Фрезерование угловых канавок

C фрезерование угловых канавок на цилиндрических заготовках фрезеровщик сталкивается при изготовлении многозубых режущих инструментов (фрез, метчиков, разверток), а также храповых колес. Задача настройки сводится к такой установке фрезы относительно заготовки, при которой в результате обработки получаются канавки заданных форм и размеров.

На рис. Х.16 показана последовательность относительного положения фрезы и заготовки. Положение фрезы определяется координатами х (смещение от вертикальной оси) и у (углубление в тело заготовки).

Если координаты х и у известны, то настройка станка сводится к следующему. На стол станка устанавливают угольник (поз. I) до касания с заготовкой в точке K, затем перемещают стол до тех пор, пока фреза не коснется торцом вертикальной полки угольника.

После этого убирают угольник и, контролируя по лимбу поперечной подачи, перемещают стол на расстоянием d/2 (поз. II). Далее, включив вращение фрезы, поднимают консоль до касания вращающейся фрезы с заготовкой, затем продольным перемещением стола выводят фрезу за пределы заготовки и по лимбам перемещают консоль вверх на высоту у, а стол — на расстояние х в поперечном направлении (стрелки на поз. III).

Рис. Х.16. Схема последовательности взаимных положений фрезы и заготовки при установке для фрезерования угловых канавок

Если координаты х и у неизвестны, то их нужно вычислить. Значения этих координат зависят от ряда факторов — от высоты фрезеруемого зуба, его геометрии и размеров фаски. В случае, когда заданы диаметр заготовки d, передний угол зуба γ, высота зуба h и угол φ, определяющий профиль стружечной канавки, а обработка ведется двухугловой фрезой с углами φ и φ₁, (рис. X.17, а), координаты определяются по формулам:

х = 0,5d sin (γ + φ₁) — h sin φ1/cos γ; (66)
у = 0,5d [1 — cos (γ+ φ₁) ] + (h/cos γ) cos φ₁ (67)

В частном случае, когда γ=0,

х = (0,5d — h) sin φ₁; (68)
у = 0,5d (1 — cos φ1) + h cos φ₁ (69)

Если работа выполняется не двухугловой, а одноугловой фрезой (φ₁ = 0), то при γ≠ 0

х = 0,5d sin γ; (70),
у= 0,5d (1 — cos γ) +h/cos γ. (71)

При γ = 0 x = 0 и у = h.

Рис. X.17. Геометрические построения при определении координат для установки двухугловых фрез

В приведенных формулах не учтены поправки, связанные с наличием закругления r канавки у основания зуба. Если эти поправки учесть, то координаты хну, вычисленные по формулам (66)—(71), следует заменить их фактическими значениями х_ф и у_ф:

х_ф= х+Δх; (72)
у_ф = у —Δу (73)

Поправки Δх и Δу вычисляются по формулам (74) и (75):

Пример 3. Определить координаты установки двухугловой фрезы с параметрами: φ=70°; φ₁=15° и r = 0,5 мм при фрезеровании зуба на заготовке диаметром d = 32 мм, высотой h = 4 мм3, с передним углом γ = 6°.

По формулам (66) и (67) находим:

х = (32/2 sin (6° + 15°) - 4 sin 15°/cos 6°;
у = (32/2) [1 - cos (6° + 15°) 1 + 4 cos 15°/cos 6°.

Подставляя значения тригонометрических величин- найденные в соответствующих таблицах: sin (6°+ 15°) = sin 21° = 0.35837; cos (6°+ 15°) = cos 21° = 0 93358; sin 15°= 0.25882; cos 15°= 0.96592 и cos 6°= 0.99452, получаем х=4,69 мм и у=4,92 мм.

Находим поправки на округление зуба рабочей фрезы по формулам (74) и (75):

Подставив значения тригонометрических величин и проведя соответствующие преобразования, получим

Δх = 0,297 мм и Δу = 0,32 мм.

Окончательно находим координаты установки угловой фрезы по формулам (72) и (73):

хф= 4,69 + 0,297 = 4,987 ≈5 мм; уф = 4.92 - 0.3 = 4.6 мм

В случае, когда заданы не высота зуба, а ленточка зуба ƒ, а также углы γ, φ и φ₁, диаметр d и число зубьев z обрабатываемой заготовки, расчет координат несколько отличается от предыдущего.

Расчет начинается с определения центрального угла εƒ (рис. Х.17, б), соответствующего угловому шагу зубьев с вычетом ленточки ƒ

(76)

Затем определяется угол равный

ψ = γ + φ - εƒ (77)

Координаты х и у определяются:

а) при обработке стружечных канавок с углом γ = 0 двухугловой рабочей фрезой:

ψ=φ-εƒ                                         (78)
х = 0,5d sin ψ sin φ1/sin φ;              (79)
у= 0.5d{1— sin ψ/[sin (φ-φ1)][1-cos (φ-φ₁) sinφ1/sin φ]}                             (80)

б) при обработке канавок с углом γ≠ 0 одноугловой фрезой (φ₁=0)

ψ=φ+γ-εƒ                              (81)
х = 0,5d sin γ;                        (82)
у = 0,5d (1 — sin ψ/sin φ + sin γ ctg φ):                           (83)

в) при обработке канавок с углом γ=0 одноугловой фрезой (φ₁ = 0):

ψ= φ — εƒ (84)
х = 0; у = 0,5d (1 — sin ψ/sin φ). (85)

По формулам (78)—(85) определяются лишь расчетные координаты установки фрез. Фактические координаты x_ф и y_ф, учитывающие поправки, зависящие от радиуса r округления профиля лезвий рабочей угловой фрезы, находятся по формулам (72)-(75).

Пример 4. Определить координаты установки одноугловой фрезы при фрезеровании стружечных канавок развертки d1= 36 мм (диаметр заготовки d = 37 мм), z= 10, γ=0, угол профиля канавки φ= 70°, ленточка ƒ=1,4 мм, радиус закругления профиля канавки r= 1 мм.

Центральный угол, соответствующий дуге канавки (за вычетом ленточки), рассчитывается по формуле (76):