом расстоянии от рабочего торца фрезы с наклоном к ее оси под углом, обеспечивающим подачу СОЖ в зону резания в районе радиуса на рабочем торце фрезы, а последующие каналы и стружкоделительные канавки расположены в шахматном порядке от зуба к зубу (патент РФ на изобретение №2507038 МПК В23С 5/10 «Фреза концевая для обработки труднообрабатываемых материалов», прототип).
Недостаток этой фрезы заключается в том, что она не работает торцем на врезание, из-за отсутствия торцевых зубьев с перемычкой, что сужает ее универсальность.
Недостатком этой фрезы является наличие технологического центрового отверстия на рабочем торце фрезы, что лишает возможности использовать фрезу при переходах, где необходимо врезание фрезы вдоль ее оси.
Наличие каналов для подвода СОЖ эффективно только при обработке глубоких и узких пазов. В остальных случаях применения фрезы, с каналами для подвода СОЖ, преимуществ не дает, а трудоемкость изготовления - увеличивает.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение стойкости и производительности фрезы, достижения ее универсальности.
Указанный технический результат достигается тем, что фреза с волновинтовой передней поверхностью зубьев, выполненных со смещением выступов и впадин каждого последующего зуба вдоль винтовой поверхности зуба, с плавным сопряжением винтовых участков у рабочего торца фрезы; с волновинтовыми участками, выполненными из условия, что все крайние точки волновой режущей кромки и винтовых участков расположены на образующей цилиндра фрезы, и режущие кромки зубьев выполнены со стружкоделительными канавками; зубья во впадинах, на гребнях выполнены с передним углом от плюс 10 градусов до минус 3 градусов на длине волны; смещение выступов и впадин волн каждого последующего зуба, равно 1/z длины волны, при числе зубьев равным z; волновинтовая передняя поверхность зубьев и стружкоделительные радиусные канавки выполнены согласовано, расположены на выступах волновинтовой передней поверхности зубьев по левой спирали, причем фреза выполнена с торцевыми зубьями, неравномерным окружным шагом и перемычкой на торце, а сердцевина фрезы равномерно утолщается в направлении хвостовика на 1-2 мм на каждые 100 мм режущей части инструмента.
Технический результат, заключающийся в повышении стойкости фрезы, обеспечивается выполнением окружного шага неравномерным для уменьшения вибрации. Выступы волн последующих зубьев выполнены со смещением на индивидуальную расчетную величину в зависимости от диаметра фрезы, количества зубьев, шага волн, исходя из равномерного перекрытий шага волны на один оборот фрезы, что обеспечивает разность окружного шага зубьев в каждой точке по длине рабочей части фрезы, исключает эффект резонанса и возникновения вибраций. Стойкость фрезы обеспечивается выполнением сердцевины фрезы с равномерным утолщением в направлении хвостовика на 1-2 мм на каждые 100 мм режущей части инструмента для придания жесткости инструменту. Стойкость фрезы обеспечивается смещением выступов и впадин волн каждого последующего зуба равным 1/z длине волны, при числе зубьев равным z, для уменьшения вибрации. Выступы волн последующих зубьев выполнены со смещением на индивидуальную расчетную величину в зависимости от диаметра фрезы, количества зубьев, шага волн, что исключает возникновение вибраций.
Технический результат, заключающийся в увеличении производительности фрезы, обеспечивается выполнением волновинтовой передней поверхности зубьев и стружкоделительных радиусных канавок согласованными, расположенными на выступах волновинтовой передней поверхности зубьев по левой спирали для закручивания стружки, пакетирования, легкой эвакуации стружки из зоны резания; выполнением зубьев во впадинах, на гребнях с передним углом от плюс 10 градусов до минус 3 градусов на длине волны при использовании фрезы для разных материалов. Производительность фрезы обеспечивается за счет исключения вибрации фрезы в процессе резания, для чего выполняется окружной шага неравномерным; выполняется сердцевина фрезы с равномерным утолщением на 1-2 мм на каждые 100 мм режущей части инструмента в направлении хвостовика, для придания жесткости инструменту; выполняется смещение выступов и впадин волн каждого последующего зуба на 1/z длины волны, при числе зубьев равным z, для уменьшения вибрации.
Технический результат, заключающийся в достижении универсальности обеспечивается выполнением зубьев во впадинах, на гребнях с передним углом от плюс 10 градусов до минус 3 градусов на длине волны при использования фрезы для разных материалов. Вследствие изменения угла наклона волновинтовой поверхности зуба и переднего угла, направление силы резания постоянно меняется, что позволяет гасить вибрации, возникающие в процессе резания; обеспечивается выполнением фрезы с торцевыми зубьями для работы фрезы на врезание, обеспечивается выполнением перемычки на торце для работы фрезы на врезание.
На фиг. 1 изображен общий вид фрезы; на фиг 2 - вид А, рабочий торец; на фиг. 3 - разрез Г-Г на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1, на фиг. 5 - развертка режущей части шестизубой фрезы; на фиг. 6 - вид Б, стружкоделительные канавки, вынос Е на фиг. 3.
Фреза представляет собой цилиндр 1, на поверхности которого выполнены стружечные винтовые канавки, формирующие зубья фрезы 2. Передняя поверхность 3 зубьев 2, помимо винтовой, выполнена волнообразной с чередующимися выступами 4 и впадинами 5 и плавным сопряжением с винтовым участком у рабочего торца фрезы. Пересечение крайних точек волнообразной передней поверхности 3 с образующей цилиндра 1 фрезы, образуют режущую кромку 6 зубьев 2 фрезы. Режущая кромка 6 также, помимо винтовой, получается волнообразной с чередующимися выступами 4 и впадинами 5. Зубья волнообразного участка выполнены с плавающим передним углом от 10 до минус 3 градусов на длине волны для увеличения производительности, универсальности инструмента. Все точки режущей кромки 6 зуба 2 фрезы лежат на образующей цилиндра 1, то есть равноудалены от центральной оси фрезы, что позволяет получить прямолинейную поверхность при фрезеровании. Задняя поверхность 7 зуба 2 фрезы, повторяет волнообразный профиль передней поверхности режущей кромки 6. На режущих кромках 6 фрезы выполнены стружкоделительные канавки 8. Стружкоделительные канавки 8 имеют радиусную форму и расположены на выступах волновинтовой передней поверхности зубьев фрезы согласовано. Шаг стружкоделительных канавок 8 равен шагу волнообразной режущей кромки 6 зуба 2, канавки выполнены со смещением (m) друг относительно друга.
Шаг волны (l) для всех зубьев одинаков. Выступы волн последующих зубьев выполнены со смещением. Величина смещения (m) рассчитывается индивидуально и зависит от числа зубьев, диаметра фрезы, шага волны и исходя из равномерного распределения перекрытия шага волны на один оборот фрезы. Здесь одноименные точки, волны второго и третьего зуба, смещены относительно первого на величину m, где m=l/z, z - число зубьев фрезы. Такое расположение позволяет обеспечивать разность окружного шага зубьев в каждой точке, на длине рабочей части фрезы, увеличивает ее стойкость, производительность. Выполнение окружного шага неравномерным повышает производительность инструмента.
На рабочем торце фрезы выполнены торцевые режущие зубья для универсальности. Неравномерный окружной шаг повышает стойкость инструмента, а перемычка на торце - его универсальность. Сердцевина фрезы утолщена в направлении хвостовика на 1-2 мм на каждые 100 мм длины режущей части инструмента для увеличения стойкости, производительности.
Фреза работает следующим образом.
Режущие кромки 6 зуба фрезы, выполненные по волновинтовой поверхности, имеют более значительную длину, по сравнению с режущими кромками зуба обычной концевой фрезы, зубья которой выполнены по спирали. Благодаря изменению угла наклона волновинтовой режущей кромки 6 и изменению переднего угла, направление силы резания постоянно изменяются, что обеспечивает гашение вибраций, возникающих в процессе резания. Волновинтовая поверхность зуба, в сочетании с изменяющимся передним углом и стружкоделительными канавками, способствует скручиванию стружки и легкой эвакуации ее из зоны резания.
Примером практического использования фрезы данной конструкции служит его реализация в производственных условиях АО «ПО «Стрела», входящего в ОАО «Корпорация «Тактическое ракетное вооружение», при обработке деталей из титановых сплавов ВТ6 и ВТ20, а также деталей из нержавеющих сталей изделия "Bramos".
Для изготовления фрезы данной конструкции применялись быстрорежущие стали, полученные как традиционными методами, так и методом порошковой металлургии. Порошковые быстрорежущие стали имеют особую мелкозернистую структуру, что способствует повышению прочности, уменьшению радиуса скругления режущих кромок.
Благодаря выполнению зубьев во впадинах, на гребнях с передним углом от плюс 10 градусов до минус 3 градусов на длине волны; выполнению фрезы со смещение выступов и впадин волн каждого последующего зуба, равным 1/z длины волны, при числе зубьев равным z, выполнению волновинтовой передней поверхность зубьев и стружкоделительных радиусных канавок согласовано, расположению их на выступах волновинтовой передней поверхности зубьев по левой спирали; выполнению фрезы с торцевыми зубьями, неравномерным окружным шагом и перемычкой на торце; выполнению сердцевины фрезы равномерно утолщающейся в направлении хвостовика на 1-2 мм на каждые 100 мм режущей части инструмента, обеспечивается повышение стойкости и производительности фрезы, достигается ее универсальность.