Расчет режимов фрезерования торцовой фрезой

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ДЕРЕВООБРАБОТКА
РАСЧЕТ РЕЖИМОВ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ТОРЦОВОЙ ФРЕЗОЙ
И.Т. ГЛЕБОВ, каф. станков и инструментов Уральского ГТУ
Методом фрезерования торцовой фрезой обрабатывается большое количество профилей деталей дверей, дверных коробок, филенок, мебельных рамок, деталей окон, раскладок, штапиков, наличников, плинтусов и др. На рис. 1 приведены примеры профилей некоторых деталей.
Рис. 1. Обработка профилей деталей: а — бруска двери- б — бруска дверной коробки- в — мебельной филенки- г — выборка четверти
Боковая режущая кромка лезвия торцовой фрезы может быть прямой или криволинейной, наклонной или вертикальной. Торцовая кромка прямая.
В современных торцовых фрезах используются неперетачиваемые твердосплавные ножи одноразового использования.
Фиктивная сила и касательное давление срезаемого слоя
При продольном фрезеровании древесины торцовой фрезой боковая наклонная режущая кромка выполняет резание продольно-поперечно-торцовое (рис. 2). При угле наклона боковой режущей кромки фн = 0 резание на дуге контакта изменяется от продольного, когда происходит врезание лезвия в древесину, до поперечного в момент выхода зуба из заготовки. Если угол фн = 90°, то резание изменяется от продольного в момент врезания до торцового в момент выхода зуба из древесины.
Для продольно-поперечного резания древесины сосны значение фиктивной силы резания р, Н/мм, найденное по методике А. Л. Бершадского, равно [1]
Рис. 2. Параметры торцово-конического фрезерования
р"_# = 1,57 — 0,0065фс. (1)
Касательное давление срезаемого слоя на переднюю поверхность лезвия k, МПа, равно k//# = (0,196 — 0,184фс)5 + [0,069 -- 0,011(0,069 — Б) фс]У' - (5,4 — 0,053фс), (2) где фс — угол скоса на середине дуги контакта, измеряемый между режущей кромкой и волокнами древесины при фн = 0 (значение фс подставляется в градусах) —
V' - скорость резания, м/с- если скорость главного движения V & lt- 50 м/с, то V' = 90 — V, иначе V' = V-
Б — коэффициент, при угле резания 5 & lt- 55° Б = 0,059, при 5 & gt- 55° Б = 0,069.
При переходе резания от продольно-поперечного к продольно-поперечно-торцовому, когда 0 & lt- фн & lt- 90°, сопротивление резанию будет увеличиваться. Полагая, что увеличение значений р и k произойдет пропорционально углу наклона фн, получим
P//-#-± = P//-# +(P± - P/J фн / 90, (3)
k//-#-l = k//-# +(k_L — V фн / 90. (4)
По данным А. Л. Бершадского, для древесины сосны р = 4,8 Н/мм-
kL = 0,555 + 0,196V' - 19,62. (5)
При ширине фрезерования В среднее значение угла скоса фс имеет место на середине дуги контакта и равно
фс
ф
1 к
— = arcsin
2
V
В
ср
?
D
ср
(6)
где D — средний диаметр окружности резания фрезы, мм.
D = D. + t / tgф, (7)
Ср min 0 тн' 4 '-
где t — глубина фрезерования, мм.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
71
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Средняя скорость главного движения при фрезеровании
V = n D n / 60 000, м/с где n — частота вращения фрезы, мин-1.
По формулам (3) и (4) получим = 1,57 — 0,0065 фс (1 — 0,0111 фн) + 0,0359Фн- (8) k//-#-1 = 5[0,196 + 0,0039фн — 0,184фс (1 -- 0,0111фн)] + V[0,069 — 0,0Н11фс (0,069 — Б)(1 --0,011 фн) + 0,143 фн]°- 5,4 +
+ 0,053фс (1 — 0,011 фн) — 0,158фн. (9)
Здесь фс, фн, 5 подставляются в град.
Геометрия срезаемого слоя
Глубина фрезерования (глубина резания при фрезеровании) t, мм — толщина слоя материала, снимаемого с поверхности заготовки фрезой за один проход. Она равна расстоянию между обрабатываемой и обработанной поверхностями (рис. 2).
Ширина фрезерования В, мм — ширина поверхности обрабатываемой фрезой за один проход (рис. 2).
Среднее значение ширины фрезерования В, мм — расстояние от боковой кромки заготовки до точки, расположенной на середине ширины срезаемого слоя наклонного профиля:
В = В + 0,5t / tgф.
Ширина срезаемого слоя b, мм — ширина сечения срезаемого слоя, удаляемого с заготовки за один проход
b = t / sinфн, (10)
где фн — угол наклона боковой режущей кромки к обработанной поверхности.
Средний угол контакта для среднего диаметра фрезы определяется на середине глубины фрезерования и равен из (6)
фк = 2фс.
Средняя длина дуги контакта
l = nD ф / 360, (11)
где фк — средний угол контакта лезвия с заготовкой, рад.
Толщина срезаемого слоя а, мм, измеряется как наикратчайшее расстояние между предыдущей и последующей поверхностями резания на середине дуги контакта. При встречном фрезеровании толщина срезаемого слоя изменяется от нуля, когда режущая кромка врезается в древесину, до максимального значения в момент выхода лезвия из заготовки. Среднее значение толщины срезаемого слоя можно найти по следующей формуле
a = S sinф sinф, (12)
где Sz — подача на зуб, мм-
фср — средний угол на дуге контакта, равный
фк / 2-
Для продольно-торцового резания можно принять угол перерезания волокон фв = фср.
Силы резания при фрезеровании
Силы резания на зубе фрезы определяют для двух диапазонов толщины срезаемого слоя: а & gt- 0,1 мм и, а & lt- 0,1 мм. Для диапазона, а & gt- 0,1 мм силу резания находят по формуле
F, = a a (a p + ka) b, Н.
x зуб n w 4 р* '- '
(13)
Для диапазона, а & lt- 0,1 мм силу резания следует определять по формуле [2]
Fx зуб = aaw[(a pp + 0,1k)(- 1/Xa2 +
ХЗУ +0,2/Xa + 1 — 0,01/X)]b, Н, (14) где р, k — фиктивная сила резания и касательное давление для древесины сосны с влажностью 12%-
ап, аw — поправочные коэффициенты на породу древесины и влажность-
X — коэффициент-
X = р2+0,2р + 0,01,
где р — радиус закругления режущей кромки зуба фрезы, мм.
Обозначим
F = a pp + 0,1k, m. = F / aab F
x 0,1 р 7 7 1 x зуб n w x 0,17
тогда при, а = 0,1 мм- m1 = 1.
Запишем уравнение (14) в форме приведенного квадратного уравнения
a2 — 0,2a — 1 + X (m1 — 1) = 0, при решении которого получим
а = 0,1 -^X (1 -ml). (15)
При решении обратных задач, когда по силе резания на лезвии определяют толщину срезаемого слоя а, следует поступать так:
— если m1 & gt- 1, то надо пользоваться уравнением
F б
хзуб
aab
ap
a = ¦
— если m1 & lt- 1, то надо пользоваться уравнением (15).
Пример расчета
Дано. На фрезерном станке из древесины сосны с влажностью 12% обрабатывается деталь сложного профиля (рис. 2). Ширина фрезерования Втт = 22 мм, глубина фрезерования t = 8- 12-
72
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
ДЕРЕВООБРАБОТКА
15- 20 мм, минимальный диаметр окружности резания наклонной режущей кромки Dmin = 120 мм, угол наклона боковой режущей кромки фн = 45°, частота вращения вала n = 5000 мин-1, число ножей z = 4, угол резания ножей 5 = 70°. Ножи выполнены из твердого сплава марки ВК15. Период стойкости ножей Т = 1200 мин
Мощность электродвигателя механизма главного движения станка Р = 3 кВт, КПД передачи п = 0,94.
Определить скорости подач и построить график скоростей подач.
Решение. 1. Средний диаметр окружности резания фрезы (результаты расчета сведены в табл. 1)
D = D + t / tgф = 120 + 8 / tg45 = 128 мм.
ср min °тн 0
2. Скорость главного движения
V = nD n/60 000 = 3,14 • 128 • 5000 / 60 000 = 33,51 м/с.
3. Среднее значение ширины фрезерования
B = B + 0,5t / tgф = 22 + 0,5 • 8 / tg45 = 26 мм.
4. Значение угла скоса
фс = arcsin
В
1 ср
----= arcsin
D
ср
26
128
= 26,8°.
5. Угол контакта боковой режущей кромки с заготовкой
фк = 2фс = 2−26,8 = 53,6°. 6. Длина дуги контакта
l = nD ф / 360 = (3,14×128×53,6) / 360 = 59,8 мм.
7. Прирост затупления лезвий за время работы при коэффициентах использования станка и производительности К= 0,92- Кп = 0,94
А = y. l nTK К / 1000 = 0,6 • 69,3 • 5000 х X 1200 • 0,92 • 0,94 / 1000 = 18,6 мкм.
8. Фиктивная сила резания
р//Ф1 = 1,57 — 0,0065фс (1 — 0,0111фн) + 0,0359фн = = 1,57 — 0,0065×26,8(1 — 0,0111×45) +
+ 0,0359×45 = 3,1 Н/мм.
9. Касательное давление стружки на переднюю грань
k = 5 [0,196 + 0,0039фн — 0,184фс (1 — 0,011 фн)] + + Г[0,069 — 0,01^(0,069 — Б)(1 — 0,011фн)Н+ +0,143фн] - 5,4 + 0,053фс (1 — 0,011фн) — 0,15Н8фн = = 70[0,196 + 0,0039×45 — 0,184Н х 26,8(1 -- 0,011×45)] + (90 — 33,51)[0,069 — 0,011 х х 26,8(0,069 — 0,069)(1 — 0,011×45) +
+ 0,143×45] - 5,4 + 0,053×26,8(1 -- 0,011×45) — 0,158×45 = 20 МПа 10 Коэффициент затупления
а = 1 + (1 + 0,1-) —
К Ар
20 18,6
— = 1 + (1 + 0,1-)-- = 1,56.
р ро + 50 3,1 5 + 50
11. Окружная касательная сила резания Fo = 1000^/V = 1000 • 3 • 0,94 / 33,51 = 84,2 Н.
12. Средняя сила резания на дуге контакта
F, = F nD / (l z) =
= 84,2 • 3,14 • 128 / (59,8 • 4) = 141,4 Н.
Таблица
Результаты расчетов
Параметры Обозначение Размерность Глубина фрезерования t, мм
8 12 15 20
Средний диаметр фрезы D мм 128 132 135 140
Скорость резания V м/с 33,51 34,56 35,34 36,65
Средняя ширина фрезерования В мм 26 28 29,5 32
Угол скоса Фс град 26,8 27,4 27,9 28,6
Угол контакта Фк град 53,6 54,8 55,7 57,1
Длина дуги контакта l к мм 59,8 63,2 65,7 69,8
Прирост затупления д мкм 18,6 19,7 20,4 21,7
Фиктивная сила резания р Н/мм 3,1 3,1 3,09 3,09
Касательное давление k МПа 20 19,84 19,72 19,52
Коэффициент затупления ар — 1,56 1,59 1,61 1,64
Окружная сила резания F xo Н 84,2 81,6 79,8 76,9
Средняя сила резания на дуге контакта Н 141,4 133,9 128,8 121,2
Средняя ширина среза b мм 9,4 14,1 17,6 23,5
Коэффициент га. mx — 2,2 1,38 1,05 0,73
Толщина срезаемого слоя, а мм 0,51 0,23 0,12 0,035
Подача на зуб S мм 1,6 0,71 0,36 0,102
Скорость подачи V м/мин 32 14,2 7,2 2,04
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 1/2007
73

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой