Глава 8. Фрезерные станки § 1. Общие сведения о продольно-торцовом профильном фрезеровании

Фрезерные станки предназначены для формирования поверх­ности двоякой кривизны методом фрезерования, на них можно выполнять и более простую обработку.

П оверхности двоякой кривизны характеризуются тем, что у них образующая и направляющая линии криволинейны. Напри­мер, для формирования поверхности, изображенной на рис. 102, заданный криволинейный профиль 1 поперечного сечения детали 2 создается фрезой 4. Необходимо также обеспечить движение подачи по криволинейной траектории движения подачи 3.

Продольно-торцовое профильное фрезерование имеет особен­ности, вызванные, во-первых, криволинейностью траектории дви­жения подачи, во-вторых, криволинейностью профиля обработки.

Криволинейность траектории движения подачи приводит к тому, что будет непрерывно изменяться угол подачи φ_под, кото­рый вместе со средним углом φ_ср определяет угол встречи с во­локнами:

Угол подачи φ_под — это угол между вектором скорости подачи, перенесенным в вершину резца, и направлением волокон дре­весины в глубине обрабатываемой заготовки.

Угол подачи изменяется в пределах от 0 до 90° (подача против волокон) и от 90 до 180° (подача по волокнам древесины). Если вычисленный угол встречи превысит 180°, то величину периода (180°) следует отбросить, например вместо 190° считать 10°.

При расчете сил профильного фрезерования сложное попереч­ное сечение снимаемого припуска принимают за прямоугольное такой же площади, считая ширину фрезерования b прежней. Высоту равновеликого прямоугольника называют приведенной глубиной фрезерования t_прив (мм) и вычисляют по формуле

где F_проф — площадь поперечного сечения снимаемого припуска, мм²; b — ширина фрезерования, мм.

Положение средней точки С, в которой прикладывают ок­ружные силы резания Fx_okp и F_zокр, определяется приведенным средним углом φ_{ср.прив}, величину которого вычисляют по фор­муле

Среднюю приведенную толщину стружки а _{ср.прив} (мм) под­считывают по формуле

где S_z — подача на резец, мм.

Силы и мощность резания. Средние окружные касательную F_{x okр} и нормальную F_zokp силы (Н) вычисляют по формулам

F_{x окр} = F_T b a_попр z_реж ; F_{z окр} = m F_{x окр}

где F_T — табличная сила, Н/мм; b — ширина фрезерования, мм; а_попр = а_п а_φ а_δ а_ρ — общая поправка, равная произведению поправок на породу дре­весины, угол встречи, угол резания и затупление; z_реж — число одновре­менно режущих резцов; т — переходный множитель.

Таблица 14. Значения табличной силы F_T и поправки на затупление а_ρ для продольно-торцового профильного фрезерования

a ср.прив мм	Рт, Н/мм	Т, мин	аρ при угле встречи φ встр град
			0 и 180	45 и 135	90
0,025	0,9	0	1,00	1,00	1,00
0,05	1,6	30	1,10	1,14	1,20
0,1	2,5	60	1,20	1,24	1,30
0,2	3,4	120	1,30	1,40	1,52
0,3	3,9	180	1,42	1,55	1,73
0,4	4,6	240	1,50	1,65	1,88
0,5	5,3	300	1,57	1,78	2,00
0,6	6,0	360	1,60	1,86	2,10
0,7	6,6

Мощность резания вычисляют по формуле Р_рез = F _xокр v.

Шероховатость поверхности. На фрезерных станках обычно работают со сравнительно малой скоростью движения подачи (до 12 м/мин), но при большой частоте вращения фрезы (до 12 000 об/мин), поэтому шероховатость поверхности обработки определяется глубиной не кинематических волн, а неровностей разрушения — выколов. Самые глубокие неровности разрушения возникают при резании против волокон с углом встречи от 20 до 50°. Величину Rm_max определяют по номограмме (см. рис. 53), зная подачу на резец S_z и угол подачи φ_под.

Выбор режима резания. Скорость подачи на фрезерном стан­ке выбирают, исходя из мощности резания и требуемой шерохо­ватости поверхности. Скорость движения подачи v_S(Р) (м/мин) по мощности резания Р_рез (Вт) определяют по формуле

где а _{ср.прив} — средняя приведенная толщина срезаемого слоя, мм; φ _{ср.прив} — средний приведенный угол, град; п — частота вращения фрезы, об/мин; r — число резцов фрезы, шт.

Чтобы можно было выбрать значение а _{ср.прив}, вычисляют значение табличной силы резания F_T (Н/мм) по формуле

где v — скорость резания, м/с; z _реж — число одновременно ре­жущих резцов, шт.; b — ширина фрезерования, мм; а _попр — общая поправка.

Скорость движения подачи v _S{m) (м/мин) по заданной шеро­ховатости находят по формуле

где S _Z(m) — максимальная подача на резец, при которой обеспе­чивается получение заданной шероховатости (выбирается по но­мограмме, рис. 53).