Оценка влияния перезакрепления фрезы на величину биений зубьев

Язык труда и переводы:
УДК:
621.91
Дата публикации:
18 мая 2022, 09:06
Категория:
Инновационные технологии ремонта, реновации и восстановления в машиностроении
Авторы
Есаков Никита Сергеевич
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Когут Мария Андреевна
МГТУ им. Н.Э. Баумана
Аннотация:
Представлено исследование радиальных биений режущих кромок фрезы по длине режущей кромки, при перезакреплении фрезы в цанговом патроне и переустанове патрона в шпинделе станка. Методами однофакторного дисперсионного анализа установлено, что дисперсии биений, полученные в различных сериях измерений, являются статистически одинаковыми, то есть погрешность измерений одинакова для всех измерений. Выявлено статистически существенное различие величины биений зубьев по длине режущей кромки, что говорит о непараллельности режущих кромок фрезы и оси шпинделя. Показано, что при переустановке патрона с фрезой в шпиндель станка и при перезакреплении фрезы в цанговом патроне наблюдается статистически значимое различие в величине биений режущих кромок. Таким образом, статистическим анализом установлено, что биение режущих кромок фрезы относительно оси вращения шпинделя складывается из биений зубьев фрезы относительно ее оси, несоосности базовых поверхностей технологической оснастки и несоосности базовых поверхностей шпинделя оси его вращения.
Ключевые слова:
фрезерование, биения, радиальные биения, дисперсионный анализ
Основной текст труда

Внедрение в технологические процесс при ремонте и восстановлении деталей машин методов фрезерования, характеризующихся максимальной осевой глубиной резания, сдерживается рядом технологических проблем, связанных с определением радиальной глубины фрезерования и предельной подачи на зуб. Для расчета указанных величин необходимо установить толщину и ширину срезаемого слоя в каждой точке режущей кромки каждого зуба фрезы, контактирующей с заготовкой. При этом следует иметь в виду, что при фрезеровании срезаемый слой представляет собой фигуру, напоминающую треугольник и при врезании (при встречной схеме фрезерования) или при выходе фрезы (при попутном фрезеровании) толщина срезаемого слоя стремится к нулю. Как было показано в [1] радиальные биения зубьев фрезы значительно сказываются на толщине срезаемого слоя. Но, несмотря на важность изучения влияния биений режущих кромок, в литературе этому вопросу уделено недостаточно внимания. Большая часть работ посвящена влиянию радиальных биений зубьев цилиндрических [2], торцовых [3], черновых [4] и других фрез на шероховатость обработанной поверхности. С другой стороны, много работ, посвященных расчету сил резания при фрезеровании, в которых выполнен анализ сложных сечений срезаемого слоя, но биения режущих кромок рассмотренных инструментов не учитывалась. К таким работам можно отнести [5, 6], где определяли силу резания при фрезеровании и резьбофрезеровании. Есть работы, связывающие биение режущих кромок с силой резания, но при сверлении [7], а также связывающие биения с износостойкостью фрез [8].

Для установления влияния биений лезвий фрез на процесс фрезерования является актуальным неосвещенный в литературе вопрос об источниках биений, которыми могут являться собственно биения режущих кромок фрезы относительно оси фрезы, а также биения, вносимые при закреплении хвостовика фрезы в патрон и хвостовика патрона в шпиндель станка. Рассмотрению этих составляющих биения режущих кромок и посвящена данная работа.

В ходе работы были выполнены измерения радиальных биений режущих кромок двузубой фрезы диаметром 12 мм, установленной в шпинделе фрезерного станка с использованием цангового патрона. Биения измеряли на каждом зубе в 10-ти точках, расположенных вдоль оси фрезы на расстоянии 1 мм друг от друга. Измерения повторяли 6 раз, после чего /цанговый патрон вместе с установленной в нем фрезой переустанавливали в шпиндель и производили измерения заново. Было выполнено 4 переустанова патрона в шпиндель станка. Затем было сделано 2 переустанова фрезы в цанге втулки.

Полученный массив данных был обработан методами однофакторного дисперсионного анализа [9]. Было установлено:

  • дисперсии биений, полученные в различных сериях измерений, являются статистически одинаковыми (по критерию Хартлея), то есть погрешность измерений одинакова для всех измерений;
  • статистически существенное различие биений по высоте фрезы, показывающее, что ось фрезы не параллельна оси шпинделя и, следовательно, режущие кромки зубьев не параллельны оси шпинделя, и это является одним из слагаемых в суммарное биение режущих кромок;
  • при переустановке патрона с фрезой в шпиндель станка наблюдается статистически значимое различие в величине биений режущих кромок, т. е. точность установа технологической оснастки в шпиндель увеличивает биения режущих кромок;
  • при переустановке фрезы в цанговом патроне величина радиальных биений зубьев изменяется и это является третьей составляющей суммарных биений, наблюдаемых у зубьев фрезы.

Таким образом, статистическим анализом установлено, что фреза расположена под углом к оси шпинделя и что величина радиальных биений зубьев фрезы складывается из биений зубьев фрезы относительно ее оси, несоосности базовых поверхностей технологической оснастки (хвостовика и посадочного отверстия для цанги) и несоосности базовых поверхностей шпинделя оси его вращения. Вопрос соотношения этих составляющих требует дальнейшего изучения.

Уменьшить величину биений можно следующими путями:

  •  уменьшить биения зубьев относительно оси фрезы на этапе ее изготовления. На практике этого можно добиться, взяв фрезу более высокой точности изготовления по каталогу;
  • повысив точность применяемой технологической оснастки;
  •  уменьшив количество вспомогательных инструментов, используемых при установке фрезы в шпиндель.
Литература
  1. Смирнов А.А., Виноградов Д.В. Сечение срезаемого слоя при периферийном фрезеровании фрезой с учетом радиального биения зубьев. XLV Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства. Сб. тез. в 4 т., Москва, 30 марта–02 апреля 2021 г., Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021, с. 71–73.
  2. Глебов И.Т. Зависимость высоты микронеровностей обработанной поверхности от некоторых факторов цилиндрического фрезерования. Известия высших учебных заведений. Лесной журнал, 2010, № 1, с. 99–104.
  3. Михайлов М.И., Лапко О.А. Влияние параметров торцовой фрезы на размеры срезаемого слоя и вид обработанной поверхности. Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Промышленность. Прикладные науки, 2013, № 11, с. 52–57.
  4. Потапова М.С., Матасова Е.Ю., Виноградов Д.В. Высота неровностей на поверхности после обработки фрезой с волнистой режущей кромкой. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2016, № 7 (676), с. 19–27. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2016-7-19-27
  5. Древаль А.Е., Виноградов Д.В., Мальков О.В. Определение минимального диаметра концевой фрезы. Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015, № 11, с. 43–59. https://doi.org/10.7463/1115.0827318
  6. Мальков О.В., Головко И.М., Карельский А.С. Теоретический расчет параметров сечения срезаемого слоя при резьбофрезеровании. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2018, № 10 (703), с. 24–36. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2018-10-24-36
  7. Малышко И.А., Коваленко В.И. Расчет тангенциальной составляющей силы резания при сверлении с учетом соотношения подачи на зуб и осевого биения сверла. Прогресивні Технології І Системи Машинобудування, 2005, № 2 (31), с. 116–120.
  8. Пухальскии В.А., Гаврилов Г.А. Влияние биения режущих лезвий торцевых фрез на их изнашивание. Вестник машиностроения, 2012, № 11, с. 65–68.
  9. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. Москва, Машиностроение, 1985, 232 с.
Ваш браузер устарел и не обеспечивает полноценную и безопасную работу с сайтом.
Установите актуальную версию вашего браузера или одну из современных альтернатив.