Общий каталог Ingersoll 2011 - страница 312

Фрезерование сферическими фрезами методом «Sturz»

Фрезерование сферическими фрезами. Фрезерование сферическими (шаровыми) концевыми фрезами представляет собой уникальную область применения с уникальными сложностями. Торцевые пластины на сферической концевой фрезе подвергаются экстремальным неравномерным и непостоянным рабочим нагрузкам. Это частично объясняется значительным разбросом значений SFM и нагрузки на стружку от радиального до осевого края пластины.

Чтобы минимизировать напряжения, вызванные этим эффектом, ось шпинделя можно наклонить, чтобы вывести центральную точку инструмента из зоны резания (рис. 2). Такое «sturz»-фрезерование значительно снижает разброс сил, воздействующих на торцевую пластину, и помогает выровнять нагрузку на стружку.

Чтобы применить эту методику для оптимизации операций фрезерования сферическими фрезами, необходимо иметь возможность наклонять шпиндель станка относительно заготовки.

«Sturz»-фрезерование, то есть наклон оси шпинделя для смещения осевого центра сферической концевой фрезы из зоны резания, значительно снижает силы резания, воздействующие на торцевую пластину.

Осевая толщина стружки

Эффективный диаметр: при использовании сферических концевых фрез довольно часто полный диаметр фрезы не задействован в резании. Поскольку сферические концевые фрезы режут вплоть до центра, скорость резания в SFM снижается до 0 по мере приближения к осевой линии фрезы (см. рис. 1 ниже).

Чтобы определить коэффициент осевого утоньшения стружки (ACTF), сначала необходимо определить эффективный диаметр резания.

По мере изменения глубины резания изменяется и эффективный диаметр резания. Поскольку расчёты SFM основаны на диаметре фрезы, задействованном в резании, их необходимо выполнять по эффективному диаметру резания, а не по номинальному диаметру инструмента.

Эффективный диаметр резания можно найти в Таблице A на страницах M466–M467, используя номинальный диаметр инструмента сверху и глубину резания сбоку. Значение SFM рассчитывается с использованием полученного эффективного диаметра резания при данной глубине резания.

Эффективный диаметр резания также можно рассчитать по следующей формуле:

Dt = 2 × √(R² − (R − D)²)

где:
Dt = истинный диаметр резания (дюйм.)
R = радиус (дюйм.)
D = глубина резания (дюйм.)

Для достижения максимально возможной производительности при настройке частоты вращения шпинделя для операции профильного фрезерования сферической фрезой обязательно учитывайте эффективный диаметр резания.

Толщина стружки

Из-за сферической формы, контактирующей с заготовкой, осевое утоньшение стружки может влиять на её толщину так же, как угол наклона режущей кромки на торцевой фрезе. Это может негативно сказаться на работе сферической концевой фрезы. При расчёте желаемой толщины стружки и соответствующей скорости подачи необходимо применять ACTF.

ACTF определяется радиусом сферической части фрезы при данной глубине резания. Рис. 2 иллюстрирует концепцию осевого утоньшения стружки. Обратите внимание, что по мере увеличения осевой глубины резания увеличивается и осевая толщина стружки. Формула расчёта осевой толщины стружки:

ACTF = 1 − √(1 − (2 × DOC / Диам. центра)²)

Всякий раз, когда осевая глубина резания равна или превышает радиус сферической части фрезы, ACTF равен 1.

Далее определите RCTF по таблице на страницах M466–M467 или по формуле. Как показано на рис. 3, RCTF определяется радиусом фрезы при данной радиальной глубине резания. При определении RCTF используйте эффективный диаметр сферической фрезы, а не номинальный диаметр фрезы. Радиальная глубина резания соответствует радиальному «шагу перекрытия». Формула расчёта осевого утоньшения стружки аналогична формуле для радиального утоньшения стружки.

В конечном счёте, цель определения коэффициента утоньшения стружки — оптимизация скорости подачи.

Рис. 1: эффективный диаметр

В данном примере значение SFM составляет 500 при диаметре 2,000". Эффективный диаметр резания составляет .968", при котором значение SFM равно 242. Частоту вращения шпинделя необходимо увеличить до 1973 об/мин, чтобы достичь 500 SFM при эффективном диаметре резания .968".