Parametrii geometrici ai prii achietoare a frezelor

Parametrii geometrici ai prii achietoare a frezelor1. Geometria frezelor cilindro-frontale

Pe baza analogiei dintelui frezei cu a cuitului de strung, fcnd corespondena unghiurilor, se determin geometria prii achietoare. Pentru o frez cilindro-frontal se identific: planul R-R cu planul de lucru X-X de la cuitul de strung, planul A-A cu planul longitudinal Y-Y i planul N-N cu planul de msurare constructiv. Ca urmare apar unghiurile: de atac principal , de degajare principal , de aezare normal N, de aezare principal , de degajare transversal 1, de degajare axial egal cu unghiul de nclinare a elicei , de aezare axial , iar pentru tiul secundar: unghiul de atac secundar 1, unghiul de aezare secundar 1 i unghiul de degajare secundar 1.

Unghiul de degajare principal se consider n sectiunea N-N, normal la muchia tiului principal (ca i la cuitul de strung).

Unghiul de aezare principal se ia n seciunea R-R (X-X). Planul de baz constructiv trece prin axa frezei i punctul cu rent al muchiei de achiere.

Exist analogia:

Cuit de strung x x y y 1

Frez 1 = N 1

Pentru scopuri practice (comoditatea execuiei i ascuirii frezelor) se calculeaz unghiurile 1 i N. Ca urmare, relaia:

de la cuitul de strung, devine n cazul frezei:

sau:

Dac =0, se obine:

Deasemenea, relaia:

devine, n cazul frezei:

sau:

n care: , , i sunt unghiuri standardizate.

2.Geometria frezelor cilindrice n cazul unei freze cilindrice cu dini elicoidali muchiile principale de achiere sunt situate pe suprafaa cilindric.Conform relaiei de la diedru, unghiul de degajare transversal 1, este legat de unghiul de degajare principal , prin relaia:

De asemenea, unghiul de aezare normal N, se poate exprima n funcie de unghiul de aezare principal prin intermediul cosinusului unghiului , dintre cele dou plane:

.

3. Geometria frezelor profilate Frezele profilate sunt scule care au tiurile profilate n funcie de configuraia piesei ce urmeaz a fi prelucrat.

Pentru o frez disc profilat cu ti convex, fcnd analogia cu un cuit de strung, se identific:

Cuit de strungxxyy

FrezN=1

Relaia: n cazul frezei, devine:

De asemenea, relaia: n cazul frezei profilate, devine:

Dac =00, relaia devine: .

Curbe de detalonareFrezele profilate trebuie s-i pstreza profilul dup reascuiri. Pstrarea constant a formei i dimensiunilor profilului este posibil dac spatele dintelui frezei este prelucrat printr-o operaie de profilare numit detalonare. Acest lucru este posibil dac curba A1B1 este concoida curbei AB (nalimea profilului, h, rmne constant).n plus este necesar ca unghiul de aezare s rmn constant sau s varieze n limite admisibile dup reascuire.Se poate determina curba de detalonare a spatelui dintelui care satisface condiia =constant. Pentru aceasta, ne vom aminti, din geometria diferenial, c unghiul dintre raza vectoare i tangenta la curba f() n punctul M considerat se determin cu relaia:

sau

Deoarece, =90-, rezult:

Dac se consider =constant (), atunci: .Notnd: , rezult: .

Dup separarea variabilelor, , i integrare: , se obine:

sau respectiv:

Curba obinut este spirala logaritmic care satisface condiia impus (=constant), dar numai pentru punctul de la vrful dintelui. Pentru celelalte puncte ale profilului, unghiul de aezare se modific dup ascuire. De exemplu punctele A1, B1 sunt situate pe conoida spiralei logaritmice care nu mai este tot o spiral logaritmic avnd ecuaia: .Datorit acestui fapt, precum i n legatur cu dificultile de execuie a camei logaritmice, s-a renunat la spirala logaritmic, considernd drept curb de detalonare spirala arhimedic:

n care: este raza vectoare dus din origine pn la punctul considerat;

este unghiul polar corespunztor punctului considerat.

n cazul acesta, unghiul de aezare va avea valoarea:

Deoarece este mic, se poate lua , ceea ce arat o variaie mic a unghiului (corespunztor reascuirii dintelui) conduce la o variaie nesemnificativ a unghiului de aezare .

Concoida spiralei arhimedice este tot o spiral arhimedic, ceea ce face ca profilul s rmn acelai dup reascuire. Datorit acestor proprieti i din considerente de ordin tehnologic spirala arhimedic se prefer la detalonarea frezelor profilate.

Din punct de vedere cinematic spirala arhimedic se realizeaz prin compunerea a dou micri uniforme, una de rotaie corelat cu translaia radial, ceea ce reprezint un caz optim sub aspect tehnologic.

Practic detalonarea spatelui dinilor se execut pe un strung de detalonat, la care sania transversal, n suportul careia se fixeaz cuitul de detalonat, este acionat de ctre cam, raportul dintre turaia acesteia i cea a frezei fiind determinat de numrul de dini ai frezei.

Adncimea de detalonare, care msoar apropierea spiralei de axa de rotaie, pentru un dinte al frezei, are valoarea:

Deoarece: i rezult: sau

Calculul unghiului de aezare din punctul M corespunztor razei rn cazul punctului M, s-a considerat conoida spiralei arhimedice

tiind ca: se gsete:

Unghiul de aezare normal va fi: .Freze cu dini frezaiForma teoretic a dinilor frezei.Considernd dintele frezei ca o grind ncastrat, solicitat la ncovoiere de ctre fora de achiere tangenial FZ, ntr-o seciune A-A la distana x de vrful dintelui, momentul de ncovoiere va avea valoarea:MX=FZ x= W ai,n care: W este modulul de rezisten (), n mm2;

ai este rezistena admisibila la ncovoiere, n daN/mm2;B este limea dintelui frezei, n mm;

y este grosimea dintelui, la distana x , n mm.

Rezult:, care este ecuaia parabolei.

Grosimea de ncastrare a dintelui n corpul frezei are expresia:

Aadar, pentru a obine n oricare seciune a dintelui aceeai rezisten la ncovoiere , este necesar ca spatele dintelui s fie conturat dup o parabol.Forme de dini ai frezelor n construcia frezelor se ntlnesc urmoarele forme de dini:

1.a. Dintele cu spatele parabolic se comport deosebit de avantajos asigurnd o rezisten la ncovoiere egal n toate seciunile. Deoarece necesit scule de ordinul 2 profilate ntr-o gam larg de dimensiuni, uneori pentru simplificare, arcul de parabol se nlocuiete cu un arc de cerc, cu raz R=(0,3...0,45)D. Se utilizeaz la freze cu dini rari pentru degroare.

1.b. Dintele cu spatele curbiliniu i fat reliefat prezint avantajul unei ascuiri simple pe faet i un bun acces al lichidului de rcire n zona de achiere, cu rezultate favorabile asupra durabilitii sculei. Se folosete pentru freze cilindro-frontale cu dini rari si freze cu coad (deget)

2. Dintele trapezoidal (simplu nclinat) este uor de executat i are o gam larg de rspndire la construcia frezelor cu dini dei de semifabricare i finisare sau pentru frezarea materialelor moi. Date constructive: o mica faet f de ordinul a 0,1mm, faeta f1=(0,8...2)mm nclinat sub un unghi de aezare =6; raza de racordare la baza dintelui: r=(0,5...2)mm, unghiul de degajare se ia n funcie de materialul prelucrat, iar unghiul canalului se recomand ntre 50...70 (multiplu de 5).3. Dintele cu spatele dublu nclinat mbin avantajul unei rezistene sporite cu execuia mai uoar a dintelui trapezoidal. Se utilizeaz la construcia frezelor destinate prelucrrilor de degroare.Dimensionarea frezelor cilindriceFrezele cilindrice monobloc din oel rapid se execut cu alezaj, antrenarea fcndu-se cu ajutorul unui canal de pan longitudinal sau frontal.

Stabilirea diametrului exterior al frezei

Din considerente economice si de productivitate a operaiei, diametrul exterior al frezei cilindrice trebuie s fie ct mai mic posibil. Un diametru mic al frezei permite creterea turaiei i deci, la celeai condiii, creterea vitezei de avans. De asemenea momentul de frezare va fi mai redus respectiv consumul energetic se va micora.Dac: ; ; crete turaia.

n schimb, alegerea diametrului frezei este condiionat de necesitatea utilizrii unui dorn ct mai rigid.

Pentru cazurile cnd se cunoate mrimea de contact se recomand urmtoarea relaie pentru determinarea diametrului frezei cilindrice:

D=(10...20)t1maxDiametrul exterior adoptat se va verifica din relaia:D=d+2(m0+H)

n care: d este diametrul dornului de fixare calculat din condiia de rezisten i rigiditate;

m0 este grosimea minim a corpului frezei (m0=0,4d);

H este nlimea dintelui frezei (H=0,6p, pentru freze cu dini drepi i H=(0,3...0,4)p, pentru freze elicoidale).

p=D/z pasul danturii.Stabilirea numrului de dini

Numrul de dini poate fi determinat n baza relaiei: astfel: , n care m este coeficientul de proporionalitate, dependent de unghiul elicei, avnd valorile:

m=1,05, pentru freze cu dini rari i ;

m=2, pentru freze cu dini dei i =15...20;

m=0,9, pentru freze cu dini rari asamblate i =20;m=0,8, pentru freze cu dini rari asamblate i =45;

m=0,5, pentru freze cu dini rari asamblate i =5560.Freze cilindrice cu dini demontabili

In scopul economisirii materialelor de scule, frezele cilindrice cu diametrul exterior peste 70-75mm se pot executa cu dini demontabili din oel rapid. Dinii de form prismatic se pot fixa, n canale frezate pe corpul frezei, prin intermediul penelor longitudinale, sau radiale i uruburi.

Principalele modaliti de fixare a dinilor asamblai sunt:

a) fixarea cu pan radial i uruburi;

b) fixarea cu pan longitudinal a dinilor cu spate zimat;

c) fizarea bilateral.

Frezele cu dini demontabili prezint avantajele:

economie de material de scule;

tratament termic mai simplu; durat mare de serviciu a corpului frezei.

Dezavantaje:

complexitate mare de execuie;

rigiditate mai sczut a ansamblului.

Varianta (a) nu permite reglarea diametrului exterior dup uzare i reascuirea dinilor.

Variantele (b) i (c) pot realiza pstrarea diametrului prin deplasarea radial cu un pas dintre zimi a tuturor dinilor, dup uzare. n ples dinii bilaterali (c), dup uzarea unui ti, se pot utiliza i cu cel de al doilea ti.

Cea mai des folosit este varianta (b) care are dinii cu spatele zimat fixai cu pene longitudinale.

Dimensionarea frezelor frontale i cilindro-frontaleFa de frezele cilindrice, frezele frontale i cilindro-frontale prezint o serie de avantaje: productivitatea frezrii este mai ridicat, deoarece se poate lucra cu avansuri mai mari;

se pot construi mult mai uor freze cu dini demontabili;

se pot arma cu plcue din carburi metalice;

se pot executa cu plcue nereascuibile (schimbabile) fixate mecanic;

asigur o uniformitate mai mare a frezrii i o mai bun calitate a suprafeei prelucrate.

Aceste avantaje au dus la utilizarea larg a frezelor cu dini dei sau cu dini rari.

Diametrul exterior al frezei se stabilete cu relaia: D=(1,25...1,5)t1, n care t1este lungimea de contact n cazul frezrii frontale simetrice incomplete.Numrul de dini se calculeaz cu relaia: .n cazul frezelor cu dini rari asamblai: .

Frezele cilindro-frontale prelucreaz simultan dou suprafee perpendiculare ntre ele, fiind astfel prevzute cu dini, att pe suprafaa cilindric, ct i pe cea frontal. Pentru ca dinii frontali s aib unghiuri de degajare pozitive, freza cu sensul de achiere spre dreapta trebuie prevzut cu dinii elicoidali nclinai spre dreapta. n acest caz componenta axial a forei de achiere are tendina s scoat freza din locaul de fixare.Frezele care datorit diametrului mic nu mai asigur o fixare sigur pe dorn (D