Крепление инструментов на оправке
Насадные инструменты насаживаются па цилиндрическую или коническую оправку. Соответственно этому они снабжаются базовым отверстием цилиндрической или конической формы.
К инструментам с цилиндрическим отверстием относятся насадные фрезы, дисковые шеверы, дисковые зуборезные долбяки, накатные ролики, круглые фасонные резцы, резьбонарезные гребенки.
Из инструментов с коническим отверстием следует отметить насадные зенкеры и развертки, резцовые головки для конических колес.
Согласно ГОСТу 9472-60 для насадных фрез применяется ряд диаметров отверстий: 8, 10, 13, 16, 19, 22, 27, 32, 40, 50, 60, 70, 80 и 100 мм. Ряд принят в качестве стандартного всеми странами.
Как видно из приведенного перечня, количество размеров оправок строго ограничено. Делается это для того, чтобы сократить до минимума количество оправок, обращающихся в производстве.
Рис. 9. Силы, действующие на фрезу с прямыми зубьями
Диаметр справки оказывает большое влияние на работу фрезы. В процессе фрезерования оправка находится под действием крутящего и изгибающего моментов. На зуб прямозубой фрезы действует окружная сила Р, касательная к траектории (окружности) движения точки ее приложения, и радиальная сила Р, направленная по радиусу (рис. 9, а). Равнодействующая этих сил Кг вызывает изгибающий момент оправки. В этом можно убедиться, если приложить к центру оправки две равные, но противоположно направленные силы Р. Тогда пара сил Р будет создавать крутящий момент, а оставшаяся третья сила Р вместе с радиальной даст равнодействующую силу f которая и вызывает изгиб оправки.
Рис. 10. Силы, действующие на фрезу с винтовыми зубьями
Необходимо отметить, что оправки, удовлетворяющие условиям прочности, не всегда оказываются приемлемыми в отношении жесткости и виброустойчивости. Вот почему в последнее время стали применять оправки повышенных диаметров. Такие оправки не только позволяют фрезам снимать более значительную по размерам стружку, но и гарантируют получение большей точности и чистоты обработки из-за отсутствия вибраций. В связи с широким внедрением скоростных методов обработки вопрос о жесткости и виброустойчивости инструмента, как одного из факторов системы СПИД приобретает особо важное значение. Для пояснения рассмотрим такой пример. Инструменты, оснащенные пластинками твердого сплава, работают при высоких скоростях резания, что часто является причиной появления вибраций. Для правильной эксплуатации этих инструментов необходимо, чтобы сечение стружки, снимаемое каждым зубом, было по возможности одинаковым. Однако из-за биения зубьев, в появлении которого не последнюю роль играет размер оправки и точность сопряжения ее с фрезой, сечение стружки, приходящееся на каждый зуб, меняется.
Некоторые зубья тяжело нагружены, тогда как противоположные им снимают небольшой слой или даже совсем не принимают участия в работе. Чрезмерно нагруженные зубья подвергаются выкрашиванию и скалыванию, чему способствует также хрупкость твердого сплава.
Передача крутящего момента
Передача крутящего момента осуществляется через продольную (рис. 11, а) или торцовую шпонку (рис. 11, б). Размеры сопряженной пары обозначены буквами. Отверстия с продольным шпоночным пазом получили пре обладающее распространение. При правильном изготовлении такая конструкция вполне удовлетворяет предъявляемым требованиям. Диаметр отверстия должен быть выполнен с предельными отклонениями не выше, чем по А1 или А, а размеры шпоночного паза - с отклонениями по ГОСТу 9472-60. С целью уменьшения биения зубьев фрезы торцы ее должны быть взаимно-параллельны и перпендикулярны к оси отверстия. Биение торцов относительно оси фрезы не должно превышать 0,02-0,04 мм в зависимости от размера и назначения фрезы. Во избежание концентрации напряжений и появления трещин при термической обработке шпоночный паз должен быть снабжен соответствующими закруглениями.
Для уменьшения посадочной поверхности отверстие для фрез длиной свыше 20 мм снабжается выточкой. Длина выточки принимается в пределах 0,2-0,3 длины фрезы. Тонкие фрезы, например, прорезные, обычно изготовляются без шпоночного паза, и крутящий момент передается трением между плоскостями фрезы и установочных колец.
Продольный паз оказывает влияние на выбор размера базового отверстия фрезы, что является существенным недостатком. Торцовый паз (ГОСТ 9472-60) в этом отношении обладает преимуществом, так как он не ослабляет тело фрезы. Однако в практике он применяется редко - в основном для специальных фрез, например для тяжелых работ. Нормальные фрезы изготовляются только с продольным пазом за исключением торцовых фрез диаметром от 100 до 250 мм.
Крепление терцевых фрез
На рис. 12 показаны различные варианты крепления торцевых фрез на фрезерных станках. Посадка фрез производится или непосредственно на конец шпинделя станка (рис. 12, а, 6), или на оправку, вставляемую в шпиндель (рис. 12, в, г). Посадочные поверхности выполняются или цилиндрическими (рис. 12, а, в), или коническими (рис. 12, и, г). В первом случае фрезы больших диаметров (250 - 630 мм) имеют па обоих торцах выточки (рис. 12, а), из которых одна
Рис. 12. Варианты крепления торцевых фрез
служит для входа конуса шпинделя, другая -для расположения четырех болтов, предназначенных для закрепления фрезы на станке. Фрезы малых диаметров (40-110 мм) снабжаются одной (рис. 12, в) или чаще двумя выточками для помещения шайбы и болта (ГОСТ 9304-59) Кроме того, для передачи крутящего момента предусмотрена продольная шпонка (для фрез малых диаметров) или торцовая шпонка (для крупных фрез). Во втором случае коническое посадочное место может быть выполнено или в виде конического отверстия с конусностью 7 : 24 (рис. 12, г), или в виде конического хвостовика (рис. 12, б). Крепление при помощи конического соединения обладает большей жесткостью, надежностью и точностью по сравнению с цилиндрическим, но оно более трудоемко. Конический хвостовик применяется для средних размеров фрез в тех случаях, когда требуется особенно жесткое крепление. Посадочные размеры фрез должны быть согласованы с ГОСТом 836-47, по которому регламентированы размеры концов шпинделей и оправок.
Конические оправки
Насадные зенкеры и развертки закрепляются на конической оправке с конусностью 1 : 30 (рис. 13). Размеры сопряженной пары обозначены буквами. Оправка снабжена торцовой шпонкой. Согласно ГОСТу 9472-60, размеры большого диаметра конуса установлены на основании данных ряда диаметров отверстий для фрез. Крепление достаточно надежное и вполне себя оправдывает на практике. Однако
Рис. 13. Коническая оправка с торцовым шпоночным креплением
для инструментов, оснащенных твердым сплавом, при работе на высоких скоростях оно показывает меньшую виброустойчивость по сравнению с концевыми инструментами.
