Субин А.А., к.т.н., доц.

Влияние упругих деформаций при обработке концевыми фрезами

Универсальным и целесообразным методом обработки плоскостей, пазов и уступов является фрезерования. Указанный метод обработки является продуктивным и экономически целесообразным в большинстве случаев построения технологического процесса, за исключением соблюдения требований по точности и специальных параметров поверхностного слоя обрабатываемой поверхности. Но решение по использованию фрезерования следует принимать с учетом прогнозируемых параметров поверхности после обработки.

Основным критерием соблюдения точности является соблюдение нужных размеров поверхностей с учетом предельных отклонений. Главным фактором влияния на точность размеров является упругие деформации при фрезеровании в системе инструмент-заготовка-станок. При фрезеровании концевым инструментом главным фактором, влияющим на размер и характер упругих деформации, является отжим фрезы от заготовки под действием возникающих сил резания. Вследствие несущественного характера влияния жесткости станка и инструментальной оснастки (которая удерживает заготовку), опустим эти факторы при исследовании.

Рис 1. Параметры фрезерования и схема возникающих сил резания

При фрезеровании концевой фрезой возникают радиальная P_y и окружная P_z силы резания (рис.1), значения которых определяются в соответствии с известными зависимостями:

,

,

где: D – диаметр фрезы; t – величина припуска; s_z – подача на зуб фрезы; С_Py, C_Py, q₄, q₅, y₄, y₅, z₄, z₅ – коэффициенты пропорциональности и показатели степени, определяемые по таблицам; K_mP, K_HBP, K_zP, K_BP – поправочные коэффициенты, учитывающие группу обрабатываемого материала, твердость обрабатываемого материала, количество зубьев фрезы, ширина фрезерования.

Под действием сил резания концевая фреза отклоняется от своего первоначального положения в пространстве, что вызывает изменения фрезеруемых размеров заготовки А´ і В´ (рис.2).

Рис 2. Влияние сир резания на размеры при фрезеровании

При этом определение отклонения под действием сил резания проводят в соответствии с зависимостями сопротивления материалов для консольно закрепленной балки:

,

где l – длина вылета фрезы;E – модуль упругости материала фрезы;J – момент инерции сечения фрезы.

Определим параметры резания, силы и отклонения для реального процесса фрезерования. Для обработки выступа заготовки из алюминия Д16 (20Д16), размеры под фрезерования А=60 IT8 мм, В=30 ІТ8 мм, t=5мм; выбираем фрезу CoroMill® 316 компании Sandvik Coromant, число зубьев z = 3, материал инструмента - твердый сплав, конструкция - рекомендованная производителем [1]. При выборе режимов резания ориентируемся на известные табличные значения для данных параметров [2], принятый алгоритм определения режимов с учетом влияния нежестких режущих инструментов [3] и рекомендаций производителя предоставленных с помощью определения режимов CoroGuide 2.0 [1].

Таблица 1. Исходные данные и результаты расчетов

		Расчетные данные [3]	Табличные данные [2]	CoroGuide 2.0 [1]
Исходные данные		v=210м/мин sz=0,18мм/зуб n=2600об/мин	v=350м/мин sz=0,25мм/зуб n=5565об/мин	v=210м/мин sz=0,344мм/зуб n=9680об/мин
Силы резания	Pz	423 H	567 H	810 H
	Py	1547 H	2117H	2753 H
Упругие отклонения	fz	1,64 мм	2,25 мм	2,93 мм
	fy	0.45 мм	0,6 мм	0,86 мм

С увеличением режимов резания растет значения отклонений. Для обеспечения требуемой точности необходимо подобрать режимы резания таким образом, чтобы деформации были меньше граничных отклонений размеров. Для этого предлагается внести изменения в режимы резания, а именно уменьшить подачу и глубину резания. Необходимо установить подачу в пределах s_z=0,083 мм/зуб, уменьшить глубину резания до t=2,5мм, обработать поверхность в 2 прохода. Все остальные значения можно оставить без изменений.

Література

1. http://www.sandvik.coromant.com/

2. Режимы резания металловЖ Справочник / Ю.В. Барановский, Л.А. Брахман, А.И. Гдалевич и др. – М.: НИИТАвтопром, 1995 – 456 с.

3. Даниленко Б.Д., Зубков Н.Н. Выбор режимов резания (продольное точение, свер- ление спиральными сверлами, фрезерование концевыми фреза- ми): Учеб. пособие / Под ред. В.С. Булошникова. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. — 52 с.: ил.