Изучение геометрии фрез

Цель работы

1. Изучить виды основных элементов и геометрических параметров фрез.

2. Приобрести навыки измерения геометрических параметров и озна­комление с измерительными приборами.

Основные теоретические положения

Фрезы отличаются большим разнообразием типов, форм и назначения как стандартизованных, используемых на универсальных фрезерных станках, так и специальных, проектируемых для обработки конкретных изделий.

Цилиндрические и дисковые фрезы. Особенностью конструкции таких фрез является расположение главных режущих кромок на цилиндре, ось которого совпадает с осью вращения инструмента, параллельной обрабатываемой поверхности. У цилиндрических фрез нет вспомогательных режущих кромок, и они работают в условиях свободного резания. Зубья дисковых фрез, наоборот, на одном или обоих торцах снабжены вспомогательными режущими кромками. В отличие от цилиндрических фрез, их диаметр значительно больше длины (ширины) фрез.

К конструктивным элементам относятся: диаметр фрезы, посадочные размеры (диаметр отверстия, шпоночная канавка, выточка), число зубьев, форма зуба, стружколоматели и др. Режущая часть зуба фрезы характеризуется следующими углами: углами в плане, передними и задними, а также углом наклона режущей кромки. Геометрические параметры базовых конструкций фрез показаны на рис. 8. Цилиндрические, концевые и другие фрезы снабжаются винтовыми зубьями. Такие фрезы обладают рядом преимуществ по сравнению с прямозубыми. Угол наклона оказывает большое влияние на направление отвода стружки, улучшает качество обработанной поверхности, повышает равномерность фрезерования и стойкость фрез.

Рис. 8. Геометрические параметры быстрорежущих фрез:

а – цилиндрической прямозубой; б – цилиндрической с винтовым зубом; в – торцовой

Зубья фрез общего назначения имеют остроконечную форму: трапецеидальную, усиленную и параболическую (рис. 9).

Особенностями геометрии фрез являются дополнительные параметры: z – число зубьев или число главных режущих кромок;  – окружной шаг (если зубья фрезы расположены равномерно);  –центральный угол (угол контакта) соответствующий дуге окруж­ного шага; h – высота зуба.

Рис. 9. Форма и параметры зубьев:

а – трапецеидальная; б – усиленного; в – параболического

Для фрез с наклонным и винтовым зубом добавляется еще угол  на­клона зуба, соответствующий углу  наклона главной режущей кромки у резца, осевой  и нормальный  шаги:

; .

Основная плоскость является осевой, так как она проходит через ось фрезы. Для упрощения процесса измерения главные углы зубьев цилиндриче­ской фрезы измеряются в плоскости, перпендикулярной оси (торцовой). Пере­ход от углов в торцовой плоскости к углам, расположенным в плоскости , нормальной к главной режущей кромке зуба фрезы (рис. 9), осуществ­ляется с помощью формул: ; .

Главный угол  у цилиндрических фрез является величиной постоянной и равной 90^о, так как направление подачи всегда перпендикулярно оси фрезы, а проекция главной режущей кромки на основную (осевую) плоскость парал­лельна оси фрезы. Вспомогательный угол в плане  имеется только у цилиндри­ческих торцевых фрез.

Измерение углов цилиндрических фрез. Измерение геометрических параметров фрез следует выполнять помощью угломеров, а линейных размеров конструктивных элементов – штангенциркулем и измерительной линейкой. Измерение углов  и  осуществляется с помощью угломера для контроля заточки многолезвийных инструментов. Угломер накладывают на режущие кромки двух соседних зубьев так, чтобы режущая кромка измеряемого зуба упиралась в вершину угла, составленного измерительной плоскостью ножа 1 и планки 2, а торцовая часть прибора была перпендикулярна оси фрезы (рис. 10).

Рис. 10. Измерение заднего (а) и переднего (б) угла фрезы угломером

Поворачивают сектор 3 прибора до совмещения измерительной планки 2 с задней поверхностью зуба фрезы. Отсчитывают по градусной шкале сектора 3 значение заднего угла; оно соответствует дуге между значением 0 на градусной шкале и одним из штрихов на шкале 4, соответствующим числу зубьев фрезы. При измерении переднего угла  на режущую кромку двух соседних зубьев накладывают угломер так, чтобы режущая кромка измеряемого зуба упиралась в вершину угла, составленного измерительной плоскостью ножа 1 и планки 2. Поворачивают сектор 3 прибора до совмещения измерительного ножа 1 с передней поверхностью зуба фрезы. Отсчитывают по градусной шкале сектора 3 значение переднего угла; оно соответствует дуге между значением 0 на градусной шкале 3 и штрихом на шкале 4, соответствующим числу зубьев фрезы (шкала 4 – шкала числа зубьев измеряемой фрезы).

Для измерения угла  наклона винтовой линии зуба (угла  наклона глав­ной режущей кромки) фреза прокатывается по копировальной бумаге, по­ложенной на чистый лист. Отмечая на отпечатках след торцовой плоскости фрезы и восстанавливая перпендикуляр к этому следу, получим направление оси фрезы. Угол между осью фрезы и отпечатком главной режущей кромки, измеренный транспортиром, является искомым углом . Измерить  можно и универсальным угломером для резцов. Если фреза цилиндрическая торцевая, то следует с помощью угломеров для резцов замерить вспомогательные углы: задний  и угол в плане .

Измерение углов зуба дисковой модульной фрезы. Отличительной особенностью модульных фрез является затылованная форма задней поверхно­сти зуба. Затылование производится с целью сохранения неизменным первона­чального фасонного очертания режущей кромки и заднего угла при переточках фрезы. Обычно задняя поверхность модульных фрез затылуется по спирали Архимеда. Выполняется затылование на специальных станках и требует значи­тельных затрат. Поэтому фрезы с затылованными зубьями применяются только там, где без них нельзя обойтись, то есть для фасонного фрезерования. Измерение переднего угла  у модульных фрез производится специаль­ным угломером. Так как главная задняя грань дисковой модульной фрезы криволинейна, то для измере­ния главного заднего угла необходимо измерить "падение затылка" измеряе­мого зуба. Для этого фреза устанавливается на оправку  специального прибора так, чтобы основная (осевая) плоскость, проходящая через вершину рассматри­ваемого зуба, располагалась вертикально станине прибора. Положение оправки фиксируется винтом. Измерительный наконечник индикатора, подведенный к вершине измеряемого зуба, устанавливается с натягом 1 мм. Одновременно на нулевое положение устанавливается градусная шкала, нанесенная на втулке, которая закрепляется винтом. При повороте фрезы вместе с оправкой на оп­ределенное число градусов фиксируются показания индикатора. Для получения надежных результатов процесс измерения повторяется три раза и находится средняя величина «падения затылка» рассматриваемого зуба. Отношение средней величины «падения затылка» к величине дуги пово­рота будет тангенсом угла . Измерения можно выполнить на оптической дели­тельной головке аналогично измерениям угла  на сверле.

Порядок выполнения работы

1. Получить фрезы и приборы у лаборанта.

2. Охарактеризовать фрезы по конструкции, способу крепления на станке, форме задней поверхности зуба, по назначению.

3. Измерить диаметр и подсчитать число зубьев фрезы.

4. Начертить эскизы фрез с указанием всех необходимых сечений и гео­метрических параметров в буквенном обозначении.

5. Произвести измерения фрез и записать их в таблицу журнала. Измерить каждый геометрический параметр три раза.

6. Измерить радиальное биение.

7. Измерить «падение затылка» дисковой модульной фрезы и рассчитать величину главного заднего угла на вершине зуба .

Содержание отчета

Отчет должен содержать:

1. Характеристика фрез.

2. Эскизы фрез с необходимыми сечениями и буквенным обозначением всех углов.

3. Таблицы с замерами всех геометрических параметров фрез.