Определение чисел зубьев и количества стружечных канавок инструментов

Определение числа зубьев инструмента. Выбор числа зубьев инструмента зависит от ряда факторов: 1) диаметр инструмента; 2) объема стружечных канавок; 3) размеров деталей механизма крепления и регулирования (для сборных конструкций); 4) ограничивающих условий, накладываемых на процесс резания: постоянства суммарного сечения среза, ограничения по усилию резания и мощности и др.

В настоящее время задача по обоснованию выбора количества зубьев, как комплексная вариационная задача, не может быть решена до конца, так как многие зависимости отсутствуют. Однако частично эти зависимости экспериментально найдены, а для таких инструментов, как зуборезные долбяки и дисковые шеверы, число зубьев определяется, при знании номинального делительного диаметра, математически.

В связи с указанным инструмент с точки зрения определения числа зубьев можно разбить на три группы: а) инструмент, для которого число зубьев выбирается по практическим рекомендациям (зенкеры, развертки, метчики и плашки); б) инструмент, для которого число зубьев определяется по эмпирическим формулам (разнообразные фрезы, в том числе зуборезные); в) инструмент, для которого число зубьев рассчитывается (протяжки, долбяки, шеверы).

Метчики гаечные, машинные и ручные имеют число зубьев согласно следующим данным.

Число зубьев метчиков

Для торцовых фрез сборной конструкции рекомендуется число зубьев определять по эмпирическим зависимостям, которые учитывают расположение и размеры ножей, механизмов крепления и регулирования. Эти зависимости имеют вид: при обработке стали для D ≤ 200 мм z = (0,04... 0,06)D; для D > 200 мм z = (0,04... 0,06)D + 2; при обработке чугуна z = (0,08... 0,10) D.

Часто бывает так, что фрезы с указанными выше зубьями не могут быть использованы из-за недопустимых значений усилий резания или мощности. В этом случае, как следует из теории резания металлов, выгоднее снижать скорость резания, а не число зубьев фрезы.

В том случае, когда по каким-либо причинам нельзя уменьшить скорость резания, уменьшают число зубьев до значений, определяемых по формуле

где N_Э - полная мощность электродвигателя станка, Вт; η - КПД главного привода; N_УД - удельная эффективная мощность, Вт.

При назначении числа зубьев необходимо стремиться к удовлетворению условия равномерности фрезерования. Для этого при торцовом фрезеровании необходимо, чтобы в работе находилось не менее двух зубьев, т.е. чтобы удовлетворялось неравенство В ≥ D sin (2π/z).

При D/B = 1,4...1,6 неравенство имеет вид

Фрезы фасонные затылованные со шлифованным зубом имеют число зубьев, которое зависит не только от прочности зуба, возможности осуществления его шлифования, но и от высоты профиля детали.

Для обеспечения прочности зуба и возможности получения достаточного количества переточек принимают, что толщина зуба должна составлять 0,8-1,0 его высоты. С увеличением размеров профиля высота зуба возрастает значительно быстрее, чем диаметр, поэтому для обеспечения достаточной прочности зуба приходится уменьшать число зубьев фрезы z.

Рекомендуется число зубьев определять по формуле

где r₁ = 0,85d - радиус окружности впадин стружечных канавок; h_и - высота профиля; d - диаметр отверстия (оправки) фрезы.

Полученное число зубьев фрезы необходимо проверить с точки зрения обеспечения равномерности фрезерования:

z = 480 p/arccos [(D - 2t) / D],

где р - количество одновременно работающих зубьев; D - диаметр фасонной фрезы; t - глубина фрезерования.

Проверка проводится также на наибольшее число зубьев фрезы, допустимое по размещаемости стружки в стружечной канавке:

Форму и размеры зуба и стружечной канавки определяют исходя из условия прочности зуба; необходимости получения стружечного пространства, обеспечивающего свободное размещение стружки; достаточного количества переточек; технологичности изготовления; условия получения минимального количества типоразмеров инструмента 2-го порядка