Geometryczna analiza możliwości zastosowania płytek odwracalnych we frezach ślimakowych

(1)

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI ŚLĄSKIEJ 1980

Seria: MECHANIKA z. 68 Nr kol. 664

Jan GAMROT, Zygmunt STACHURSKI

GEOMETRYCZNA ANALIZA MOŻLIWOŚCI

ZASTOSOWANIA PŁYTEK ODWRACALNYCH WE FREZACH ŚLIMAKOWYCH

Streszozenie. W artykule omówiono istotniejsze problemy konstruk

cji zarysu ostrza freza ślimakowego składanego z 4-krotnie odwracal

nymi płytkami skrawająoymi wykonanymi z węglików spiekanych.

1 . w s r ę p

W dziedzinie frezowania obwiedniowego uzębień istotny postęp może być dokonany przez zastosowanie na ostrza narzędzi węglików spiekanyoh lih spie

ków ceramicznych zamiast dotyohozas powszechnie uZywanyoh stali szybkotną- oyoh. Narzuca to Jednak potrzebę stworzenia nowych konstrukoji frezów śli

makowych, najlepiej składanyoh [i »2 ,3 ], które uwzględniając specyfikę t y * materiałów, a szczególnie ioh skłonność do wykruszeń i pęknięć, dawałyby możliwość wymiany pojedynozyoh, zużytyoh płytek.

Ukształtowanie ostrzy freza w postaoi płytek wielokrotnie odwraoalnyoh umożliwiałoby ponadto pełniejsze wykorzystanie drogiego materiału narzę

dziowego. Zastosowanie tak pomyślanyoh płytek na ostrza frezów ślimakowych wymaga jednak zaprojektowania odpowiedniego ioh zarysu oraz przeanalizowa

nia zagadnień związanych z zamiennością i sposobem ustalan ia ioh w korpu

sie. ,

2. ZAŁOŻENIA KONSTRUKCYJNE FREZA ŚLIMAKOWEGO SKŁADANEGO O OSTRZACH ODWRACALNYCH

Przy konstruowaniu wszystkich elementów freza składanego, a szczegól

nie płytek skrawająoyoh,należy dążyć nie tylko do maksymalnego wykorzysta

nia w pracy drogiego materiału narzędziowego, ale także do zapewnienia pro

stej technologii wykonania, montażu i regeneraoji narzędzia.

W związku z powyższym frez składany powinien posiadać:

- ostrza w postaoi po jedynozyoh,’ wielokrotnie odwzaoalnyoh i ewentualnie regenerowanych płytek,

— rowki wiórowe proste, równoległe do osi freza Jako najłatwiejsze w wy

konaniu [4,7],

(2)

J. Gamrot, Z. Staohurski

- płytki skrawająoe usytuowane lub ukształtowane w sposób zapewniający wy

magany kąt natarcia (dla węglików spiekanych - ujemny) [4 ,7 ],

- zarys płytek skrawających symetryczny z uwagi na uproszczenie obróbki i ostrzenia w pakietach.

3. METODYKA OKREŚLANIA ZARYSU BOCZNYCH KRAWęDZI SKRAWAJĄCYCH WYMIENNYCH OSTRZY FREZA SKŁADANEGO

Zarys booznyoh krawędzi skrawająoyoh ostrzy freza ślimakowego na jego powierzohni natarcia znajduje się jako linię przeoięoia powierzohni śru

bowych ślimaka podstawowego oraz powierzohni natarcia. Wiadomo, te teore- tyoznie najwłaściwszym ślimakiem podstawowym freza obwiedniowego do uzę

bień ewolwentowyoh Jest ślimak ewolwentowy [5,6], którego powierzchnie śru

bowe nożna określić zaletnośoią:

x = o fn + o2m + Cj

yA + z2 - r 2

e-rz-y Ą|r

2 3T r„

(

1

)

-2 2 2

y + z - r

S / Z ¥ “ —

+ U - aro sin-(---T aro sin v---L5---- 5------- --) + c —) + l__ aro oos (■--■■■ — .c*

* 3 6 0 ° y2 + z2 5 1 8 0,0 _y ₊

gdzie:

m = S

- 2 - 2

P ~ z + ( f ° ) 2 r z \ 2l

n = 2 S 1 zł

m - aro oos — I

1 8 0 ° 1 p

o1 ,o2 ,Ojfo^,c^ - przyjmują wartości zgodnie z tabelą -j.

Tabela 1

Kierunek zwo

jów ślimaka

Strona

zwoju ° 1 ° 2 °3 °4 °5 0 0 1

0

° 2 0

°3

<

°5^{0 -}

prawy

prawa 0 - 1 1 1 0 - 1 1 - 1 - 1 1

lewa 1 - 1 - 1 1 1 1 - 1 1 1 - 1

lewy

prawa - 1 1 1 - 1 - 1 - 1 1 1 1 1

lewa 0 1 - 1 - 1 0 1 - 1 * 1 - 1 - 1

(3)

Geometryczna analiza możliwośoi m a t M i w a n t n . 12

- promień waloa zasadniozego ¿limaka ewolwentowego rp - promień waloa podziałowego freza

S - skok linii śrubowej zwojów freza g c - grubość zęba freza w przekroju osiowym

x,y,z - współrzędne dowolnego punktu powierzchni śrubowej ślimaka ewol

wentowego (oś x pokrywa się z osią freza, a osie y i z ma

ją kierunek promieniowy i są wzajemnie prostopadłe, przy czym oś z przechodzi przez punkt dzielący wymiar gQ na połowę).

V tym samym układzie współrzędnych płaska powierzohnia nataroia wyraża

się równaniem: .

- y sin (yp - <pp ) + z oos(yp - cfp ) = rp sinj>p , (2 )

« d z i o : r s i n i

(p = aro sin (-

‘P r i) s aro oos (— )

P r p

tp, - kąt natarcia określony na średnicy zewnętrznej freza rw - promień zewnętrzny freza.

R y s . 1

R o z w i ą z u j ą o u k ł a d r ó w n a ń ( 1 ) i (2) i p r z e c h o d z ą c d o u k ł a d u x ' , y ' , z ' z o r i e n t o w a n e g o j a k n a r y s . 1 , o t r z y m u j e s i ę r ó w n a n i a l i n i i p r z e o i ę o i a p o  w i e r z c h n i ś r u b o w e j ś l i m a k a p o w i e r z c h n i ą n a t a r o i a :

(4)

8k

J. Gamrot, Z. Stachurski

x m + c

v # — 1» n n o / O r r > n o tCi

gdzie:

V

= arc c o s (

p,x r

r

p , x

- odległość rozważanego punktu zarysu od osi freza

________ 4 ____4 „ ______________________ 4 — 4 - _ 4- — 4 * — 1 — 4

wyoh prawej i lewej strony zwoju ślimaka ewolwentowego płaszczyzną natar

cia są liniami krzywymi i niesymetrycznymi. Wykonanie płytek skrawająoych o zarysie krzywoliniowym jest trudne teohnologioznie. Znaczniej łatwiej i dokładniej można wykonać płytki o zastępczym prostoliniowym zarysie booz»

nyoh krawędzi skrawająoych, możliwie najbardziej zbliżonym do zarysu teo

retycznego.

Boozne krawędzie zarysu zastępczego wyznacza się prowadząc linie p r o  ste przez skrajne punkty teoretycznego zarysu ostrza freza. Linie te prze

suwa się następnie równolegle, przenosząc je do punktów teoretyoznego za

rysu, znajdująoyoh się na walcu podziałowym freza (rys. 1). W efekcie o- strza freza o zarysie zastępczym mają właściwą grubość, a ich prostolinio

we boozne krawędzie skrawające nieznacznie odbiegają od zarysu teoretyoz

nego, opartego na ślimaku ewolwentowym (np. dla freza 3-krotnego o module 2, średnioy 130 mm i kąoie ip= - 1 5 °, odohylenia te nie przekraczają 2{im).

Kąty pochylenia booznyoh krawędzi skrawająoyoh ostrzy freza z zarysem zastępczym oblioza się z zależnośoi:

(«0

gdzie:

on z waloem o promieniu rr , równym odległośoi początku protu»

beranoji lub poozątku krzywizny naroża ostrza od osi freza, x', yg - współrzędne punktu zarysu teoretyoznego, w którym przecina się

on z walcem o promieniu r^, równym odległośoi poozątku «fazo

wania stopy freza od jego osi.

(5)

Geometryczna analiza możliwości zastosowania.. 85

Kąty zarysu booznyoh krawędzi skrawająoyoh, obliczone wg zależnośoi (k) są różne dla lewej i prawej krawędzi (dla freza 3—krotnego o module 2, śred- nioy 1 3 0 mm i kącie <P= - 15° wynoszą one odpowiednio Ot. = 19°59<5lł" iOPD=

= I8°k1 '38").

Asymetria ta nie gwarantuje wielokrotnej odwraoalnośoi płytek skruwa ją

oyoh.

k. ZAGADNIENIE ODWRACAŁNOŚCI PŁYTEK

V oelu zapewnienia odwraoalnośoi płytek oraz uproszczenia operacji szli

fowania ioh zarysu oelowe jest, aby płytki skrawające freza miały zarys symetryozny. Kąt zarysu takioh płytek powinien być zatem równy średniej arytmetycznej kątów zarysu lewej i prawej krawędzi skrawająoej freza,okre

ślonych z zależnośoi (k).

Zakładając, Ze płytki wymienne mają być prostopadłośoienne,_ 4-krotnie odwracalne, konieczne staje się ioh poohyłe ustawienie względem dna rowka w korpusie freza. Kąt pochylenia £ osi symetrii płytek względom normalnej do dna rowka będzie równy połowie różnicy kątów zarysu obu krawędzi skra

wający oh.

W oelu uniknięcia krawędziowego dolegania poohylonyoh płytek do dna row

ka w korpusie narzędzia oraz dla ułatwienia pomiaru bioia promieniowego freza w złożeniu należy wykonywać głowy płytek jako powierzchnie waloowe.

Zarys płytki uwzględniająoy wyższe wymagania przedstawiono na rys. 2.

(6)

86 J. G a m r o t , Z. Staohurski

5. MOŻLIWOŚCI MODYFIKACJI KRAWÇDZI SKRAWAJĄCYCH OSTRZY FREZA ŚLIMAKOWEGO SKŁADANEGO

Modyfikacja krawędzi skrawających ostrzy frezów ślimakowychnajczęśoieJ prowadzona jest ze względu na:

- wymagany, modyfikowany zarys zęba kola obrabianego,

- odpowiednie ukształtowanie naddatku na zębaoh kola wykańozanego wiórko

waniem lub szlifowaniem,

- uzyskanie bardziej równomiernego oboiążenia ostrzy freza ślimakowego, - podział wióra ułatwiający jego zwijanie i spływ.

Wprowadzenie dowolnej modyfikacji jest najłatwiejsze dla indywidualnie wymienialnych ostrzy freza, ponieważ szlifowanie ioh zarysu odbywa się po- za korpusem narzędzia odpowiednio profilowaną ściernicą o stosunkowo du

żej średnioy.

6. PODSUMOWANIE

Przeprowadzona analiza pozwala stwierdzić, że zastosowanie we frezaoh ślimakowych składanyoh ostrzy w postaci oddzielnych, odwraoalnyoh płytek Jest możliwe. Proponowany kształt płytek daje możliwość dowolnego kształ

towania i modyfikacji zarysu, zapewnia prawidłowe promieniowe ioh ustale

nie w korpusie oraz umożliwia ewentualne szlifowanie regeneraoyJne powie

rzchni przyłożenia.

LITERATURA

[1] ASTAFIEWA G.A. , GADATIELIEW A. A.: Nowy Je konstrukoji sbornogo zubo- rieznowo instrumenta. Stańki i Instrument Nr 3/197Ï.

[2] • HOFFMEISTER B. : WalzfrAsen mit Hartmetall.Industrie Anzeiger. Nr 1 k/

1972.

[3] SAWICKI S. : Motywy i problemy podjęcia produkoji frezów ślimakowyoh składanyoh. Biuletyn Informaoyjny Przemysłu Obrabiarkowego i Narzędzio

wego Nr 3/1977.

[ifj ZACHARENKO I.P., MOISEENKO O.I. : TwerdospławnyJe ozerwiaoznyJe frezy.

Awtomobilnaja Promyszlennost Nr 6/1969.

[5] ROMANOW W . F . : Narzędzia skrawające do uzębień. WNT, Warszawa 1972.

[6] KUNSTETTER S. : Narzędzia skrawająoe do metali. WNT, Warszawa 1973.

[7 ] Katalogi i prospekty firmowe: Fette, Azuml.

(7)

Geometryozna anallza moiliiroAoi zastoiowania.. 87

rEOMETPHHECKHil AHAJW3 B03M0BH0CTH UPHMEHEHHH OBPATHMUX IUIHTOK B MEPBHHHHX «PE3AX

P

e

3

d m e

E cxaTbe c n a c a m Cojiee Baxaue BonpocH, Kacanqaeca KoacipyKipjB peiynefl xpoMKH aepBaaHOfi cocxaBaott $pe3H o aenoai>30BaHBen aexupexKpaxao n osopaaxBae- u h z peaymax m h t o k B 3 r o xo Ba ea a ux B3 XBepxax cnxaBOB.

THE GEOMETRIC ANALYSIS OF THE POSSIBILITIES

OF EMPLAYMONT OF REVERSIBLE BLADES IN BUILT-UP HOBS

S u m m a r y

The moat essential problems of the built-up hob tool point shape em- playing the ¿l-times reversible oemented oarbides’ blades are disouesed.