Составление и закрепление наборов фрез

Группу фрез, специально подобранных и установленных на общей оправке для одновременной обработки поверхностей заготовок, называют набором фрез. Наборы фрез составляются из стандартных инструментов, но могут изготовляться и с применением специально для этой цели спроектированных фрез.

При составлении набора фрез необходимо соблюдать определенные условия.

1. Осевая сила должна быть уравновешена путем правильного сочетания и установки фрез с винтовыми зубьями (рис. VI.1). Неуравновешенную часть составляющей силы резания следует направить в сторону шпинделя станка.
2. При обработке пазов и внутренних поверхностей фрезы должны иметь такое направление винтовых зубьев, при котором обеспечивается лучший отвод стружки (рис. VI.1).
3. Для предупреждения вибрации необходимо обеспечить равномерность фрезерования. Это достигается смещением зубьев одной фрезы относительно другой за счет изменения расположения шпоночного гнезда фрезы, если обычный подбор этого сделать не позволяет (рис. VI.2).
4. С целью повышения жесткости закрепления набора рекомендуется применять дополнительную опору за счет установки второй серьги на хоботе станка.
5. Обработка набором фрез значительно повышает расходуемую на резание мощность как главного привода, так и привода подачи. Во избежание поломок нужно расчетным путем сопоставить потребную нагрузку с допустимой по паспорту станка.
6. Скорость резания должна назначаться сообразно фрезе наибольшего диаметра в наборе.

Рис. VI.1. Набор фрез с уравновешиванием составляющих сил резания, направленных вдоль оси оправки: 1, 2 — фрезы соответственно с левым и правым наклоном  зубьев: 3 — дополнительная опора — серьга		Рис. VI.2. Набор дисковых фрез со смещенными зубьями соответствующим этому расположением шпоночных пазов

Горизонтально расположенные поверхности закрепленной на станке заготовки обрабатываются зубьями цилиндрических частей фрез набора. Из этого следует, что достижение точных размеров, закрытых допусками, между такими поверхностями расположенными на разных уровнях, как правило, возможно только путем предварительного шлифования соответствующих фрез по их наружному диаметру.

Для представленного на рис. VI.3, а случая фрезерования уступа исполнительные диаметры фрез можно определять по формулам: D = (Dном + Δ-2δ)-2(Δ-δ)                 (23) D1 =(D+2A+Δ-2δ)-2(Δ-δ)                  (24) H=(A+δ-Δ)+2(Δ-δ)                             (25) Здесь Dном — диаметр меньшей фрезы, принимаемый при ее конструировании; D и D1 — исполнительные номинальные диаметры фрез; Δ — половина допуска на размер А; δ — допустимое биение фрез; H = (D1-D)/2; 2(Δ— δ) — допуски на обработку диаметров D, D1 и размера Н. Рис. VI.3. Примеры наборов фрез с указанием рассчитываемых размеров

В тех случаях, когда допуск на размер А уступа задается на чертеже несимметрично, необходимо для возможности использования формул (23)— (25) произвести пересчет размера А таким образом, чтобы допуск на него оказался распо ложеиным симметрично.

Пример 1. Дано: D_ном = 100 мм; А=15 ± 0,25 мм; δ≤0,05 мм.

1. По формуле (23)
   D = (100+ 0,25-2·0,05)-2(0,25-0,05)=100,15-0,4 мм.
2. По формуле (24)
   D₁= (100+2·15 + 0,25 - 2·0,05)-2(0,25-0,05) = 130,15-0,4 мм.
3. По формуле (25)
   Н= (15+ 0,05-0,25)+2(0,25-0,05)=14,8+0,4 мм.

Расчет осевых размеров проследим на примере фрезерования паза и двух бобышек рычага одной дисковой трехсторонней фрезой 2 и двумя двухсторонними фрезами 1 и 3 (рис. VI.3, б).

Для того чтобы определить расстояния между фрезами, по которым нужно произвести подбор установочных колец, необходимо сначала определить b_ф — ширину дисковой фрезы 2, а затем — расстояние между фрезами 1 и 3. Размеры фрезы 2 рассчитываются в зависимости от наибольшей и наименьшей ширины паза и ряда других факторов по формулам:

b_ф.нб=b_п.нм+δb_п-(Δ_б+Δ_ф);
b_ф.нм=b_п.нм+δb_п-(Δ_б+Δ_ф)-δb_ф (26)

где b_ф.нб и  b_ф.нм — соответственно наибольшая и наименьшая ширина фрезы; b_п.нм — наименьшая ширина паза по чертежу детали; δb_п—допускаемое отклонение на ширину паза по чертежу; Δ_б — величина торцевого биения фрезы; Δ_ф — погрешность обработки («разбивание» паза); δb_ф — допустимое отклонение на изготовление фрезы (по ширине).

Величину разбивании паза Δ_ф в зависимости от биения горца фрезы Δ_б можно принять на основе следующих установленных практикой соотношений

Значения торцевого биения фрез устанавливаются ГОСТами; они зависят от диаметра фрез. Для дисковых трехсторонних фрез можно пользоваться приведенными ранее данными, отражающими зависимость биения от диаметра фрезы. Допустимые отклонения на изготовление фрезы δb_ф представлены в табл. VI.6.

Таблица VI.6 Допустимые отклонения δb_ф в зависимости от допуска на ширину паза. Размеры, мм

Расстояние между фрезами 1 и 3 зависит прежде всего от размера В детали (рис. VI.3, б). Кроме того, на этот размер оказывают влияние следующие факторы: погрешность обработки (разбивание) Δ_ф; биение торцевых зубьев фрезы Δ_б; износ фрез Δ_и; погрешность установки фрез Δ_уст. Допуск на размер В

δВ=2Δ_ф+2Δ_б+2Δ_и+2Δ_уст

Отсюда можно определить допуск на износ торцевых зубьев фрез 1 и 3

Δ_и=0,5(δВ-Δ_уст)-(Δ_ф+Δ_б)                                (27)

Величину Δ_уст, принимают на основе статистических (опытных) данных. Установочный (наладочный) размер В' определяется по формулам:

В'_нб= В_нм+δВ-2(Δ_ф+Δ_б-Δ_и);
В'_нм=  В_нм+δВ-(Δ_ф+Δ_б-Δ_и)-Δ_уст                          (28)

Для подбора установочных колец, в данном случае симметричной установки фрез А₁=А₂=А, находим:

А_нб=0,5(В'_нб-b_ф.нм); А_нм=0,5(В'_нм- b_ф.нб)                  (29)

Пример 2. Требуется рассчитать набор из трех фрез для обработки детали по рис, VI.3, б. Заданы размеры: А₁= А₂= 10 мм; b_п=10^+0,1 мм; В= 30_-0,1 мм. Диаметры фрез 1 и 3 100 мм; фрезы 2 60 мм.

1. По данным, приведенным выше, определяем:
   для фрезы 2 δ_б=0,05 мм и Δ_ф =0,09 мм;
   для фрез 1 и 3 δ_б = 0.05 мм и Δ_ф = 0,09 мм.
2. По данным табл. VI.6 лля фрезы 2 δб_ф= — 0,03 мм.
3. По формулам (26):
   δ_ф.нб=10+0.1-(0,05 + 0,09) = 9,96 мм;
   δ_ф.нм = 10+0,1-(0,05 + 0,09) — 0,03=9.93 мм.
4. По формуле (27), принимая (условно) Δ_уст= 0,05 мм, определяем
   Δ_и=0,5 (0.4 - 0,05) — (0,09 + 0,05) - 0,03 мм. 
5. По формулам (28):
   В_нб=29,6 + 0,4 - 2 (0,09 + 0,05 + 0,03) = 29,66 мм;
   В'_нм=29,6 + 0,4 - 2 (0,09 + 0,05 + 0,03) - 0,05 = 29,63 мм.
6.  По формулам (29):
   А_нб = 0,5 (29,66 - 9,93) = 9,86 мм;
   A_нм = 0,5 (29,63 — 9,96) = 9,83 мм.

Установочные кольца (табл. VI.7) имеют конструктивное оформление в четырех исполнениях (1, 2, 3 и 4) Для того чтобы быстро составить комплект колец,. требуемого размера, нужно начинать комплектовку с тонких колец, содержащих сотые и десятые доли миллиметра, и подбирать их таким образом, чтобы остаток составлял целое число миллиметров. Затем следует взять кольцо наибольшей ширины (содержащейся в остатке), после чего — еще одно кольцо, дополняющее набор до заданной суммы. При всех условиях желательно составлять комплект из возможно меньшего числа колец.

Таблица VI.7. Установочные кольца к центровым отправкам горизонтально-фрезерных станков. Размеры, мм (ГОСТ 15071-75)

Примечания:

1. Пример полного условного обозначения кольца исполнения 4 d₁ = 27 мм и L =0,10 мм; Кольцо 6030—0842 ГОСТ 15071 — 75. Первое число, т. е. 6030. остается неизменным для колец всех исполнений и размеров.
2. Неперпендикулярность торцевых поверхностей колец относительно оси отверстия при соотношениях длины кольца к внутреннему диаметру 1:1 и выше не должна лыть более ⅔ допуска на изготовление отверстия.