Износ и стойкость фрез

В процессе срезании материала с обрабатываемой заготовки на поверхностях зубьев фрезы возникает трение На передней поверхности зуба оно является следствием скользящей по ней стружки, на задней — результатом подвижного упругого контакта с обрабатываемым материалом. Чем большее значение приобретал силы резания, отнесенные к единице работающих поверхностей зуба фрезы, и чем больше закаченная при этом мощность, т. е. в данном случае путь в единицу времени — скорость, тем более значительны последствия, проявляющиеся в виде износа но передней и задней поверхности

Износ фрез измеряется шириной фаски износа h_з (рис. IV.6, а). Существует- некоторое оптимальное (по условиям экономической целесообразности) значение h_з.н по достижении которого дальнейшая работа должна быть прекращена и фреза направлена в переточку.

Это значение соответствует нормативному износу (ордината точки В на рис. IV 6, б). В табл. IV.2 приведены значения нормативного (оптимального) износа для разных фрез в зависимости от режущих материалов, которыми они оснащены.  Рис. IV.6. Износ зубьев фрез: а — характер износа по задней поверхности; б — кривая износа

Наряду с критерием износа но задней поверхности (фаска h_з.н), существует оценка износа по нарушению размера, определяющего положение обработанной поверхности от технологических баз, т. е. по точности выполнения изделия. Такой износ носит название размерного износа. При точных работах в первую очередь необходимо учитывать изменение формы и размера фрезы, а потому нельзя допускать использования инструмента до появления максимально допустимого износа h_з.н. Кроме износа фрезы на точность размеров изделия оказывает влияние упругая деформация в системе СПИД, которая значительно возрастает с увеличением износа по задней грани зуба. Значение допустимого размерного износа может быть установлено только практическим путем, в конкретных условиях, а потому никаких нормативов не имеет.

Понятие «стойкость фрез» связано с износом. Под стойкостью фрезы принято понимать период времени (мин), в течение которого фреза может работать без переточки. На рис. IV.6, б стойкость определяется абсциссой точки В кривой износа, соответствующей допустимому износу h_з.н Она равна Т. Стойкость связана со скоростью резания. Чем Выше скорость резания υ, тем ниже стойкость Т фрезы. Эта связь определяется формулой

υ= С/Т^m               (21)

Здесь С - коэффициент, учитывающий свойства обрабатываемого материала и условия обработки; m = 0,15÷0,42— показатель относительной стойкости, зависящий главным образом от материала инструмента.

Вследствие малого значения m изменение скорости резания оказывает заметное влияние на стойкость фрез. Так, если скорость резания увеличить всего лишь на 10%, то стойкость фрезы уменьшится на 25—60%.

В табл. IV.3 приведены рекомендуемые периоды стойкости, согласованные со значениями оптимального износа (см табл. IV.2) для разных типов фрез.

Зависимость (21) является основной при определении допустимой скорости резания при фрезеровании. Однако на скорость резания помимо стойкости оказывают значительное влияние и другие факторы, которые можно расположить в таком порядке — подача, глубина резания, ширина фрезерования, условия охлаждения, шаг зубьев фрезы (число z при равных диаметрах фрезы), диаметр фрезы и др. Зависимость допустимой скорости резания от этих факторов выражается формулой

          (22)

где С_υ — коэффициент, зависящий от обрабатываемого материала, типа фрезы н ее материала; D — диаметр фрезы, мм; ω — угол наклона винтовой канавки фрезы,...°; Т — стойкость инструмента, мин; t — глубина резания, мм; sz — подача на зуб, мм; В — ширина фрезерования, мм; z — число зубьев фрезы; q_υ, p_υ, х_υ, y_υ, u_υ, n_υ — показатели степени, зависящие от обрабатываемого материала, типа и материала фрезы, определяющие степень влияния каждого из приведенных факторов на скорость резания; k_υ — общий поправочный коэффициент на скорость резания, зависящий от обрабатываемого материала, вида заготовки, состояния ее поверхности (прокат, поковка, отливка с коркой и без корки), от главного угла в плане торцевых фрез, принятого периода стойкости, условии охлаждения и т. д.

Из формулы видно, что Скорость резания возрастает с увеличением значений D и ω и уменьшается с увеличением значений Т, t, s_z В и z.

Таблица IV. 2. Допустимый износ по задней грани зуба фрезы

Тип фрез		Обрабаты- ваемый материал	Марка материала режущей части инструмента	Характер обработки	Допустимый износ, мм
Торцевые		Сталь	T15K1 T15K6	Черновая Чистовая	1.0-1,2
			ВК8	Черновая Чистовая	0.8-1,0
			Р18	Черновая Чистовая	1.5-2.0 3 -0.6
		Чугун	ВК8 ВК6	Черновая Чистовая	1.5 -2.0
Дисковые		Сталь	T15K6	Черновая Чистовая	1.0-1,2
			P18	Черновая Чистовая	0.4 -0.0 0.150.25
		Чугун	P18	Черновая Чистовая	0.4 - 0.6 0.15 - 0.25
Цилиндрические		Сталь	Т16K6	Черновая Чистовая	0.5 - 0.6
			P18	Черновая Чистовая	0.4 - 0.6 0.15 - 0.25
		Чугун	ВK8	Черновая Чистовая	0.7 - 0,8
			Р18	Черновая Чистовая	0.5 - 0.8 0.2 - 0.3
Концевые	С коронками по ГОСТ 20534 —75*	Сталь	TI5K6	Черновая Чистовая	0.2 - 0,3 0.3 - 0.5
			Р18	Черновая Чистовая	0.3 - 0.5
	С винтовым зубом
Прорезные и отрезные		Сталь и чугун	Р18	—	0.15 - 0.2
Фасонные	Незатыло- ванные	Сталь	Р18	Черновая Чистовая	0.6- 0.7 0.2- 0.8
	Затылованные			Черновая Чистовая	0.3 - 0.4 0.2

Таблица IV. 3. Средние значения периода стойкости фрез Т (для одноинструментальной обработки), мин

Типы фрез	Диаметр фрезы,мм	Фрезы, оснащенные твердым сплином		Фрезы из стали марки P18
		Сталь	Чугун	Сталь и чугун ковкий	Чугун серый	Медные сплавы
Торцевые	40	-	-	120	-	120
	50	-	-	150	-	150
	63	-	-	180	-	180
	80	-	120	180	-	180
	100	180	120	180	-	180
	125	180	180	180	-	180
	160	180	180	180	-	180
	200	240	180	240	-	240
	250	240	240	240	-	240
	315	300	300	-	-	-
	400	420	420	-	-	-
Цилиндрические с мелким и винтовым зубом	50	-	-	90	90	90
	63	-	-	120	120	120
	80	-	-	180	180	180
	100-125	180	180	-	-	-
Концевые	20	00	-	-	-	-
	25	90	-	60	60	60
	40	120	-	90	90	90
	50	150	-	120	120	120
Дисковые	80	-	-	120	120	120
	100	120	-	120	150	120
	125	-	-	150	160	160
	160	180	-	150	180	150
	200	240	-	150	180	150
	250	-	-	180	240	180
Прорезные и отрезные	80	-	-	60	90	60
	100	-	-	75	120	76
	160	-	-	120	180	120
	200	-	-	150	210	150
Фасонные и угловые	63	-	-	120	-	-
	80	-	-	120	-	-
	100	-	-	180	-	-