Влияние конструктивной подачи на процесс фрезерования цилиндрическими фрезами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Моисеев, Евгений Евгеньевич

• Моисеев, Евгений Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Моисеев, Евгений Евгеньевич

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФРЕЗЕРНОГО ИНСТРУМЕНТА С КОНСТРУКТИВНОЙ тДАЧЕЙ

1.1. Конструкции и область применения фрез с конструктивной подачей

1.2. Конструктивные и технологические особенности инструментов с конструктивной подачей

1.3. Формирование геометрических параметров срезаемых слоев при фрезеровании цилиндрическими фрезами с конструктивной подачей

1.4. Влияние изменения формы срезаемого слоя ш тангенциальную госпжляющую силы резания

1.5. Шли и задачи исследования

2. ТВОРЕГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРЕИШТХрСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНОЙ ПОДАЧИ ДЛЯ ФРЕЗЕРНЫХ Р1СТРУМЕНГОВ

2.1. Влияние изменения толщины срезаемого слоя на величину силы резания

2.2. Исследование влияния изменения ширины срезаемого слоя на величину силы резания

2.3. Влияние изменения формы сечения срезаемого слоя на силы резания

2.4. Исследование особенностей "одностороннего" несвободного) резания

2.5. Влияние угла наклона зуба фрезы на силу резания при использовании конструктивной подачи

Выводы

3. экотерименгальгое уточнение степени влияния коесгрукгшной годачи на изменение силовых

ХАРАКТЕРИСТИК ПЮЩОСА ФРЕЗЕРОВАНИЯ

3.1. Зкшериментальная установка для измерения силы резания и ее динамической состашшЕсщей

3.2. Щшшфиквция собственных частот колебаний элементов тешолошческой системы при фрезеровании

3.3. Определение взаимосвязи между величиной силы резания и тожциной срезаемого слоя

3.4. Оценка степени снижения сжпы резания при использовании конструктивной подачи в качестве метода формирования режущей части цилицщзичежих фрез с прямыми зубьями

3.5. Анализ влияния угла расположения вспомогательной режущей кромки на силу резания

3.6. Влияние конструктивной подачи при использовании фрез с винтовым зубом на силу резания

1воды

4. ^следование динамики процесса фрезерования фрезами с ковстрттившй гюдачей

4.1. Динамические характеристики процесса фрезерования фрезами с конструктивной подачи

4.2. Влияние элементов конструктивной подачи на динамические параметры переход ного процесса

4.3. Влияние конструктивной подачи на процесс врезания косозубык фрезерных инструментов с конструктивной подачей

4.4. Определение параметров конструктивной подачи, связанных с обеспечением требуемой шероховатости обработанной поверхности

4.5. Эксперимштальное определение параметров участка переходного процесса

4.6. Исследование вибраций при формировании однозубым инструментом с углом наклона зуба со = СР с использованием элементов конструктивной подачи

4.7. Прогнозирование уровня вибраций при использовании фрез с винтовым зубом

Выводы

5. ТЕХГОЛСОМВСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФРЕЗЕРНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ С КОНСТРЖТШЮЙ ГОДАЧЕИ

5.1. Технологические способы формирования стружко-разделительных канавок, обеспечивающих конструктивную подачу

5.2. Методика проектирования конструктивных и технологических элементов стружкораздешгсельных каншок, ишользуемыхдля формирования элементов конструктивной подачи на фрезерных инструментах

5.3. Изготовление и испытание опытных образцов фрез с конструктивной подачей

Шводы

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Моисеев, Евгений Евгеньевич

ССГОЕНЫЕ ВЫВОДЫ

В работе решена актуальная научная задача, определения влияния: конструктивной под ачи на процесс фрезерования щотвдфическими фрезами на основе комплексного эксперимштально-шалиимеского описания процесса, проис-ходящеш в зоне резания.

Основные научные и тфакшческие результаты завшочаются в следующем;

1. На основе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что изменение формы срезаемого слоя при обработке фрезерными инструментами с элементами конструктивной подачи влияет на шхговые и вибрационные показатели проц есса обработки.

2. Установлено, что основными причинЕми, влидашщми на силовые и вибрационные показатели,, являются изменение толщины срезаемого слоя и увеличение зоны свободного течвения: металла в поперечном нжфашшшн.

3. Установлено, что при фрезеровании толщина срезаемого слоя, находящаяся в пределах а < 0,4 мм, оказывает сложное влияние на величину силы резания, а взаимосвязь между ними описывается гжфболичежой зависимостью. В противном случае;, то есть при а > 0,4 мм, устанавливается прямая пропорциональная зависимость меэдуэшми величинами.

4. Показано, что шменение величины состшляющей ашы резания Р^ связанное оо свободным течением металла, срезаемого слоя в ¡шперечном шригаши, определяется толщиной азезаемого слоя "а", а зоне изменения силовых характеристик не превышает "'2а".

5. Установлено, что значение составляющей Р15 связанное со свободным течением металла срезаемого слоя в поперечном напраштеш®, примерно в 2 раза меньше- при срезании сложных по форме слоев, на 14. 16% меньше на краевых участках по сравнению с усдавиями несвобод ного резания. Это приводит к тому, что в ушэшяхрасаштривае&юго процесса обработки основной причиной они

212 жения силы резания (до 30%) при жжшьзовании фрез с конструктивной подачей является изменение толщины срезаемого стоя.

6. № основе теооешчесзшхи экшшименгальньк исследований тсгаеовдшо,. что

Л. Д. • • я» использование эжмегоов конструктивной подачи на фрезах с вишовьм зубом обеспечивает меньший по величине эффект по снижения составляющей силы резания Рг;. который в рассматриваемых условиях составляет 14. .16%. Это связано с тем, что различные участки зубьев фрезы находятся в контакте с элементами припл'ска, имеющими различную толщину.

7. Шяучены завишмосга, позволяющие ш стадии проектирования фрез с конструктивной подшей оценить степень эффектности принятого конструктивного решения.

8'. Установлено, что процесс обработки концевыми фрезами со сфушеораздеш-шпьными канавками, обесиечивакзщими эффект конструктивной подачи, сопровождается меишшм в два и более- раза уровнем вибраций подсистемы заготовки, чем в случзае использования фрез обьыной консгрукщш. ГЬказано, что данное снижение уровня вибраций связшо с уменьшением длины переходного участка зоны резания, на котором происходит процесс врезания зуба инструмент в материал заготовки.

213

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе теоретических и экшфиментальных исследований была разработана математическая модель силы резания при фрезеровании плоскости концевыми фрезами со (лружкоршделитеяьными канавками, обеспечшаюшими эффект конструктивной подачи и установлена связь между уровнем снижения силовых и динш^шческих показателей рассматриваемого процесс и формой срезаемого слоя.

Экспериментальная провфка теоретических выводов дала знэнительную адекватность результатов.

Результаты исследований использованы на ГУЛ "ГНПП "Сплав" г. Туш.

Следует отметить, что полученные результаты и выводы отответствуют использованию цельных фрезерных инструментов при линейной форме режущего элемента, которой обладает преимущественное большинство фрез с конструктивной подачей. Случаи использования радиальных элементов или режущих элементов в виде неперешчиваемых пластин СНГ! требуют дополнительных теоретических и экспфиментштьных исследований для уточнения параметров предложенной математической модели.

СПИСОК ИСГОЖЗОВАБНЬТХ источников

1. АС 1333478 СССР, МКИВ23 С 5/10. Фреза/ Мальцев Ю.Н, Вовк В.Н, Имагшюв ММ, Антонов ЮМ (СССР). -5 е.: ил.

2. Армарего НДжА, Браун Р.Х Обработка металлов резанием. - М: Мшйшосгроение - 1977- с.325.

3. Бобров В.Ф. Влияние утла наклона головки режущей кромки инструмента на процесс резания металшв. - М: Машшз - 1962 - с. 152.

4. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. - М: Машиностроение- 1975 - с. 344.

5. Васин Л. А Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук на тему: «Комплексная система проектирования безвибрасционного процесса токарной обработки на основе динамтгческих характеристик элементов технолошческой системы Тула, ТГУ, 1994.

6. Васин С.А, Моисеев Е.Е., Ушаков МВ. Влияние толщины цзезаемого слоя на силу резания // Известия ТулГУ. Саир «Мшганостроение», вып.З/ Россия, Туле, ТулГУ. 1992.

7. Васин С.А, Ушаков МВ., Моисеев Е.Е. Определение взаимосвязи между конструтоивными параметрами на режущей кромке фрезы и физическими элементами процесса резания.// Технология механической обработки и сборки: Сб. науч трудов/ ТулГУ,Тула 1996.

8. Вильнер Г. С. Новые режущие инструменты. Зарубежный опыт - 1990 Ж - с.9-11.

9. Вольшонок З.С., Винальева НП Применение новых методов фрезерной обработки в тяжелом машиностроении.: Обзор - М: ЦНИИГЭИ Тяжмаш, 1987 -с. 48 - Мехеио-сборочное производство, сер. 12. вып. 1.

10. Гилберт А, Маури Д. Концевая фреза Патент 667407Л1Ьейцария// Технология машиностроения. Сводный том: Р.Ж. - 1989 - Ж* - с. 65.

11. Городничев С. В, Диссертация на соискание ученой степени кищэщата технических наук на тему «Влияние конструкций режущей части концевой фрезы на динамику^ процесса фрезерования». Тула, ТГУ. 1996.

12. ГОСТ 45086-69. Фрезы концевые обдирочные с коническим хвостовиком. Технические условия.

13. ГОСТ 16225-81. Фрезы концевые для обработки: легких сплавов. Конструкция и размеры

14. Громшов КГ., Фвдюшин Д.Н, Шведчиков НМ Концевая фреза // Технология машиностроения. Сводный том: Р.Ж. - 1990 - № 6 - с. 59.

15. Деллер Д.Л. Концевая фреза Заявка 2179881 / Великобритания / Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты Вып. сводного тома: Р.Ж. - 1987 - №9 - с. 60.

16. Егунов СВ., Кичкин Б.Н Динамические испытания концевых фрез с волнообразной передней поверхностью / Исследования в области инструментального производства и обработки металлов резанием. - Тула - 1989 - с.89-93.

17. Еремин АН Физическая сущность явлений при резании стали. - М: Машгтв — 1951 - с. 152.

18. Ермаков В.М Выбор оптимальной скорости резания на основе стойно-стной зависимости для режущего инструмента М ВНИИ1ЭМР, Серия 1. 1986 -с. 64.

19. Зорев НН Вопросы механики процесса резания металлов. - М: Машгаз - 1956 - с.368.

20. Кичкин Б. К Концевая фреза с волнообразной передней поверхностью.// Станки и инструмент. -1987 - MIO - с. 15.

21. Концевые обдирочные фрезьг/7Технож>пгя машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструметгы ЕЬтуск сводного тома Р.Ж. - 1994 -№ 7 - с.51. /7 Improved geometry for ripping cutter range /7 Metalwork Prod. - 1994

22. Концевые твфдосплавные фрезы / ГЬр. с англ /7 Технология машиностроения. Cq3. 14А Резание металлов. Станки и инст|зумееты ЕУпуск сводного тома; Р.Ж. - 1988 - Ks 11 - с.75.

23. Концевая фреза (Пер. с англ А Р. Путилова) /7 Режущею инструменты - М: - 1982 - Лг244 - с. 14.

24. Концевые фрезы. /7 Технология мапшнострошия. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты Вып. сводного тома; Р.Ж. - 1987 - № 8 - с. 78 //Neue Fräswerkzeuge /7 MetaLbearbdtung - 1987 — № 3 - с. 37 (Нем.).

25. Концевые фрезы /7 Технология мжпинострошия. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты. В>ж. сводного тома; Р.Ж. - 1988 - № 2 - с. 73 //Allzweck Fräser verdoppeln Fräswerte /7 Industriemdster - 1987 - Ks 9 - c.208 (Hat).

26. Концевые фрезы // Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты Вып. сводного тома- Р.Ж. - 1989 - № 2 - с. 85 //Ffertmetall - SchEchtfraser mit Spantesler Typ NVT // FEM FertigirngstedmologLen -1988 - 65 - № 4 - c.316 (Hat).

27. Концевые фрезы /7 Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты. Вып. сводного тома; Р.Ж. - 1989 - № 2 - с.85 //Schrappfraser for Alumiriium//Mashine - 1988 - Jsfe 9 - с.22 (Нем.).

28. Концевые фрезы /7 Технология машиностроения. Сер. 14. Сводный том: Р.Ж. - 1995 - N2 1 - с.60 //Opticut cutters sand to reduce forgue and chatter /fhfach. and Prod. - 1994 - № 3876 - c.55-152 (Англ).

29. Концевые фрезы // Технология машиностроения. Сф. 14. Сводный том: Р.Ж. -1995-№2-с.51 //Mod Mach Shop - 1994 - Ks 5 - c.67 (Англ).

30. Концевые фрезы для черновой обработки. /7 Технология машиностроения. Сф. 14. Сводный том: Р.Ж. - 1995 - Kg 1 - с. 601 //Fette Н - Tech Roughers //ОМ Tool Eng. - 1994 - №> 6 - с.46-6? (Англ). 31. Концевые фрезы из быстрорежущей стали. /'Технология мшшнострое-ния. Сер. 14. Резание металлов. Станки и инструмшты Выпуск сводного тома Р.Ж. - 1989 - N2 4 - с.63 //'Schruppen und Schlichten in einem Arbeitsgang. №uo: Schaffiraser mit Sdir^benfamiing unter brochenen Schneiden beistet 40 Promut mehr. - 1988 - № 10-c. 229 (Вам.).

32. Концевые фрезы с механически закрепленными режущими пластинами. // Технология машиностроения. Сводный том: Р.Ж. - 1990 - N° 1 — с.96 //Frasée: des Outelsdeux fois plus performents pour les centra d'usinage. //Mach. Prod. - 1989 - M 516 - c.25-30 (Фр.).

33. Ксчжлова AT., Мацфжов P.К, Кашкин MA Точность обработки, заготовки и припуски в машиностроении. Справочник технолога - М: Машиностроение - 1976 - с.288.

34. Кудинов В. А Динамика станков. - М; Машзшосгроение - 1967-с.360.

35. Кузнецов АА, Мальцев Ю.И, Игмаошов ММ Конструкции концевых фрез для вьюокопрошводительной обработки. /ЯЪвые методы обработки резанием конструкционных материалов и эксплуатации режущих инструментов. -M; МЕШЖНОсгроение - 1988 - с. 100-103.

36. Кулешова ИВ, Левин В. H Совершенствование концевых фрез, оснащенных твердосшЕвными пластинами, //Экшресо-тжформщия, Металлорежущий и контрольно-измеритальный инструмент. - М: НИИмаш., - 1979 - M 1 -с. 3-114.

37. Ландау Л. Д., Лифниц Е.М Механика Изд. третье. - М: Наука - 1973 с.208.

38. Ларин M H Высокопроизводительные конструкции фрез и их рациональная эксплуатация. - M ; Машгиз - 1957 - с.272.

39. Лашнев СИ, Юликов МИ Цюекшрование режущей части инструмента с щэименением ЭВМ М: Маплмостроение - 1980 - с.208.

40. Левин В. И Вибродеформационный процесс в металлообработке. Обзор. - М: НИЙмаш., - 1980 - с. 49

41. Левин В.И Концевые фрезы с волнистой режущей кромкой. //Экспресс-информация. Металлоре^щий и котрольно-измфитеяьный. жтструмент. - 1977 -№>5-с.20.

42. Левин В.И Новая многогранная неперетачиваемая пластина с ущжнен-ной режущей кромкой. //Зкспресоинформация. Металлорежущий и контрольно-измфительный инструмент. - М: НИИмаш., - 1980 - № 5.

43. ЛоладзеТ.Н Прочностьиизносостойкость режущего инструмента М: Мешиностроение - 1982 - с.320.

44. Лолздзе Т.Н Стружкообразование при резании металлов. М: Машгиз -1952-с.200.

45. Маргулис Д. К Протяжки переменного резания. Сведловек.: Машгиз -1962 - с.269.

46. Маталин А А, Рысцова B.C. Точность, производительность и экономичность механической обработки. М - Л: Машгиз - 1963 - с.352.

47. Накомура Осиаки. Концевая фреза Заявка 63 - 34010 (Япония) /У Технология машиностроения. Сводный том: Р.Ж. - 1989-№3- с.65.

48. Нзримичи ИА Концевая фреза типа «Рафинг» //Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты Р.Ж. - 1986 - № 5 — с. 75.

49. Падей ММ Технология производства металлорежущего инструмента Л.: Мшшностроение - 1972 - с.264.

50. Шлей ММ Технология шлифования и заточки режущего инструмента М: Машиностроение- 1988-с.Ж.

51. Патент США №3775819, КЛ. 29-ЮЗА-1973

52. Патент США № 4729697. Концевая фреза //Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты: Р.Ж. - 1968 - Ка 11 -с/75.

53. Патент НЬейхщрия. .N2 672447. Сборная концевая фреза //Технология машиностроения. Сводный том; Р.Ж. - 1990 - N° 5 - с. 62.

54. ПЬдурае» В.Н Автоматически рехулируемьк и контролируемые про-цессырезания. М: Маш1Жостроение- 1977-с,304,

55. Рери Н, Стельран С.А Концевая фреза //Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты Выпуск сводного тома Р.Ж.

- 1984-№12-с. 70.

56. Родин ПР. Металлорежущие рщструменты. Учебник для вузов. - 2-е изд. Киев: Вышагпкош- 1979- с.432.

57. Родин ПР. (Зсновы проектирования режущих инструментов. Киев: Вы-ща шкот - 1990 - с.424,

58. Родин ПР. Основы формирования поверхности резания. Киев: Выща школа - 1977 - с. 192.

59. Садов В. А Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме: «Оптимизация процесса многопроходного нарезания резьбы резцом». Тула, ТТИ, 19©.

60. Семенченко ПН, Матюшин В.М, Сахаров Г.Н Проектирование ме-шзшоре^упдах инструментов. М: Машгаз - 1963 - с952.

61. Сборные концевые фрезы //Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки, и штсгрументьг Р.Ж. - 1994 - № 9 - с.62 Л¥епс1ер1айеп-РгаБег агЬейе* \ibraiionsfrd штс! \irt8chaffidi. /Лпсй. - Апж — 1994

- »2 10 (Нем.).

62. Силин С. С. Метод подобия при резании металлов. М: Машиностроение - 1979 - с, 152,

63. Соне Таюо. Концевые фрезы Т-МАХ фирмы "Сш\тк Coromaid".// Технология машиностроения. Сводный том: Р.Ж. - 1988 - № 11 - с. 76.

64. Спецификация на. инструмент меташорежущий на 1999 г. ЗАО «Томский инстрзлмент».

65. Справочник инсфументальщика Ординарцев ИА, Филлипов Г.В., ГШвченко АН и др.: под общей ред. Ординарцева ИА - JL: Машиностроение -1987с.846.

66. Справочник констрзлаораьинструмеитаж^шика: под общей ред. Баран-чикова В. И - М: Машиностроение - 1994 - с.560.

67. Справочник технолога Изд. 3-е под ред. Базановского Ю.В. - М: Ма-пшностроеЕше - 1972 - с.407.

68. Справочник металлиста Справочник в 5-ти томах Том Ред. совет. Мадов АН (пред.) (и др.) - М: Машиностроение - 1975 - с.344.

69. Старков В. К Обработка резанием. Управление стабильностью и качеством в автомобильном производстве, - М: Маоетностроение - 1989 - с.296.

70. SdiHchtfraser mit Spanirdler errecht die listungsfaniglieit dues Schrappirasers. ^ndustriemeista- - 1988 - № 10 - c, 139. //Технология машиностроения. Сер. 14A Резание металлов. Станки и инструменты. Выпуск сводного тома Р.Ж.: 1989 - N° 4 - с.62.

71. Усовершенствованные фрезы /'/Технология машштостроения. Оводаый том: Р.Ж. - 1995-№4-с.55. //Mischine- 1994-№11;№12-с.48;с.62. (Нгм.).

72. Ушаков MB. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук на тему «Теория расчета и технология шготовления инструментов с винтовым затышванием для изделий с мелкоразмерным пфиодическим профилем. Тула, ТГУ, 1998.

73. Хайама Т. Концевые фрезы для черновой обработки. //Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструмшты Р.Ж. - 1986

-№4 —с.74.

221

74. Жмф Ф. Концевая фреза Заявка 3800747 (ФРГ) //Технология машиностроения. Сер. 14А Сводный том: Р.Ж. - 1990 - № 4 - е.®.

75. 1Шидт К Концевые фрезы со спиральной режущей кромкой. /7 Технология машиностроения. Сер. 14А Резание металлов. Станки и инструменты Сводный том: Р.Ж. - 1988 - № 1 - с. 74. /ySchrupp-Schlicht-Fraser nit hochem Standvermögen //Werkstatt und Betrieb - 1987 - № 9 - с. 148-153.

76. Юрте Митчке, Фрезерное дело: Пер. с нем. - Л.: Техника и производство -1927 - с.411.

77. Якимов AB. Абразивно-алмазная обработка фасонных поверхностей.

М: Машиностроение - 1984-с. 312.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОСХ^ИЙЖОЙ ФЦЦЕРАЩИ Тзшьсжий государственный университет

На правах рукописи

МОИСЕЕВ Евгений Евгеньевич

УДК 621.9: 621.92 ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ ПОДАЧИ НА ПГОЕрОС ФРЕЗЕРОВАНИЯ 1РЛЩЦР№ЮСКИМИ ФРЕЗАМИ

Опециальносгь 05.03.01 - '"Процессы механической и фшикотекничехжой обработки, станки и инструмент"

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук