eng
Выпуск #4/2024
А. В. Исаев, Г. Д. Козин
Разработка концевых фрез для эффективной обработки заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов
Разработка концевых фрез для эффективной обработки заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов
Просмотры: 567
DOI: 10.22184/2499-9407.2024.37.4.64.66
Назначены рациональные конструктивные параметры твердосплавных концевых фрез для повышения эффективности чернового фрезерования заготовок из алюминиевых сплавов. Разработана конструкция концевой фрезы со стружкоделительными канавками, изготовлен опытный образец и проведены производственные испытания разработанной фрезы, подтвердившие эффективность ее применения.
Назначены рациональные конструктивные параметры твердосплавных концевых фрез для повышения эффективности чернового фрезерования заготовок из алюминиевых сплавов. Разработана конструкция концевой фрезы со стружкоделительными канавками, изготовлен опытный образец и проведены производственные испытания разработанной фрезы, подтвердившие эффективность ее применения.
Теги: aluminium alloy chip measurement milling shape sharpening workpiece алюминиевый сплав заготовка заточка измерение стружка форма фрезерование
Разработка концевых фрез для эффективной обработки заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов
А. В. Исаев, Г. Д. Козин
Назначены рациональные конструктивные параметры твердосплавных концевых фрез для повышения эффективности чернового фрезерования заготовок из алюминиевых сплавов. Разработана конструкция концевой фрезы со стружкоделительными канавками, изготовлен опытный образец и проведены производственные испытания разработанной фрезы, подтвердившие эффективность ее применения.
Введение
Перед чистовым фрезерованием заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов, обеспечивающим заданные форму и шероховатость поверхностей, применяют черновые фрезы, снимающие основной объем материала [1, 2].
Проблемой предварительного фрезерования пазов и колодцев глубиной более трех диаметров фрез в указанных условиях является скопление образующейся стружки, что ведет к поломкам твердосплавных фрез диаметром 5–12 мм и простоям дорогостоящего оборудования. В этих случаях для уменьшения затрат на инструмент снижают скорость резания на 20–60%.
Чтобы избежать плохого стружкоотвода и, соответственно, обеспечить высокую производительность чернового фрезерования, концевые фрезы должны иметь конструктивные параметры, способствующие улучшению эвакуации стружки из зоны резания.
Основная часть
На основании имеющихся аналитических исследований и выполненного обзора литературных источников [3–5] для фрезерования заготовок из алюминиевых сплавов предложен профиль поверхности на периферийных зубьях концевой твердосплавной фрезы диаметром 8 мм (рис. 1).
Разработан рабочий чертеж опытного образца черновой концевой фрезы диаметром 8 мм со стружкоделительными канавками предложенного профиля на периферии каждого из четырех зубьев.
Для шлифования указанного профиля использовали в качестве заготовок фрезы с обозначением 2–8–8–4–ВК6ОМ по ГОСТ 32405‑2013 (ISO 10911:2010).
Шлифование выполняли на универсальном 5‑координатном шлифовально-заточном центре с ЧПУ модели La Prora U320 beta (рис. 2), который предназначен для изготовления методом вышлифовки, а также для заточки и переточки широкой номенклатуры осевого инструмента.
Управляющая программа для вышлифовки стружкоделительных канавок на концевой фрезе была написана со стойки станка путем изменения параметров одного из стандартных циклов библиотеки программ изготовления концевых фрез. Были введены параметры стружкоделительных канавок, параметры фрезы-заготовки и применяемых алмазных шлифовальных кругов.
После написания и проверки работы управляющей программы фрезу-заготовку закрепляли в патроне шпинделя шлифовально-заточного центра и производили стандартный цикл привязки и измерения инструмента измерительным щупом. Измеряли вылет до торца и диаметр инструмента, угловое положение передней поверхности и угол подъема винтовой линии.
Вышлифовку стружкоделительных канавок производили отрезным алмазным кругом 100 × 32 × 1 АС20 80 / 63, заправленным под необходимый профиль (рис. 3). Рабочая часть изготовленного опытного образца фрезы показана на рис. 4.
Изготовленный опытный образец черновой концевой фрезы контролировали в условиях бесконтактного измерения осесимметричных инструментов на координатно-измерительной машине Walter Helicheck Plus. Результаты измерения подтвердили правильность подбора параметров вышлифовки.
Проверка эффекта деления стружки при использовании разработанной конструкции фрезы производилась на 3‑координатном многоцелевом станке DMG MILLTAP при фрезеровании паза глубиной 4,9 мм в заготовке из алюминиевого сплава Д16Т. Обработка велась на скорости резания V = 150,7 м / мин при частоте вращения шпинделя n = 6 000 мин–1, подача Sz составляла 0,05 мм / зуб или 1 200 мм / мин.
Для сравнения в таких же условиях вели обработку фрезой-заготовкой без стружкоделения. На рис. 5 показаны формы получающейся стружки.
Выводы
Формирование стружки удобной для эвакуации формы обеспечивается при нанесении по винтовой линии дополнительных стружечных канавок, расположенных на цилиндрической ленточке концевой фрезы по задней поверхности с задним углом α = 6° перпендикулярно к основной стружечной канавке.
Эффективность обработки заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов может быть существенно повышена за счет изменения конструкции инструмента в направлении уменьшения количества его функциональных отказов и соответствующего сокращения времени простоев многоцелевых станков.
Литература
Маслов А. Р. Инструментальные системы машиностроительных производств: учебник. М.: Машиностроение, 2006. 336 с.
Маслов А. Р. Резание металлов в автоматизированном производстве: учебное пособие. М.: Ай Пи Ар Медиа, 2021. 300 с.
Справочник конструктора-инструментальщика / Под общ. ред. В. А. Гречишникова и С. В. Кирсанова; 2‑е изд., исправ. и доп. М.: Машиностроение, 2006. 542 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2‑х т. / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова; 5‑е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение‑1, Т. 2, 2001. 944 с.
Григорьев С. Н., Кохомский М.В., Маслов А.Р. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ: справочник. М.: Машиностроение, 2006. 544 с.
Авторы
Исаев Александр Вячеславович – кандидат технических наук, доцент кафедры инструментальной техники и технологии формообразования МГТУ «СТАНКИН»
Козин Георгий Дмитриевич – инженер-технолог ООО «ПромКомпозит»
А. В. Исаев, Г. Д. Козин
Назначены рациональные конструктивные параметры твердосплавных концевых фрез для повышения эффективности чернового фрезерования заготовок из алюминиевых сплавов. Разработана конструкция концевой фрезы со стружкоделительными канавками, изготовлен опытный образец и проведены производственные испытания разработанной фрезы, подтвердившие эффективность ее применения.
Введение
Перед чистовым фрезерованием заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов, обеспечивающим заданные форму и шероховатость поверхностей, применяют черновые фрезы, снимающие основной объем материала [1, 2].
Проблемой предварительного фрезерования пазов и колодцев глубиной более трех диаметров фрез в указанных условиях является скопление образующейся стружки, что ведет к поломкам твердосплавных фрез диаметром 5–12 мм и простоям дорогостоящего оборудования. В этих случаях для уменьшения затрат на инструмент снижают скорость резания на 20–60%.
Чтобы избежать плохого стружкоотвода и, соответственно, обеспечить высокую производительность чернового фрезерования, концевые фрезы должны иметь конструктивные параметры, способствующие улучшению эвакуации стружки из зоны резания.
Основная часть
На основании имеющихся аналитических исследований и выполненного обзора литературных источников [3–5] для фрезерования заготовок из алюминиевых сплавов предложен профиль поверхности на периферийных зубьях концевой твердосплавной фрезы диаметром 8 мм (рис. 1).
Разработан рабочий чертеж опытного образца черновой концевой фрезы диаметром 8 мм со стружкоделительными канавками предложенного профиля на периферии каждого из четырех зубьев.
Для шлифования указанного профиля использовали в качестве заготовок фрезы с обозначением 2–8–8–4–ВК6ОМ по ГОСТ 32405‑2013 (ISO 10911:2010).
Шлифование выполняли на универсальном 5‑координатном шлифовально-заточном центре с ЧПУ модели La Prora U320 beta (рис. 2), который предназначен для изготовления методом вышлифовки, а также для заточки и переточки широкой номенклатуры осевого инструмента.
Управляющая программа для вышлифовки стружкоделительных канавок на концевой фрезе была написана со стойки станка путем изменения параметров одного из стандартных циклов библиотеки программ изготовления концевых фрез. Были введены параметры стружкоделительных канавок, параметры фрезы-заготовки и применяемых алмазных шлифовальных кругов.
После написания и проверки работы управляющей программы фрезу-заготовку закрепляли в патроне шпинделя шлифовально-заточного центра и производили стандартный цикл привязки и измерения инструмента измерительным щупом. Измеряли вылет до торца и диаметр инструмента, угловое положение передней поверхности и угол подъема винтовой линии.
Вышлифовку стружкоделительных канавок производили отрезным алмазным кругом 100 × 32 × 1 АС20 80 / 63, заправленным под необходимый профиль (рис. 3). Рабочая часть изготовленного опытного образца фрезы показана на рис. 4.
Изготовленный опытный образец черновой концевой фрезы контролировали в условиях бесконтактного измерения осесимметричных инструментов на координатно-измерительной машине Walter Helicheck Plus. Результаты измерения подтвердили правильность подбора параметров вышлифовки.
Проверка эффекта деления стружки при использовании разработанной конструкции фрезы производилась на 3‑координатном многоцелевом станке DMG MILLTAP при фрезеровании паза глубиной 4,9 мм в заготовке из алюминиевого сплава Д16Т. Обработка велась на скорости резания V = 150,7 м / мин при частоте вращения шпинделя n = 6 000 мин–1, подача Sz составляла 0,05 мм / зуб или 1 200 мм / мин.
Для сравнения в таких же условиях вели обработку фрезой-заготовкой без стружкоделения. На рис. 5 показаны формы получающейся стружки.
Выводы
Формирование стружки удобной для эвакуации формы обеспечивается при нанесении по винтовой линии дополнительных стружечных канавок, расположенных на цилиндрической ленточке концевой фрезы по задней поверхности с задним углом α = 6° перпендикулярно к основной стружечной канавке.
Эффективность обработки заготовок из упрочненных алюминиевых сплавов может быть существенно повышена за счет изменения конструкции инструмента в направлении уменьшения количества его функциональных отказов и соответствующего сокращения времени простоев многоцелевых станков.
Литература
Маслов А. Р. Инструментальные системы машиностроительных производств: учебник. М.: Машиностроение, 2006. 336 с.
Маслов А. Р. Резание металлов в автоматизированном производстве: учебное пособие. М.: Ай Пи Ар Медиа, 2021. 300 с.
Справочник конструктора-инструментальщика / Под общ. ред. В. А. Гречишникова и С. В. Кирсанова; 2‑е изд., исправ. и доп. М.: Машиностроение, 2006. 542 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2‑х т. / Под ред. А. М. Дальского, А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова, А. Г. Суслова; 5‑е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение‑1, Т. 2, 2001. 944 с.
Григорьев С. Н., Кохомский М.В., Маслов А.Р. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ: справочник. М.: Машиностроение, 2006. 544 с.
Авторы
Исаев Александр Вячеславович – кандидат технических наук, доцент кафедры инструментальной техники и технологии формообразования МГТУ «СТАНКИН»
Козин Георгий Дмитриевич – инженер-технолог ООО «ПромКомпозит»
Отзывы читателей
