УДК 621.9

ОБРАБОТКА ВИНТОВОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ НА СФЕРИЧЕСКОМ УЧАСТКЕ КОНЦЕВЫХ ФРЕЗ

Фасхутдинов Айрат Ибрагимович1, Каюмов Алмаз Фирдависович1
1Набережночелнинский филиал «Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н.Туполева - КАИ»

Аннотация
В данной статье рассмотрены особенности обработки сложных участков концевых фрез.

Ключевые слова: концевая фреза со сферическим торцем, режущая кромка


PROCESSING HELICAL CUTTING EDGE ON THE SPHERICAL PORTION OF END MILLS

Faskhutdinov Airat Ibragimovich1, Kayumov Almaz Firdavisovich1
1Naberezhnye Chelny branch of Kazan National Research Technical University named after Tupolev – KAI

Abstract
This article describes the features of the processing complex areas of end mills.

Keywords: cutting edge, end mill with ball end


Библиографическая ссылка на статью:
Фасхутдинов А.И., Каюмов А.Ф. Обработка винтовой режущей кромки на сферическом участке концевых фрез // Современная техника и технологии. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/01/5591 (дата обращения: 28.05.2017).

В настоящее время в машиностроении широко применяются детали сложного фасонного профиля. Их обработка, как правило, осуществляется на пяти координатных станках с числовым программным управлением (ЧПУ) с концевыми фрезами. Применение концевых фрез со сферическим торцем позволяет получить практически любую форму поверхности. Существуют различные конструкции концевых фрез со сферическим торцем, они выполняются, как из быстрорежущей стали, так и из твердого сплава. Имеются также и сборные конструкции концевых сферических фрез с неперетачиваемыми пластинами (рис. 1) [1].

Рис. 1. Внешний вид концевых фрез со сферическим торцем.

Режущая кромка на сферическом участке представляет собой сложную пространственную кривую представленную уравнениями в параметрическом виде с параметром в виде угла φ: 
 (1) 
где x,y,z – координаты текущей точки; 
R – радиус сферы;
Н – шаг винтовой линии;
φ – угловое положение текущей точки;


 Рис. 2. Расчетная схема для определения координат точек режущей кромки [2].

В работе [1] приводятся рекомендации по выбору угла наклона винтовой линии , который численно совпадает с углом наклона главной режущей кромки на цилиндрическом участке фрезы.При этом угол наклона главной режущей кромки на сферическом участке будет отличным от угла . Недостатком работы [1] является неоптимальный выбор геометрии в рабочей зоне.
В работе [3] режущая кромка инструмента рассматривается как линия пересечения архимедова геликоида с фасонной поверхностью. Винтовая линия может быть с постоянным и переменным шагом. При постоянном шаге наблюдается изменение угла наклона винтовой линии и соответственно фактического переднего угла с изменением радиуса образующей, что при большом перепаде диаметров исходной инструментальной поверхности (ИИП)инструмента, около (1,5 – 2 )d, вызывает изменение наклона винтовой линии на 30-40%. Это обстоятельство обуславливает применение винтовой линии постоянного шага только на фасонном инструменте с небольшим перепадом кривизны образующей. На других поверхностях следует применять винтовые линии переменного шага, изменяющие угол наклона винтовой линии в зависимости от изменения радиуса образующей исходной инструментальной поверхности (рис.3) [3].

Рис.3. Режущая кромка на фасонной поверхности [3]

Применение винтовой линии переменного шага вызывает технологические трудности при изготовлении инструмента. Для инструмента с небольшим перепадом кривизны целесообразно применение винтовой линии с постоянным шагом.
В работе [4] приведены зависимости для определения координат точек режущей кромки концевой фрезы со сферическим торцем. Режущая кромка этой фрезы расположена на винтовой линии с постоянным шагом (рис.4):


Рис.4. Концевая фреза со сферическим торцем.

Для эффективного использования концевой фрезы со сферическим торцем необходимо назначить оптимальный угол наклона винтовой линии в рабочей зоне.
В работе[1] предлагается метод определения оптимального угла наклона винтовой линии, численно совпадающего с углом наклона режущей кромки на сферическом участке концевой фрезы.При проектировании необходимо задаться углом наклона винтовой линии на рабочем участке. При этом величина угла выбирается в зависимости от обрабатываемого материала, условий обработки и требуемого качества.
Пространственная кривая, заданная уравнением в параметрическом виде: 
 (2)
Уравнение угла наклона режущей кромки на сферическом участке определим как угол наклона касательной к оси z:
(3)
Возьмем производную x, y, zпо параметру φ:

После возведения в квадрат, получим:

Просуммировав полученные выражения, получим:

После подстановки результата в уравнение (3), получим следующее выражение
(4)

Угол наклона винтовой линии на цилиндре будет отличаться от угла наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочей зоныс, которые связаны между собой следующей зависимостью:

,(5)
где H – шаг винтовой линии: ;
R – радиус концевой фрезы;
- угол положения текущей точки;
- угол наклона винтовой линии на цилиндрическом участке;
с - угол наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочей зоны[5].
Данная зависимость решается численными методами – метод половинного деления.
Проектирование, заключающееся в назначение геометрии угла наклона винтовой линии в рассматриваемой точке рабочей зоны, позволит выдержать требуемое качество поверхности с заданными условиями обработки для заданного материала обрабатываемой детали [2].
С целью обеспечения постоянства угла наклона режущей кромки на сферическом участке, фреза может выполняться с переменным шагом. При этом величина шага в рассматриваемой точке определяется следующей зависимостью:
(6)
где  – радиус рассматриваемой точки в сечении перпендикулярной оси. 
Радиус , определяется из прямоугольного треугольника, показанного на рис. 5 и равен:

где h – расстояние от центра сферы до рассматриваемой точки вдоль оси фрезы;
 – радиус сферы.
После подстановки значения  в уравнение (6), получим:
(7)


Рис.5 Схема винтовой линии с переменным шагомна сферическом участке

Обработку такого инструмента можно осуществить на станке с ЧПУ, изменяя скорость подачи в осевом направлении.


Библиографический список
  1. Кожевников, Д.В. Режущий инструмент / Д.В. Кожевников и др., – М.: Машиностроение, 2005.
  2. Хисамутдинов Р.М., Фасхутдинов А.И. Программа построения профиля стружечных канавок концевого инструмента // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2011. – №4.
  3. Борисов, С.В. Разработка фасонных концевых фрез с винтовыми стружечными канавками на криволинейной поверхности вращения / С.В. Борисов. – Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МГТУ “Станкин”, 1998.
  4. Фасхутдинов, А.И. Погрешность формообразования винтовых канавок концевого инструмента / А.И. Фасхутдинов // Томск: Томский политехнический университет, 2008.
  5. Патент 67011 Российская Федерация, МПК B26D 1/12. Концевая фреза со сферическим торцем / А.Г. Кондрашов, А.И. Фасхутдинов – № 2007103094/22,; заявл. 25.01.07; опубл. 10.10.07 Бюл. № 28; приоритет 25.01.07.


Все статьи автора «Каюмов Алмаз Фирдависович»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: