Концевые фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин

Содержание
Введение…………………………………………………………………….3
1. Общие сведения о концевых фрезах……………………………………...4
2. Концевые фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин……………………………………………………………………..6
2.1 Технологические возможности концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин…………………………….6
2.2. Особенности устройства концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин………………………………………......7
3. Обзор основных конструкций концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин…………………………….9
4. Преимущества и недостатки концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин…………………………...13
Заключение………………………………………………………………...14
Список используемой литературы, интернет - источники……………..16

Введение
В современном машиностроении обработка материалов резанием является главным технологическим методом, обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей. Металлорежущий инструмент в этом процессе является орудием производства, без которого не представляется возможным полностью реализовать заложенные в оборудовании технологические возможности, обеспечить все требования, представленные в чертеже детали и достичь необходимых технико-экономических показателей обработки.
В связи с этим уделяется большое внимание разработке новых конструкций металлорежущего инструмента, которые отличаются оригинальностью и инновационными решениями в создании комбинированных, сборных и модульных металлорежущих инструментов. Существенное влияние на эффективность машиностроительного производства оказывает применение современных металлорежущих инструментов, к которым относятся сборные инструменты, оснащенные сменными многогранными пластинами (СМП). 
Сборный инструмент с СМП нашел широкое применение в машиностроении, выпуск его постоянно увеличивается, как по объему, так по номенклатуре. Удельный вес такого инструмента сегодня составляет 35 %–40 % общего объема выпуска режущего инструмента. Применение сборного инструмента со сменными многогранными пластинами (СМП) позволяет повысить эксплуатационные качества инструмента, обеспечивает значительную экономию дефицитных режущих материалов.
Цели и задачи данной работы: изучить назначение и конструктивные особенности концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин, достоинства и недостатки фрез, уметь применять полученные знания в процессе обучения, развитие навыков учебной исследовательской деятельности, формирование профессиональные компетенции в изучаемой области знаний.
1.Общие сведения о концевых фрезах
Концевые фрезы  применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях, контурных выемок уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. В общем виде концевая фреза представляет собой монолитный металлический цилиндр, состоящий из двух частей: хвостовика для установки в оборудование и фрезерной части с расположенными по спирали режущими элементами (зубьями). На рисунке 1 представлены виды концевых фрез с разным конструктивным исполнением.
Рис.1. Концевые фрезы:
а — монолитная с винтовыми зубьями; б — шпоночная; 
в — шпоночная с твердосплавными вставками
Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двузубые фрезы, которые подобно сверлу могут углубляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки. В момент осевой подачи основную работу резания выполняют торцовые кромки.
Одна из них должна доходить до оси фрезы, чтобы обеспечить сверление отверстия. Переточка таких фрез производится по задним поверхностям торцовых кромок, поэтому их диаметр сохраняется при этом неизменным.
Основные геометрические параметры концевых фрез — это общая длина, диаметр режущей части, а также диаметр, тип и длина хвостовика. У концевых фрез основную работу резания выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцовые режущие кромки только зачищают дно канавки. Концевые фрезы изготавливаются, как правило, с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев доходит до 30...45°.
Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки.
Размерные ряды концевых фрез определены государственными стандартами. Изделия из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком имеют размерный ряд 3-32 мм и устанавливаются на оборудование с помощью зажимных патронов и цанг.
Инструмент среднего и большого диаметра выпускаются в диапазоне размеров 14-63 мм с хвостовиком в виде конуса и используются на промышленном оборудовании. Фрезы для станков с ЧПУ имеют свой размерный ряд — 14-50 мм.
В настоящее время для получения высоких результатов по производительности процесса фрезерования и стойкости фрез разработаны конструкции фрез, оснащенных СМП, которые практически вытеснили ранее широко применяемые фрезы с напайными твердосплавными пластинами.
Такое конструктивное решение концевых фрез позволяет широко применять высокопроизводительные твердые сплавы, минералокерамику и сверхтвердые материалы (СТМ) в качестве режущего материала рабочей части инструмента.
Фрезы концевые с механическим креплением твердосплавных пластин обладают высокой точностью и долговечностью. [1,2]
2.Концевые фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин
2.1Технологические возможности концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин
Концевые фрезы с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластин широко применяют на универсальном оборудовании, станках с числовым программным управлением и в гибких производственных системах.
Фрезы концевые с механическим креплением сменных многогранных пластин предназначены для чернового, получистового и чистового высокопроизводительного фрезерования пазов, уступов, по контуру на станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах сталей и сплавов, стального литья, чугуна с пределом прочности до 1400Н/мм. Они обеспечивают большую стойкость и производительность по сравнению с фрезами других конструкций, допускают использование различных инструментальных материалов при уменьшении номенклатуры фрез. На рисунке 2 представлено общий вид концевых фрез с механическим креплением различных сменных многогранных пластин (СМП).
Рис.2.Фрезы с механическим креплением твердосплавных пластин
2.2.Особенности устройства концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин
Все концевые фрезы оснащены сменными многогранными пластинами, в том числе, с однослойным или многослойным покрытием. Материал пластин: твердый сплав групп применения Р20, РЗО, Р40, KlO, К20 ISO. Из-за малых диаметров концевых фрез базы под пластины выполняют непосредственно в корпусах инструментов. Пластины с положительным или отрицательным передним углом закрепляются в корпусе винтом, клином или прижимной планкой. Квадратные пластины располагаются на зубьях в шахматном порядке и закрепляются винтами, при этом угол наклона зубьев должен быть в пределах 6…150. Пластины, расположенные у торца, упираются в цилиндрические штифты, предохраняющие их от сдвига в осевом направлении.
Число режущих пластин определяется конструктивными размерами инструментов. Так, например, у концевых фрез диаметром d < 12 мм один зуб (z = 1), а при d = 12-^40 мм число зубьев 2 = 2-^4. Для лучшего дробления стружки и создания положительных передних углов рекомендуется использовать позитивные или негативные пластины со стружкодробящими канавками на передней грани. Фрезы выпускаются с четырехгранными (ГОСТ 22086-76), пятигранными (ГОСТ 22087-76) и круглыми (ГОСТ 22088-76) пластинами диаметром 60, 63, 80 мм с коническим хвостовиком. Насадные фрезы с СМП (ГОСТ 26595-85) выпускаются диаметрами 80, 100, 125, 160, 200 и более.
В качестве примера на рисунке 3 представлено устройство концевой фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин. Концевые фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин состоят из корпуса 1 с гнездом под пластинки и конического хвостовика для крепления на станках.
В корпус вставляется и закрепляется винтом 5 втулка 3, на которой в радиальном направлении базируются режущие пластины 2.
Пластинка опирается на основание гнезда корпуса и прижимается к базовым поверхностям корпуса и втулки с помощью пружинящего штифта 4.
Смена лезвия после его затупления осуществляется выпрессовкой штифта 4, поворотом или заменой пластинки и запрессовкой штифта.
Рис. 3. Концевая фреза с механическим креплением МНП
Кроме стандартных твердосплавных пластинок в корпус фрезы можно вставить и другие пластинки. Такие фрезы выпускаются по ТУ 2- 035-476-76 диаметра ми от 20 до 50 мм (четырехгранные пластинки) и от 40 до  63 мм (пятигранные пластинки).
Крепление СМП должно обеспечивать:
•надежность (не допускать микро смещений пластины в процессе резания); плотный контакт опорной поверхности пластины с опорной поверхностью паза в державочной части;
•точность позиционирования и взаимозаменяемость режущих кромок при повороте и смене пластин;
•стабильность геометрии, дробление, завивание и надежный отвод стружки;
• минимальное время для смены лезвий, и, кроме того, оно должно быть компактным и технологичным. [3,5]
3. Обзор основных конструкций концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин
Современные конструкции концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин широко применяются в машиностроительном производстве. Ниже приведены для примера некоторые варианты конструкций концевых фрез со сменными многогранными пластинами (СМП).
Конструкция однорядной концевой фрезы с механическим креплением трехгранных твердосплавных пластин представлена на рисунке 4. Особенностью данной конструкции является то, что пластины СМП установлены в глухом гнезде корпуса 1, а положение прихвата 3 зафиксировано штифтом 4. Крепежный винт 5 расположен под углом к оси штифта, что обеспечивает поджим пластины к боковым поверхностям гнезда. Наличие у пластин задних углом позволяет расположить их в корпусе под углами γос и γрад.
Рис.4. Конструкция однорядной концевой фрезы с трехгранными пластинами с задними углами
Конструкция концевых ступенчатых фрез. Концевые ступенчатые фрезы, работающие с автоматической подачей и снимающие равномерный припуск, могут выполняться с твердосплавными пластинами, расположенными рядами (ступенями). Количество режущих пластин на каждой ступени и число ступеней зависит от диаметра и длины фрезы.
При расположении двух-трех режущих пластин на одной ступени обеспечивает свободный доступ к ним и достаточное пространство для размещения стружки. Фреза предназначена для высокопроизводительного чернового фрезерования пазов, уступов, по контуру. На рисунке 5 представлена конструкция концевых ступенчатых фрез.
Рис. 5 . Конструкция концевых фрез с перекрытием (а), по винтовой линии (б)
и с тангенциальным расположением режущих пластин (в):
1 — корпус; 2 – режущие пластины; 3 – винт; 4 – клин; 5 – диск; 6 – стопорный винт
Двузубая и трехзубая концевые фрезы. На рисунке 6,  а, б,  приведены фирмы Sandvik Coromant (Швеция), применяемые для обработки уступов, пазов и выемок. На рисунке 6, в,  приведена концевая фреза d = 2(Н50 мм для обработки глубоких пазов или высоких уступов длиной до 70 мм с креплением пластин винтами в гнездах, расположенных по винтовой линии).
10991851739904061460173990
Рис. 6. Концевые фрезы, оснащенные СМП:
а — двузубая; б — трехзубая; в — для обработки глубоких пазов
Конструкция копировальных концевых фрез. Израильская фирма ISCAR предлагает потребителю широкую гамму концевых копировальных фрез (рис. 7) оригинальной конструкции с механическим креплением МНП сферической формы с радиусом R=4…10 мм.
Рис. 7. Копировальные концевые фрезы с механическим креплением МНП с R=4 мм (а), 5 мм (б) и 6…10 мм (в)
Эти фрезы выпускают с нормальной и с удлиненной рабочей частью. Фрезы с нормальной рабочей частью имеют цилиндрический корпус, а с удлиненной рабочей частью – конический для обеспечения достаточной жесткости в процессе резания. В фрезах с R=4 и 5 мм МНП 1 (см. рис. 7,а и б) закрепляют в гнезде корпуса 2 с помощью винта 3. Боковые поверхности 4 гнезда и МПН образуют жесткое соединение типа «ласточкина хвоста», что препятствует сдвигу пластины под действием сил резания в процессе обработки.
МНП для фрезы с R=4 мм имеет одну режущую кромку, а для фрезы с R=5 мм – две (рабочую и запасную). Специальная форма передней поверхности этих пластин облегчает процесс стружкообразования. В фрезах R=6, 8 и 10 мм (рис. 7,в) используются МНП с двумя симметрично расположенными режущими кромками и установочной поверхностью V-образной формы.
В корпусе 2 фрезы выполнен паз, дно 3 которого является опорной поверхностью для МНП и имеет ответную V-образную форму.
Прорезь 4 паза, более узкая и длинная, чем прорезь дна 3, отделяет упругую часть корпуса фрезы (упругий прихват) от жесткой части. Закрепление МНП прихватом осуществляется с помощью специального винта 5. Пластина имеет поперечную режущую кромку (как у сверла), что обеспечивает ее врезание в обрабатываемый материал. Опорная поверхность МНП, обращенная к упругому прихвату, и сопряженная с ней поверхность прихвата имеют также V-образную форму (угол раскрытия примерно 170°). Наличие двух опорных поверхностей V-образной формы исключает смещение пластины относительно оси фрезы в процессе резания.[1,4,6,7]
Расчет режимов резания при фрезеровании концевыми фрезами с механическим креплением сменных многогранных пластин происходит на основании таких показателей, как скорость вращения фрезы и интенсивность подачи. Рекомендуемые режимы резания при обработке концевыми фрезами с МНП представлены в таблице 1.
Таблица 1. Рекомендуемые режимы резания при обработке концевыми фрезами с МНП
22288598425
4. Преимущества и недостатки концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин
Концевые фрезы, оснащенные СМП, по сравнению с напайными пластинками, имеют следующие преимущества:
•повышение эксплуатационной стойкости инструмента на 25-30% за счет отсутствия термических напряжений;
•повышение скорости резания;
•простая замена затупившихся режущих кромок;
• экономия дорогостоящих компонентов твердого сплава - вольфрама и кобальта;
•возврат использованных сменных многогранных пластин составляет 90%, в то время как напаиваемых - около 15%;
•возможность многократного использования державок;
•применение износостойкого покрытия.
Недостатки инструментов, оснащенных СМП:
•высокая стоимость из-за их высокой точности, а следовательно, высокой трудоемкости изготовления пластин и инструмента в целом;
• повышенные габариты корпусов инструментов из-за необходимости размещения в них элементов крепления пластин;
•невозможность полного обеспечения оптимальной геометрии режущей части инструмента из-за заданной формы пластин и условий их крепления.
Для того чтобы сменные пластины обладали высокой точностью и эффективностью, следует их правильно подобрать под конкретные условия фрезерования.[6]
Заключение
В реферате отражена и раскрыта тема учебного материала: технологические возможности и особенности конструкции концевых фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин, проведён обзор наиболее распространённых конструкций концевых фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин, достоинства и недостатки данных инструментов, рекомендуемые режимы резания при обработке концевыми фрезами с МНП.
При раскрытии данного вопроса были детально изучены необходимые теоретические основы и положения, которые позволили сделать определённые выводы:
1)В современном машиностроении обработка материалов резанием является главным технологическим методом, обеспечивающим высокое качество и точность обрабатываемых поверхностей деталей. Существенное влияние на эффективность машиностроительного производства оказывает применение современных металлорежущих инструментов, к которым относятся сборные инструменты, оснащенные сменными многогранными пластинами (СМП). 
2)Применение сборного инструмента со сменными многогранными пластинами (СМП) позволяет повысить эксплуатационные качества инструмента, обеспечивает значительную экономию дефицитных режущих материалов, добиться возможности многократного использования державок, повышения скорости резания, экономии дорогостоящих компонентов твердого сплава.
3) Концевые фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин широко используются в условиях современного производства для чернового, получистового и чистового высокопроизводительного фрезерования пазов, уступов, по контуру с применение на станках с ЧПУ, обрабатывающих центрах и универсальных станках.
4)Обработка металлов фрезерованием с применением фрез механическим креплением сменных многогранных пластин с совокупностью используемого высокоточного современного оборудования, позволяет осуществлять производство качественных, надежных и долговечных изделий, является экономичным и прогрессивным методом резания материалов.
5) Конструктивное решение концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин позволяет широко применять высокопроизводительные твердые сплавы, минералокерамику и сверхтвердые материалы (СТМ) в качестве режущего материала рабочей части инструмента. Фрезы концевые с механическим креплением твердосплавных пластин обладают высокой точностью и долговечностью.
6) Использование концевых фрез с механическим креплением сменных многогранных пластин позволяет обеспечить большую производительность по сравнению с фрезами других конструкций, допускает использование различных инструментальных материалов при уменьшении номенклатуры фрез, повысить эксплуатационную стойкость инструмента на 25-30% за счет отсутствия термических напряжений, возможность многократного использования державок.
Тема реферата раскрыта в рамках ориентированных на применение исследовательского подхода, что способствует лучшему усвоению учебного материала. Материал данной работы может использоваться для подготовки к зачёту или экзамену.
Список используемой литературы
1.Боярский, В.Г., Новые конструкции металлорежущего инструмента. / В.Г Боярский, М.Р.Сихимбаев, К.Т. Шеров К.Т., Д.Р. Сихимбаева. - Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2014.– 726 с.
2.Косилова, А.Г. Справочник технолога-машиностроителя, Том 2/ А.Г Косилова, Р.Г. Мещеряков. - М.: Машиностроение, 1986. - 496 с.
3. Кукляк, Н.Л. Металлорежущие инструменты. Проектирование / Н.Л. Кукляк, И.К. Афтанасьев. - "Львовская политехника'', 2003. - 556 с.
4.Кузнецов, Ю.И. Оснастка для станков с ЧПУ / Ю.И Кузнецов, А.Р. Маслов, А.Н. Байков. - М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.
5.Ординарцев, И.А. и др. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев, Г.В. Филлипов, А.Н. Шевченко - М.: Машиностроение, 2001. - 846 с.
6.Панов, А.А. Обработка металлов резанием / А.А Панов, В.В. Аникин. - М.: Машиностроение, 2004. - 784 с.
7.Сахаров, Г.Н. и др. Металлорежущие инструменты / Г.Н. Сахаров, О.Б. Арбузов, Ю.Л. Боровой . - М.: Машиностроение, 2007. - 328 с.
Интернет - источники
https://studopedia.ru/16_98265_klassifikatsiya-frez.html
https://stanki-uchpu.ru/kontsevye-frezy/
https://internet-law.ru/gosts/gost/2709/
http://libraryno.ru/6-1-4-frezy-s-mehanicheskim