Способ обработки деталей торцевой фрезой

 

Использование: металлообработка, обработка плоскостей. Сущность изобретения: обработку ведут торцевой фрезой. Перед обработкой определяют амплитудно-частотную характеристику системы станок-инструмент-деталь (СИД) и, исходя из условна что амплитуда колебаний в системе СИД не превышает допуска ка обрабатываемый размер, выбирают главные углы в плане режущих зубьев путем подбора из ряда допустимых значений с использованием математического выражения. После этого устанавливают фрезу на станок и осуществляют обработку, перемещая фрезу относительно детали с постоянной подачей. 1 ил, 1 табл

(19) ЕЦ (11) (5 ) ОО

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патен гам и товарным знакам (21) 5015729/08 (22) 18.10.91 (46) 30.12.93 Бюл. Мя 47-4В (75) Татаркин ЕЮ„Марков А.М„ Головнев Ю.В:, Грабарев ДО. (73) Алтайц(й политехнический институт имИИПолзунова (54) СПОСОБ QSPAEOTKN ДЕТАЛЕЙ ТОРЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ (57) Использование: металлообработка, обработка плоскостей Сущность изобретения: обработку ведут торцевой фрезой. Перед обработкой определяют амплитудно-частотную характеристику системы станок-инструмент-деталь (СИД) и, исходя из условия, что амплитуда колебаний в системе СИД не превышает допуска на обрабатываемый размер, выбирают главные углы в плане режущих зубьев путем подбора из ряда допустимых значений с использованием математического вырах<ения. После этого устанавливают фрезу на станок и осуществляют обработку, перемещая фрезу относительно детали с постоянной подачей, 1 ил, 1 табл.

2005006

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано при обра ботке плоскостей, Известен способ обработки деталей торцовой фрезой, при котором определяют 6 параметры торцовой фрезы, в частности главный угол в плане ф, и производят обработку путем перемещения торцовой фрезы относительно детали с постоянной подачей.

Недостатком известного способа является его низкая устойчивость к возникающей при обработке вибрации в системе станок-инструмент-деталь (СИД) (11.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ обработки деталей торцовой фрезой, включающий определение амплитудно-частотной характеристики системы СИД, выбор параметров торцовой фрезы, настройку и установку торцовой фреэы на станок и 20 обработку путем перемещения фрезы относительно детали с постоянной подачей. Из-меняемым параметром торцовой фрезы при данном способе является угловое расположение режущих зубьев в корпусе, которое 25 выбирается так, чтобы амплитуда колебаний в системе СИД не превышала допусти. мого значения (2).

Недостатком известного способа являегся его низкая производительность. Это 0 связано с затратами времени на настройку торцовой фрезы, вкл.очающей изготовление ее корпуса, так как последний не является универсальным, а рассчитывается и изготавливается для каждой конкретной систе- Э5 мы СИД

При способе обработки деталей торцовой фрезой, включающем определение амплитудно-частотной характеристики системы СИД, выбор параметров торцовой 40 фрезы, настройку и установку торцовой фрезы на станок и дальнейшую обработку путем перемещения торцовой фрезы относительно детали с постоянной подачей, согласно изобретению, параметры торцовой фреэы, в частности главный угол в плане р, определяют путем подбора иэ ряда допустимых значений так, чтобы амплитуда колебаний в системе СИД не превышала допустимого значения, например допуска на обрабатыва- 50 емый размер;

А(в) К! т где 111- f sin (мг + Di) ПВ (2Ьтюг)Ф, т

Ь= f sin (cur+ D>) cos(2Ьил.)ф, о

A(N) — амплитудно-частотная ха ра ктеристика (АЧХ) системы СИД:

Т вЂ” время одного оборота торцовой фрезы; сек, S — подача на зуб, мм/зуб;

t — глубина резания, мм; ст, — предел прочности обрабатываемоr0 материала, МПа;

Kp — коэффициент резания, Кр=2,3...,2,8;

N — число зубьев торцовой фреэы, одновременно находящихся в резании;

0_#_- текущее значение угла контакта зуба торцовой фрезы, принятого эа первый, в момент времени г, рад; в- круговая частота торцовой фреэы, рад/с; к - номер гармоники:

D» — угловое положение l-го зуба торцовой фрезы относительно первого, рад:

Di=2 z(I-I)/z, z — общее число зубьев торцовой фрезы: д — допустимая величина амплитуды колебаний системы СИД (например, величина поля допуска на обрабатываемый размер), мм;

Использование при способе обработки деталей торцовой фрезой в качестве изменяемого параметра главного угла в плане режущих лезвий торцовой фреэы обеспечивает сокращение времени ее настройки, так как позволяет применять модульные конструкции торцовых фрез, состоящие из универсального корпуса и набора сменных режущих зубьев с различной геометрией.

Амплитуда колебаний в системе СИД, определяемая левой частью вырождения (1), рассчитывается как произведение АЧХ системы и амплитуды к-й гармоники вынуждающей силы (силы резания) в рассматриваемом спектре;

А =А(N) ug + Ь, где Ак — амплитуда k-той гармоники колебаний в системе СИД; а, Ь вЂ”. коэффициенты разложения вынуждающей силы (силы резания) в ряд

Фурье.

2 т а - — J tr cos (Ыак).сЬ., T o

2005066

X SlA(Nt+ DI)). т

Ь = — 1 тг Slf1 (277Ьл) СЬ о

Вынужда.ощая сила (вертикальная составляющая силы резания) определяется количеством зубьев торцовой фрезы, одновременно находящихся в резании

М

-Г(т) = Х (S, t гт,.К,, cos(p) х

Г1ри разложенил си1ь резания в ряд

Фурье вынесены за знак Х сомножители, не зависящие от угла в плане, а за знак ии-,еграла — не зависящие от времени т.

Исходl-iblQ данны::-., <оторые необходимы для реализации сг.оссба обработкл детаflQI тОРЦОвой ф1эеэой. cfIL;I . riLI1 10, прегел Г1рочности материала обрабатываемой детали Г.<, М<1а, режимы резанля: пода!;1 на эуб ßz, глубина резания I:, частота вращения фрезы и, J!l4I13I1M ICKIIF. СBÎAC! é СИСТЕл1Ы СИ, 1. приведенная r,àññ! О1, обобщсн1-:ь:.й коэффициен1 с< нротивлеH!, ° демпфир<1ван 1я) ;, жесткость С; !! I . с I! II: ая ал1ппи! ".Г; I .(IPáâ -1ий си<гомы, 1 1 fнэг1рил1ер д< 1у I< !. э,;брабатываемый рал101Я д.

Способ обработ:<и деталей торцовой фрезой р-.,ал1зуе-ся следующим образо:1,. .А 1), си т:-!"ëû Сй1.,. 1-1ап1эимер, если рассмат1зив- . т систему !1 1Ц I:ак звено второ> О аряд;<а, —.o ее А -1Х может быть представлена следу.ощим вьыражением:

А (в) — . = — — — —, (2)

V(1 — 1.-012) + (2Т -И) где Р=-1/С, т =m/I;, гл =-."л1Ьэо, (=67/ 2m).

Далее производят вь 30р параметров торцовой фреэы, глг них углов в плане каждого режущего зуба, иэ ряга допусти; мых значении, Из npактики л;оеэерованvя известно,;то значения углов в плане для торцовых фрез лежат в пределах 4?...90 "-.

Б этих пределах выбирают любые 2 значеНИЙ УГЛОВ В ПЛапв (ДП Я ЭТОГО МОХ< IQ ВОС пользовагься:аблицей случайных чисел лли другим способо:1). Оп ределя,от амплитуду перемегцен ли в "„!1ñòåìå С1лД для раСсматриваемогс сп к ра вынуждающей силы (левая ",ас ..- неравенства (1)). Вь1би-! ают значеHI1p макеималпнОЙ ал1плитуды и сравнивают ere с заданным допустимым значением. Если неравенствс (1) не выполняется, повторяют расчет для других 2 значений углов в плане до тех пор, пока не

5 будет удовлетворено условие (1), После нахождения требуемых параметров настраивают торцовую фрезу, т.е, в корпус фрезы устанавливают режущие зубья с соответствующими углами в плане и и ро10 изводят обработку путем относительного перемещения торцовой фрезы и детали с постоянной подачей, На фиг, 1 показаны амплитуды спектра колебаний в системе СИД при обработке

15 фрезой с углами, выбранными по описываемому способу.

Пример, Необходимо произвести обработ<у детали торцовой фреэой, Исход20 ные данные: материал детали. сталь-35 (ГОСТ 105074), <т,=-522 МПа; режимы резания: Т=5 мм, Sz=-0,1 мм/эуб, и=",ОО об/мин:

25 динал1ияеские свойства истемы СИД:

m=398 кг, C..=36230 Н с/м, С=1,б25:10 Н/м; допустимал ампгитуда колебаний в системе СИД (допуск на обрабатываемый размер) д=0,1 мм

30 При задан;:ы; динал1ичес«их свойствах

АЧХ системы СИД будет иметь ьид, Г1оказанный на фиг, 1, Вре:. я одного оборота фря=-.!. " при заданной частоте вращен *,я г,:

Т=GO/(2 гп)=60/(2 3,14 4001=0,0239 с

Зна- ение коэффициента резания принимаем равным 2,5. Рассчитаем коэффици40 Ент 1<1

1<1=-2 0,1 5 522 2,5/0,0" 39=-54602,51 Н/с

При выборе параметров торцовой фре45 зы рассматриваются первые 30 гармоник спектра выну:-::дающей силы. Пределы изменения углов в плане режущих зубьев примем <

Ввиду того, по интегралы 11л 12 решаются ч ислен ныл1. методом. дальнеЙший расчет целесообоазно вес Ги с использова1 нием компьютера, Протокол выбора параметоов торцовой фрезы представлен в граблиL!,å, 55 Посля выбора параметров торцовой фрезы производят ее настройку, т.е. в корпус фрезы устанавливают режущие зубья с соответствующими углами в плане р и производят обработку путем Относительного

2005006

Протокол выбора параметров торцовой фрезы

40

50 перемещения торцовой фрезы и детали с постоянной подачей Я».

На фиг. 2 показаны амплитуды спектра колебаний в системе СИД при обработке торцовой фрезой, имеющей углы в плане, выбранные согласно неравенства (1).

Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность изготовления деталей за счет сокращения времени настройки торцовой фрезы.

Способ может быть использован при обФормула изобретения

СПОСОБ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ТОРЦЕВОЙ ФРЕЗОЙ, при котором определяют амплитудно-частотную характеристику системы станок - инструм@йт - деталь, выблрают параметры фрезы. настривают и устанавливают последнюю на станок, после чего осуществляют обработку, перемещая фрезу относительно детали с постоянной подачей, отличающийся тем, что из параметров фрезы выбирают главный угол в плане р! режущих зубьев путем подбора его из ряда допустимых значений, исходя из условия непревышения допуска д на обрабатываемый размер амплитуды колебаний в системе станок - инструментдеталь, согласно выражению

A((o) k)x

/ Н td х (, сов р1 и) +(созр1 l2i) д, 1=1 т 1=! где !1! = f sin(

1 !

21 = sin(«>r+D;) $!П(2Ечпл)Ф; о работке деталей, содержащих плоские поверхности. (56) Даниелян А,M. Резание металлов и инструмент. М.: Машгиз 1950. с. 248.

5 2. Дулен, Падке, By. Расчет безвибрационных торцовых фрез, Конструирование и технология машиностроения. Журнал американского общества инженеров-механиков. M.: Мир, N 3, 1975, с. 143 (прототип).

10 3, Справочник инструментальщика

/Под общ. ред, И.А. Ординарцева,-Л.: Машиностроение. 1987, с. 343, рис. 9.4, 11=2 Sz i ав Кя/t;

А(в) - амплитудно-частотная характери. стика (АЧХ) системы СИД;

Т - время одного оборота торцевой фрезы,с;

Sz - подача на зуб, мм/зуб;

Т -глубина резания, мм;

op - предел прочности обрабатываемого материала, МПа, Kp = 2,2 - 2,8 - коэффициент резания;

N - число зубьев торцевой фрезы, одновременно находящихся в резании;

row - текущее значение угла контакта зуба торцевой фреэы,принятого за первый, в момент времени r, рад;

«o.- круговая частота торцевой фрезы, рад/с;

k - номер гармоники;

Di - угловое положение i-го зуба торцевой фрезы относительно первого, рад;

Di =2 (i — 1)/Z;

Z - общее число зубьев торцевой фрезы; д - допустимая величина амплитуды колебаний системы СИД (например, величина поля допуска на обрабатываемый размер), мм.

2005006

062 6

627

4к

Производственно-издательский комбинат "Патент, г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Редактор А. Бер

Заказ 3417

Составитель Е. Тетеркин

Техред M.Ìîðãeíòàë Корректор i M, демчик

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5