Дисковые и пальцевые модульные фрезы, их конструкция и особенности геометрии

Определение скорости вращения детали

Скорость вращения детали vд определяют по формуле:

где d – диаметр шлифования, мм.

В связи с тем, что частота  вращения деталей в большинстве  конструкций станков регулируется бесступенчато, принятую частоту вращения детали принимают за действительную.

Определение окружной скорости абразивного круга

Для абразивных кругов на керамической связке окружная скорость вращения круга составляет до 35 м/с; на бакелитовой связке 65…100 м/с; на вулканитовой – до 75 м/с.Окружная скорость абразивного круга на конкретном станке определяется частотой вращения шпинделя и диаметром круга (данные берутся из паспорта

станка):

где d_к – диаметр круга, мм; n_к – частота вращения круга, мин ^-1.

Для получения высокого качества обработанной поверхности и обеспечения максимальной производительности процесса желательно выбирать наибольшую скорость резания (с учетом ранее приведенных ограничений).

В случае использования  нового, не изношенного, круга принимают  минимальную частоту вращения круга.

Мощность, затрачиваемая  на резание (N_р) должна быть меньше или равна

мощноcти на шпинделе (N_шп):

N_р  ≤ N_шп = Nэ · η,

где N_э – мощность электродвигателя станка, кВт;

η – кпд привода  шлифовального станка, η = 0,8.

Мощность резания при  шлифовании равна:

с продольной подачей (на проход)N_р = С_N· ·v_д^r · t^x · s_пр^y · d^q,

с поперечной подачей (на врезание)

N_р = С_N · v_д^r · t^x · d^q · b^z,

где С_N – постоянный коэффициент;

v_д – скорость вращения детали, м/мин;

t –глубина резания.

При шлифовании на проход t = s_поп, мм/ход или мм/2 ход, пришлифовании с врезанием t = sпоп., мм/об;

s_пр – продольная подача, мм/об;

d – диаметр шлифования, мм;

b – ширина шлифования (длина шлифуемого участка детали), мм; r, x, y, z, q – показатели степени.

Значения показателей степени и коэффициента С_N приведены в справочной литературе.

Если условие N_р ≤ N_шп не выдерживается, то необходимо уменьшить величину продольной подачи s_пр или при врезном шлифовании поперечную подачу s_поп.

 

 

№212

На зубофрезерном  станке 53А50 нарезают цилиндрическое зубчатое одновенцовое колесо с плоскими обработанными  торцами с числом зубьев Z=42 , модулем m=3, шириной венца b=24, углом наклона β=15°, материал – серый чугун 180 HB, обработка – черновая ( под зубодолбление), число обработок одновременно 6, зубчатое колесо косозубое.

 

Расчет режимов резания  на фрезерование зубчатого колеса. Материал обрабатываемой заготовки серый чугун  HB180, с охлаждением.

Выбираем  цельную червячную фрезу d_a0 =112 мм, d=40 мм, L=112 мм, с модулем m=3 мм, имеющую наружный диаметр, выполненную из стали Р6М5.

Cхема обработки:

Рисунок 212.1 Схема обработки  червячными фрезами:

а – встречное фрезерование, б – попутное фрезерование.

 

Глубина резания.

Глубина резания при  фрезеровании серого чугуна HB180 под зубодление равна t=1,4·m=1,4·3=4,2 мм.

Для обеспечения шероховатости поверхностей нарезаемых зубьев порядка R_а=1,6 мкм под зубодолбление, черновая подача S₀=1,8…3,4 мм/об. принимаем по паспорту станка S₀=2,0 мм/об.

Скорость резания  фрезерования червячной фрезой находим по формуле:

   

                  [1,283]

где С_v - коэф. обрабатываемости; С_v=68,5;

d_а0 - диаметр фрезы, d_а0 =112 мм;

Т - стойкость фрезы, мин; Т=120 мин;

t - глубина фрезерования, мм;

В_Ф - ширина фрезерования, мм; здесь В_Ф=24 мм;

K_v - коэф. для инструмента из быстрорежущей стали равен K_v=1;

q=0,25, m=0,2, x=0,3, у=0,2, u=0,1.

Откуда:

Определение частоты  вращения фрезы.

Частоту вращения фрезы  находим по формуле:

n_ф=

, об/мин,                                      

где V_рез -скорость резания, м/мин;

 - постоянная, =3,14;

d_а0- диаметр фрезы, мм.

Откуда

  

об/мин.

Cогласно паспорту данного станка принимаем частоту вращения шпинделя равную n_ш=125 об/мин.

Определение фактической  скорости резания.

Находим фактическую  скорость резания по формуле:

 м/мин

где  - постоянная, =3,14;

d_а0 - диаметр фрезы, мм;

n_ш - частота вращения шпинделя, об/мин.

Откуда

  м/мин.

Определение силы резания.

Силу резания фрезерования впадин зубчатого колеса дисковой модульной  фрезой находим по формуле (3.3):

                [1,283]

где  С_р - коэф. обрабатываемости; С_р=68,2;

t - глубина резания, мм;

S₀ - подача, S₀=2 мм/об;

B_ф - ширина фрезерования, мм; здесь В_Ф=24 мм;

d_а0 - диаметр фрезы, мм;

n_ш - частота вращения шпинделя, об/мин.;

К_р - коэффициент для инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 равен К_р=1,0;

х, у, u, q, w - коэффициенты равны:

х=0,9, у=0,72, u=1,0, q=0,83, w=0.

Откуда

Определение мощности резания 

Находим мощность резания  по формуле:

N_рез=

                     [1,290]

где  Р_z - сила резания, Н;

V_факт - фактическая скорость резания, м/мин.

Откуда

 

Рассчитаем основное технологическое время:

где

- ширина фрезерования, В= 24 мм;

t - глубина фрезерования, t=4,2;

- перебег фрезы,  =3…5 мм, =4 мм;

- число нарезаемых зубьев, =12;

- число оборотов шпинделя, =125 об/мин;

- осевая подача, =2 мм/об;

- число заходов фрезы, к=1.

Тогда

 

 

 

 

№ 275

На круглошлифовальном станке 3М131 шлифуется шейка вала диаметром D= 65h9 мм и длиной L_D=90 мм. Параметр шероховатости R_a =1,6 мкм, материал – сталь 40ХНМА, НRC 49, обработка предварительная.

Припуск на обработку Z= 0,22, движение продольное.

 

Схема обработки.

 

Расчет режимов  резания на шлифование шейки вала.

Материал обрабатываемой заготовки 40ХНМА, с охлаждением.

Инструмент – шлифовальный круг плоский прямого профиля  марки ПП350×40×127 24А40С27К530.

Выбираем частоту вращения круга n_мах=1600 об/мин.

Назначим скорость движения круга – V_д=30….35 м/сек. V_д=30 м/сек.                                                                                                      [1,301]

Глубина резания.

Глубина предварительного шлифования t=0,01...0,025 мм. [1,301]

Выбираем t=0,02 мм.

Шлифование за Z/t =0,22/0,02=11 проходов.

 

Подача.

Подача продольная s_пр= (0,3…0,7)· В =1,2…2,8 м/мин.         [1,301]

Выбираем s_пр= 1,5 м/мин.

Мощность.

Эффективная мощность при продольном шлифовании вычисляется по формуле:

 

                                              [1,300]

где

V_д=30 м/сек;                                                                                 

t=0,02 мм;

d – диаметр заготовки, d=65 мм;

 s – подача, s=1,5 м/мин.

Постоянная С_N и показатели степени соответственно равны:

С_N=2,65;                                                                                         [1,303]       

r=0,5;                                                                                              [1,303]       

x=0,5;                                                                                              [1,303]       

y=0,6;                                                                                              [1,303]  

q= 0,2;                                                                                             [1,303]

Обработка возможна, т.к. мощность резания меньше мощности двигателя станка  N_рез<N_дв (6,0< 11,5·0,8=9,2 кВт).

Основное технологическое  время:

где L - длина продольного хода детали равное длине детали, мм;

h - припуск на обработку,  мм;

К - коэффициент, учитывающий  точность шлифования и износ круга.

При чистовом шлифовании- К = 1,3-1,7.

мм

где

l - длина обрабатываемой  поверхности, мм;

В - ширина круга, мм.

 

№233

На резьбофрезерном  станке 5Б63 гребенчатой фрезой нарезают наружную метрическую резьбу диаметром d_p = М20 мм и с шагом P=2,5 8h на длине l_p = 34 мм,  материал сталь 40ХН, НВ=750 МПА.

 

Решение.

Схема обработки:

 

 

Расчет режимов  резания на нарезание резьбы гребенчатой  фрезой.

Материал обрабатываемой заготовки сталь 40ХН, с охлаждением.

Инструмент – гребенчатая фреза D_ф=32 мм, число зубьев -10, L=30 мм, материал фрезы – Р6М5.

Глубина фрезерования.

Глубина фрезерования равна t=3 мм.

Подача.

Подача на зуб s_z= 0,05…0,06 мм.         [1,295]

Выбираем s_z= 0,05 мм по паспорту станка.

Скорость резания  фрезерования гребенчатой фрезойнаходим по формуле:

   

                  [1,283]

где С_v - коэф. обрабатываемости; С_v=68,5;

d - диаметр фрезы, d_а0 =32 мм;

Т - стойкость фрезы, мин; Т=120 мин;

t - глубина фрезерования, мм;

В_Ф - ширина фрезерования, мм; здесь В_Ф=34 мм;

K_v - коэф. для инструмента из быстрорежущей стали равен K_v=1;

q=0,25, m=0,2, x=0,3, у=0,2, u=0,1.

Откуда:

Определение частоты  вращения фрезы.

Частоту вращения фрезы  находим по формуле:

n_ф=

, об/мин,                                      

где V_рез -скорость резания, м/мин;

 - постоянная, =3,14;

d- диаметр фрезы, мм.

Откуда

  

об/мин.

Cогласно паспорту данного станка принимаем частоту вращения шпинделя равную n_ш=630 об/мин.

Определение фактической  скорости резания.

Находим фактическую  скорость резания по формуле:

 м/мин

где  - постоянная, =3,14;

d_а0 - диаметр фрезы, мм;

n_ш - частота вращения шпинделя, об/мин.

Откуда

  м/мин.

Определение силы резания.

Силу резания фрезерования впадин зубчатого колеса дисковой модульной фрезой находим по формуле (3.3):

                [1,283]

где  С_р - коэф. обрабатываемости; С_р=68,2;

t - глубина резания, мм;

S_z - подача, S_z=0,05 мм/об;

B_ф - ширина фрезерования, мм; здесь В_Ф=34 мм;

d - диаметр фрезы, мм;

n - частота вращения шпинделя, об/мин.;

К_р - коэффициент для инструмента из быстрорежущей стали Р6М5 равен К_р=1,0;

х, у, u, q, w - коэффициенты равны:

х=0,9, у=0,72, u=1,0, q=0,83, w=0.

Откуда

Определение мощности резания 

Находим мощность резания  по формуле:

N_рез=

                     [1,290]

где  Р_z - сила резания, Н;

V_факт - фактическая скорость резания, м/мин.

Откуда

Обработка возможна, так как

Рассчитаем основное технологическое время:

где

- ширина фрезерования, В= 34 мм;

t - глубина фрезерования, t=3 мм;

- перебег фрезы,  =3…5 мм, =4 мм;

p – шаг резьбы,р =2,5;

- число оборотов шпинделя, =630 об/мин;

- подача, =0,05 мм/об;

- число заходов фрезы, к=1.

Тогда

 

№ 254

На горизонтально-протяжном  станке протягивают цилиндрическое отверстия диаметром D=65 Н7 мм и длиной l=90 мм. Параметр шероховатости R_a=1,6 мкм ( V6) при обработке по 7 квалитету точности. Одновременно обрабатывается одна заготовка. Протяжка изготовлена из быстрорежущей стали Р6М5.

Конструктивные элементы протяжки: подъем на зуб на сторону S_z=0,09 мм; общая длина L_пр =620 мм, длина до первого зуба l₁=320 мм; шаг режущих зубьев t =18; число зубьев в секции прогрессивных протяжек Z_c=2.

Материал заготовки: сталь 40ХН, НВ 215 МПа.

Схема прогрессивная.

Модель станка: 7Б56.

 

Решение.

 

Схема обработки.

 

Расчет режимов  резания.

Выбираем протяжку по ГОСТ 20365-85, диаметром D=65мм, материал инструмента – Р6М5.

Передний угол – γ=15°, задний угол α: у черновых зубьев – 3°, чистовых – 2°, калибрующих – 1°.

Подача.

Подача на зуб равна  подъему на зуб на сторону S_z=0,09 мм. 

Периметр резания.

Периметр резания зависит  от формы и размеров обрабатываемого  отверстия и схемы резания.