§ 41. Силы резания, крутящий момент и мощность

при фрезеровании

1. Силы резания. На каждый зуб цилиндрической фрезы в про­цессе резания действуют соответственно силы R_x, R₂, R_s (рис. VI.56), которые можно разложить на составляющие P_2l, P_Zs, Р_г,, ... , действующие по касательным к траектории движения точек режущих кромок и Р_Уо Р_Уг, Р_у3, ... , действующие в ради­альном направлении. Равнодействующая всех касательных состав­ляющих составит касательную силу Р_г, а радиальных составля­ющих— радиальную силу Р_у (рис. VI.56 а, б). Если фреза имеет винтовые зубья, то кроме сил Р_г и Р_у на каждый зуб фрезы будет действовать вдоль оси фрезы сила Р_х (рис. VI.56, в).

Окружная (касательная сила) Р_г при фрезеровании цилиндриче­ской фрезой, Я, может быть определена по эмпирической формуле

Р_г = C_pt^xPs?PBzD-q_p.

Сила Р_г зависит от обрабатываемого материала и условий ре­зания, характеризуемых коэффициентом С_р. С увеличением глу­бины резания t, подачи на. зуб s_z, ширины фрезерования В и числа зубьев фрезы z сила Р_г увеличивается. С увеличением диа­метра фрезы D при прочих равных условиях уменьшается чис­ло одновременно работающих зубьев и сила Р_г уменьшается. Значения С_р, х_р, у_р, q_p берутся из справочников.

Для определения силы подачи P_s нужно равнодействующую Р сил Р_г и Ру (рис. VI.56, б) разложить на горизонтальную со­ставляющую Р, и вертикальную P_v, стремящуюся оторвать обра­батываемую заготовку от стола станка. По данным опытов, сила P_s=(l ... 1,2) P_z, а сила Р₀ — (0 ... 0,2) Р_г. По силе P_s рас­считывают механизм подачи станка.

2. Крутящий момент и мощность при фрезеровании. Действу­ющая на фрезу окружная сила Р_г образует на шпинделе станка крутящий момент сопротивления резанию

М„ = -■^г°- ^р 2000 '

Мощность, кВт, при фрезеровании

N. = —

^е 60 • 1000 •

где v — скорость резания, м/мин.

По силе Р_г и крутящему моменту М_р рассчитывают механизм главного движения станка. Мощность электродвигателя станка

N_№ — ~ > где г] — КПД станка.

§ 42. Выбор режима резания и определение основного

технологического времени при фрезеровании

1. Выбор режима резания. От правильного выбора элементов режима резания — глубины резания, подачи и скорости реза­ния — зависят производительность обработки, точность и шерохо­ватость обработанной поверхности, необходимая мощность стан­ка. Устанавливая оптимальный режим резания, определяют глу­бину резания, затем — наибольшую технологически допустимую подачу и, наконец, по полученным t и s — скорость резания.

Глубину резания выбирают в зависимости от припуска на об­работку, необходимых точности и шероховатости поверхности, мощности станка. Для уменьшения времени черновой обработки стремятся снять припуск за один проход, а если это невозможно, то за минимальное их число. При фрезеровании отливок и поко­вок, покрытых твердой коркой или окалиной, глубина резания не должна быть менее 2 мм, так как при работе по корке зубья фрезы быстро затупляются.

Подачу при черновом фрезеровании выбирают максимально допустимой с целью уменьшения основного времени. При чистовом фрезеровании подача зависит от заданной шероховатости поверх­ности. Подачи с учетом прочности зубьев фрезы, их стойкости, свойств обрабатываемого материала, заданной шероховатости обра­ботанной поверхности приводятся в нормативных справочниках и колеблются в пределах 0,04...0,5 мм/зуб.

Скорость резания зависит от материала заготовки, материала фрезы и ее диаметра, периода стойкости фрезы, глубины резания, подачи и ширины фрезерования. Она определяется по формуле

с rf^a

_v = ^ к

T^mt^x° s^yv В^г° г^п°

где С₀— коэффициент, характеризующий условия обработки; т — показатель относительной стойкости; В — ширина фрезерования;

б

а

Рис. VI.57. Схема для определения расчетной длины фрезерования

z — число зубьев фрезы; К — общий поправочный коэффициент на измененные условия обработки. Значения коэффициентов С», К и показателей степеней приводятся в нормативных справочниках.

Частота вращения фрезы в зависимости от выбранной скоро­сти резания п = 1000y/nD мин^-1.

2. Основное технологическое время при фрезеровании опреде­ляют по формуле Т₀ = — • i мин, где L — расчетная длина фре-

^SM

зерования, мм; s_M — минутная подача фрезы, мм/мин; г—число проходов фрезы.

Расчетная длина фрезерования / (рис. VI.57) состоит из длины обрабатываемой поверхности /, пути врезания 1_г и перебега /₂ фрезы.

В зависимости от вида фрезерования путь врезания, мм, опре­деляется следующим образом:

‘ при фрезеровании цилиндрической фрезой (рис. VI.57,а)

= = (D-t);

при торцевом симметричном фрезеровании (рис. VI.57, б) h = ~(D- VD*-B*).

Перебег фрезы l_t — 2 ... 5 мм.