Встречное фрезерование. Сравнение попутного и встречного фрезерования. Характерные черты встречного фрезерования

При обработке металлов резанием с помощью цилиндрических и дисковых фрез имеется возможность выбора направления подачи инструмента относительно движения заготовки – попутное и встречное. У каждого из способов обработки есть свои достоинства и недостатки, выбор направления движения зависит от характера обработки детали.

Попутное фрезерование

При попутном режиме резания движение детали совпадает с направлением перемещения фрезы. Главной особенностью данного способа является скачкообразное погружение зуба в заготовку и, соответственно, сильная ударная нагрузка и повышенный износ режущей части. Это наиболее заметно при обработке поверхностно уплотненных деталей, а также при использовании цилиндрического прямозубого инструмента.

Важным эффектом попутного реза является уплотнение поверхности детали. В зависимости от технологических требований это может быть как достоинством, так и недостатком метода. Уплотнение происходит по причине пластинчатой деформации срезаемого слоя. Преимуществом попутной обработки является давление фрезы на заготовку, что увеличивает жесткость сопряжения и точность фрезерования.

Основные достоинства метода:

• Простое удаление стружки благодаря тому, что она образуется позади инструмента.
• Нет необходимости в применении специальных прижимных механизмов, для обеспечения жесткости сопряжения достаточно силы резания.
• Плавный съём металла и, соответственно, высокое качество поверхности.
• Медленный и равномерный износ зубьев фрезы, увеличение ресурса работы инструмента.

Одним из недостатков попутного фрезерования является необходимость отсутствия зазоров при передвижении стола. В противном случае обработка будет сопровождаться серьёзными вибрационными нагрузками и уменьшением качества обработки. Второй важный недостаток – ударная нагрузка на зубья фрезы.

Все эти ограничения позволяют применять попутное фрезерование только на жестких станках при повышенных требованиях к фиксации заготовки. Большое значение играет и качество поверхности, при низком качестве обработки фреза может быстро выйти из строя. Поэтому данный способ фрезерования не подходит для поковок, штамповок и других заготовок без предварительной черновой обработки.

Особенности встречного метода

При встречном фрезеровании направление вращения фрезы противоположно движению детали. Поэтому если при попутном основной действующей силой реза является сминание поверхностного слоя, то при встречном большую часть работы выполняют растяжение и изгиб. Это обеспечивает плавное погружение зуба и увеличение ресурса эксплуатации инструмента даже при обработке деталей с упрочненным поверхностным слоем. Но при этом возможно и проскальзывание зуба, что приводит к увеличению прочности продавленного слоя металла.

Недостатком метода является сложность удаления стружки, непостоянство её толщины. Вследствие этого возникает вибрация и снижается качество обработки. Поэтому требуется максимально прочная фиксация детали.

Выводы

У каждого из методов есть свои достоинства и недостатки, и выбор зависит от условий фрезерования и требований к качеству поверхности. Попутное фрезерование оптимально для:

• чистовой обработки;
• съёма тонкого слоя за один проход;
• фрезерования деталей без поверхностного упрочнения.

Соответственно встречное более всего подходит для черновой обработки и работы с поверхностно упрочненными деталями. Оба способа широко используются в современной металлообработке.

ИЗМЕНЕНИЕ РАДИУСА ПАЗА ПО ДЛИНЕ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ГЛУБИННОМ ШЛИФОВАНИИ ЗАГОТОВКИ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА

Носенко Сергей Владимирович 1 , Кременецкий Леонид Леонидович 2 , Морозова Лилия Константиновна 3
1 Волжский Политехнический Институт (филиал) Волгоградского Государственного Технического Университета, к.т.н., доцент
2 Волжский Политехнический Институт (филиал) Волгоградского Государственного Технического Университета, аспирант
3 Волжский Политехнический Институт (филиал) Волгоградского Государственного Технического Университета, ассистент

THE CHANGE OF RADIUS OF THE GROOVE ON LENGTH OF THE PROCESSED SURFACE DURING DEEP GRINDING OF PREPARATION FROM THE TITANIC ALLOY

Nosenko Sergey Vladimirovich 1 , Kremenetsky Leonid Leonidovich 2 , Morozova Lilia Konstantinovna 3
1 Volzhskiy Polytechnic Institute (branch) Volgograd State Technical University, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
2 Volzhskiy Polytechnic Institute (branch) Volgograd State Technical University, graduate student
3 Volzhskiy Polytechnic Institute (branch) Volgograd State Technical University, assistant

Библиографическая ссылка на статью:
Носенко С.В., Кременецкий Л.Л., Морозова Л.К. Изменение радиуса паза по длине обработанной поверхности при глубинном шлифовании заготовки из титанового сплава // Современная техника и технологии. 2015. № 12 [Электронный ресурс]..02.2019).

Отличительной особенностью шлифования сплавов на основе титана является высокая адгезионная активность металла к абразивному материалу . При глубинном шлифовании, когда длина дуги контакта в десятки раз превышает длину дуги контакта обычного шлифования, высокая адгезионная активность титана, являющегося основой сплавов, оказывает существенное влияние на показатели процесса .

Глубинное шлифование подразделяется на несколько этапов и подэтапов .На всех этапах, кроме этапа постоянной длины дуги контакта, даже при одинаковых режимах шлифования и состоянии рабочей поверхности круга происходит изменение параметров процесса, что отражается на состоянии рабочей поверхности абразивного инструмента, силе резания и качестве обработанной поверхности .

Особенности формообразования на различных этапах глубинного шлифования оказывают влияние на кромкостойкость абразивного инструмента, что имеет большое значение на операциях профильного прецизионного глубинного шлифования.

Одним из показателей, определяющих кромкостойкость абразивного инструмента, является радиус закругления профиля обработанной поверхности. При глубинном шлифовании пазов такой профильной частью обработанной поверхности является радиус перехода от дна к стенке паза.

В связи с этим цель данной работы заключалась в исследовании закономерностей изменения радиуса, полученного методом глубинного шлифования.

Исследование процесса плоского глубинного шлифования осуществляли на прецизионном профилешлифовальном станке CHEVALIER модели Smart-B1224III, оснощенного устройством непрерывной правки абразивного инструмента с компенсацией износа. В качестве обрабатываемого материала использовали титановый сплав ВТ8. Обработку осуществляли высокопористым шлифовальным кругом типоразмера 1 350×20×127 из карбида кремния на керамической связке производства ОАО «Волжский абразивный завод» на встречной и попутной подачах стола. Охлаждение осуществляли СОЖ с присадкой натрия фосфорнокислого трехзамещенного .

Радиус определяли на приборе Form Talysurf Intra со сторон входа и выхода круга в образец, а также в местах состыковки образцов. Длина паза l 1 =16,4 мм и l 2 =48,8 мм.

В первый момент этапа врезания существенного различия в толщине среза при попутном и встречном шлифовании не наблюдается. С увеличением длины дуги контакта при встречном шлифовании начальная толщина уменьшается, при попутном – остается постоянной.

Толщина сечения среза во многом определяет начальную силу резания зерна. Чем больше толщина сечения среза, тем больше сила. Учитывая высокую скорость резания, первоначальный контакт зерна с обрабатываемым материалом можно рассматривать, как удар. Очевидно, что чем больше первоначальная толщина сечения среза, тем больше ударная нагрузка.

При встречном шлифовании в целом ударная нагрузка в момент касания зерна с обрабатываемым материалом ниже. Чем больше длина дуги контакта, тем больше различие в силе удара между направлениями подачи.

С увеличением длины дуги контакта происходит затупление вершин зерен. Сила удара, так же как и сила резания зависит от степени затупления абразивного зерна: чем больше затуплено зерно, тем выше сила удара. В результате ударная нагрузка возрастает и в определенный момент времени может достигнуть силы удержания зерна связкой. Происходит вырывание зерна. Конечно ударная нагрузка – это не единственная причина вырывания зерна из связки. Тем не менее, дополнительное наложение ударной нагрузки будет способствовать переходу круга в режим самозатачивания. Об этом свидетельствуют и экспериментальные данные: при попутном шлифовании количество случаев мгновенного самозатачивания рабочей поверхности круга на много больше, чем при встречном.

Рисунок 1. Изменение радиуса паза r по длине обработанной поверхности l :

○ – встречное шлифование; ● – попутное шлифование

Убедительным доказательством большей вероятности скалывания и вырывания зерен при попутном шлифовании по сравнению со встречным являются данные по размеру радиуса паза r шлифованных образцов (рис.). Во всех рассмотренных случаях большее значение r получено при попутном шлифовании. Радиус паза образован кромкой шлифовального круга.

Как известно, износ круга при работе в режиме самозатачивания выше, чем в режиме затупления. Поэтому, даже при отсутствии ярко выраженного процесса самозатачивания, износ круга при попутном шлифовании выше, чем при встречном и подтверждает предположение о влиянии ударной нагрузки на изнашивание круга при попутном шлифовании.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что при встречном глубинном шлифовании кромкостойкость инструмента выше, чем при попутном.

1. Носенко В.А., Влияние контактного взаимодействия на износ абразивного инструмента при шлифовании // . 2005. № 1 . С. 73-77.
2. Носенко В.А., Совершенствование абразивного инструмента на бакелитовой связке // Проблемы машиностроения и надежности машин . 2004. № 3 . С. 85-90.
3. Носенко В.А., Ларионов Н.Ф., Егоров Н.И., Волков М.П., Выбор характеристики абразивного инструмента и СОЖ для глубинного шлифования //

Разбираемся в разнице качества фрезерования при встречном и попутном направлении режущих граней относительно материала.

Во время встречного фрезерования зуб фрезы во время снятия стружки с обрабатываемого материала нагружается плавно, благодаря чему ресурс инструмента исчерпывается гораздо дольше по сравнению с попутным фрезерованием.

Такой способ фрезерования также поможет продлить срок службы фрезы в случае с поверхностно уплотненной заготовкой, так как снятие стружки начинается с неплотного подкоркового слоя материала.

В зависимости от направления вращения фрезы выделяют 2 типа фрезерования: встречное и попутное.

Попутным называют такой способ фрезерования, при котором подача материала совпадает с направлением вращения фрезы, рис.1.

Рис. 1. Встречное фрезерование - А. Попутное фрезерование- Б.

Если же направление фрезерования и подача противоположно направлены, то имеем дело со встречным фрезерованием

Как недостатки, так и преимущества есть у обоих способов.

При попутном фрезеровании зуб фрезы в момент входа в заготовку нагружается скачкообразно, происходит удар о поверхность обрабатываемого материала. Как следствие из этого получаем повышенный износ инструмента. Наиболее существенно этот эффект проявляется при обработке поверхностно уплотненного материала и обработке поверхности прямозубыми цилиндрическими фрезами.

При попутном фрезеровании происходит уплотнение обрабатываемой поверхности. Это, конечно, нельзя однозначно отнести к достоинствам или недостаткам. Уплотнение связано с тем, что непосредственно в зоне обработки происходят пластические деформации срезаемого слоя материала, а благодаря тому, что силы давления фрезы и реакции заготовки в зоне обработки направлены встречно, происходит сминание (то самое уплотнение) слоя материала заготовки.

Благодаря тому, что фреза в процессе работы давит на заготовку, прижимая ее к опорной поверхности и тем самым увеличивая жесткость сопряжения, точность обработки получается выше, по сравнению со встречным фрезерованием.

Во время встречного фрезерования зуб фрезы во время снятия стружки с обрабатываемого материала нагружается плавно, благодаря чему ресурс инструмента исчерпывается гораздо дольше по сравнению с попутным фрезерованием. Такой способ фрезерования также поможет продлить срок службы фрезы в случае с поверхностно уплотненной заготовкой, так как снятие стружки начинается с неплотного подкоркового слоя материала. В области же плотной корки (выделена область «А» на рис.1 б) разделение материала происходит во многом за счет сил растяжения и изгиба. Эти виды нагрузки требуют гораздо меньшего усилия для разрушения материала, в отличие от сминания, которое имеем в случае с попутным фрезерованием.

При встречном способе фрезерования изменение плотности обрабатываемого слоя материала происходит в меньшей степени. Однако при этом возможно проскальзывание зуба по поверхности заготовки, что приведет к упрочнению продавленного слоя и последующему увеличению требуемой для обработки нагрузки.

При встречном способе обработки материала фреза в процессе работы стремится вытянуть слой материала из заготовки. При этом толщина срезаемой стружки непостоянна. Из-за вызываемых при этом упругих деформаций возникает вибрация и, как следствие, снижается качество обрабатываемой поверхности.

Итак, учитывая названные преимущества и недостатки рассматриваемых способов фрезерования можно сделать выводы, что попутное фрезерование больше подходит для:

Чистовой обработки;

В случаях, когда снимается тонкий слой за проход;

Обработки поверхностно не уплотненных материалов.

Встречное фрезерование больше подходит для:

Черновой обработки материала;

Обработки поверхностно уплотненных материалов.

При цилиндрическом фрезеровании ось фрезы параллельна обрабатываемой поверхности; работа осуществляется зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности фрезы. При торцовом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна к обработанной поверхности; в работе участвуют зубья, расположенные как на торцовой, так и на цилиндрической поверхности фрезы. Торцовое и цилиндрическое фрезерование можно выполнять двумя способами: встречным фрезерованием, когда направление подачи s противоположно направлению вращения фрезы (рис. 8.10, а), и попутным фрезерованием (рис. 8.10, б), когда направление подачи s совпадает с направлением вращения фрезы.
При встречном фрезеровании нагрузка на зуб фрезы увеличивается постепенно, резание начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2 с наибольшей толщиной атах срезаемого слоя (рис. 8.10, а).
При попутном фрезеровании зуб начинает резание со слоя наибольшей толщины, поэтому в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой наблюдается явление удара. При встречном фрезеровании процесс резания происходит спокойнее, так как толщина срезанного слоя возрастает плавно и, следовательно, нагрузка на станок возрастает постепенно. Попутное фрезерование следует выполнять на станках, имеющих достаточную жесткость и виброустойчивость, и главным образом при отсутствии зазора в сопряжении ходовой винт-гайка продольной подачи стола.
При обработке заготовок с черной поверхностью (по корке) попутное фрезерование применять не следует, так как при врезании зуба фрезы в твердую корку происходит преждевременный износ и выход из строя фрезы. При фрезеровании заготовок с предварительно обработанными поверхностями попутное фрезерование предпочтительнее встречного, что объясняется следующим. При попутном фрезеровании заготовка прижимается к столу, а стол к направляющим, благодаря чему повышаются жесткость

Инструмента и качество обработанной поверхности. При встречном же фрезеровании фреза стремится оторвать заготовку от поверхности стола.
Как при попутном, так и при встречном фрезеровании можно работать при движении стола в обоих направлениях, что позволяет выполнять черновое и чистовое фрезерование за одну операцию.

71. Торцевое фрезерование .

Торцевое фрезерование выполняется исключительно при помощи торцевых фрез. Для снятия припуска к вращательному движению фрезы также добавляется поступательное движение. Таким образом, в основном осуществляется фрезеровка металла на горизонтально-фрезерных станках.

Торцевые фрезы предназначены для обработки плоскостей на вертикально- и горизонтально- фрезерных станках. Торцевые фрезы имеют зубья, расположенные на цилиндрической пов-ти и на торце. Делятся на: насадные(с мелкими и крупными зубьями) и на насадные со вставленными ножами. «+» более жесткое крепление на оправке или шпинделе, более плавная работа из-за большого кол-ва одновременно работающих зубьев.

Торцовые фрезы

Торцовые фрезы широко применяются при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Ось их устанавливается перпендикулярно обработанной плоскости детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и формируют обработанную поверхность, у торцовых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности.

Так как на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцовой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, могут быть самыми разнообразными. В практике находят применение торцовые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Причем углы в плане Ф на торцовых фрезах могут меняться в широких пределах. Наиболее часто угол в плане Ф на торцовых фрезах принимается равным 90° или 45-60°. С точки зрения стойкости фрезы его целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность обработки детали.

Торцовые фрезы обеспечивают плавную работу даже при небольшой величине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцовых фрез не зависит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диаметром фрезы. Торцовая фреза может быть более массивной и жесткой, по сравнению с цилиндрическими фрезами, что дает возможность удобно размещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами. Торцовое фрезерование обеспечивает обычно большую производительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцовыми фрезами.

Рисунок 101

При встречном фрезеровании направление подачи заготовки не совпадает с главным движением. При попутном – совпадает. Преимущества встречного фрезерования:

При наличии твердой корки на заготовке зуб фрезы подрезает ее снизу, а не ударяется и не выкрашивается;

Не наблюдается подхватывания заготовки силами резания, при котором резко увеличивается S z на величину зазора в паре винт-гайка цепи подач, поэтому можно работать даже на изношенном станке.

Недостатки:

Зуб фрезы не сразу врезается, а проскальзывает (а=0) поэтому наклепывает поверхность резания и сам изнашивается;

Стружка остается на передней поверхности и при врезании выкрашивает зуб фрезы.

При попутном фрезеровании все наоборот, поэтому на новом станке лучше применять метод попутного фрезерования, так как качество обработки выше.

5.8 Протягивание

Протягиваются поверхности различной конфигурации, как внутренние, так и наружные.

Скорость резания при протягивании – 2-15 м/мин.

Точность обработки 6-9 квалитеты, шероховатость Ra 0,63…2,5 мкм.

5.8.1 Конструкция протяжки

Если длина протяжки не превышает 15 диаметров и протяжка работает на сжатие, то она называется прошивкой.

Р
исунок 102

Р
исунок 103

1 – хвостовик;

2 – шейка;

4 – режущая часть;

5 – калибрующая часть;

6 – задний конец протяжки.

Рабочая часть протяжки изготавливается из сталей Р9, Р18, Р9Ф5, ХВГ (наименьшая способность деформироваться).

5
.8.2 Геометрические параметры

Рисунок 104

5.8.3 Элементы режима резания

V p – вдоль оси протяжки,

S z – подача на зуб, разность высоты соседних зубьев режущей части,

a – равняется подаче на зуб S z ,

b - зависит от формы и конструкции протяжки, которая определяется обрабатываемой поверхностью,

,

.

На калибрующей части подъёма нет для улучшения класса шероховатости.

α=2…4 0 на режущей части протяжки, α=1…2 0 на калибрующей части.

5.8.4 Схемы протягивания

Профильная.

Рисунок 105

Получается наилучшее качество и точность обработки. Применяется редко из-за сложности изготовления зубьев протяжки.

Генераторная.

Рисунок 106

Точность и класс шероховатости ниже. Метод применяется широко, когда нет высоких требований к детали.

Прогрессивная (групповая).

Осуществляется по генераторной или профильной схеме.

Припуск между одинаковыми по высоте зубьями в группе разделяется по ширине. Снижаются силы резания, увеличивается стойкость.

Рисунок 107

5.8.5 Износ и стойкость протяжек

Износ по передней поверхности незначителен. Преимущественно изнашивается задняя поверхность протяжек. Для протяжки назначают технологический критерий изнашивания, так как протяжка является размерным инструментом. Величина изнашивания – до 0,2-0,3 мм, затем протяжка перетачивается. Температура резания является основным фактором, влияющим на изнашивание, так как при холостом ходе протяжка полностью охлаждается и скорости резания низкие. Очень мала толщина срезаемого слоя. Это основной фактор изнашивания.

S
z =0,02-0,2 мкм.

Рисунок 108

Процесс резания возможен при a>ρ.

Стойкость от 120 до 600 мин.

ρ – радиус округления режущей кромки.

Протяжка применяется только в крупносерийном и массовом производстве и как исключение в ремонтных цехах.