Технические науки/3. Отраслевое машиностроение

 

К.т.н. Меринов В.П., д.т.н. Мещеряков В.Н., к.т.н. Кириллов Е.С.

Липецкий государственный технический университет, Россия

Обработка крупногабаритных деталей тел вращения

 фрезерованием

 

В настоящее время традиционные способы механической обработки крупногабаритных деталей тел вращения достигли совершенства и на хорошо организованных предприятиях практически  не имеют резервов для увеличения производительности.

Черновая обработка валов больших диаметров и длин, например валков прокатных станов и роликов зоны вторичного охлаждения машин непрерывного литья заготовок, связана со снятием значительных неравномерных припусков до 15 мм на сторону. Это объясняется тем, что заготовки таких деталей получают в основном методами свободной ковки или электрошлаковым переплавом.

Одним из наиболее производительных методов обработки длинных наружных по­верхностей вращения больших диаметров со снятием значительных припусков, особенно неравномерных, является торцовое фрезерование с продольной подачей.

Сочетание двух вращательных движений – детали с малой угловой скоростью и инструмента с большой угловой скоростью и предварительном врезании на всю глубину припуска является кинематической схемой процесса фрезерования поверхностей враще­ния. Припуск в этом случае, в отличие от точения, снимается не кольцевыми слоями, а отдельными элементами, заключенными между циклоидными кривыми траекторий дви­жения резания инструментов и потому толщина среза является переменной, изменяю­щейся от нуля до максимального значения. Главное движение резания – вращение инст­румента вокруг своей оси, движения подач – вращение заготовки и прямолинейное дви­жение фрезы вдоль оси детали.

При наладке на обработку торцовой фрезой ось инструмента расположена перпен­дикулярно оси детали. Ось фрезы может пересекаться с осью детали, но наилучшие ре­зультаты дает схема установки фрезы со смещением, отвечающая условию:

,

где  h – смещение оси фрезы относительно оси детали; r – радиус фрезы; t – глу­бина резания; D – диаметр заготовки.

Наибольшая величина смещения оси торцовой фрезы и наибольшая величина продольной подачи на оборот фрезы, допускаемые заданной точностью операции определяются так:

,                            (1)

где d – диаметр фрезы; K – коэффициент, зависящий от точности  обработки

( черновая, получистовая, чистовая). Выбирается в пределах: 0,1 – 0,05.

Частота вращения детали равна:

                    .                     (2)

Средняя толщина среза:

                          .                     (3)

Как видно из формул (2) и (3) при определении средней толщины среза необходимо знать частоту вращения детали, а при определении частоты вращения детали неизвестной величиной является средняя толщина среза. Поэтому в первом приближении выбирается средняя толщина среза, равная максимальной толщине среза т.е.:

.

Остальные величины, входящие в формулы (2), (3):

 – частота  вращения фрезы; z – число зубьев фрезы; φ – угол в плане главной режущей кромки;  –  подача на зуб фрезы; S0  - подача на оборот.

Ширина фрезерования равна:

.            (4)

 Коэффициент непрерывности и число зубьев фрезы, находящиеся непрерывно в работе, определяются зависимостями:

, .

 Основное время обработки при фрезеровании равно:

,

где L – длина обработки

 Для определения одного из параметров шероховатости обработанной поверхности Rz по направляющей цилиндрической поверхности использована зависимость:

,

где vф – скорость резания, м/мин; vд – скорость подачи, м/мин.

 Профиль обработанной детали будет иметь выступ высотой:

.

где R – радиус обрабатываемой заготовки.

     Предложенная методика и разработанное на ее основе программное обеспечение позволяют выявить закономерности, действующие при фрезеровании крупногабаритных деталей тел вращения торцовой фрезой, и выбирать режимы резания для конкретных видов обработки. Сравнение теоретических и экспериментальных исследований показало хорошую сходимость результатов.