Количество зубцов
У концевой фрезы есть еще один важный параметр, который, можно сказать, в основном отражается на виде торца, а именно количество зубьев концевой фрезы.
Существует несколько комбинаций общего числа зубьев и числа зубьев, пересекающих центр концевой фрезы, как показано на рисунке 3-14 слева направо: однозубая фреза, двухзубая фреза - 2 зуб под центром, двухзубая фреза - 1 зуб под центром, трехзубая фреза - 1 зуб под центром, четырехзубая фреза - 2 зуб над центром и многозубая фреза - 0 зуб под центром. Число зубьев фрезы связано с эффективностью фрезерования, а жесткость фрезы связана с диаметром сердечника фрезы. Рисунок 3-15 представляет собой упрощенную диаграмму зависимости между числом зубьев зубьев фрезы и жесткостью и стружкоемкостью фрезы.
Фреза с 2-зубом (пазом) характеризуется большим пространством для отвода стружки и недостаточной жесткостью, что подходит для материалов, дающих длинную стружку.
Фреза с 3-зубом (пазом) характеризуется большим пространством для стружки, хорошей жесткостью, высокой эффективностью резания и хорошей универсальностью.
Фреза с 4-зубом (пазом) характеризуется небольшим недостатком пространства для отвода стружки, но фреза имеет хорошую жесткость, что подходит для эффективной чистовой обработки и хорошего качества поверхности заготовки.
Фреза с 6-зубом (пазом) характеризуется очень малым пространством для удаления стружки, но фреза имеет превосходную жесткость, эта фреза очень подходит для чистовой обработки, эффективной обработки, обработки материалов высокой твердости, а качество обработанной поверхности очень хорошее.
Конечно, можно увеличить пространство для стружки при том же количестве зубьев, но это приведет к снижению жесткости. Такая геометрия (см. рисунок 3-16) подходит для обработки цветных металлов с низкой прочностью, таких как алюминий и медь. С одной стороны, поскольку прочность этого вида металла низкая, сила резания инструмента мала, и сила, требуемая инструментом, также мала, и более низкая прочность все еще подходит для такой задачи фрезерования; С другой стороны, этот тип материала имеет низкую теплоту резания из-за его низкой силы резания.
Однако именно потому, что сила резания и теплота резания этого вида материала низкие, и количество резания может быть увеличено после увеличения стружкоудерживающей способности, но увеличенное количество резания увеличивает силу резания, так что жесткость инструмента должна быть улучшена, поэтому необходимо использовать концевую фрезу с двойным диаметром сердечника, как показано на рисунке 3-17. Фреза, показанная здесь, — это Jabro-Solid от Seco Tools в цвете, в то время как Proto·max TM tG от Walter Tools показана серым цветом. Конструкция двойного диаметра сердечника обеспечивает некоторый баланс между стружкоудерживающей способностью и жесткостью инструмента.
На рисунке 3-18 представлена схема дна канавки специально модифицированной фрезы. В этом случае жесткость модифицированной фрезы значительно выше, чем у обычного дна канавки по умолчанию, а деформация стружки при сбросе усиливается, и стружка получается более плотной.
Для того же количества зубьев существует другая структура, то есть неравные зубья. Рисунок 3-19 представляет собой схематическую диаграмму двух типов неравных фрез. Неравные зубья фрезы могут создавать чередующиеся частоты резания во время резания, что нелегко резонирует со станком и подавляет вибрацию инструмента во время фрезерования.
Помимо количества зубьев, стружкосъемность фрезы также связана с геометрическими параметрами окружных зубьев, ниже рассматриваются окружные зубья фрезы.
3-14
3-15
3-16
3-17
3-18
3-19
Зубья окружные
Зубья фрезы на внешнем круге концевой фрезы называются окружными зубьями. Окружной зуб является основной частью концевой фрезы, задействованной в фрезеровании боковых стенок.
◆ Угол наклона спирали
Первым параметром окружности зуба, который следует обсудить, является угол подъема винтовой линии, представляющий собой угол между касательной линией винтовой режущей кромки фрезы и осью фрезы, как показано на рисунке 3-20.
В теории резания угол наклона винтовой линии также является осевым передним углом на внешней окружности инструмента (осевой передний угол и соответствующий текст см. на рисунке 1-33).
Основные эффекты различных углов наклона винтовой канавки концевых фрез на производительность резания показаны на рисунке 3-21. Как вы можете видеть на рисунке, концевая фреза с прямой канавкой (угол наклона винтовой канавки 8-0 градусов) с правой стороны имеет нулевую осевую силу резания из-за нулевого осевого переднего угла, и вся сила резания находится в радиальном направлении с самой слабой жесткостью, поэтому она склонна к вибрации. С другой стороны, левые и средние спиральные фрезы разделены на осевые направления из-за части силы резания (осевое направление - это направление с наилучшей жесткостью фрезы), и радиальная нагрузка снижена, и вибрации нелегко возникнуть.
С другой стороны, поток стружки фрезы с прямой канавкой является поперечным, что легко может помешать зоне резания заготовки и образовать вторичный рез, а производительность удаления стружки плохая. Стружка фрезы со спиральной канавкой выводится из зоны резания перпендикулярно режущей кромке, и производительность удаления стружки значительно улучшается.
На рисунке 3-22 показано влияние количества зубьев фрезы и угла спирали на осевую составляющую общей длины реза. Для задачи резки фрезы диаметром 10 мм с шириной реза (также известной как «радиальная глубина реза») 10 мм и глубиной реза (также известной как «осевая глубина реза») 15 мм осевая проекция общей длины контактной кромки фрезы с 2 пазами и углом спирали 30 градусов составляет около 17 мм; при использовании фрезы с канавкой 3- и углом спирали 30 градусов осевая проекция общей длины контактной кромки увеличивается примерно до 25 мм. При использовании фрезы с углом наклона спирали 4-groove 30 градусов осевая проекция общей длины контактной кромки увеличивается примерно до 30 мм, и, наконец, при использовании фрезы с углом наклона спирали 6-groove 60 градусов осевая проекция общей длины контактной кромки может быть увеличена примерно до 47 мм. Эти данные показывают, что с увеличением числа зубьев фрезы число режущих кромок, контактирующих с заготовкой, также увеличивается, осевая проекция общей длины контактной кромки увеличивается, а эффект увеличения угла наклона спирали аналогичен. С увеличением осевой проекции общей длины контактной кромки нагрузка на единицу длины зуба уменьшается, и эффективность резания может быть улучшена при условии, что нагрузка на зуб остается прежней.
На рисунке 3-23 показаны четыре комбинации различных направлений резания и направлений вращения спиральной канавки, распространенной является правостороннее направление резания винтового зуба, в общем случае направление резания фрезы в основном определяется направлением вращения шпинделя фрезерного станка, а после определения направления резания спираль определяет направление осевой силы резания.
На рисунке 3-24 показана фреза JS840 с направлением двойной спирали. Эта фреза используется для обработки боковых кромок композитных панелей из углеродного волокна. Поскольку композитные панели из углеродного волокна состоят из нескольких различных материалов, с помощью обычных фрез трудно избежать расслоения. Преимущества фрезы JS840: сила резания в противоположном направлении делится на давление вниз и центральное усилие: пространство для стружки большое, что способствует удалению стружки: площадь контакта при резке мала, что дает меньше тепла и силы резания: на волокне создается только сила сдвига, и нет кручения в середине.
На рисунке 3-25 показана антивибрационная концевая фреза типа GSXVL компании Sumitomo Electric. Эта концевая фреза не только использует неравные зубья, как показано на рисунке 3-19, но и улучшает защиту от вибрации при обработке на стороне с неравными углами наклона спирали.
3-20
3-21
3-22
3.23
3-24
3-25
