Конструкция экспериментальной концевой цилиндрической фрезы с изменяемыми углами винтовых режущих кромок Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 621.914.2

Канд. техн. наук С. И. Дядя1, Е. Б. Козлова1, канд. техн. наук Э. В. Кондратюк2, А. В. Шевченко1

1 Запорожский национальный технический университет, 2ГП «Ивченко-Прогресс»; г. Запорожье

КОНСТРУКЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КОНЦЕВОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФРЕЗЫ С ИЗМЕНЯЕМЫМИ УГЛАМИ ВИНТОВЫХ РЕЖУЩИХ КРОМОК

Описана конструкция и технология заточки экспериментальной концевой цилиндрической фрезы с изменяемыми углами винтовых режущих кромок.

Ключевые слова: тонкостенная деталь, фреза, концевое цилиндрическое фрезерование, винтовая режущая кромка.

За рубежом появились исследования [1], направленные на разработку новых конструкций концевых фрез повышенной виброустойчивости для обработки тонкостенных деталей на станках с ЧПУ. Идея этих разработок состоит в том, что изменением угла наклона винтовой режущей кромки — ю каждого последующего зуба, можно добиться разрушения механизма самонастраивания регенеративных автоколебаний. Регенеративные автоколебания наблюдаются в широком скоростном диапазоне фрезерования (особенно при обработке тонкостенных деталей), когда на поверхности резания появляются волны, как результат взаимного отклонения маложесткой детали и концевого инструмента. При одинаковом угле наклона винтовой режущей кромки — ю , каждый последующий зуб фрезы срезает стружку не только переменной толщины, связанной с кинематикой цилиндрического фрезерования, но и переменной толщины, связанной с появлением волнистости на поверхности резания, т. е. наблюдается хорошо известный эффект — резания по предыдущему вибрационному следу.

При рассмотрении развертки поверхности резания установлено, что направление волн соответствует углу наклона винтовой режущей кромки — ю , как показано на рис. 1, а, причем их смещение, при резании каждым очередным зубом, при встречном фрезеровании, направлено против направления перемещения режущей кромки — А, а при попутном совпадает с направлением — А [2]. Таким образом, волны на поверхности резания после нескольких проходов зубьев с одинаковым углом наклона режущей кромки — w начинают перемещаться с определенной фазой смещения — у, настраивая механизм самовозбуждения автоколебаний. Но, если каждый последующий зуб фрезы будет иметь угол наклона винто-

вой режущей кромки — ю 2, отличный от угла ю 1 у предыдущего зуба, то механизм самонастраивания автоколебаний будет нарушен и уровень их возбуждения будет намного ниже (рис. 1, б).

Влияние уровня изменения углов наклона режущей кромки — ю на возбуждение автоколебаний при концевом цилиндрическом фрезеровании возможно исследовать экспериментально, если разработать конструкцию фрезы, у которой каждый режущий зуб можно устанавливать с различными углами — ю .

Целью настоящей статьи является описание конструкции экспериментальной концевой цилиндрической фрезы с изменяемыми углами винтовых режущих кромок — ю и метода их заточки.

В работе [2] описан экспериментальный стенд для изучения вынужденных и автоколебаний, возникающих в тонкостенной детали при ее концевом фрезеровании. Особенностью стенда является возможность раздельного изучения влияния условий стружкообразования и свойств упругой системы (УС) тонкостенной детали на особенности возбуждения колебаний. Стенд позволяет рассматривать условия свободного, прямо-и косоугольного цилиндрического фрезерования с различной шириной среза — Ь.

Конструкция фрезы (рис. 2) приспособлена для проведения экспериментальных исследований на этом измерительной стенде.

В корпус 1 можно устанавливать от одного до четырех режущих зубьев — 2, имеющих круглое поперечное сечение. Это позволяет поворачивать их (т. е. режущие кромки) в широком диапазоне углов наклона ю ±45° по отношению к оси фрезы.

Сверху и снизу режущий зуб — 2 закрепляется винтами — 4, через свинцовые прокладки — 5.

© С. И. Дядя, Е. Б. Козлова, Э. В. Кондратюк, А. В. Шевченко, 2014

ISSN 1727-0219 Вестник двигателестроения № 1/2014

- 71 -

Обратная сторона режущего зуба сделана в виде конуса с углом 45°, который упирается в коническую поверхность упора — 3. Упор препятствует радиальному перемещению режущего зуба при его ударе в процессе фрезерования. По мере износа режущего зуба и его переточки, упор может перемещаться по резьбе вверх и поддерживать плотный контакт с зубом. Для предотвращения проворачивания упора — 3, предусмотрены стопорные винты — 6 и свинцовые прокладки — 5.

Фреза

Общий вид экспериментальной концевой 4-зубой цилиндрической фрезы с изменяемыми углами винтовых режущих кромок представлен на рис. 3.

На рис. 4 представлено приспособление для винтовой заточки режущей кромки фрезы, которое закрепляется на столе универсального станка мод. 3А64. Заточку производят кругами чашечного профиля по задней поверхности, рис. 5.

Поверхность резания

Обработанная поверхность

Обрабатываемая поверхность

Расположение болн на поверхности резания I,'показаны бершины болн)

Направление перемещения болн регенерации

Рис. 1. Развертка поверхности резания при цилиндрическом фрезеровании с волнами регенерации:

а — расположение волн регенерации на поверхности резания и направление их перемещения при резании зубом с одинаковыми углами — <в ; б — расположение волн регенерации на поверхности резания при проходе каждого очередного зуба с различными углами <в . 1 — при встречном фрезеровании; 2 — при попутном фрезеровании. А — направление перемещения режущей кромки по поверхности резания

а

Рис. 2. Конструкция экспериментальной концевой цилиндрической фрезы с изменяемыми углами винтовых

режущих кромок — ю :

1 — корпус фрезы; 2 — режущий зуб; 3 — регулируемый упор; 4 — винт для крепления зуба фрезы; 5 — свинцовая

прокладка; 6 — винты для крепления упора

Рис. 4. Приспособление для заточки винтового зуба по задней поверхности:

Рис. 3. Общий вид экспериментальной концевой

1 — стол заточного станка; 2 — приспособление; 4~зуб°й цшшвдричеа^ фрезы с измегаемыми углат^и 3 _ концевая цилиндрическая фреза; 4 - режущий зуб; винтовых режущих кромок — ю 5 — упорка

1727-0219 Вестник двигателестроения № 1/2014

— 73 —

Угол a может быть определен по формуле:

2h

a = arcsm -

D

фр

где h — высота опускания режущей кромки от

оси фрезы на расстоянии радиуса фрезы

D

фр

2

Рис. 5. Схема заточки винтового режущего зуба:

1 — шлифовальный круг; 2 — зуб фрезы; 3 — корпус фрезы; 5 — упорка

Передняя поверхность зуба фрезы плоская, с углом у = 0, опирается на упорку — 5 и скользит по ней при качании фрезы и продольном возвратно-поступательном движении стола заточного станка. В результате этих движений формируется винтовая линия режущей кромки с одинаковым значением заднего угла а по всей ее длине.

Величину угла — w выставляют поворотом зуба фрезы до заточки.

Выводы

Разработаны конструкция и технология заточки экспериментальной концевой цилиндрической фрезы, позволяющей установку режущих зубьев с разным углом наклона винтовых режущих кромок — w.

Список литературы

1. Ahmad Yusoff Optimisation of variable helix end milling tools. (The Univercity or Shefield), PhD,22/09/2010. - 204 p.

2. Логоминов В. А. Формирование шероховатости обработанной поверхности при концевом цилиндрическом фрезеровании тонкостенных элементов деталей : дис. ... кандидата техн. наук : 05.03.01 / Логоминов Виктор Алексеевич. — Запорожье, 2013. — 226 с.

Поступила в редакцию 22.04.2014

Дядя C.I., Козлова О.Б., Кондратюк Е.В., Шевченко А.В. Конструкщя експеримен-тально! кшцево! цилщдрично! фрези ¡з зминюваними кутами гвинтових рвальних кромок

Описана конструкцЯ i технолог1я заточування експериментальног ктцево1 цилтдрич-но1 фрези i3 змшюваними кутами гвинтових рiзальних кромок.

Ключовi слова: тонкюстшна деталь, фреза, ктцеве цилшдричне фрезерування, гвинтова рiзальна кромка.

Diadia S., Kozlova Ye., Kondratjuk E., Shevchenko A. Construction of experimental end-capping cylindrical milling cutter with changeable corners of spiral cutting edges

A construction and technology of sharpening of experimental end-capping cylindrical milling cutter are described with the changeable corners of spiral cutting edges.

Key words: the thin-walled detail, milling cutter, end-capping cylindrical milling, spiral cutting edge.