Процесс выбора режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ

Процесс выбора режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ может быть условно разбит на четыре этапа (рис. 1): назначение совокупности видов инструментов для выполнения маршрута обработки данной детали на фрезерном станке с ЧПУ, определение технологических параметров каждого вида инструмента (материала режущей части, углов заточки режущих кромок, количества зубьев и пр.), которое производится по сбщемашиностроительным рекомендациям; выбор геометрических параметров инструмента, отражающих специфику обработки на станках с ЧПУ и определяющих, как правило, содержание операции; определение конструктивных особенностей для каждого типа фрез.

Рис. 1. Схема выбора режущего инструмента для фрезерных станков с ЧПУ

Геометрические параметры фрез (рис. 2) выбираются для каждого из позиционных переходов, на которые расчленяется зона обработки детали, с учетом конструктивно-технологических параметров обрабатываемых поверхностей. В связи с тем, что при обработке детали формообразующими в элементарных переходах являются три поверхности режущего инструмента – периферия, торец, радиус и их сопряжения, ниже рассматриваются соответственно параметры фрез, необходимые для обработки стенок контура, примыкающих к ним плоскостей и сопрягающих радиусов.

Рис. 2. Геометрические параметры концевой фрезы

Диаметр концевой фрезы D для чистовой обработки контура выбирается по номинальному размеру наименьшего типового радиуса сопряжения элементов, образующих вогнутость на контуре (конструктивного радиуса в плане) без учета допуска на изготовление, предназначенного для компенсации погрешностей системы станок – приспособление – инструмент – деталь (СПИД). Выбранный диаметр D проверяется по условию жесткости инструмента Н ? 2,5D, где Н – максимальная высота стенки обрабатываемой детали. В случае невыполнения указанного условия принимается номинальный размер ближайшего большего типового радиуса, удовлетворяющий условию жесткости.

Радиус заточки торца фрезы r для чистовой обработки определяется номинальным размером наибольшего типового конструктивного радиуса сопряжения стенок в вертикальном сечении.

Длина режущей части L инструмента для внутреннего глухого контура определяется по формуле

L= Н + (5 ? 7) мм,

а для наружного и внутреннего сквозного контура

L= H + r + 5 мм

Если площадь торца фрезы достаточно велика, то фрезу можно использовать как для обработки контура, так и для обработки плоскостей. Диаметр торца фрезы

D_т = 2(R – r)

Экономически целесообразным для торцовки данной фрезой считается условие, при котором длина строки при торцовке не превышает длину траектории обработки контура.

При выборе инструмента, специально предназначенного для торцовой обработки участков плоскости и вследствие этого производящего только черновую обработку примыкающего контура, желательно, чтобы торец инструмента имел возможно большую площадь и не имел радиусной заточки. Однако диаметр D_черн фрезы ограничивается условием доступа инструмента во внутренние острые углы контура. Кроме того, желательно, чтобы припуск при обработке внутренних углов не превышал (0,2 ? 0,3) D. Исходя из этих условий, наибольший возможный диаметр инструмента может быть определен по формуле:

где ? – максимальный припуск при обработке внутреннего угла; ?₁– припуск для чистовой обработки контура; ? – наименьший угол сопряжения сторон в данном контуре; D₀ – диаметр окружности, сопрягающей стороны контура, он равен диаметру фрезы для чистовой обработки (рис. 3).

Рис. 3. Схема определения диаметра фрезы для черновой обработки.

Пользоваться фрезой без радиусной заточки торца возможно только в случае, если ?₁ > r. При ?₁ ? r следует выбирать r_черн в соответствии с рекомендациями, излагаемыми ниже.

При обработке колодца диаметр фрезы D не должен быть больше трех четвертей максимального диаметра D₀ окружности, вписанной во внутренний контур колодца (рис. 4). В случае необходимости врезания по наклонной линии следует обеспечить перемещение фрезы без зарезов колодца (с учетом припуска на окончательный проход) на длине не меньше трех диаметров фрезы.

Рис4. Схема расположения инструмента при обработке колодца:
а - вид сверху; б - вид сбоку.

Диаметр торца фрезы для торцовки ребер (рис. 5)

D_т= (5 ? 10) b,

где b– окончательная толщина стенки.

Рис. 5. Торцовка ребра детали концевой фрезой.

Радиус заточки торца определяется типовыми радиусами впадин на ребрах. Длина режущей части выбирается в зависимости от максимального перепада высоты ребра h.

Для черновой обработки величину радиуса заточки торца r_черн следует выбирать по следующим правилам.

Если величина радиуса сопряжения стенки с полкой r_тип, выполняемого при чистовой обработке, меньше величин припуска по стенке ?₁ или полке ?₂, то радиус заточки торца принимается равным минимально возможному (рис. 6, а и б).

Рис. 6. Выбор величины радиуса заточки торца концевой фрезы.

В тех случаях, когда величина радиуса сопряжения стенки с полкой r_тип больше величины припуска по стенке ?₁, а припуск по полке ?₂ равен нулю (рис. 6, в), то радиус заточки торца фрезы определяется по формуле

r_черн = r_тип – ? + 0,1D_черн

Если величины припусков по стенке и полке меньше величины радиуса сопряжения гтип стенки (рис. 6, г), то радиус заточки торца

r = 0,5D-(?₁+?₂ ?2?₁?₂) + 0,1D_черн

После уточнения выявленных технологических и геометрических параметров и конструктивных особенностей инструмента производится его окончательный выбор и заказ по ГОСТ или нормалям. При отсутствии подобного инструмента в ГОСТ или нормалях он заказывается как специальный. Диаметры фрез, предназначенных для чистовой обработки, в целях компенсации отжима и переточек выполняются с припуском +0,2 ? 0,3 мм.

В случае применения станков с автоматической сменой инструмента или же многоцелевых станков типа «обрабатывающие центры» используется инструмент, подналаживаемый по длине и имеющий специальные оправки, предназначенные для механизации его крепления. Подналадка инструмента по длине и контроль заточки режущих кромок производится в специальных устройствах.