Конструкции дереворежущих сборных фрез отличаются большим разнообразием конструктивных элементов. При этом разработчики уделяют основное внимание надежности крепления и удобству регулирования. Ниже описаны некоторые конструктивные решении фрез по авторским свидетельствам СССР, патентам США, Великобритании, ФРГ, Швеции, Швейцарии, ЧССР, Японии и другим материалам.
По способу крепления режущих элементов можно выделить несколько типов. Широко применяется клиповое крепление. Наиболее надежное крепление ножей осуществляется распорным клином (рис. 65, а) Нож 2 закрепляется в корпусе i с помощью клина 3 с углом заклинивания 20° и крепежного винта 4. Регулировочный пинт 5 служит для выдвижения ножа. При вращении фрезы центробежная сила стремится выдвинуть клин, имеющий определенную массу Составляющая центробежной силы прижимает нож к базовой поверхности корпуса. При этом чем больше частота вращении, тем больше усилие прижима ножа.
Фреза (рис. 65,6) отличается от описанной выше тем, что регулировочный винт 5 входит головкой в паз, выполненный на ноже, что позволяет производить перемещение ножа в двух направлениях. Это решение используется в ножах, оснащенных пластиной из твердого сплава, но может быть применено и для ножей из инструментальной стали.
Разновидность распорного клипа, роль которого выполняет сам режущий элемент, имеющий соответствующий паз, показано на рис. 65, в. Недостатком фрез с распорным клином является то, что при затяжке клина крепежным винтом возможно смещение ножа вниз.
Фрезы с выжпмпым клином также обеспечивают падежное закрепление ножей (рис. 65, г). Крепежный винт 4 опирается на нижнюю поверхность паза. При вращении винта но часовой стрелке клии 3 перемещается вверх и заклинивает нож 2 п корпусе 1, Регулирование положения кожа по высоте осуществляется винтом 5, который через гайку 6 воздействует на нож.
Возможность принудительного перемещения клипа 3 в двух направлениях (затягивание и отжим) достигается в конструкции (рис. 65, д) за счет того, что крепежный винт 4 связан с клином пружинящим кольцом. В ножевых валах стружечных станков функции крепежного винта выполняет пружина (рис. 65,6).
Для отжима клипа и освобождения ножа применяется специальный механизм перемещения подпружиненного клина. Для фрез с выжимным клином характерно то, что при затяжке клина нож за счет трения стремится к перемещению в том же направлении. Тем самым нарушается установка ножей на окружное™ резания. Известен вариант крепления режущего элемента выжимным клином, роль которого выполняет сам этот элемент (рис. 65,ж). Возможность самоустановки
имеет клин 3, одна поверхность которого выполнена цилиндрической (рис. 65, э).
Во фрезе (рис. 65, и) применяется затяжной клин 3, который при завинчивании крепежного винта 4 перемешается вниз и прижимает нож 2 к базовой поверхности корпуса. При этом нож остается на месте, так как опирается на регулировочные винты 5. Настройка ножа на определенный размер должна производиться винтами 5 вне фрезы на специальном приспособлении. Систему «нож-клин» во фрезах с затяжным клином удерживает от вылета винт 4, что недостаточно.
Поэтому угол клина принимают 5.. .0° для обеспечения самоторможения. При этом в рассматриваемой конструкции освобождение ножа представляет определенные трудности. Фреза, разработанная инструментальным институтом «ВУНАР» (ЧССР) (рис. 71, к) не имеет этого недостатка, так как крепежный винт 4 захо¬дит своей головкой в паз, выполненный в клине 3, и при вращении винта против часовой стрелки перемещает клин вверх, освобождая нож 2.
Клеммовое крепление (рис. 65, л) характерно тем, что п корпусе 1 имеется паз, равный толщине ножа, в который вставляется нож 2 (обычно с прорезями). Закрепление ножа осуществляется винтом 3 за счет деформирования корпуса. Другой вариант клеммового крепления представлен на рис. 65, м, где закрепление ножа в корпусе производится винтом через ролик 4.
Известны и другие способы крепления режущих элементов в сборных фрезах. Так, для фрез небольшой ширины (рис. 65, к) крепление состоит из двух пластин 1 со скошенными поверхностями, которые контактируют с аналогичными поверхностями прижимной планки 2. При завинчивании усилие от пинта 5 передается через прижимную планку па нож 3, который прижимается к базовой поверхности корпуса 4.
Предложена сборная конструкция ножевых валов (рис, 65, о), состоящая из ножа 2, стружколомателя 3 и опорной детали 4. Перечисленные элементы собираются вне станка, скрепляются винтом 5 и после этого устанавливаются в корпус 1 (крепление этой сборочной единицы на корпусе не показано).
Достаточно сложный механизм закрепления ножа показан на рис. 65, и. Б корпусе 1 выполнены пазы, в которых размещены прижимной элемент 2, одновременно служащий стружколомателем, ось 3 с резьбовым хвостовиком, специальная гайка 4, Ось жестко связана с прижимным элементом (например, штифтом). При вращении гайки по часовой стрелке прижимной элемент поступательно перемещается вправо и закрепление дугового резца показано на рис. 65, р. В дуговом резце 1 имеется прорезь, через которую проходит винт 2. Прижимной элемент 3 имеет одну цилиндрическую поверхность, которой он контактирует с резцом. Винт 4 служит для закрепления этого элемента в корпусе 5. Выполнение под различными углами поверхности корпуса и прижимного элемента обеспечивает поджим резца к опорной поверхности корпуса.
Для цилиндрического и углового фрезерования за рубежом применяют сборные фрезы с поворотным режущим элементом. Фреза (рис. 65, с) состоит из корпуса 1, резцов 2 и винтов 3 с внутренним шестигранником для крепления резцов. Корпус и резцы имеют рифления и резьбовые соосные отверстия. При вращении винта по часовой стрелке резец перемещается вправо и входит в зацепление с рифлениями на корпусе. Это обеспечивает надежное закрепление резцов. Наличие рифлений, расположенных радиально, позволяет поворачивать резец вокруг оси отверстия и устанавливать в различное положение (через 2″) относительно диаметральной плоскости фрезы. На корпусе имеется шкала для установки. Резцы могут оснащаться неперетачиваемыми твердосплавными пластинами или напаянными пластинами из твердого сплава или быстрорежущей стали.
Регулирование режущих элементов .может осуществляться различными способами. Выдвижение экцентрика рис. 06.а) Эксцентрик 1, расположенный в корвусе 3, контактирует с нижней опорной поверхностью ножа 2. При вращении эксцентрика по часовой стрелке нож поднимается на определенную, величину.
Эксцентрик используется также для регулирования положения резца (рис. 66,6). В пазу корпуса фрезы / по ходовой посадке помещается рерифлениями одной поверхности
Рис. 60. Конструктивные решения регулирования режущих элементов сборных фрез:
а и б — эксцентриком, в — клиновым механизмом г, д, е — по упорам, ж — повозец 2 с рифлениями одной поверхности.
С этой поверхностью контактирует шайба 4, которая также имеет рифления. Шайба и резец находятся в зацеплении. Шайба, в свою очередь, соединена по скользящей посадке с эксцентриком 3, имеющим пазы для ключа. Все регулировочные элементы закреплены на корпусе фрезы винтом 5 со шпонкой 6, предотвращающей его вращение. Регулирование осуществляется следующим образом. При слегка отпущенной ганке 7 поворачивают эксцентрик, который перемещает резец в пазу корпуса.
Для регулирования ножей в сборных фрезах значительной длины можно рекомендовать следующий способ (рис. 66, а). В пазу корпуса с наклонными участками 2 установлены два сухаря 3. На них опирается нож 4. Сухари связаны между собой винтом 5 с правой и левой резьбой
Интересен способ регулирования режущих- элементов путем выдвижения их до упоров в корпусе. Для режущих элементов, перетачиваемых до передней поверхности, предназначен способ регулирования, схема которою приведена на рис. 66, г. Профильный резец 1 на боковой поверхности имеет выступ прямоугольной формы, который входит в соответствующий паз 2, выполненный в корпусе 3. Направляющая (паз и выступ) параллельна плоскости, проходящей под задним углом к поверхности резания. После переточки резец перемещается по направляющей до упора в корпусе фрезы и закрепляется винтом 4.
Аналогичное решение для резцов, перетачиваемых по задней поверхности фрез типа шипорезных или пазовых, установки на заданный размер [шдрезатслей, фасочных резцов и т. д. показано на рис. 66,0 Дли обеспечения радиального биения в допустимых пределах необходимо точное выполнение конструктивных элементов этих фрез: направляющих, упоров и углов режущих элементов.
Этот же способ регулирования использован в конструкции фрез с самоустанавливающимися ножами, разработанной на кафедре станков и инструментов МЛТИ (рис. 66, е). Фреза представляет собой корпус 1 с пазами, в которых установлены ножи 2. На торцах корпуса фрезы, которые не участвуют в резании, закреплены диски 3, являющиеся ограничителями, взаимодействующими с задней поверхностью ножа или его режущей кромкой. При вращении фрезы под действием центробежной силы ножи, перемещая ось по пазам, поджимаются к ограничителям. Частота вращения фрезы и масса ножей должны быть таковыми, чтобы центробежная сила была больше, составляющей усилия резания, стремящейся сместить ножи вовнутрь корпуса фрезы. При базировании по режущим кромкам для предотвращения их смятия в результате контакта с ограничителями рекомендуется на ножах выполнять фаски шириной 0,1…0,2 мм, которые не оказывают отрицательного влияния на процесс фрезерования [5].
Высокая точность по радиальному биению может быть достигнута при заточке сборной фрезы методом круглого шлифования. Для использования этого метода предложена следующая конструкция фрезы (рис. 66, ж). Фреза имеет корпус 1 с цилиндрическими гнездами 2. В гнездах находятся цилиндрические ножедержатели 3. Каждый ножедер-жатель имеет фигурный паз, в котором размещаются нож 4, клин 5, крепежный б и регулировочный 7 винты. В клине выполнено резьбовое отверстие, соосное отверстию в ножедержателе. В клин ввернут винт крепежный, хвостовик которого проходит через ножедержатель и опирается на цилиндрическую поверхность гнезда корпуса. Подготовку фрезы к работе производят в следующей последовательности операций. Вначале собирают барабан, регулируя высоту кожа регулировочным винтом при слегка ослабленном клине. Устанавливают ножедержатель в корпус, поворачивая его вокруг оси, добиваясь заданного переднего угла. Фиксируют положение вожедержателя в корпусе путем вращения винта 6 по часовой стрелке. Для заточки ножей винт 6 выворачивают так, чтобы торец его вышел из контакта с цилиндрической поверхностью паза. При этом клин и нож удерживаются на месте за счет самоторможения. Ножедер жатели поворачивают но часовой стрелке до тек лор, пока задний угол не станет равным 0° и опять фиксируют его в таком положении винтом 6. После установки всех ножей производят их заточку методом круглого
резапия. Эту операцию можно производить на универсально-заточном станке. После заточки ножедержатсли возвращают в исходное положение. Для этого один из ножей устанавливают на заданный передний угол, например, с помощью угломера. Положение ножа на окружности резания регистрируется индикатором часового типа. Все остальные ножи устанавливают поворотом против часовой стрелки.
В исходном положении ножи фиксируются при одинаковых показаниях индикатора. Задняя режущая поверхность ножей очерчена по кривой определенного радиуса.
В конструкциях фрез с механическим креплением неперетачиваемых пластин основное внимание уделяется способу крепления пластин и их базированию в корпусе. Ниже приводятся различные конструктивные решения крепежных и базирующих элементов этого нового типа фрез. Для большинства конструкций характерно применение штифтов, которые являются дополнительным средством, препятствующим вылету пластин при отказе основного крепежного элемента. Обычно пластины имеют отверстия больше, чем диаметр штифтов, и соединение их осуществляется е гарантированным зазором.
По форме клина рассматриваемые конструкции можно разделить па четыре группы; фрезы с затяжным клином (рис. 67); фрезы с выжимным клином (рис. 68); фрезы с распорным клином (рис. 69); фрезы с закреплением пластин посредством рычажных систем (рис. 70).
Применение затяжного клина 3 обеспечивает во время закреплении пластин 2 поджатие их к базовым поверхностям корпуса 1. Малый угол заклинивания затяжного клина приводит к его самоторможению и при ослаблении крепежного винта 4 необходимо приложить усилие для перемещения клипа. С этих позиций предпочтительнее конструкции фрез с винтом, имеющим дифференциальную резьбу (рис, 67, з, и) или с винтом, кинематически связанным с клином (см. рис. 67, ж). Следует отметить, что последние конструктивные решения более сложны в изготовлении. В конструкциях фрез с затяжным клином все действующие нагрузки, включая центробежную силу, которая существенна при высоких частотах вращения, воспринимаются крепежным винтом.
Этот недостаток отсутствует во фрезах с выжимным клином. Однако при закреплении перемещающийся клин за счет сил трения может оторвать пластину от базы (рис. 68, в). Поэтому в этих фрезах предусматривается дополнительный промежуточный элемент, что усложняет конструкцию (рис. 68, а, б). Не гарантирован и поджим «на базу» в конструкциях фрез с распорным клипом, представленных на рис. 69, а, б. В то же
