Цилиндрические фрезы с остроконечными зубьями

Фрезы диаметром 60—90 мм применяются в основном при глубине резания до 5 мм, диаметром 90—110 мм — при глубине резания до 8 мм, диаметром 110—150 мм — при глубине резания до 12 мм. Ширина фрезы должна быть несколько больше (на 2—5 мм) ширины обрабатываемой поверхности.

От диаметра фрезы зависит отвод теплоты, толщина стружки, число зубьев, форма зубьев и диаметр отверстия. Больший диаметр фрезы позволяет применить более жесткую оправку, лучше разместить зубья и канавки фрезы и увеличить число зубьев, улучшить отвод теплоты и повысить минутную подачу, хотя и вызывает повышенный расход металла и энергии на фрезерование.

Если обозначить диаметр сверления под оправку d, толщину тела фрезы m и высоту зуба H (рис. 255), то диаметр фрезы:

D = d + 2m + 2H.

Диаметр оправки й можно рассчитать исходя из сил, действующих на фрезу. Однако расчет диаметра оправки на прочность производится редко; обычно при конструировании фрез для определения диаметра оправки используют указанные ниже рекомендации, учитывающие также необходимую жесткость оправок и стандартный размерный ряд диаметров фрез и оправок (табл.24). Диаметр цилиндрической фрезы приблизительно в 2,5—3 раза больше диаметра оправки. Когда несколько фрез устанавливают на одну длинную оправку (комплектом), рекомендуется максимально увеличивать диаметр оправки, с тем чтобы сохранить ее жесткость.

В зависимости от назначения фрезы разделяются на крупнозубые, т. е. фрезы с большим шагом и небольшим числом зубьев и мелкозубые, т. е. фрезы с малым шагом и большим числом зубьев. У фрез с большим шагом зуб получается более прочным. Крупный зуб лучше отводит теплоту от режущей кромки, допускает большее число переточек, и впадины между зубьями имеют большую вместимость для стружки. Но к недостаткам фрез с крупным прямым зубом следует отнести менее плавную работу. По этим соображениям применяют фрезы с крупными зубьями при черновом фрезеровании, а фрезы с мелкими зубьями — только при чистовом.

Число зубьев фрез:

z = m√(D)

где m — коэффициент, зависящий от условий-работы и конструкции фрезы. Значения коэффициента m, приведены ниже.

Цилиндрические фрезы с мелкими зубьями (рис. 256) применяются для чистовых и получистовых работ. Они не пригодны для обдирочных работ, так как имеют небольшой шаг зубьев и, следовательно, небольшой объем канавки для помещения стружки. Угол ω = 30 ÷ 35°. Число зубьев 10—18.

Цилиндрические фрезы с Крупным зубом имеют меньшее число зубьев (6—12) и угол ω = 40°. Диаметр, длина и диаметр отверстий такие же, как у фрез с мелким зубом. При угле ω = 30 ÷ 40° осевая сила достигает значительной величины. Влияние осевой силы можно исключить применением сдвоенных фрез. Рекомендуется также неравномерная разбивка окружного шага зубьев.

Сдвоенные (составные) фрезы (рис. 257) могут работать только в комплекте; они имеют правые и левые винтовые канавки. Несмотря на большой угол наклона (со до 55°), осевые силы правой и левой фрез во время работы уравновешиваются, так как они направлены в разные стороны. В комплект входят две фрезы — правая и левая; в месте стыка фрез предусматривается перекрытие режущих кромок одной фрезы режущими кромками другой. Для этой цели на торце каждой фрезы делаются выступы и впадины. Выступы одной фрезы входят во впадины другой фрезы, и таким образом осуществляется перекрытие. Для того чтобы выступы приходились против соответствующих впадин, необходимо строго выдерживать угол ɛ_q, под которым должна располагаться шпоночная канавка относительно зубьев. Число зубьев выбирается для таких фрез небольшим (4—6). Профиль криволинейного зуба соответствует второй форме (см. рис. 254, б); высота зуба Н = (0,15÷0,5)s_окр. Угол зуба ƞ = 50÷52° (в нормальном сечении). Угол рабочей фрезы ϑ принимается от 75 до 60°, в зависимости от диаметра фрезы. Радиус закругления дна канавки r = 3,5÷4 мм устраняет образование трещин при закалке.

Цилиндрические фрезы, начиная от диаметра 100 мм и выше, обычно изготовляют сборной конструкции; это позволяет уменьшить расход дорогостоящей быстрорежущей стали, повысить срок службы корпуса фрезы и облегчить термическую обработку. Общин недостаток сборных конструкций — повышенная трудоемкость изготовления по сравнению с цельными и, кроме того, меньшая жесткость.

Сборная конструкция цилиндрической фрезы завода «Фрезер» показана па рис. 258. В корпусе фрезы имеется паз клиновидной формы; одна стенка паза снабжена продольными рифлениями. В паз вставляется плоский нож, имеющий рифленую опорную поверхность. Нож закрепляется в пазу корпуса главным клином с углом 3°. При переточке нож может быть переставлен на одно или несколько рифлений, в результате диаметр фрезы сохраняется.

У фрез с углом ω = 20° возникает сравнительно небольшая осевая сила, поэтому при эксплуатации можно устанавливать одну фрезу. У фрез с углом наклона ω = 45° возникают значительные осевые силы. Для уравновешивания осевых сил используется комплект фрез.

Для фрез как с углом ω = 20°, так и с углом ω = 45°, предназначенных для обработки заготовок из стали средней твердости, передний угол у в сечении нормальном режущей кромке зуба принимается 14—16°; задний угол α_n в том же сечении принимается равным 9—11°. При заточке фрезы допускается ленточка по цилиндру до 0,1 мм. Корпуса фрез изготовляют из стали 40Х, ножи — из быстрорежущей стали.

Цилиндрические фрезы, оснащенные твердыми сплавами, до последнего времени не получили широкого применения из-за трудностей изготовления. Однако применение их показало хорошие результаты, особенно на специальных горизонтально-фрезерных станках, а также при обработке заготовок из жаропрочных и нержавеющих сталей и сплавов.

В Советском Союзе разработана конструкция и технология производства винтовых твердосплавных пластинок (автор Н. А. Розно). По сравнению с быстрорежущими фрезами применение цилиндрических фрез, оснащенных винтовыми пластинками из твердых сплавов (рис. 259, а) Т5К10, Т15К6, ВК8 и др., обеспечивает повышение производительности в 3—5 раз с одновременным повышением стойкости от 2 до 5 раз. Пластинки должны быть припаяны так, чтобы на стыке они были расположены в шахматном порядке, т. е. перекрывали друг друга при работе фрезы. Фрезы изготовляют диаметром 63, 80, 100 и 125 мм с углом ω = 24 ÷ 30°.

Во ВНИИ разработана конструкция цилиндрической фрезы с механическим креплением круглых столбиков из твердого сплава (рис. 259,6), предназначенная для фрезерования широких поверхностей чугунных деталей при снятии больших припусков и стальных деталей, имеющих небольшие припуски. В винтовых канавках корпуса 1 фрезы закреплены цилиндрические столбики 2 из твердого сплава с помощью шариков 3 и винтов 4, проходящих через кольцо 5. На торце корпуса винтами 6 закреплен фланец 7. Фланец обеспечивает осевое смещение столбиков, расположенных в смежных канавках, относительно друг друга.