Akademia Techniczno-Rolnicza

im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich

w Bydgoszczy

Wydział Mechaniczny

Narzędzia skrawające.

KAROL ZABOROWSKI

Nr albumu: 69869

Projekt freza kształtowego

Praca projektowa

na kierunku Mechanika i budowa maszyn

w zakresie Technologii maszyn

Prowadzący

Dr inż. Mirosław Dalak

Bydgoszcz, październik 2006.

1. Przedmiot obrabiany

Przedmiot przedstawiony na poniższym rysunku, należy obrobić frezem kształtowym z ostrzami zataczanymi (podwójnie) i szlifowanymi na powierzchni przyłożenia. Materiałem obrabianym jest stal o wytrzymałości R_m=670MPa wg. PN-H-84019. Materiał zastosowany na frez to stal SW7M o twardości 64-65HRC.

Rys. 1 Szkic powierzchni obrabianej

1. Obliczanie zarysu projektowanego freza

1. Ustalenie punktów charakterystycznych zarysu frezowanej powierzchni

Krańcowymi punktami zarysu frezowanej powierzchni są punkty A i B. W projektowanym frezie przewidziano dodatkowe odcinki krawędzi ostrza wystające na zewnątrz frezowanego zarysu poza punkty A i B.

Rys. 2 Zarys powierzchni frezowanej przyjęty do projektowania freza

Punkt zarysu	Współrzędne w [mm]	Punkt zarysu		Współrzędne w [mm]
		Li				Gi
1	0,0000		1		0,0000
2	5,5869		2		3,2530
3	4,5382		3		4,4601
4	21,0481		4		4,6306
5	14,8306		5		6,1799
6	10,5231		6,7,8		6,4456
7	11,1744
8	19,1744

2. Ustalenie średnicy zewnętrznej freza

Maksymalna głębokość zarysu przedmiotu jest równa wartości G 6,7,8 (na rys. 2). Dla tej głębokości przyjęto średnicę freza d=80 mm.

3. Ustalenie kierunku zataczania freza

Rys. 3 Rysunek pomocniczy do obliczenia najmniejszej wartości kąta przystawienia κ₁

Najmniejsza wartość kąta przystawienia odcinka krawędzi ostrza freza będzie występowała w punkcie 1 zarysu. Wartość tego kąta obliczamy ze wzoru:

Przy tej wartości kąta przystawienia przyjmuję promieniowe zataczanie ostrzy freza.

4. Obliczanie kąta zatoczenia ostrzy freza

Wartość kąta przyłożenia
w punkcie 1 zarysu przyjęto 3º30'. Kąt zatoczenia
oblicza się na podstawie wzoru:

Kąt zatoczenia przyjęto
= 7º

5. Ustalanie wartości kąta natarcia γ_f

Z uwagi na materiał obrabiany o dużej wytrzymałości R_m=670MPa przyjęto γ_f = 5º

6. Ustalanie liczby ostrzy freza

Ilość ostrzy freza przyjęto z = 12

7. Obliczanie skoków zatoczenia

Skok pierwszego (przedniego) zatoczenia H oblicza się na podstawie wzoru:

Przyjęto skok pierwszego zatoczenia H = 3 mm

Skok wtórnego (tylnego) zatoczenia H₁ oblicza się na podstawie wzoru:

Przyjęto skok zatoczenia wtórnego H₁=4,2 mm

2. Obliczanie elementów geometrycznych freza

1. Obliczanie kąta rowka wiórowego
   

Kąt podziałowy freza ε wynosi:

Krzywki do zataczania ostrzy freza przyjęto 90º. W związku z tym kąt β (droga kątowa wycofania noża) będzie równy:

Kąt φ (droga kątowa dosuwu noża) będzie równy:

Kąt dobiegu noża φ₁ oraz dobiegu noża φ₂ przyjęto:

Kąt
(wolnej przestrzeni rowka wiórowego) będzie równy:

Kąt rowka wiórowego
powinien być zawarty w granicach:

Przyjęto

2. Obliczanie promienia r zaokrąglenia dna rowka wiórowego

Promień r₀ wynosi:

Promień r zaokrąglenia dna rowka wiórowego wynosi:

Przyjmujemy promień r = 3 mm

3. Obliczanie wysokości ostrza h

4. Ustalenie średnicy otworu freza d

Średnica D₁ jest równa:

stąd:

Średnicę d otworu freza przyjęto d=40 mm

Przy tej średnicy otworu freza wymiar p uwzględniając głębokość rowka wpustowego jest równy p=43,5 mm

5. Sprawdzenie grubości a pierścienia korpusu freza

Uwzględniając rowek na wpust grubość pierścienia jest równa:

Grubość pierścienia korpusu freza z uwzględnieniem rowka na wpust nie powinna być mniejsza od:

Ponieważ grubość tego pierścienia jest mniejsza od 0,3d, więc pozostawiamy przyjętą uprzednio średnicę otworu freza d = 40mm

Rys. 4 Rysunek pomocniczy do obliczenia elementów geometrycznych freza

6. Ustalenie sposobu zataczania ostrzy freza

Przyjęto I sposób zataczania ostrzy freza.

Nóż z kątem natarcia γ_fn=0º ustawiony będzie w płaszczyźnie osiowej freza. Ponieważ kąt natarcia ostrzy freza γ_f jest równy:

więc w dalszych obliczeniach należy obliczyć zarys noża do zataczania tych ostrzy.

Efektywny (roboczy) kąt przyłożenia α_xe w układzie pracy noża podczas zataczania ostrza freza przyjmuje się:

Wykonawczy kąt przyłożenia noża α_xn ma być równy:

Rys. 5 Rysunek pomocniczy do obliczenia wykonawczego kąta przyłożenia α_xN noża do zataczania ostrzy freza

3. Obliczanie zarysu freza w płaszczyźnie natarcia ostrza

Wielkość znana	Wzór	Obliczenie	Wielkość obliczona
R1=40 γf1=7º41' G1=0		HF= 40·sin7º41'	HF=5,3479 mm
			E1=40·cos7º41'	E1=39,6408 mm
	G2=3,2530		R2=40-3,2530	R2=36,747mm
				γx2=8º36'81”
			E2=36,747· cos7º41'	E2=36,4170 mm
			F2=39,6408-36,4170	F2=3,2238 mm
	G3=4,4601		R3=40-4,4601	R3=35,5399 mm
				γf3= 8º65'45“
			E3=35,5399 ·cos7º41'	E3=35,2208 mm
			F3=39,6408-35,2208	F3=4,42 mm
	G4=4,6306		R4=40-4,6306	R4=35,3694 mm
				γf4= 8º69'65“
			E4=35,3694· cos7º41'	E4=35,0518 mm
			F4=39,6408-35,0518	F4=4,5889 mm
	G5=6,1799		R5=40-6,1799	R5=33,8201 mm
				γf5=9º09'82”
			E5=33,8201 · cos7º41'	E5=33,5164 mm
			F5=39,6408-33,5164	F5=6,1244 mm
	G6-8=6,4456		R =40-6,4456	R =33,5544 mm
				γ =9º17'09”
			E =33,5544 · cos7º41'	E6-8=33,2531 mm
			F6-8=39,6408-33,5544	F6-8=6,3876 mm

4. Obliczanie zarysu noża do zataczania ostrzy freza

Wielkość znana	Wzór	Obliczenie	Wielkość obliczona
γf=7º41' ε=30º H=3			R1=0
			G1”=0-0	G1”=0
	γf=7º41' G2=3,2530			A=0,0016
			sin γf2=	γx2=8º36'
			Δγx2=8º36'-7º41'	Δγf2=55'
			ΔR2=0,0016·55	ΔR2=0,088
			G2”= 3,2530-0,088	G2”=3,165
	γf=7º41' G3=4,4601		sin =	=8º65'45“
			Δ =8º65'45“- 7º41'	Δγf3=1º24'45''
			ΔR3=0,0016·1º24'45''	ΔR3=0,0814
			G3”= 4,4601-0,0814	G4”=4,3787
	γf=7º41' G4=4,6306		sin =	=8º69'6“
			Δγx4=8º69'6“- 7º41'	Δ =1º28'6''
			ΔR4=0,0016·47	ΔR4=0,0846
			G4”= 4,6306-0,0846	G4”=4,546
	γf=7º41' G5=6,1799		sin =	=9º09'8''
			Δ =9º09'8''-7º41'	Δ =1º28'8''
			ΔR5=0,0016·128	ΔR5=0,2048
			G5”= 6,1799-0,2048	G5”=5,9751
	γf=7º41' G6-8=6,4456		sin =	=9º17'
			Δ =9º17'-7º41'	=1º36'
			ΔR6-8=0,0016·136	ΔR6-8=0,2176
			G6-8”=6,4456-0,2176	G6-8”=6,228

5. Obliczanie zarysu kształtowej powierzchni przyłożenia ostrzy freza

Wielkość znana	Wzór	Obliczenie	Wielkość obliczona
R1=40 mm αxw=7º γf=7º41'		rn=40·sin7º	rn=4,87 mm
			Rz1=40·cos7º	Rz1=39,70 mm
			ζ1=7º+7º41'	ζ1=14º41'
			Hz =39,70 ·sin14º41'	Hz=10,06 mm
			Hz'=4,87· sin14º41'	Hz'=1,2344 mm
	Hz=10,06 mm Hz'=1,2344 mm E2=36,4170 Rz1=39,70 mm		x2=36,4170-1,2344	x2=35,1826
				ζ2=15º95'72“
				Rz2=35,206 mm
			G2=39,70 -35,206	G2=4,494 mm
	Hz=10,06 mm Hz'=1,2344 mm E3=35,2208 Rz1=39,70 mm		x3=35,2208-1,2344	x3=33,9864
				ζ 3=16º48'87“
				Rz3=34,75 mm
			G3=39,70-34,75	G3=4,95 mm
	Hz=10,06 mm Hz'=1,2344 mm E4=35,0518 Rz1=39,70 mm		x4=35,0518 -1,2344	x4=33,81,74 mm
				ζ 4=16º56'66''
				Rz4=34,50 mm
			G4=39,70-34,50	G4=5.2 mm
	Hz=10,06 mm Hz'=1,2344 mm E5=33,5164 Rz1=39,70 mm		x5=33,5164-1,2344	x5=32,282
				ζ 5=17º30'85“
				Rz5=33,411 mm
			G5=39,70-33,411	G5=6,289 mm
	Hz=10,06 mm Hz'=1,2344 mm E6-8=33,2531 Rz1=39,70 mm		x =33,2531- 1,2344	x =32,0187 mm
				ζ =17º44'23''
				R z =33,0167 mm
			G =39,70-33,0167	G =6,6833 mm

---