eng
Выпуск #4/2016
К. ДАНИЛЕНКО, Е. ТИВИРЕВ
Методы фрезерования прямоугольных и однорадиусных стружечных канавок на метчиках
Методы фрезерования прямоугольных и однорадиусных стружечных канавок на метчиках
Просмотры: 2447
Проведено комплексное моделирование операции фрезерования стружечных канавок метчиков как концевыми дисковыми трехсторонними фрезами, так и дисковыми радиусными фрезами, которое позволило получить расчетные зависимости различных параметров данной операции. Приведены схемы обработки всеми видами фрез, которые реализуют процесс, с установочными параметрами.
Профиль стружечных канавок стандартных метчиков имеет сложную форму, образуемую двумя сопряженными дугами и прямолинейным участком, образующим переднюю поверхность метчика. Для фрезерования такой канавки необходимо использовать специальную фасонную дисковую фрезу, причем для каждого типоразмера метчика нужна отдельная фреза. Профиль данной фрезы приведен в ГОСТ 3266-71.
Цель данной работы – обобщение и научный анализ литературных источников, позволяющих изготовить метчики с использованием унифицированного инструмента, что является актуальным при изготовлении специальных метчиков и метчиков малой партии.
По итогам работы, результаты комплексного моделирования приведены к расчетным зависимостям, которые дают возможность определить установочные размеры (параметры) технологических наладок «заготовка-инструмент», позволяющих изготавливать винтовые и прямолинейные стружечные канавки метчиков стандартными фрезами.
В производственной практике, при изготовлении небольшой партии метчиков рационально использовать стружечные канавки более простой формы. Такие канавки могут иметь прямоугольный или однорадиусный профиль (рис. 1) [1].
Соотношение между основными параметрами профиля могут быть определены по приближенным зависимостям, представленным в табл. 1 и 2.
Ниже приведен анализ возможностей получения прямоугольных и однорадиусных канавок инструментами стандартной формы:
Ф использование для фрезерования прямоугольных канавок дисковых трехсторонних фрез по ГОСТ 28527-90 [2];
Ф использование при фрезеровании прямоугольных канавок концевых фрез по ГОСТ 17025-71 [3];
Ф использование для образования однорадиусных стружечных канавок дисковых радиусных фрез по ГОСТ 9305-93[4].
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСКОВЫХ ТРЕХСТОРОННИХ ФРЕЗ ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КАНАВОК
Без применения специальной установки такими фрезами обрабатывать прямые стружечные канавки нельзя, поскольку они не обеспечивают получение радиуса закругления для канавки rК (рис. 1а). Однако при изготовлении метчиков с винтовыми канавками радиус rК можно получить, используя специальную установку дисковой фрезы.
Схема фрезерования стружечной канавки метчика с помощью дисковой трехсторонней фрезы показана на рис. 2 [5]. Для получения радиуса закругления для канавки rК необходимо устанавливать фрезу по отношению к оси метчика не под углом наклона канавок w, а под несколько большим углом − w + Dw. При фрезеровании угол наклона канавок w обеспечивается за счет кинематической настройки оснастки, в то время как фреза установлена под углом w + Dw.
На основе компьютерного моделирования форм профиля канавок, получаемых при различных углах Dw, было определено, что величину угла Dw можно приблизительно рассчитать по эмпирической формуле: Dw = 3,5 ´ rК2.6 o, где rК – заданный радиус закругления дна канавки [5].
Для получения заданного положительного переднего угла в нормальном сечении gN необходимо дисковую фрезу устанавливать со смещением относительно оси метчика на величину DN (рис. 2), вычисляемую по формуле:
, (1)
где dM – диаметр метчика, мм [5].
При выборе дисковой трехсторонней фрезы для фрезерования канавки необходимо учитывать, что ширина фрезы L должна обеспечивать обработку стружечной канавки по всей ширине. В первом приближении можно считать L ³ 0,6 ´ dM где dM – диаметр метчика, мм.
Методом моделирования показано, что дисковыми фрезами можно изготавливать метчики с w £ 20°. При больших углах наклона w обычно не удается получить нужной величины «ширины зуба фрезы в нормальном сечении» bn. А также для получения достаточных величин r необходимо устанавливать значение Dw » 8°.
Следует отметить, что номенклатура стандартных дисковых трехсторонних фрез обеспечивает возможность обработки канавок метчиков во всем диапазоне их размеров.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КАНАВОК
Стружечные канавки могут быть получены концевыми фрезами. У стандартных концевых фрез, так же, как и у дисковых, не предусмотрен радиус закругления по уголку зуба, поэтому для получения радиуса закругления rK на метчике необходимо применять специальную установку для концевой фрезы (рис. 3) [6].
На рис. 3а показана общая схема фрезерования канавки концевой фрезой, а на рис. 3б − метод установки концевой фрезы с наклоном ее торцевой поверхности по отношению к оси метчика. Чем больше этот угол наклона b, тем больше можно получить радиус закругления rK дна канавки. Анализ форм получаемых стружечных канавок выполнен с помощью компьютерных программ, которые позволили как визуально, так и на основе размерных характеристик профиля оценить формы торцевого и нормального сечения получаемых стружечных канавок.
Обработка результатов моделирования операции фрезерования позволила получить приближенную эмпирическую формулу для расчета необходимого угла b, при котором обеспечивается требуемая величина rK:
,
где df – диаметр концевой фрезы, мм [6].
В реальных условиях угол b обычно находится в пределах 10−15°, что позволяет получать радиус стружечных канавок в пределах (0,1−0,15) ´ d.
Величина заданного нормального переднего угла gN определяется (как и для случая с дисковой фрезой) смещением концевой фрезы на величину DN, определяемую по формуле (1), а диаметр фрезы df выбирается с учетом ограничения df ³ 0,6 ´ dM где dM – диаметр метчика, мм (рис. 3).
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОДНОРАДИУСНЫХ СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК ДИСКОВЫХ РАДИУСНЫХ ФРЕЗ
Рекомендуемые параметры торцевого сечения метчика с однорадиусными канавками, а также параметры используемых для образования таких канавок дисковых радиусных фрез приведены в табл. 3 [7]. Эти фрезы могут быть использованы для метчиков как с прямыми, так и с винтовыми канавками, причем отклонения от рекомендуемых параметров профиля канавок чаще всего не будут превышать допустимых величин.
Передний угол для прямых канавок gN = 15°,
а для винтовых – нормальный передний угол
gN = 12°, что приемлемо для метчиков.
ВЫВОДЫ
Ф Прямолинейный профиль винтовых стружечных канавок может быть получен фрезерованием стандартными дисковыми и концевыми фрезами.
Ф Установочные размеры фрезы определяются в зависимости от метчика:
3
фреза смещается в радиальном направлении заготовки на глубину, равную d;
3
при любом из рассмотренных способов фрезерования для получения положительного переднего угла необходимо выполнить смещение относительно центра заготовки торца дисковой фрезы и образующей цилиндрического участка концевой фрезы на величину ;
3
для получения рекомендуемых значений радиуса сопряжения дна стружечной канавки rK= (0,1–0,15) ´ d, при фрезеровании трехсторонней дисковой фрезой наобходимо выполнить разворот оси фрезы на угол примерно равный 8°, то есть wуст = w + 8°; а при фрезеровании концевой фрезой − выполнить наклон оси инструмента в вертикальной плоскости на угол b.
Ф Анализ показал, что для получения приемлемых величин ширины зуба в нормальном сечении для метчиков с винтовыми канавками необходимо устанавливать угол наклона канавок w не более 20°.
ЛИТЕРАТУРА
1. Древаль А.Е. Расчет и конструирование метчиков: уч. пособ. М.: Издво МВТУ им. Н.Э. Баумана,1979. 31 с.
2. ГОСТ 2852790. Фрезерования прямоугольных канавок дисковых трехсторонних фрез. Введ. 01.01.1991. М. : Издво стандартов, 1991. IV. 9 с.: ил. 4.
3. ГОСТ 1702571. Фрезеровании прямоугольных канавок концевых фрез. Введ. 01.01.1973. М.: Издво стандартов, 2005. IV. 11 с.: ил. 3.
4. ГОСТ 930593. Использование для образования однорадиусных стружечных канавок дисковых радиусных фрез. Введ. 21.10.1974. М.: Издво стандартов, 1974. IV. 16 с.: ил.6.
5. Даниленко Б.Д., Баландин А.Д. Анализ возможностей образования стружечных канавок метчиков дисковыми трехсторонними фрезами // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2013. № 2(203). С. 35–38.
6. Даниленко Б.Д., Баландин А.Д. Анализ возможностей получения винтовых стружечных канавок на метчиках с помощью концевых фрез // СТИН. 2012. № 1. С. 8–11.
7. Даниленко Б.Д., Баландин А.Д. Анализ возможности получения стружечных канавок на метчиках дисковыми радиусными фрезами // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2008. № 8. С. 62–65.
Цель данной работы – обобщение и научный анализ литературных источников, позволяющих изготовить метчики с использованием унифицированного инструмента, что является актуальным при изготовлении специальных метчиков и метчиков малой партии.
По итогам работы, результаты комплексного моделирования приведены к расчетным зависимостям, которые дают возможность определить установочные размеры (параметры) технологических наладок «заготовка-инструмент», позволяющих изготавливать винтовые и прямолинейные стружечные канавки метчиков стандартными фрезами.
В производственной практике, при изготовлении небольшой партии метчиков рационально использовать стружечные канавки более простой формы. Такие канавки могут иметь прямоугольный или однорадиусный профиль (рис. 1) [1].
Соотношение между основными параметрами профиля могут быть определены по приближенным зависимостям, представленным в табл. 1 и 2.
Ниже приведен анализ возможностей получения прямоугольных и однорадиусных канавок инструментами стандартной формы:
Ф использование для фрезерования прямоугольных канавок дисковых трехсторонних фрез по ГОСТ 28527-90 [2];
Ф использование при фрезеровании прямоугольных канавок концевых фрез по ГОСТ 17025-71 [3];
Ф использование для образования однорадиусных стружечных канавок дисковых радиусных фрез по ГОСТ 9305-93[4].
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСКОВЫХ ТРЕХСТОРОННИХ ФРЕЗ ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КАНАВОК
Без применения специальной установки такими фрезами обрабатывать прямые стружечные канавки нельзя, поскольку они не обеспечивают получение радиуса закругления для канавки rК (рис. 1а). Однако при изготовлении метчиков с винтовыми канавками радиус rК можно получить, используя специальную установку дисковой фрезы.
Схема фрезерования стружечной канавки метчика с помощью дисковой трехсторонней фрезы показана на рис. 2 [5]. Для получения радиуса закругления для канавки rК необходимо устанавливать фрезу по отношению к оси метчика не под углом наклона канавок w, а под несколько большим углом − w + Dw. При фрезеровании угол наклона канавок w обеспечивается за счет кинематической настройки оснастки, в то время как фреза установлена под углом w + Dw.
На основе компьютерного моделирования форм профиля канавок, получаемых при различных углах Dw, было определено, что величину угла Dw можно приблизительно рассчитать по эмпирической формуле: Dw = 3,5 ´ rК2.6 o, где rК – заданный радиус закругления дна канавки [5].
Для получения заданного положительного переднего угла в нормальном сечении gN необходимо дисковую фрезу устанавливать со смещением относительно оси метчика на величину DN (рис. 2), вычисляемую по формуле:
, (1)
где dM – диаметр метчика, мм [5].
При выборе дисковой трехсторонней фрезы для фрезерования канавки необходимо учитывать, что ширина фрезы L должна обеспечивать обработку стружечной канавки по всей ширине. В первом приближении можно считать L ³ 0,6 ´ dM где dM – диаметр метчика, мм.
Методом моделирования показано, что дисковыми фрезами можно изготавливать метчики с w £ 20°. При больших углах наклона w обычно не удается получить нужной величины «ширины зуба фрезы в нормальном сечении» bn. А также для получения достаточных величин r необходимо устанавливать значение Dw » 8°.
Следует отметить, что номенклатура стандартных дисковых трехсторонних фрез обеспечивает возможность обработки канавок метчиков во всем диапазоне их размеров.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ КАНАВОК
Стружечные канавки могут быть получены концевыми фрезами. У стандартных концевых фрез, так же, как и у дисковых, не предусмотрен радиус закругления по уголку зуба, поэтому для получения радиуса закругления rK на метчике необходимо применять специальную установку для концевой фрезы (рис. 3) [6].
На рис. 3а показана общая схема фрезерования канавки концевой фрезой, а на рис. 3б − метод установки концевой фрезы с наклоном ее торцевой поверхности по отношению к оси метчика. Чем больше этот угол наклона b, тем больше можно получить радиус закругления rK дна канавки. Анализ форм получаемых стружечных канавок выполнен с помощью компьютерных программ, которые позволили как визуально, так и на основе размерных характеристик профиля оценить формы торцевого и нормального сечения получаемых стружечных канавок.
Обработка результатов моделирования операции фрезерования позволила получить приближенную эмпирическую формулу для расчета необходимого угла b, при котором обеспечивается требуемая величина rK:
,
где df – диаметр концевой фрезы, мм [6].
В реальных условиях угол b обычно находится в пределах 10−15°, что позволяет получать радиус стружечных канавок в пределах (0,1−0,15) ´ d.
Величина заданного нормального переднего угла gN определяется (как и для случая с дисковой фрезой) смещением концевой фрезы на величину DN, определяемую по формуле (1), а диаметр фрезы df выбирается с учетом ограничения df ³ 0,6 ´ dM где dM – диаметр метчика, мм (рис. 3).
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАЗОВАНИЯ ОДНОРАДИУСНЫХ СТРУЖЕЧНЫХ КАНАВОК ДИСКОВЫХ РАДИУСНЫХ ФРЕЗ
Рекомендуемые параметры торцевого сечения метчика с однорадиусными канавками, а также параметры используемых для образования таких канавок дисковых радиусных фрез приведены в табл. 3 [7]. Эти фрезы могут быть использованы для метчиков как с прямыми, так и с винтовыми канавками, причем отклонения от рекомендуемых параметров профиля канавок чаще всего не будут превышать допустимых величин.
Передний угол для прямых канавок gN = 15°,
а для винтовых – нормальный передний угол
gN = 12°, что приемлемо для метчиков.
ВЫВОДЫ
Ф Прямолинейный профиль винтовых стружечных канавок может быть получен фрезерованием стандартными дисковыми и концевыми фрезами.
Ф Установочные размеры фрезы определяются в зависимости от метчика:
3
фреза смещается в радиальном направлении заготовки на глубину, равную d;
3
при любом из рассмотренных способов фрезерования для получения положительного переднего угла необходимо выполнить смещение относительно центра заготовки торца дисковой фрезы и образующей цилиндрического участка концевой фрезы на величину ;
3
для получения рекомендуемых значений радиуса сопряжения дна стружечной канавки rK= (0,1–0,15) ´ d, при фрезеровании трехсторонней дисковой фрезой наобходимо выполнить разворот оси фрезы на угол примерно равный 8°, то есть wуст = w + 8°; а при фрезеровании концевой фрезой − выполнить наклон оси инструмента в вертикальной плоскости на угол b.
Ф Анализ показал, что для получения приемлемых величин ширины зуба в нормальном сечении для метчиков с винтовыми канавками необходимо устанавливать угол наклона канавок w не более 20°.
ЛИТЕРАТУРА
1. Древаль А.Е. Расчет и конструирование метчиков: уч. пособ. М.: Издво МВТУ им. Н.Э. Баумана,1979. 31 с.
2. ГОСТ 2852790. Фрезерования прямоугольных канавок дисковых трехсторонних фрез. Введ. 01.01.1991. М. : Издво стандартов, 1991. IV. 9 с.: ил. 4.
3. ГОСТ 1702571. Фрезеровании прямоугольных канавок концевых фрез. Введ. 01.01.1973. М.: Издво стандартов, 2005. IV. 11 с.: ил. 3.
4. ГОСТ 930593. Использование для образования однорадиусных стружечных канавок дисковых радиусных фрез. Введ. 21.10.1974. М.: Издво стандартов, 1974. IV. 16 с.: ил.6.
5. Даниленко Б.Д., Баландин А.Д. Анализ возможностей образования стружечных канавок метчиков дисковыми трехсторонними фрезами // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2013. № 2(203). С. 35–38.
6. Даниленко Б.Д., Баландин А.Д. Анализ возможностей получения винтовых стружечных канавок на метчиках с помощью концевых фрез // СТИН. 2012. № 1. С. 8–11.
7. Даниленко Б.Д., Баландин А.Д. Анализ возможности получения стружечных канавок на метчиках дисковыми радиусными фрезами // Известия ВУЗов. Машиностроение. 2008. № 8. С. 62–65.
Отзывы читателей
