Учебное пособие

Шлифовальные работы

14.7. Заточка фрез

Конструктивные элементы и геометрические параметры фрез

Фрезы используют на фрезерных станках для обработки плоских и фасонных поверхностей: открытых, сплошных и прерывистых плоскостей, пазов, уступов, канавок, шлицев, щелей, торцов при разрезке и т. п. Основные типы фрез приведены на рис. 14.31.

Фрезы получают наименование по ряду признаков: по основным конструктивным особенностям— цилиндрические (рис. 14.31, а, б), дисковые двух- и трехсторонние (рис. 14.31, и), угловые (рис. 14.31, м), фасонные (рис. 14.31, н), прорезные и отрезные (рис. 14.31, к, л), торцовые (рис. 14.31, в, д), концевые (рис. 14.31. е, ж) и шпоночные (рис. 14.31, з) фрезы;

Рис. 14.31. Основные типы фрез

по способу образования задней поверхности зуба — незатылованные, подвергающиеся заточкам по задней поверхности (рис. 14.32, б, в, г), и затылованные фрезы, сохраняющие форму и размеры профиля при заточках по передней поверхности (рис. 14.32, а);

Рис. 14.32. Формы зубьев у затылованных (а) и незатылованных фрез с прямой (б), двуугловой (в) и криволинейной (г) спинками

по методу крепления — концевые с коническим и цилиндрическим хвостовиками (К и Ц на рис. 14.31) и насадные фрезы, имеющие цилиндрические А или конические отверстия и торцовые Т базы крепления с продольными и поперечными шпоночными пазами П (см. рис. 14.31);
по конструкции закрепления зубьев — цельные, изготовляемые из одной заготовки, составные неразъемные (сварные) и фрезы со вставными зубьями и ножами;
по инструментальному материалу режущих элементов — из быстрорежущей стали, твердого сплава и сверхтвердых материалов;
по инструментальному материалу режущих элементов — из быстрорежущей стали, твердого сплава и сверхтвердых материалов;
по форме режущей кромки зуба — с прямым, наклонным и винтовым зубом.

Разнообразие конструкций фрез связано с условиями их применения. Для обработки открытых плоскостей на горизонтальнофрезерных станках применяют цилиндрические фрезы цельные или сборные со вставными ножами. Для обработки сплошных и прерывистых поверхностей на вертикально-фрезерных станках используют торцовые фрезерные головки. Фрезерование фасонных поверхностей производят фасонными фрезами, а обработку сопряженных плоскостей — торцовыми насадными фрезами цельными или со вставными ножами. Фрезерование пазов, уступов, полуоткрытых плоскостей осуществляют концевыми и дисковыми фрезами.

Рис. 14.33. Геометрические параметры цилиндрической фрезы (а), торцовой насадной фрезы (6) и торцовой фрезерной головки (в)

Основные поверхности и режущие кромки цилиндрической фрезы показаны на рис. 14.33, а: передняя поверхность l, спинка зуба 2, задняя поверхность 3 шириной f = 0,75—2,0 мм, ленточка 5 шириной 35°, т. е. половине главного угла в плане φ. При фрезеровании чугуна угол в плане φ уменьшают до 45—60°. При съеме припуска менее 3 мм в условиях высокой жесткости технологической системы угол в плане φ уменьшают до 30°.

14.23. Передние углы фрез цилиндрических, торцовых насадных, дисковых и концевых

Схемы заточки фрез и оснастка для установки фрез при заточке

Основным видом износа фрез является износ по задней поверхности на величину Из (рис. 14.34). Заточка, фрез с незатылованными зубьями производится по задней поверхности, а фрез с затылованными зубьями — по передней поверхности. Поэтому толщина h слоя металла (мм), снимаемого за одну заточку, будет зависеть от схемы заточки:

для фрез с затылованными зубьями (рис. 14.34, 6) h = h_З + Δh = h_З + (0,1-0,2),
для фрез с незатылованными зубьями (рис. 14.34, а)

где Δh — дополнительно снимаемый слой в пределах 0,1— 0,2 мм.

Рис. 14.34. Схемы износа и заточки зуба фрезы

Наиболее вероятным является припуск на заточку: для черновых фрез от 0,3 до 0,5 мм, для чистовых фрез от 0,15 до 0,20 мм. Пределы толщины слоя, снимаемого при заточке фрез разной конструкции, приведены в табл. 14.24.

14.24. Толщина слоя, снимаемого при заточке, мм

В качестве критерия затупления фрез принят износ h_З по задней поверхности: при черновом фрезеровании чугуна 1,5—2,0 мм, при чистовом фрезеровании стали, чугуна и жаропрочных сплавов 0,3—0,5 мм.

Фасонные фрезы с затылованными зубьями затачивают по передней поверхности кругами тарельчатой формы при установке фрезы в центрах или на оправке, связанной со шпинделем делительного устройства. Установка круга относительно затачиваемой фрезы зависит от величины переднего угла и рабочей поверхности тарельчатого круга (рис. 14.35, а—в).

Рис. 14.35. Схемы установки шлифовальных кругов при заточке передней (а—в) и задней (г—е) поверхностей фрез

При γ = 0 торец шлифовального круга располагается в осевой плоскости (рис. 14.35, а), при γ = 0 торец круга смещается параллельно осевой плоскости на величину r_н = (D/2) sinγ, где D — диаметр фрезы, на котором задана величина переднего угла γ.

При заточке передней поверхности конической поверхностью круга с углом α_ш образующей конуса (рис. 14.35, в) смещение наиболее удаленной точки профиля равно l = (D/2) х sin(γ + α_ш). Смещение r_н образующей конической поверхности круга относительно оси затачиваемой фрезы не зависит от угла γ и равно r_н = (D /2) x sinγ (рис. 14.35, в). Угловую фиксацию фрезы 1 при заточке осуществляют с помощью упорки 2 (рис. 14.36, а) или делительного приспособления (рис. 14.36, 6) с делительным диском 3. Более высокая точность по окружному шагу между зубьями и по радиальному биению зубьев обеспечивается при заточке с помощью делительных дисков 3 или делительных приспособлений, поставляемых к универсально-заточ-ному станку.

Рис. 14.36. Схемы фиксации фрезы при заточке по передней поверхности с помощью упорки (а) или делительного приспособления (б)

На рис. 14.37 показано приспособление для заточки фасонных затылованных фрез по передней поверхности. Фреза устанавливается на палец 3, имеющий сменные втулки 4 для заточки фрез с разным диаметром базового отверстия. С помощью шаблона 6, закрепленного в стойке 5, привернутой к боковой поверхности поворотного стола 1, устанавливается необходимое смещение r_н (см. рис. 14.35, в) передней поверхности относительно осевой плоскости фрезы в зависимости от переднего угла у. Передняя поверхность фрезы упирается в базовую поверхность шаблона 6 и совмещается с торцовой рабочей поверхностью шлифовального круга. При этом упор 7 подводится к спинке зуба и его положение фиксируется винтом 8.

Рис. 14.37. Приспособление для заточки фасонных затылованных фрез по передней поверхности

Необходимая для съема припуска подача устанавливается вращением затачиваемой фрезы относительно своей оси с помощью винта 9. При заточке фрез с наклонным зубом поворотный стол 1 устанавливается под необходимым углом относительно основания 2. При съеме припуска за несколько проходов подача на глубину врезания осуществляется каждый раз после полного поворота фрезы, что обеспечивает минимальное радиальное биение профиля зубьев фрезы, у фрез с незатылованными зубьями вначале производится заточка задних поверхностей, а затем — передних. На задней поверхности некоторых типов фрез (например, цилиндрических) допускается цилиндрическая ленточка шириной не более 0,05 мм.

Задние поверхности обычно шлифуют торцом чашечного круга (см. рис. 14.35, г) с небольшим разворотом его оси в горизонтальной плоскости на угол 1—2° (на рис. 14.35, г не указано), чтобы устранить подрез зуба и уменьшить площадь касания круга с затачиваемой поверхностью.

Положение зуба фиксируется упоркой, имеющей смещение относительно осевой горизонтальной плоскости на величину h = (D/ 2) sin α.

Возможно также проводить заточку задней поверхности и периферий цилиндрических кругов при перпендикулярном (см. рис. 14.35, б) или параллельном (см. рис. 14.35, е) расположении осей фрезы и круга.

При параллельном расположении осей круга и фрезы ось фрезы располагается ниже оси круга на величину h = (DK /2) sin α, при этом задняя поверхность фрезы получается криволинейной. Такая форма задней поверхности допустима при малой ее ширине и при использовании кругов достаточно большого диаметра.

При заточке с перпендикулярным расположением осей круга и фрезы возможно заваливание режущей кромки вследствие износа прямолинейной образующей круга. Поэтому правка круга должна быть своевременной, а износ круга должен быть минимальным. Смещение вершины зуба фрезы l = (D / 2) sin α (см. рис. 14.35, д). При заточке должно быть обеспечено заданное качество поверхности. Для большинства типов фрез параметр шероховатости задней и передней поверхностей должен быть в пределах 0,63—0,32 мкм.