Проектирование и процессы формообразования фрезерного инструмента

 
 
 
 
 
 
А. И. Фасхутдинов, А. Г. Кондрашов, В. Д. Могилевец 
 
 
 
 
 
 
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОЦЕССЫ 
ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ФРЕЗЕРНОГО 
ИНСТРУМЕНТА 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 

УДК 621.91 
ББК 34.630.01 
Ф26 
 
 
Рецензент: 
доктор технических наук, профессор кафедры машиностроения 
ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»  
Панкратов Д. Л. 
 
 
 
 
Фасхутдинов, А. И. 
Ф26  
Проектирование и процессы формообразования фрезерного инструмента : учебное пособие / А. И. Фасхутдинов, А. Г. Кондрашов, В. Д. Могилевец. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. – 100 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1319-0 
 
Рассмотрены вопросы эффективного использования способов формообразования сложнопрофильных поверхностей. Даны рекомендации 
для повышения эффективности использования режущего инструмента. 
Для студентов технических вузов, обучающихся по направлениям 
подготовки бакалавриата и магистратуры «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Может быть полезно специалистам конструкторских и технологических служб предприятий, работающих в области проектирования и изготовления инструментов. 
 
УДК 621.91 
ББК 34.630.01 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1319-0 
© Фасхутдинов А. И., Кондрашов А. Г., Могилевец В. Д., 2023 
 
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
 
2

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ 
................................................................................................................................... 
5 
1. КОНИЧЕСКИЕ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ОСТРОЗАТОЧЕННЫЕ  
ФРЕЗЫ ............................................................................................................................................ 
6 
1.1. Общие сведения об острозаточенных фрезах .......................................................... 
6 
1.2. Конические острозаточенные фрезы ......................................................................... 
16 
1.3. Угловая фреза с ненулевой геометрией ................................................................... 
18 
1.4. Способ обработки режущей части угловой фрезы 
............................................... 
19 
1.5. Порядок расчета технологических параметров угловых фрез 
......................... 
21 
1.6. Применение угловых фрез с прямолинейными режущими кромками  
для обработки криволинейных поверхностей 
................................................................ 
28 
2. СБОРНЫЕ ЗУБОЗАКРУГЛЯЮЩИЕ ФРЕЗЫ, ОСНАЩЕННЫЕ СМНП ...... 
33 
2.1. Методы закругления торцов зубьев 
........................................................................... 
34 
2.2. Проектирование инструмента и наладки для зубозакругления 
....................... 
36 
2.3. Пример расчета фрез и наладки для закругления торцев зубьев  
зубчатого блока ......................................................................................................................... 
40 
3. КОНЦЕВЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ФРЕЗЫ С ВИНТОВЫМИ 
СТРУЖЕЧНЫМИ КАНАВКАМИ ..................................................................................... 
43 
3.1. Теоретические основы процесса формообразования винтовой  
стружечной канавки режущего инструмента ................................................................. 
43 
3.2. Взаимное расположение шлифовального круга и заготовки 
и параметры их установки на станке ................................................................................. 
44 
3.3. Основные зависимости, определяющие профиль винтовой канавки 
............ 
45 
3.4. Порядок расчета параметров установки шлифовального круга  
при профилировании винтовых стружечных канавок ................................................ 
51 
3.5. Точность профиля винтовой канавки концевого инструмента 
........................ 
56 
3.6. Графическое построение профиля стружечной канавки на плоскости ........ 
58 
3.7. Пример расчета параметров установки шлифовального круга  
при профилировании стружечных канавок концевой фрезы ................................... 
61 
 
3

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВИНТОВОЙ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ  
НА СФЕРИЧЕСКОМ УЧАСТКЕ 
........................................................................................ 
64 
4.1. Вывод уравнения винтовой кривой на сферическом участке фрезы 
............. 
64 
4.2. Угол наклона режущей кромки на сферическом участке .................................. 
65 
4.3. Профилирование канавок с переменным шагом 
................................................... 
71 
4.4. Заточка заднего угла на сферическом участке 
....................................................... 
72 
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................ 
77 
ПРИЛОЖЕНИЯ 
......................................................................................................................... 
83 
Варианты исходных данных для проектирования конических фрез ..................... 
83 
Варианты исходных данных для расчета зубозакругляющей фрезы  
и наладки 
...................................................................................................................................... 
84 
Варианты исходных данных для расчета параметров установки  
шлифовального круга при профилировании винтовых стружечных канавок 
цилиндрической концевой фрезы ....................................................................................... 
85 
Характеристики зубозакругляющего станка DRT-150 ф.  
«Wera» (Германия) ................................................................................................................... 
86 
ГОСТ 24257-80 Пластины режущие сменные многогранные  
твердосплавные ромбической формы с углом 55°, с отверстием  
и стружколомающими канавками на двух сторонах.  
Конструкция и размеры .......................................................................................................... 
88 
Примеры чертежей инструментов ...................................................................................... 
89 
 
 
 
4

ВВЕДЕНИЕ 
 
Задачей настоящего учебного пособия является углубление и закрепление 
теоретических знаний студентов, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов «Конструкторско-технологическое обеспечение 
машиностроительных производств» специальностей «Технология машиностроения», «Инструментальные системы машиностроительных производств», а также 
бакалавров и магистров техники и технологии, изучающих дисциплины «Режущий инструмент», «Процессы и операции формообразования и инструментальная техника», «Проектирование и производство инструментальной техники», и 
«Автоматизированное 
проектирование 
инструментов, 
инструментальной 
оснастки и технологии их изготовления» 
Пособие содержит сведения по методам расчета концевых цилиндрических и конических фрез различного назначения, в том числе для зубоотделочных 
операций, таких как зубозакругление и снятие фасок по торцу. 
Металлорежущие инструменты имеют большое разнообразие типов и конструктивных особенностей, которые определяются условиями формообразования детали. Эти особенности при проектировании специальных инструментов 
имеют принципиальное  значение, которые должны быть учтены на стадии проектирования. 
 
 
5

1. КОНИЧЕСКИЕ И ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ  
ОСТРОЗАТОЧЕННЫЕ ФРЕЗЫ 
 
1.1. Общие сведения об острозаточенных фрезах 
 
Фрезы относятся к группе инструментов, обладающих весьма большим 
разнообразием конструкций, форм и размеров. Типичными широко используемыми представителями являются цилиндрические, концевые, торцовые и трехсторонние фрезы. Рассматриваемые фрезы имеют острозаточенные зубья. 
Главные режущие кромки 1, выполняющие основную работу резания, располагаются у фрез на цилиндрической (рис. 1.1, а) или конической (рис. 1.1, б) 
наружной поверхности. А вспомогательные режущие кромки 2 – на торцовых 
поверхностях. 
Основными геометрическими параметрами фрез (рис. 1.1) являются: 
1)  главный передний угол Ȗ: 
– для большинства фрез, изготовленных из быстрорежущих сталей +15°, 
– для твердосплавных фрез от –15 до +15°; 
2)  главный задний угол Į: 
– для фрез с мелким зубом, изготовленных из быстрорежущей стали  
14 ÷ 20°, с крупным зубом 12 ÷ 14°, 
– для твердосплавных фрез 8 ÷ 15°; 
3)  вспомогательный задний угол Į1: 
– для большинства фрез 5 ÷ 8°; 
4)  главный угол в плане ij: 
– для концевых и торцовых фрез с расположением главных режущих 
кромок по цилиндру 90°, 
– для фрез с угловыми кромками 45°, 60°, 75°; 
5)  угол в плане ij0 переходной кромки 3 (рис. 1.1): 
– обычно равен половине угла ij; 
 
 
6

6)  вспомогательный угол в плане ij1: 
– обычно не превышает 2 ÷ 5°, причем на зубьях часто делается участок 
с ij1 = 0°; 
7)  угол наклона зубьев Ȧ: 
– для концевых фрез обычно 30 ÷ 45°, 
– для торцовых 25 ÷ 40°, 
– для цилиндрических 30 ÷ 60°. 
 
 
 
Рис. 1.1. Геометрические параметры острозаточенных фрез  
с цилиндрической (а) и конической (б) главными режущими кромками 
 
На эксплуатационные показатели фрез большое влияние оказывают условия окончательного формообразования поверхностей их режущих зубьев, которое выполняется затачиванием. Для восстановления режущих свойств применяют шлифовальные круги, характеристики и режимы работы которых выбираются согласно общим рекомендациях. Обработке подвергаются передние и задние поверхности зубьев, расположенные как на цилиндре, так и на торце фрезы. 
 
7

Для большинства фрез лимитирующим является изнашивание фрезы по 
задней поверхности. Это объясняется тем, что фрезы работают в зоне тонких 
стружек, имеющих толщину не более 0,3 мм (чаще не более 0,1 мм). Допустимый 
износ устанавливается в пределах, приведенных в табл. 1.1. 
 
Таблица 1.1 
Допустимый износ острозаточенных фрез 
Износ ȝз, мм, при обработке 
Фреза 
Материал режущей 
части фрезы 
стали 
чугуна 
Быстрорежущие 
стали Р6МЗ, Р12, 
Р6М5 
Цилиндрическая 
Торцовая 
Трехсторонняя 
Концевая 
0,4–0,6 
1,5–2,0 
0,4–0,6 
0,3–0,5 
0,5–0,8 
1,5–2,0 
0,4–0,6 
0,3–0,5 
Твердые сплавы 
Т5К10, Т15К6, ВК8 
Цилиндрическая 
Торцовая 
Трехсторонняя 
Концевая 
0,5 – 0,6 
1,0 – 1,2 
1,0 – 1,2 
0,3 – 0,5 
0,6–0,7 
1,5–2,0 
1,0–1,2 
0,3–0,5 
 
Число периодов стойкости новой фрезы 
 
 
n = (M q) + l , 
(1.1) 
 
где М – величина допустимого стачивания зуба; q – величина стачивания зуба 
при одной заточке; l – период стойкости новой фрезы. 
 
 
Рис. 1.2. Схема изнашивания зубьев фрез 
 
8

Величина допустимого стачивания зуба М зависит от конструкции фрезы 
и ее определяют для цельных, сборных и твердосплавных фрез по-разному. 
Для цельных фрез (рис. 1.2) величина М зависит от высоты зуба Н: 
 
 
М = (0,3 ÷ 0,5) Н. 
(1.2) 
 
У цилиндрических сборных фрез ножи за счет их перестановки на шаг рифлений имеют возможность изменять вылет Н в радиальном направлении. У этих 
фрез величина допускаемого стачивания по цилиндру Мц = 0,3L, где L – глубина 
паза под нож (рис. 1.3, а). 
Трехсторонние фрезы с креплением ножей в пазах с радиальным уклоном и 
радиальными рифлениями позволяют изменять величину вылета ножей в осевом 
направлении Нт, что обеспечивает сохранение заданной ширины фрезы после ее 
переточек. При этом величина допустимого стачивания по торцу Мт = (0,3 ÷ 0,5)В 
(рис. 1.3, б). 
 
 
 
Рис. 1.3. Допускаемое стачивание вставных зубьев сборных фрез:  
а – цилиндрических; б – трехсторонних; в – торцовых; А – стачиваемая 
часть зуба; Б – положение зуба после заточки; 1 – вставной зуб (нож),  
2 – корпус фрезы 
 
 
9

Торцовые сборные фрезы снабжаются, как правило, ножами, оснащенными твердосплавными пластинками. Величина допускаемого стачивания у 
этих инструментов (так же, как и у других твердосплавных фрез) зависит от 
размеров твердосплавных пластинок ножей. Для этих фрез величину допустимого стачивания принимают равной Мц = 0,5b (по цилиндру) и Мт = 0,5l (по 
торцу), где b и l – соответственно ширина и длина твердосплавной пластинки 
на ноже (рис. 1.3, в). 
Величина стачивания при заточке для рассматриваемых конструкций фрез 
(см. рис. 1.2) 
 
 
3
(0,1
0,2)
q
tg
μ
α
≈
+
÷
 , 
(1.3) 
 
где ȝз – износ фрезы по задней поверхности, мм; Į – задний угол (главный или 
вспомогательный); 0,1 ÷ 0,2 – дополнительно снимаемый слой, мм. 
Параметры шероховатости передних и задних поверхностей для большинства фрез, изготовленных из быстрорежущих сталей Ra = 0,63 мкм, а для твердосплавных фрез Ra = 0,32 мкм. Для некоторых типов фрез (в основном сборных) 
допускается параметр шероховатости поверхностей Ra = 1,25 мкм. 
Биение режущих кромок не должно превышать величин, приведенных в 
табл. 1.2. 
Таблица 1.2 
Точность фрез 
Радиальное биение 
двух зубьев, мм 
Торцовое 
Тип фрезы 
Диаметр 
фрезы, мм 
биение, мм 
смежных 
противо- 
положных 
Цилиндрическая цельная 
От 40 до 100 
0,03 
0,06 
— 
Концевая цельная 
До 16 
Св. 16 
0,03 
0,03 
0,06 
0,06 
0,03 
0,04 
 
10