Чтобы иметь возможность обрабатывать стальные заготовки, придавая им нужную форму, на производстве широко используют . Благодаря фрезам по металлу для фрезерных станков получают изделия в точном соответствии с инженерным проектом. Типы фрез, представленные сегодня на отечественном рынке, отличаются большим разнообразием, что позволяет подобрать наиболее подходящий для конкретного случая вариант.

Принципы классификации фрез по металлу

Различные виды фрезерных станков обусловлены конструкцией и назначением инструмента, а также способом подачи фрезы, среди которых можно выделить винтовой, вращательный и прямолинейный. Рабочие кромки режущего инструмента, каждая из которых, по сути, представляет из себя резец, изготавливаются из особо твердых сплавов стали или из таких материалов, как керамика, алмаз, кардная проволока и прочих.

Разнообразие фрез дает возможность осуществлять выборку материала на самых сложных участках, в результате чего заготовке придается требуемая форма и она превращается в конкретную деталь.

Классификация фрез производится по следующим параметрам:

• расположение зубьев (резцов);
• конструкция (сборная, цельная);
• конструкция зубьев;
• направление зубьев;
• способ крепления режущих элементов;
• материал режущих элементов.

Типы фрез по металлу

Любому начинающему мастеру, столкнувшемуся с необходимостью обработки металла, приходится искать информацию о том, какие бывают фрезы. Опишем наиболее распространенные виды фрез по назначению.

Дисковые

Дисковые фрезы используются для следующих типов работ:

• обрезки заготовок;
• прорезания пазов;
• выборки металла;
• снятия фасок и т.д.

Режущие элементы таких инструментов могут располагаться как с одной, так и с двух сторон. В зависимости от вида обработки (от предварительной до финишной) меняется размер фрезы и ее зубьев. Твердосплавные дисковые фрезы работают в самых сложных условиях при высокой вибрации и невозможности эффективно выводить стружку из области резания.

Из разновидностей таких инструментов можно выделить:

• пазовые;
• прорезные;
• отрезные;
• предназначенные для обработки детали из металла с двух или трех сторон.

Названия этих инструментов определяются их назначением: так, отрезные фрезы нужны для отрезки заготовок из металла на фрезерных станках, а с помощью прорезных производят прорезку пазов и шлицев.

Торцевые

Такие фрезы работают с плоскими и ступенчатыми поверхностями деталей из металла. Из самого названия понятно, что торцевая часть инструмента является рабочей, соответственно, ось его вращения перпендикулярна обрабатываемой плоскости детали. Чаще всего такие фрезы довольно массивны, благодаря чему в них удобно использовать сменные пластины. Большое количество зубьев на участке соприкосновения с деталью из металла позволяет добиться высокой скорости обработки и плавности работы инструмента.

Цилиндрические

Фрезы такого типа могут быть как с прямыми, так и с винтовыми зубьями. Первыми обрабатывают узкие плоскости, а вторые работают плавнее и потому получили универсальное применение.

Цилиндрическая фреза

Осевые усилия, возникающие при определенных режимах работы фрез с винтовыми зубьями, бывают весьма высокими. В этих случаях применяют сдвоенные инструменты, зубья которых расположены с разным направлением наклона. Благодаря этому решению возникающие в процессе резания осевые усилия уравновешиваются.

К этому типу также относятся рашпильные фрезы типа «кукуруза», с их помощью обрабатывают уступы и прорезают канавки.

Угловые

Край такой фрезы по металлу, используемой для обработки наклонных поверхностей, а также угловых пазов, имеет коническую поверхность. Существуют как одноугловые, так и двухугловые типы инструментов, отличающиеся между собой расположением режущей кромки (в двухугловых моделях они расположены на двух смежных конических поверхностях, а в одноугловых – на одной конической поверхности). С помощью таких фрез можно выполнять стружечные канавки в инструментах разного рода.

Для формирования пазов со скошенными боковыми поверхностями применяются одноугловые инструменты по металлу типа «ласточкин хвост» и перевернутый «ласточкин хвост».

Концевые

Чаще всего концевые (или пальчиковые) фрезы по металлу применяют для создания пазов, контурных уступов и выемок, обработки взаимно перпендикулярных плоскостей.

Концевые фрезы делятся на несколько разновидностей по следующим признакам:

• монолитные или припаянными режущими элементами;
• с коническим или цилиндрическим хвостовиком;
• для конечной обработки металла (мелкие зубцы) или для грубой (крупные зубцы).

Концевые фрезы

Концевые твердосплавные фрезы применяются для работы с плохо обрабатываемыми металлами – сталью, чугуном и др. Среди концевых фрез выделяют также сферические (шаровые), необходимые для обработки выемок сферической формы, радиусные, служащие для выборки пазов разнообразных форм, грибковые – твердосплавные фрезы для Т-образных пазов на заготовках из чугуна, стали, цветных металлов. К концевым также относятся граверы или фрезы для гравировки, которые используются для обработки драгоценных металлов, меди, латуни и других материалов.

Фасонные

Из названия становится ясно, что данный тип режущего инструмента призван обрабатывать фасонные поверхности. Такие фрезы активно применяются для обработки деталей из металла со значительным соотношением длины заготовки к ее ширине, так как фасонные поверхности деталей небольшой длины на крупных производствах чаще изготавливают методом протягивания. Фасонные фрезы с затылованным углом сложнее всего подвергать заточке.

По типу зубьев фасонные фрезерные инструменты по металлу делятся на два типа:

• с остроконечными зубьями;
• с затылованными зубьями.

Червячные

Обработка выполняется методом обката за счет точечного касания заготовки инструментом. Червячные фрезы подразделяются на ряд подвидов по следующим параметрам:

• цельные или сборные;
• правые или левые (направление витков);
• много- или однозаходные;
• с нешлифованными или со шлифованными зубьями.

Кольцевые фрезы (или корончатые сверла)

Такие инструменты служат для получения отверстий, причем кольцевые фрезы обеспечивают более высокую скорость резания в сравнении со спиральными сверлами приблизительно в 4 раза.

Существуют фрезы по металлу не только для станков с ЧПУ, но и для дрели. Иначе их еще называют борфрезами. В их конструкции предусмотрена специальная шпилька для зажима в патроне дрели. В продаже борфрезы можно встретить только в виде комплектов, поскольку работа с металлом с помощью дрели требует точности и соответствующих конкретной задаче форм фрезы.

Для ручного фрезера фрезы тоже покупают комплектом. Существуют кромочные инструменты с подшипником и без него. Первые применяются для обработки на ручном фрезере кромки детали, вторые могут быть использованы на любом участке заготовки, однако для более точной их работы требуются шаблоны. На отечественном рынке встречаются, как правило, китайские режущие инструменты для ручного фрезера, однако их качество можно оценить как достаточно высокое.

Фрезерные станки получили свое название от многозубого режущего инструмента — фрез, которыми на этих станках обрабатывают металлы.

На горизонтально-фрезерных станках в зависимости от вида обрабатываемой поверхности применяют цилиндрические, дисковые, торцовые и фасонные фрезы.

а — цилиндрические; б — дисковые; в — торцовая; г — фасонные.

Цилиндрическими фрезами обрабатывают широкие поверхности, дисковыми — канавки, пазы и узкие поверхности, торцовыми — широкие поверхности и различные выемки, фасонными — криволинейные (фасонные) поверхности.

Приспособлениями для фрезерных станков являются машинные тиски, в которых зажимают обрабатываемую заготовку, подкладки, призмы с хомутиками и прижимные планки, при помощи которых можно прикреплять заготовку непосредственно к столу, не используя машинных тисков.

Вопросы

1. Что является основным инструментом у фрезерных станков?
2. Какие бывают фрезы?
3. Для чего предназначены цилиндрические и дисковые фрезы?
4. Какие приспособления используют на фрезерных станках?

Приемы работы на фрезерном станке

Для обработки металлов резанием механизмы станков имеют два основных движения: главное и подачи, при которых перемещаются режущий инструмент и заготовка. Главное движение — это вращение от электродвигателя шпинделя с установленной фрезой. Подача — поступательное движение стола с укрепленной на нем обрабатываемой заготовкой. На фрезерном станке процесс обработки называется фрезерованием.

Перед фрезерованием необходимо закрепить фрезу на оправке, установленной в шпинделе и хоботе. Включают станок и проверяют на биение фрезерную оправку с надетой на нее фрезой. Если фреза бьет, останавливают станок и изменяют установку либо заменяют фрезу или оправку. Проверяют надежность крепления машинных тисков и закрепляют в них размеченную заготовку.

При помощи рукоятки подъемного механизма консоли заготовку подводят к фрезе. Включив станок и плавно вращая рукоятку подачи, сообщают столу и заготовке поступательное движение (подачу).

Фреза снимает необходимый слой металла. Если у заготовки фрезеруют несколько поверхностей, то, обработав одну поверхность, заготовку переворачивают, зажимают в тисках и продолжают фрезерование.

Вопросы

1. Какие виды движения происходят при на фрезерном станке?
2. Что нужно сделать перед работой на фрезерном станке?
3. В какой последовательности фрезеруют заготовку?

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

При работе на фрезерных станках очень опасны засорения, ранения и ожоги глаз мелкой отлетающей стружкой. Поэтому перед работой необходимо надевать очки. Следят также за тем, чтобы фреза не захватила одежду или руки работающего. Для этого нужно закрывать фрезу экраном или колпаком, изготовленным из прозрачного материала (оргстекла). Защитный экран Наблюдают, чтобы вращающаяся фреза не имела биений,…

Различают следующие виды строгания: горизонтальных поверхностей; скосов на заготовках; наклонных поверхностей; поверхностей с уступами; пазов и сопряженных поверхностей. При строгании горизонтальных поверхностей главное движение (возвратно-поступательное) совершает суппорт с резцом (рабочий ход), а движение подачи (поперечной) — стол с закрепленной на нем заготовкой. Движения строгального станка Скосы на заготовках строгают с одной подачей — суппорта с…

На фрезерных станках обрабатывают плоские и криволинейные поверхности деталей, нарезают зубья, выполняют канавки, выемки и выступы и другие работы. На фрезерных станках достигают высокой производительности труда. Различают горизонтальные и вертикальные фрезерные станки.Горизонтально-фрезерный станок состоит из следующих основных частей: станины, консоли (кронштейна), шпинделя, хобота, стола, коробки скоростей, коробки подач, поперечных салазок. Горизонтально-фрезерный станок На чугунной станине…

Назначение и разновидности фрезерных станков. На фрезерных станках можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности различной конфигурации; чаще всего эти станки используют для обработки плоскостей, пазов, канавок; нередко фрезерные станки применяют для обработки линейных фасонных поверхностей. Специальные виды фрезерных станков приспособлены для обработки сложных пространственных фасонных поверхностей.

Вследствие высокой производительности и широкой универсальности фрезерные станки являются самой распространенной группой после токарных станков.

Различают следующие основные типы фрезерных станков: консольно-фрезерные (вертикальные, горизонтальные, универсальные и широкоуниверсальные); бесконсольно-фрезерные; продольно-фрезерные; копировально-фрезерные.

Кон сольно-фрезерные станки характеризуются тем, что у них стол вместе с обрабатываемой деталью может перемещаться в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а у некоторых моделей - и под углом к оси шпинделя.

Бесконсольно-фрезерные станки могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные бесконсольно-фрезерные станки используются для обработки сравнительно крупных деталей. Они характерны тем, что у них стол может перемещаться только в двух взаимно перпендикулярных направлениях: продольном и поперечном. Вертикальное перемещение имеет сама шпиндельная бабка.

Понятие о процессе фрезерования. Фрезерованием называется технологический метод обработки поверхностей фрезами.

При фрезеровании главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи (прямолинейное и перпендикулярное к оси фрезы) - заготовка, закрепленная на столе станка.

Работа фрезы принципиально отличается от работы других многолезвийных инструментов: зенкеров, разверток, метчиков и т. п.,

при резании которыми все режущие кромки инструмента одновременно участвуют в работе. При фрезеровании подача направлена перпендикулярно к оси вращения инструмента, вследствие чего каждый зуб фрезы находится в контакте с обрабатываемой деталью только в течение незначительной части своего оборота и в работе одновременно участвуют один или несколько зубьев фрезы. Большое количество зубьев у фрезы, каждый из которых работает небольшую часть времени и в течение большей части оборота фрезы успевает охладиться, обеспечивает большую стойкость инструмента и высокую производительность фрезерования.

Рис.1. Виды фрезерования: а-цилиндрическое, б-торцовое, в-комбинированное.

Виды фрезерования. Существует два основных вида фрезерования: цилиндрическое и торцовое.

При цилиндрическом фрезеровании (рис. 1, а) обработанная поверхность 2 профилируется главной режущей кромкой 1, расположенной на поверхности вращения фрезы. Поэтому поперечный профиль обработанной поверхности полностью зависит от профиля образующей фрезы и является обратным ему, т. е. если фреза будет выпуклой, то обработанная поверхность вогнутой, и наоборот.

Продольный профиль обработанной поверхности при этом виде фрезерования будет волнистым, причем расстояние а между волнами зависит от величины подачи на зуб, а их глубина, кроме того, еще и от диаметра фрезы.

Чтобы получить высокую чистоту обработанной поверхности при цилиндрическом фрезеровании, приходится работать с небольшими величинами подач.

При торцовом фрезеровании (рис. 1, б) обработанная поверхность 3 образуется не главными 2, а вспомогательными / режущими кромками, которые расположены на торцовой поверхности фрезы. Поэтому независимо от профиля образующей фрезы обработанная поверхность всегда является плоскостью.

При торцовом фрезеровании чистота обработанной поверхности также зависит от величины подачи на зуб.

При обработке пазов, канавок, уступов и т. п. фреза работает комбинированно; при этом некоторые из обработанных поверхностей образуются главными режущими кромками зубьев фрезы, а некоторые - торцовыми (рис. 1, в).

Элементы резания при фрезеровании. При фрезеровании, так же как и при других видах обработки, режимы резания характеризуются скоростью резания, величиной подачи, глубиной резания и дополнительно шириной фрезерования.

Скоростью резанияv при фрезеровании называется окружная скорость наиболее удаленных точек режущих кромок зубьев фрезы. Она измеряется в м/мин.

Г лубиной резания tназывается наикратчайшее расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью, т. е. толщина снимаемого за один проход слоя материала в мм (см. рис. 1, а, б).

Шириной фрезерования В(см. рис. 1, а, б) называется ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном к оси фрезы (для торцового фрезерования - в направлении, перпендикулярном к оси фрезы). ширина фрезерования измеряется в миллиметрах.

Подачей на зуб szназывается величина перемещения заготовки относительно фрезы за время ее поворота на один зуб (измеряется в мм/зуб).

Подачей на оборот so6 называется величина перемещения заготовки относительно фрезы за один ее оборот (измеряется в мм/об).

Минутной подачей sMназывается скорость перемещения заготовки относительно фрезы (измеряется в мм/мин).

Подачи при фрезеровании связаны между собой следующей зависимостью:

SM=So6n - Sz zпмм/мин,

где г - число зубьев фрезы;

п - число оборотов фрезы в минуту.

Основные типы фрез (рис. 2). Фрезы классифицируют по различным признакам: по назначению, форме зубьев и их направлению, по конструкции, методу крепления на станке и т. п.

Рис. 2. Типы фрез

По конструкции фрезы разделяют на цельные, напайные, наборные и со вставными быстросменными зубьями (фрезерные головки).

Цельные фрезы 1, 2, 4, 7 изготовляют целиком из высококачественного инструментального материала.

Напайные фрезы изготовляют из дешевых конструкционных сталей, а на рабочие части их зубьев напаивают пластинки из высококачественных инструментальных материалов.

Наборные фрезы3 состоят из корпуса, выполняемого излегированной конструкционной стали, и вставных зубьев, закрепляемых в корпусе фрезы механическими средствами: клиньями, коническими штифгами ит. п. Затачивают наборные фрезы в собранном виде.

Фрезерные головки 15 имеют быстросменные зубья, которые представляют собой обычные резцы. Такие зубья затачивают как отдельно от корпуса с последующей установкой зубьев в корпусе фрезы по шаблону, так и целиком - в собранном виде.

По профилю зубьев различают фрезы с остроконечными и затылованными зубьями. По расположению режущей кромки относительно оси фрезы бывают с прямым и спиральным (винтовым) зубом.

Прямой зуб входит в работу сразу, а спиральный зуб - постепенно. Поэтому фрезы со спиральными зубьями работают более плавно и спокойно, чем фрезы с прямыми зубьями.

По способу крепления фрезы подразделяются на насадные, хвостовые и торцовые.

Насадные фрезы1,3,4,7имеют отверстие и шпоночный паз и закрепляются на шпиндельной оправке.

Хвостовые фрезы 6и9 изготовляются за одно целое с коническим или цилиндрическим хвостовиком. Фрезы с коническим хеостовиком закрепляются или непосредственно в шпинделе станка, или с помощью конических переходных втулок. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляются в цанговом патроне.

Торцовые фрезы 15 устанавливаются непосредственно на торце шпинделя и закрепляются четырьмя болтами.

По назначению фрезы разделяются на следующие основные типы: для обработки плоскостей, прорезные, пазовые, угловые, фасонные, зубонарезные, резьбовые и специальные.

К фрезам для обработки плоскостей относятся торцовые фрезы, которые более других приспособлены для высокопроизводительной и высококачественной обработки плоскостей, а также цилиндрические фрезы с прямыми и спиральными зубьями.

Прорезные фрезы 5 являются циркульными пилами и служат для прорезания шлицев, канавок и разрезания материалов.

Фрезы для обработки пазов бывают различных конструкций: трехсторонняя, дисковая фреза 4 служит для прорезания прямоугольных пазов, пальцевые фрезы 9 используют для обработки тавровых пазов и пазов типа «ласточкин хвост». Концевой фрезой 6 обрабатывают шпоночные пазы, окна и криволинейные пазы.

Угловые фрезы бывают одноугловые 7 и двуугловые 8.

Фасонные фрезы10применяют для обработки фасонных профилей, вогнутых, выпуклых и криволинейных.

К зубонарезным фрезам относятся дисковые модульные фрезы 11, пальцевые модульные фрезы 12 и червячные модульные фрезы 16. Все они служат для нарезания зубчатых колес. Сюда же относятся специальные фрезы для нарезания конических зубчатых колес.

Резьбовые фрезы бывают двух типов: дисковые 14 и гребенчатые 13. Первые применяют для фрезерования длинных и глубоких по профилю резьб, вторые - для нарезания коротких крепежных резьб.

К специальным фрезам относятся: гравировальные фрезы и фрезы для объемного копирования, используемые при изготовлении штампов, матриц, прессформ и т. п.

Работы, выполняемые на фрезерных станках. На фрезерных станках обрабатывают плоскости горизонтальные, вертикальные, наклонные; пазы обычные, угловые на цилиндрических и призматических деталях, типа «ласточкин хвост», многогранники и шпоночные канавки; всевозможные фасонные поверхности; зубчатые колеса; спиральные канавки; резьбовые поверхности.

На копировально-фрезерных станках фрезеруют детали по копиру, форма которого соответствует форме обрабатываемой детали.

Фрезерование плоскостей. Плоскости можно обрабатывать разными фрезами: цилиндрическими, торцовыми, концевыми, дисковыми двухсторонними при использовании как горизонтально-фрезерных, так и вертикально-фрезерных станков (см. рис. 2, а, б). Наибольшая производительность труда и экономичность обработки достигается при использовании торцовых фрез, оснащенных твердыми сплавами.

Фрезерование фасонных поверхностей и криволинейных контуров. Узкие фасонные поверхности обрабатывают радиусными (с выпуклым и вогнутым профилем) фрезами. Более широкие фасонные поверхности и криволинейные контуры заготовок обрабатывают набором фрез (рис. 163, в).

Криволинейные контуры, имеющие форму дуги окружности, обрабатывают концевыми фрезами при установке заготовок на поворотном круглом столе.

При изготовлении деталей с криволинейным контуром в серийном и крупносерийном производстве используют специальные копировальные приспособления или применяют копировально-фрезерные станки.

При применении копирного фрезерования могут быть использованы разные методы: механические, гидравлические, электроконтактные и бесконтактные (фотоэлементное, программное управление и др.).

markmet.ru

Обработка на фрезерных станках - Технарь

В промышленности широко применяются одношпиндельные фрезерные станки - горизонтальные, вертикальные и универсальнофрезерные горизонтальные. Имеются, кроме того, специализированные и специальные фрезерные станки. К специализированным фрезерным станкам относятся многошпиндельные продольно-фрезерные с расположением шпинделей в различных плоскостях; торцово-фрезерные для обработки плоскостей, карусельно-фрезерные с вращающимися столами; барабанно-фрезерные с вращающимся барабаном и копировально-фрезерные для обработки фасонных поверхностей. К специальным станкам относятся резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, агрегатно-фрезерные и реечные.

В одношпиндельном горизонтально-фрезерном станке шпиндель расположен горизонтально; в вертикально-фрезерном станке - вертикально; в остальном устройство станка принципиально не отличается от горизонтально-фрезерного. Вертикально-фрезерные станки снабжают как прямоугольными, так и круглыми столами.

Универсально-фрезерные станки отличаются от описанных тем, что они имеют поворотный стол, который позволяет выполнять операции по фрезерованию винтовых канавок (например, у спиральных сверл) и зубчатых колес с винтовыми зубьями.

Продольно-фрезерный станок является характерным для группы специализированных фрезерных станков. Такие станки изготовляют с одним или несколькими вертикальными и горизонтальными шпинделями; в последнем случае заготовку можно обрабатывать одновременно с нескольких сторон. На рис. 175, а показан общий вид четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка. По направляющим станины 1 может перемещаться стол 2, на котором закрепляют заготовки. Обработку выполняют фрезами, установленными в шпинделях, находящихся в шпиндельных бабках 3, 5, 6 и 7. Так как стол неподвижен, то чтобы получить требуемые размеры при обработке, инструмент устанавливают выдвижением шпинделей вдоль их оси и перемещением шпиндельных бабок 5 и 6 по направляющим поперечины 4 перпендикулярно осям шпинделей этих бабок.

Барабанно-фрезерные станки относятся к группе непрерывно действующих станков. Они имеют преимущественное распространение в крупносерийном и массовом производстве. На таких станках может производиться одновременная обработка двух плоскостей заготовок. На рис. 175, б приведена схема станка. На валу 5, проходящем через раму станины, смонтирован барабан 3, имеющий форму правильного четырехугольника (а иногда пяти- и шестиугольника), на гранях которого установлены приспособления 6 для закрепления детали. Вал вместе с барабаном 3 вращается от отдельного привода 4. Частота вращения барабана может регулироваться коробкой подач, помещенной в корпусе станины.

На двух стойках 1 размещены фрезерные головки 2, которые представляют собой самостоятельные узлы с индивидуальными приводами. Фрезерные головки могут перемещаться на стойках и закрепляться в любом положении согласно настройке станка. Для регулирования глубины фрезерования шпиндели кроме вращательного движения имеют поступательное движение по направлению оси вращения. Производительность станка зависит от количества одновременно обрабатываемых заготовок и частоты вращения барабана.

На фрезерных станках плоские поверхности можно обрабатывать цилиндрическими фрезами при движении стола станка с закрепленной заготовкой навстречу направлению движения зубьев, т. е. методом встречного фрезерования (рис. 176, а) или в том же направлении методом попутного фрезерования (рис. 176, б). В обоих случаях стружка, снимаемая каждым зубом фрезы, имеет форму запятой, но в первом случае толщина стружки постепенно увеличивается в процессе резания, а во втором уменьшается.

Преимущество встречного фрезерования заключается в плавном увеличении нагрузки на зуб и во врезании зубьев в металл под коркой. Недостатком этого метода является стремление фрезы оторвать заготовку от поверхности стола.

Точность фрезерования зависит от типа станка, инструмента, режимов резания и других факторов. При фрезеровании может быть достигнута точность по 8…11-му квалитетам, а при скоростном и тонком фрезеровании - до 7-го квалитета. Шероховатость поверхности при чистовом фрезеровании Rа=6,3…1,6 мкм.

На рис. 177 приведены различные виды обработки на фрезерных станках: α - обработка плоскости цилиндрической фрезой; б - обработка плоскости торцевой фрезой; в, г - обработка вертикальной плоскости и паза дисковой трехсторонней фрезой; д - обработка паза концевой фрезой; е - обработка боковых плоскостей двумя торцевыми фрезами; ж - обработка сложного профиля набором фрез.

tehnar.net.ua

Работа на фрезерном станке. Обработка на фрезерных станках - Черчение

На фрезерных станках можно обрабатывать плоскости, фасонные по­верхности, прорезать пазы, нарезать зубья зубчатых колес, резьбу, разре­зать металл.

При фрезеровании шпиндель фрезерного станка вместе с фрезой совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплен­ная на столе станка, получает пря­молинейное перемещение - движе­ние подачи, перпендикулярное к оси фрезы.

Существуют различные типы фрезерных станков: вертикально- фрезерные, горизонтально-фрезерные, консольно-фрезерные, бесконсольно-фрезерные, продольно-фре­зерные, копировально-фрезерные и др. Кратко остановимся на двух из них консольно-фрезерном и копировально-фрезерном,

Для консольно-фрезерного стан­ка (рис. 27) характерно перемеще­ние стола с обрабатываемой деталью в любом из трех взаимно перпенди­кулярных направлений.

Станок состоит из следующих частей: станины 2 (коробчатой формы), в которой смонтированы коробка скоростей и управление коробкой, шпин­дельного узла 4, хобота 3 с подвеской 6, служащей для поддержания шпин­дельных фрезерных оправок 5, консоли 9, поперечных салазок 8, продольного стола 7, на котором устанавливают обрабатываемую деталь, и плиты 1 основания.

Основные типы фрез. Фреза представляет собой режущий ин­струмент, снабженный несколькими зубьями. Каждый из зубьев представ­ляет собой резец, снимающий стружку.

Процесс резания при фрезеровании отличается от непрерывного резания при точении и сверлении тем, что зубья фрезы работают не все сразу, а по­переменно. Этим обеспечивается стойкость инструмента, а наличие у фрезы большого количества зубьев повышает производительность обработки.

Основные операции, выполняемые фрезерованием с применением различ­ных фрез, показаны на рис. 28. Цилиндрические (рис. 28.1) и торцовые (рис. 28.2) фрезы применяют для обработки плоскостей; дисковые, концевые, па­зовые и угловые (рис. 28.3) - для получения канавок и пазов; фасонные - для обработки фасонных поверхностей (рис. 28.4); модульные дисковые (рис. 28.5) и пальцевые (рис. 28.6) - для нарезания зубьев зубчатых колес.

Фрезы изготовляют из легированных сталей марок 9ХС и ХВГ, быстро­режущей стали Р18, с пластинками твердого сплава Т15К6, Т14К8, ВК2, ВК4 и др.

На рис. 29 дан пример чертежа детали, прорези у которой выполняются дисковой фрезой на фрезерном станке.

cherch.ru

7. Обработка на фрезерных станках

7.1. Фрезерные станки

Фрезерование – процесс обработки плоскостей, фасонных и винтовых поверхностей, нарезания резьбы и зубчатых колес, получения винтовых канавок при помощи вращающегося режущего инструмента, называемого фрезой.

Фрезерование происходит при одновременном вращательном движении фрезы и обычно поступательном движении обрабатываемой детали .

В зависимости от направления вращения фрезы и поступательного перемещения обрабатываемой детали различают: 1) встречное фрезерование, когда заготовка подается навстречу вращения фрезы; 2) попутное фрезерование, когда направление подачи заготовки совпадает с направлением вращения фрезы.

При встречном фрезеровании нагрузка на каждый зуб фрезы возрастает постепенно и на выходе достигает максимального значения. Это обеспечивает плавную работу станка. Вместе с тем качество обработанной поверхности при этом методе фрезерования получается ниже, вследствие чего применяют его при черновой обработке.

При попутном фрезеровании зуб фрезы должен сразу снимать толстую стружку, поэтому инструмент подвергается максимальной нагрузке. Это ухудшает условия работы инструмента и станка.

Основными элементами режима резания при фрезеровании являются: 1) скорость резания; 2) подача; 3) глубина и ширина фрезерования; 4) площадь поперечного сечения среза; 5) машинное время.

Скорость резания V при фрезеровании представляет собой окружную скорость фрезы, измеренную по ее наружному диаметру.

Выбор скорости резания зависит от свойств металла обрабатываемой заготовки и материала режущей части фрезы, диаметра и стойкости фрезы, подачи, глубины резания и ширины фрезерования, а также от числа зубьев фрезы, охлаждения и т. д.

Подачей S при фрезеровании называют величину относительного перемещения обрабатываемой детали и фрезы (рис. 52), выраженную соответствующей размерностью, мм/зуб. мм/об, мм/мин.

При черновом фрезеровании величину подачи выбирают возможно большей; так, для цилиндрических быстрорежущих фрез подача составляет для стали до 0,2 мм/зуб, для чугуна – до 0,4 мм/зуб.

При получистовом и чистовом фрезеровании величина подачи ограничивается требуемой чистотой поверхности обработки, конструкцией фрезы, прочностью деталей механизма подачи и другими факторами; например, при получистовом фрезеровании подача составляет: для стали – в пределах 0,08–0,05 мм/зуб, для чугуна – 0,15–0,1 мм/зуб.

Глубиной фрезерования t, или глубиной резания при фрезеровании, называют толщину слоя металла, мм, снимаемую с обрабатываемой де­тали за один проход фрезы (рис. 52, а). Глубина фрезерования при черновой обработке равна 3–8 мм, при чистовой – 5–1,5 мм.

Шириной фрезерования В называют ширину обрабатываемой поверхности детали в направлении, параллельном к оси фрезы (рис. 52, а).

Площадь поперечного сечения среза, снимаемого одним зубом фрезы (например, цилиндрической), представляет собой произведение ширины фрезерования В и толщины стружки а, мм2:

Толщина стружки в процессе фрезерования является величиной переменной и изменяется при встречном фрезеровании от нуля в момент врезания зуба в деталь до максимального значения а1 в момент выхода зуба из обрабатываемой детали (рис. 52, б).

Поскольку в контакте с деталью одновременно находятся не один, а несколько зубьев, то приходится иметь дело с суммарным сечением среза, снимаемым несколькими зубьями, у которых для случая, изображенного на рис. 52, б, толщина срезаемого слоя будет: для первого зуба а1 для второго а2, для третьего а3 и для четвертого а4 = 0.

Суммарная площадь сечения среза, снимаемая в процессе фрезерования в данный момент времени всеми зубьями, влияет на величину силы резания при фрезеровании.

Машинное время обработки детали при фрезеровании – это время, затраченное на процесс резания металла фрезой за один проход. При расчете машинного времени учитывают длину пути перемещения фрезы относительно детали, подачу и количество проходов.

Мощность, расходуемую на процесс фрезерования, определяют исходя из окружной силы резания и скорости резания.

Станки фрезерной группы в зависимости от выполняемых работ и конструктивных особенностей можно разделить на станки общего назначения и специализированные .

К первому типу фрезерных станков обычно относят горизонтально-фрезерные и вертикально-фрезерные, названные так в зависимости от горизонтального или вертикального расположения в них оси шпинделя с фрезой. Обрабатываемая деталь в этих станках закрепляется на столе станка и перемещается чаще всего в продольном направлении.

На фрезерных станках можно обрабатывать плоскости, фасонные и винтовые поверхности, нарезать зубчатые колеса и выполнять другие работы. В зависимости от назначения фрезерные станки подразделяют на одношпиндельные – горизонтальные и вертикальные в обычном исполнении; одношпиндельные универсально-фрезерные в горизонтальном исполнении. Имеются, кроме того, специализированные и специальные фрезерные станки. К специализированным фрезерным станкам относятся: продольно-фрезерные с расположением шпинделей в различных плоскостях; торцово-фрезерные для обработки плоскостей; карусельно-фрезерные с вращающимися столами; барабанно-фрезерные с вращающимся барабаном и копировально-фрезерные для обработки фасонных поверхностей. К специальным станкам относятся резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, агрегатно-фрезерные и реечные.

На рис. 53 приведен общий вид горизонтально-фрезерного станка. По станине 2 может перемещаться в вертикальном направлении консоль 12, по направляющим которой передвигаются поперечные салазки 11 в направлении, параллельном оси шпинделя 5. По направляющим поворотной части 10, связанной с салазками 11, может совершать движение стол 9 в направлении, перпендикулярном оси шпинделя. На станке имеется коробка скоростей 3 и коробка подач 1. Оправка 4 с фрезами 6 одним концом закреплена в шпинделе, а другим опирается на дополнительную опору 8 (серьгу), связанную с хоботом 7.

Хвостовые фрезы крепят в коническом отверстии конца шпинделя станка, в котором их зажимают длинным болтом, проходящим через отверстие шпинделя. В вертикально-фрезерном станке шпиндель расположен вертикально; в остальном устройство станка принципиально не отличается от горизонтально-фрезерного. Вертикально-фрезерные станки снабжают как прямоугольными, так и круглыми столами. Универсально-фрезерные станки отличаются от описанных тем, что они имеют поворотный стол, который позволяет выполнять операции по фрезерованию винтовых канавок (например, у спиральных сверл) и зубчатых колес с винтовыми зубьями. Продольно-фрезерный станок является характерным для группы специализированных фрезерных станков. Такие станки изготовляют с одним или несколькими вертикальными и горизонтальными шпинделями; в последнем случае заготовку можно обрабатывать одновременно с нескольких сторон.

На рис. 54 показан общий вид четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка. По направляющим станины 1 может перемещаться стол 2, на котором закрепляют заготовки. Обработку делают фрезами, закрепленными в шпинделях, находящихся в шпиндельных бабках 3, 5, 6 и 7. Так как стол не может подниматься и перемещаться в поперечном направлении, то инструмент для получения требуемых размеров обработки устанавливают выдвижением шпинделей вдоль их оси и перемещением шпиндельных бабок 5 и 6 по направляющим поперечины 4 перпендикулярно осям шпинделей этих бабок.

На рис. 55 показана упрощенная кинематическая схема широкоуниверсального консольно-фрезерного станка модели 6М82Ш. Выбор наивыгоднейшей скорости резания при фрезеровании достигается изменением передаточного числа коробки скоростей iкс путем переключения подвижного блока 20 зубчатых колес, расположенного на валу II, и блока 21, а также зубчатых колес 22 и 23, расположенных на валу IV. Таким образом, можно получить 18 чисел оборотов шпинделя V в интервале от 31,5 до 1600 об/мин, передаваемых на оправку 9 с фрезой.

Зная число оборотов nэд электродвигателя D1, общую формулу настройки чисел оборотов главного шпинделя nшп можно выразить как, об/мин,

nшп = nэд · iкс.

Привод механизма подачи получает вращение от электродвигателя D2. Выбор продольной, поперечной или вертикальной подачи производят переключением ряда блоков зубчатых колес и муфт коробки подач, охватывающих валы XIV–XXII. Путем этих переключений можно получить 18 скоростей подачи (продольные и поперечные в пределах 25–1250 мм/мин, вертикальные – 8–400 мм/мин), которые затем передаются на винты продольной, поперечной и вертикальной подачи (соответственно винты XXIV, XXIII и XXV).

Фрезерование - это метод обработки поверхностей, основанный на поочередной работе зубьев фрезы. Существует огромное разнообразие инструментов в зависимости от их функционального назначения, обрабатываемых материалов, характеристик изготавливаемых деталей.

Особенности процесса

Процесс фрезерования, как и все существующие методы обработки материалов резанием, основан на главном и вспомогательном движениях. Первый - это вращение инструмента, а второй - подача его на рабочий ход.

Фрезерование поверхности обычно производится в несколько последовательных этапов:

• Черновое - первоначальное снятие объемной стружки с целью оформления необходимого общего профиля, имеет невысокий класс точности. Припуск на обработку (толщина снимаемого слоя с учетом всех дополнительных факторов) может составлять от 3 до 7 мм в зависимости от материала заготовки.
• Получистовое - второй этап зачистки намеченного фрезеровального объекта, стружка меньше, точность работ повышается и достигает 4-6-го классов.
• Чистовое - тщательная отделка обеспечивает высокое качество поверхности и контуров, высокую точность (6-8-й классы). Припуск должен составлять 0,5-1 мм.

Реализация каждого из этапов обработки имеет собственные отличительные требования к рабочим инструментам по характеру их конструкции, материалу, количеству и качеству режущих кромок. К примеру, приспособление для фрезерования, имеющее назначение черновой обработки, характеризуется крупными зубьями, в то время как чистовая фреза имеет мелкую многозубчатую структуру.

Виды фрезерных работ

Широкий диапазон существующих фрез позволяет проводить обработку материалов различной сложности и конфигурации, под любым углом. Все виды процессов можно разделить на несколько групп:

1. Работа с плоскими поверхностями. Совершается черновая и чистовая зачистка необъемных плоскостей, имеющих горизонтальное, вертикальное или наклонное положение.
2. Обработка объемных фасонных заготовок и деталей. Осуществляется объемная зачистка, придание объектам определенной формы.
3. Разделение. Производится разделение деталей на несколько частей, отрезание излишнего материала.
4. Модульная отделка. Основана на формировании необходимого профиля имеющейся заготовки, оформлении зубьев, фасонных углублений.

Для каждого отдельного метода чаще всего используется отдельное приспособление для фрезерования. Заготовки особой сложности обрабатываются с помощью комплекта из фрез. Так, фрезерование широких поверхностей осуществляется с использованием набора инструментов, которые имеют разнонаправленные винтовые зубья с целью уменьшения осевых сил.

Разновидности фрез в зависимости от назначения

Известно несколько классификационных признаков, по которым распределяются все известные фрезеровальные приспособления: по материалу, по типу ножей, по форме, в зависимости от направления рабочего хода. Основным параметром все же является назначение.

1. Цилиндрические - обработка фрезерованием всех горизонтальных и вертикальных плоскостей.
2. Торцевые - отделка всех плоскостей в любом положении.
3. Концевые - работы разной сложности, возможность осуществления плоского, фасонного, модульного, художественного фрезерования.
4. Угловые и фасонные - снятие стружки с боковых поверхностей заготовок, профильных объектов, зачистка конусообразных углублений.
5. Отрезные, разрезные, шлицевые - разделение, нарезание зубцов на заготовках, формирование канавок.

Один и тот же тип инструментов может иметь отличия по диаметру, количеству ножей и их особенностям.

Конструкционные отличия фрез

Характеристики ножей и способы их закрепления являются важными параметрами, определяющими назначение фрезы, в частности, по качеству осуществляемой обработки.

1. Цельные. Изготавливаются из инструментальной легированной и быстрорежущей сталей. Чаще всего - цилиндрические, дисковые, шлицевые, отрезные фрезы.
2. Составные. Существует два варианта. В первом хвостовик из приварен к режущей головке - из инструментальной, реже - из твердого сплава. Во втором - быстрорежущие или твердосплавные ножи напаиваются на корпус приспособления. Применяются в торцевых и концевых фрезах.
3. Сборные. Ножи, чаще всего твердосплавные, механически соединены с основным телом.

Цельные фрезы имеют большее количество зубьев, что позволяет осуществлять более точную обработку. Та же возможность имеется у составных инструментов, состоящих из твердосплавной головки и конструкционного хвостовика. Их недостатком является высокая степень износа. Чаще всего это оборудование задействовано в получистовых и чистовых этапах снятия стружки.

Сборные фрезы характеризуются высокой степенью стойкости к износу, прочностью, твердостью и остротой ножей, простотой точения и демонтажа. Однако количественно, в соотношении на одну головку, они значительно проигрывают. Такие преимущественно задействованы при черновой обработке.

Станки

Требующие выполнения фрезеровочные работы определяют необходимое оборудование, в том числе тип станка, на котором они будут производиться.

Горизонтально-фрезерные предназначены для обработки горизонтальных плоскостей и фасонных поверхностей, изготовления оформления некоторых профильных объектов. Их устройство обусловливает горизонтальное крепление инструмента, чаще всего цилиндрической, дисковой или торцевой фрезы.

Те же но с отличительными особенностями, позволяет выполнять вертикальный станок для фрезерования. Особенностью является вертикальное крепление инструмента и, следовательно, преимущественное использование торцевых, концевых и модульных фрез.

Универсальные фрезеровочные станки обладают дополнительными устройствами поворотности стола в 3 плоскостях, что позволяет работать с горизонтальными, вертикальными и фасонными поверхностями.

В серийном производстве деталей, имеющих одинаковый профиль, применяются копировальные фрезерные установки, позволяющие выполнять повторяющиеся узоры или углубления на плоскости с повышенной точностью.

Оборудованием будущего являются станки с ЧПУ. Они обеспечивают выполнение запрограммированного комплекса действий, преимущественно для художественного фрезерования или несерийного производства деталей. Применяются концевые, торцевые и модульные фрезы с различным количеством режущих кромок.

Фрезерование - это работа на специальном режущем станке, который обеспечивает рабочий ход инструмента и подачу заготовки.

Влияние режимов резания на результаты работ

Результаты определяет не только рационально подобранное оборудование. Их качество зависит от того, насколько правильно подобраны режимы фрезерования.

1. Необходимо точно определить необходимый диаметр фрезы, ее конструкцию, материал, количество зубьев, установить соотношения между размерами инструмента и толщиной снимаемого слоя. Профессионалу важно стремиться к тому, чтобы необходимая толщина металла снималась за один проход.
2. Размер инструмента определяет устанавливаемую скорость его вращения и, соответственно, скорость работ. Они задаются на станке путем установки частот вращения шпинделя - основополагающей оси для закрепления фрезы. Слишком медленные или слишком быстрые основные рабочие движения режущей головки приводят к низкому качеству обработки.
3. Важным является подача. Существует разделение в этом цельном понятии. Первоначально определяется подача фрезы на один зуб. Она выбирается по справочникам в соответствии с используемым инструментом и типом рабочей поверхности. После определяется подача за один оборот и за минуту, соответственно.

Расчет фрезерования производится на основе информации о допустимых мощностях оборудования, типе обрабатываемой поверхности и выбранных инструментах. Существуют номинальные таблицы, наполненные требуемыми и контрольными значениями. Рациональный подбор и расчет основных параметров работы определяет ее качество.

Сопровождающие явления

Фрезерование - это процесс снятия стружки, который характеризуется повышенными тепловыми эффектами и механическими воздействиями, которые могут негативно отразиться на способностях инструментов и особенностях отделки. Некоторые явления, оказывающие влияние на результаты фрезеровочных работ:

1. Налипание и усадка стружки. Слипание металла на режущей поверхности, прессование его портит процесс отделки и сами ножи. Это более актуально для мягких материалов.
2. Наклеп. Повышение твердости, снижение прочности и пластичности поверхностного слоя детали - побочный эффект пластической деформации, снимаемый последующей термообработкой.
3. Трение, повышение тепла в рабочей зоне, вибрация - факторы, снижающие работоспособность фрезы.

Для предотвращения побочных эффектов необходимо использовать дополнительные технологии и средства.

Защита обрабатываемых изделий и инструмента

Чтобы избежать или минимизировать негативные влияния процессов резания на инструмент и обрабатываемый материал, используются следующие приемы:

1. Применение охладительных и смазывающих веществ и жидкостей, подача их непосредственно в зону фрезерной работы уменьшает трение, образование наклепа, налипание стружки, сохраняет длительный срок службы ножей.
2. Предусмотренная система отвода стружки ликвидирует влияние усадки, а рациональный подбор режимов резания для особо мягких металлов предотвращает ее налипание.
3. Вибрации возможно снижать за счет подбора передних и задних углов режущих кромок, нужных скоростей и использования виброгасителей.

Фрезерование с минимальными побочными процессами требует высокого профессионализма и опыта.

Фрезерование - это сложный комплексный процесс отделки разнообразных поверхностей, успешность которого определяется рациональным выбором оборудования, инструментов, режимов резания, смазочно-охладительных веществ и дополнительных приспособлений, повышающих качество работ.

Обработка заготовок на фрезерных станках

Фрезерование – лезвийная обработка резанием линейчатых поверхностей многозубым инструментом – фрезой; главное движение, вращательное, придается инструменту, движение подачи, прямолинейное, придается заготовке в направлении любой из координатных осей.

Поверхность называется линейчатой , если ее можно описать движением прямой (образующей) по некоторой линии (направляющей). Она представляет собой совокупность прямых, зависящих от одного параметра.

Фреза – цилиндрический многозубый инструмент с зубьями на торце и/или образующей.

Рассмотрим схемы обработки поверхностей на универсальных горизонтально-фрезерном (ГФС; имеет горизонтальную ось вращения фрезы) и вертикально-фрезерном (ВФС; имеет вертикальную ось вращения фрезы) станках.

Горизонтальные плоскости фрезеруют цилиндрическими фрезами на ГФС (рис. 10.40, а ) или торцевыми фрезами на ВФС (рис. 10.41, а ). Горизонтальные плоскости чаще обрабатывают торцевыми насадными фрезами, так как они имеют более жесткое закрепление и обеспечивают плавное, безвибрационное резание. При большой ширине обрабатываемой плоскости используют торцевые фрезы и обработку ведут в несколько последовательных рабочих ходов . Узкие горизонтальные плоскости удобно обрабатывать концевыми фрезами.

Вертикальные плоскости на ГФС обрабатывают торцевыми насадными фрезами (рис. 10.40, б ) или фрезерными головками, а на ВФС – концевыми фрезами (рис. 10.41, б ). Большие по высоте вертикальные плоскости удобнее обрабатывать на ГФС с использованием вертикальной подачи. Обработку небольших по высоте вертикальных плоскостей можно обрабатывать на ГФС с помощью концевых или дисковых фрез. Наклонные плоскости небольшой ширины обрабатывают на ГФС одноугловой фрезой (рис. 10.40, в ).

Широкие наклонные плоскости обрабатывают на ВФС с поворотом шпиндельной головки (рис. 10.41, в ) торцевой насадной или концевыми фрезами. Одновременную обработку нескольких поверхностей (вертикальных, горизонтальных и наклонных) ведут на ГФС (рис. 10.40, г ), установив на оправку набор фрез.

Горизонтальные уступы и пазы обрабатывают дисковыми односторонними (рис. 10.40, д ) и трехсторонними (рис. 10.42, а ) фрезами на ГФС или концевыми фрезами (рис. 10.41, г ; 10.42, б ) на ВФС. Фасонные пазы с криволинейной образующей обрабатывают на ГФС фасонными дисковыми фрезами (рис. 10.42, в ). Пазы типа «ласточкин хвост» или Т-образные обрабатывают на ВФС (рис. 10.42, г , д ). Вначале концевой фрезой получают прямоугольный паз, затем используют концевую одноугловую фрезу или специальную концевую фрезу для Т-образных пазов. Шпоночные пазы для сегментных шпонок фрезеруют на ГФС дисковой трехсторонней фрезой (рис. 10.42, е ), для прямоугольных шпонок – на ВФС концевой фрезой (рис. 10.42, ж ).

Рис. 10.40. Обработка плоскостей на ГФС: а – горизонтальных; б – вертикальных; в – наклонных; г – нескольких плоскостей одновременно; д – уступов

Рис. 10.41. Обработка плоскостей на ВФС: а – горизонтальных; б – вертикальных; в – наклонных; г – уступов

Рис. 10.42. Фрезерование пазов: а , б – прямоугольных; в – полукруглых; г – типа «ласточкин хвост»; д – Т-образных; е , ж – шпоночных

Рис. 10.43. Фрезерование фасонных поверхностей: а , б – методом копирования цилиндрической и концевой (пальцевой) фрезой соответственно; в – по копиру

Фасонные поверхности обрабатывают методом копирования с использованием фасонных цилиндрических (рис. 10.43, а ), дисковых или концевых (рис. 10.43, б ) фрез, по копиру на специальных копировальных фрезерных станках (рис. 10.43, в ) и методом обката на специальных станках.