Оцінка формоутворення торцевих фрез профільної схеми різання та розширення області їх застосування (стр. 1 из 3)
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра «Технології машинобудування»
Реферат
Дисципліна: Теорія різання
”Оцінка формоутворення торцевих фрез профільної схеми різання та розширення області їх застосування”
Львів – 2008р.
Зміст
Вступ
1 Теоретичні відомості
2 Визначення геометричних параметрів різальної частини торцевих фасонних фрез
3Визначення аналітичних залежностей точок профілю різальної частини торцевих фасонних фрез
4 Перевірка розробленої теорії в виробничих умовах
Загальні висновки
Література
Вступ
Торцеві фрези, призначені для обробки плоских поверхонь широко використовуються в промисловості, як при чорновій, так і при чистовій обробці. Ці фрези всебічно досліджені, є багато конструкцій з раціональними схемами зрізання припуску, визначені оптимальні геометричні параметри, створена теорія проектування таких фрез і розроблені рекомендації, щодо їх застосування в залежності від умов експлуатації.
Однак, процеси обробки фасонних поверхонь торцевими фасонними фрезами досліджені недостатньо. Відома лише невелика кількість робіт, в яких досліджувались процеси обробки фасонних поверхонь торцевими фрезами.
У цих роботах розглядалось, головним чином, формоутворення поверхонь торцевими фрезами, що працюють за генераторною схемою зрізання припуску. Закономірності ж формоутворення фасонних поверхонь торцевими фрезами, що працюють за профільною схемою зрізання припуску не розроблені, не вирішені питання їх затилування, аналізу геометричних параметрів різальної частини, профілювання різних типів торцевих фрез.
Тому розробка теорії проектування торцевих фасонних фрез є актуальною задачею і має велике наукове і практичне значення.
Мета роботи – розробка теоретичних основ проектування торцевих фрез із профільною схемою зрізання припуску та на їх основі розширення області використання торцевих фрез і створення фрез підвищеної працездатності.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:
1. Провести аналіз сучасного стану формоутворення при фрезеруванні фасонних поверхонь.
2. Розробити теорію графічного та аналітичного визначення вихідних інструментальних поверхонь при обробці торцевим фрезами фасонних циліндричних, гвинтових і поверхонь обертання.
3. Розробити методику та алгоритми визначення вихідних інструментальних поверхонь торцевих фасонних фрез.
4. Розробити теорію визначення геометричних параметрів різальної частини торцевих фасонних фрез з урахуванням їх конструкцій.
5. Дослідити, на основі загальних положень теорії затилування, можливі форми поверхонь різальної частини торцевих фасонних фрез.
6. Розробити аналітичні залежності для визначення координат точок різальних кромок гострозаточуваних і затилованих торцевих фасонних фрез, з урахуванням їх конструкції та розташування різальних кромок.
7. Розробити методику та алгоритми профілювання торцевих фасонних фрез з різними поверхнями їх різальної частини.
8. Провести експериментально - промислову перевірку результатів досліджень.
Об¢єкт дослідження – торцеві фрези з профільною схемою зрізання припуску.
Предмет дослідження – проектуваненя торцевих фасонних фрез.
Методи дослідження – теоретичні дослідження базувались на теорії формоутворення поверхонь, теорії проектування різальних інструментів, теорії затилування, методах нарисної та аналітичної геометрії. Реалізація розроблених алгоритмів розрахунку геометричних параметрів і профілювання торцевих фасонних фрез виконувалась на ПЕОМ. Експериментальна перевірка теоретичних досліджень проводилась за стандартними методиками та методиками спеціальними, що моделюють процес обробки фасонних поверхонь торцевими фрезами. Достовірність наукових положень, висновків та рекомендацій підтверджена порівняльними лабораторними та виробничими випробуваннями, метрологічними вимірюваннями, результати яких оброблялись з використанням теорії вірогідності та статистики.
1 Теоретичні відомості
Доказано, що торцевими фрезами можна обробляти поверхні, що допускають, в процесі формоутворення, ковзання поверхонь “самих по собі”, а саме: фасонні циліндричні поверхні, фасонні поверхні обертання та фасонні гвинтові поверхні постійного кроку.
Базуючись на аналізі виконання умов формоутворення при обробці даних поверхонь, показано, що профіль вихідної інструментальної поверхні співпадає з профілем деталі у випадках, коли обробляється фасонна циліндрична поверхня, твірні якої лежать у площині перпендикулярній до осі фрези та коли обробляється фасонна поверхня обертання, вісь обертання якої перпендикулярна до осі фрези та перетинає її. Фасонні циліндричні поверхні та фасонні поверхні обертання з профілем, який забезпечує зовнішній контакт вихідної інструментальної поверхні з деталлю, можна обробляти фрезами будь-яких діаметрів.
Фасонні поверхні обертання, у яких знак кута нахилу дотичної до профілю змінний (деталі типу шків), можна обробляти фрезами тільки певного радіуса вихідної інструментальної поверхні, який визначається, виходячи з другої умови формоутворення, за формулою:
,де ri – радіус точки профілю деталі, яка визначається конкретним профілем деталі;
j - кут нахилу дотичної до профілю деталі в цій точці;
d - кут нахилу осі фрези до осі деталі.
При обробці гвинтових поверхонь необхідно визначати профіль вихідної інструментальної поверхні, так як він не співпадає з профілем деталі. В роботі графічно та аналітично визначені вихідні інструментальні поверхні при обробці гвинтових поверхонь постійного кроку. Наведений узагальнений випадок визначення вихідної інструментальної поверхні, коли вісь фрези нахилена до осі оброблюваної гвинтової поверхні.
На основі графічного рішення отримано залежності для визначення координат точок лінії перетину гвинтової поверхні деталі і перерізів, перпендикулярних осі фрези (координати X1,Y1,Z1):
де f(Y0) – функція, яка характеризує профіль гвинтової поверхні;
Y0A – координата базової точки,
Y0 - координата довільної точки профілю гвинтової поверхні;
р – параметр гвинтової поверхні,
e - кут нахилу осі фрези до осі деталі.
У відповідності з X1Y1Z1 визначається радіус вихідної інструментальної поверхні. Базуючись на результатах теоретичних досліджень, розроблено алгоритм розрахунку вихідної інструментальної поверхні.
2 Визначення геометричних параметрів різальної частини торцевих фасонних фрез
У загальному випадку передня площина може займати положення, при якому кути g¹0,l¹0 . В окремих випадках передня площина може бути осьовою (g=0,l=0); фронтально-проектуючою, з різальною кромкою, що лежить в осьовій площині (g¹0,l=0); горизонтально-проектуючою (g=0, l¹0).
Для випадку, коли заточування виконується по передній площині, в роботі розроблено класифікацію задніх поверхонь торцевих фасонних фрез, узагальнювальні випадки, якої показані , де О – вісь фрези, L – вісь обертального руху різальної кромки, `V – вектор швидкості прямолінійно-поступального руху різальної кромки. Для обробки заданої фасонної поверхні деталі, відповідно до цієї класифікації, можуть бути спроектовані різні типи фасонних торцевих фрез, а саме: торцеві фрези із задньою фасонною циліндричною поверхнею, фасонною поверхнею обертання, фасонною гвинтовою поверхнею та фасонною затилованою поверхнею. Вибір раціональної конструкції базується на аналізі геометричних параметрів різальної частини.
В роботі розроблено теорію визначення геометричних параметрів для фрез із різними формами задніх поверхонь Для торцевих фасонних фрез із циліндричною задньою поверхнею розглянуто загальний випадок, коли передня площина не проходить через вісь фрези і окремий випадок, коли передня площина є осьовою.
Для загального випадку визначено геометричні параметри торцевих гострозаточених фрез, значення яких в довільних точках різальної кромки знаходяться за такими залежностями:
- визначення переднього кута gN
,
- кута нахилу різальної кромки l
,
- кута в плані j
На практиці торцеві фрези із задньою фасонною циліндричною поверхнею найчастіше мають конструкцію, коли a1=0. Для цього випадку в роботі отримано залежності для визначення:
- заднього кута aN в нормальному до різальної кромки перерізі
,
, 
Для окремого випадку, коли передня площина є осьовою, в роботі отримано залежності для визначення нормального заднього кута для фрез із різними формами задніх поверхонь, а саме:
1) із циліндричною задньою поверхнею :
;2) із задньою поверхнею обертання б, a2=0, L//О):
;