Статьи о радиотехнике, технологиях, чертежах, 3D-моделировании

Публикации для людей, интересующихся наукой и техникой

Фрезерная обработка

Фрезерование является распространенным видом механической обработки, оно ведётся многолезвийными инструментами - фрезами. Она представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или торцевой поверхности. В зависимости от этого некоторые фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемое ими фрезерование - цилиндрическим или торцовым.

Главное движение придается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, но может придаваться и инструменту - фрезе. Чаще всего оно является поступательным, но может быть вращательным или сложным. Процесс фрезерования отличается от других процессов механической обработки тем, что каждый зуб фрезы за один её оборот находится в работе малый промежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не производя резания. Это благоприятно сказывается на её стойкости. Другой отличительной особенностью процесса фрезерования является то, что каждый её зуб срезает стружку переменной толщины (рис. 1).

Схема изменения толщины стружки при фрезеровании

Рис. 1. Схема изменения толщины стружки при фрезеровании

Номенклатура фрезерных работ

Типовые работы, выполняемые на фрезерных станках можно разделить на несколько видов:

  • Фрезерование простых горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностей и скосов на горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках;
  • Фрезерование прямоугольных уступов с одной и двух сторон, пазов и канавок различной формы, отрезание металла и прорезание шлицев;
  • Фрезерование специальных пазов (Т-образных пазов и пазов типа «ласточкин хвост») с использованием одноугловых или Т-образных фрез;
  • Фрезерование фасонных поверхностей различными способами;
  • Фрезерование деталей с применением универсально-делительной головки (УДГ): многогранников, кулачковых полумуфт, прямозубых и косозубых цилиндрических зубчатых колес, пазов и канавок на цилиндре, конусе и торце;
  • Фрезерование деталей со сложной установкой;
  • Фрезерование резьб гребенчато-резьбовыми или дисковыми резьбовыми фрезами на специализированном оборудовании.

По размеру обрабатываемые заготовки подразделяются на: мелкие (до 200 мм), средние (200–500 мм) и крупные (свыше 500 мм); по точности: точные (выполняются по 8–11 квалитету точности с шероховатостью Rа = 6,3 мкм и детали невысокой точности (к которым предъявляются менее жесткие технические требования).

Организация рабочего места фрезеровщика

Участок площади цеха, оснащенный всем необходимым в соответствии с характером выполняемых работ и закрепленный за рабочим, называется рабочим местом. На рабочем месте расположены: устройства для хранения заготовок и обработанных деталей, станок, инструкция по технике безопасности, защитный экран подъемного типа, пюпитр для чертежей и технической документации, инструментальная тумбочка, деревянная решетка, тележка (рис.2). На рабочем месте фрезеровщика следует предусмотреть наиболее удобное для работы размещение напильника, щетки-сметки, молотка, обеспечить безопасность работы, нормальные условия труда и условия для поддержания необходимой чистоты.

Фрезеровщик должен быть внимательным и следить за порядком на своем рабочем месте, так как фрезерный станок является зоной повышенной опасности. Бракованные заготовки, стружку и отходы производства необходимо своевременно убирать. Образцовое содержание рабочего места – это залог повышения производительности труда и качества обрабатываемых деталей. Рациональная организация рабочего места фрезеровщика должна обеспечить полную безопасность работы, рациональное освещение, нормальную температуру, влажность, чистоту воздуха. Пол вокруг станка не должен иметь выбоин и неровностей, из-за которых рабочий мог бы споткнуться и упасть.

Организация рабочего места фрезеровщика

Рис. 2. Организация рабочего места фрезеровщика

Эффективная эксплуатация фрезерного станка обеспечивается постоянным уходом за рабочим местом: смазкой узлов станка в соответствии с требованиями, изложенными в руководстве по его эксплуатации; периодической проверкой точности перемещения узлов станка и при необходимости соответствующей регулировкой. В обязанности фрезеровщика входит также уборка стружки, смазывающих и охлаждающих технологических сред (СОТС), а также контроль исправности электрооборудования и электропроводки.

При смазке станка надо следить, чтобы масло не вытекало из масленок и не разливалось по полу вокруг станка, чтобы охлаждающая жидкость не вытекала через не плотности в трубопроводах и не выплескивалась из корыта в основании станка, поскольку пол от масла и охлаждающей жидкости становится скользким, рабочий может поскользнуться и упасть.

Несвоевременная уборка стружки также может привести к антисанитарии, мелким порезам рук, ног и даже к несчастным случаям. Проходы между станками не должны загромождаться деталями, шкафчиками, тумбочками, приспособлениями. Узкий или загроможденный проход также может быть причиной несчастного случая.

Общие правила охраны труда и пожарной безопасности во фрезерной мастерской

Охрана труда и пожарная безопасность - система сохранения жизни и здоровья работников в процессе трудовой деятельности, включающая в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, противопожарные, реабилитационные и иные мероприятия.

Правила техники безопасности до начала работы:

  • привести в порядок рабочую одежду (застегнуть обшлага рукавов, заправить одежду так, чтобы не было свисающих концов, убрать волосы под головной убор);
  • подготовить рабочее место (убрать все лишнее, подготовить и аккуратно разложить инструменты и приспособления, сложить заготовки в предназначенную для них тару);
  • проверить состояние станка и убедиться в исправности ограждений, заземляющего провода, пусковых и тормозных устройств, рукояток и маховиков управления станком;
  • проверить наличие и состояние деревянной подножной решетки. Она должна быть прочно собранной, сухой и не иметь сквозных металлических креплений.

Во избежание поражения электрическим током станок должен быть заземлен. В случае неисправности изоляции в электродвигателе, пусковой аппаратуре или проводке происходит замыкание на корпус, но при наличии заземления электрический ток пойдет в землю и фрезеровщик не будет поражен электрическим током.

Правила техники безопасности в течение работы:

  • надежно закреплять инструменты, приспособления и заготовки;
  • не пользоваться неисправными или значительно изношенными приспособлениями, ключами и оправками;
  • устанавливая на станок тяжести массой более 16 кг, применять подъемные устройства или прибегать к помощи подсобного рабочего;
  • во время работы станка не производить установку и снятие заготовок, измерение, регулировку, чистку и смазку станка;
  • не облокачиваться на станок и не прижиматься к нему во время работы;
  • для защиты себя и окружающих от стружки при работе твердосплавными фрезами пользоваться защитным экраном и очками;
  • во избежание порезов рук или попадания стружки в глаза, не удалять ее со станка голыми руками или сжатым воздухом, а пользоваться для этого щеткой или специальным скребком;
  • соблюдать порядок на рабочем месте: правильно укладывать заготовки и детали, не загромождать проходы, своевременно убирать стружку, следить, чтобы пол не заливался охлаждающей жидкостью и маслом, под ногами иметь сухую деревянную решетку;
  • не открывать дверцы электро-шкафов и не производить какую- либо регулировку электроаппаратуры;
  • при появлении искр на деталях станка или ощущении действия тока при соприкосновении с ними работу следует немедленно прекратить и принять меры по исправлению электропроводки электриком;
  • в темное время светильник местного освещения отрегулировать так, чтобы свет не слепил глаза;
  • станок во время работы нельзя оставлять без надзора, а при любом даже кратковременном уходе с рабочего места электродвигатель следует выключать.

Правила техники безопасности по окончании работы:

  • отключить станок от электросети, очистить и смазать тонким слоем индустриального масла его направляющие и рабочую поверхность стола станка;
  • убрать и привести в порядок рабочее место;
  • обо всех недостатках в работе фрезерного станка сообщить сменщику.

Разновидности, маркировка и общее устройство фрезерных станков

Фрезерные станки – это металлорежущее оборудование, обрабатывающее металлические поверхности с помощью фрез.

В зависимости от назначения фрезерные станки подразделяются на станки общего назначения, специальные и специализированные.

В соответствии с принятой системой условных обозначений, каждой модели фрезерного станка присваивается определенное цифровое и буквенное обозначение в виде маркировки, состоящего из трех или четырех цифр и букв.

Первая цифра 6 показывает принадлежность станка к фрезерной группе.

Вторая цифра обозначает тип станка в группе. Фрезерные станки, составляющие 6-ю группу, делятся на девять типов: 1 - консольные вертикально-фрезерные; 2 - карусельно-фрезерные; 3 - свободная группа; 4 - копировально-фрезерные; 5 - вертикальные бес консольные; 6 - продольно-фрезерные; 7 - консольно-фрезерные операционные; 8 - консольно-фрезерные горизонтальные; 9 - разные.

Третья цифра (0, 1, 2, 3, 4) условно обозначает основные размеры станка, к которым относится размер рабочей поверхности стола и его размерная гамма. По каждому типоразмеру выпускается полная гамма станков. Кроме цифр в шифр станка часто включаются также различные буквы. Если буква стоит между первой и второй цифрами, это означает, что конструкция станка подверглась усовершенствованию по сравнению с прежней моделью. Буква, стоящая в конце номера станка, показывает изменение основной, или, как принято говорить, «базовой» его модели и означает: Г - станок горизонтально-фрезерный, не имеющий поворотного стола, П – вертикально-фрезерный, оснащенный поворотной шпиндельной головкой, Ш – широкоуниверсальный.

Например, шифром 6Р11 обозначается вертикально-фрезерный станок с 1-м типоразмером рабочего пространства стола; 6Р82Г – горизонтально-фрезерный станок 2-го типоразмера, не оснащенный поворотным элементом стола; 6М82Ш – широкоуниверсальный (Ш) консольно-фрезерный станок 2-го типоразмера, отличающийся наличием двух шпинделей: вертикального и горизонтального.

Общее устройство вертикально-фрезерных станков

Основное предназначение этих станков – это механическая обработка заготовок из черных и цветных металлов и сплавов. В станине В размещена коробка скоростей Б. Шпиндельная головка Г смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости, при этом ось шпинделя можно поворачивать под углом к плоскости рабочего стола Д. Главным движением является вращение шпинделя. Стол, на котором закрепляют заготовку, имеет продольное перемещение по направляющим салазок (рис. 3).

В качестве режущего инструмента на вертикально-фрезерных станках применяются различные типы фрез. Вертикально-фрезерные станки предназначены для обработки вертикальных и горизонтальных плоских поверхностей. Однако при использовании специализированной технологической оснастки появляется возможность механической обработки более сложных поверхностей деталей машин.

Консольные вертикально-фрезерные станки получили наибольшее применение в единичном мелкосерийном и серийном производстве. Конструкция вертикально-фрезерного станка такова, что имеется возможность поворота на определенный угол и изменения наклона оси шпинделя по отношению к рабочей поверхности стола. Основным движением резания является вращение режущего инструмента.

Общий вид вертикально-фрезерного станка модели 6М12П

Рис. 3. Общий вид вертикально-фрезерного станка модели 6М12П

Обрабатываемая деталь устанавливается на столе, который может перемещаться в продольном и поперечном направлении по направляющим суппорта. Суппорт вертикально-фрезерного станка крепится к направляющим станины и может совершать перемещения в вертикальной плоскости. Во время механической обработки заготовки, расположенной на рабочем столе, возможно одновременное ее перемещение по трем направлениям. Рабочая подача передается от главного привода через коробку подач, размещенную в левой части консоли станка.

Для надежной фиксации заготовки на рабочем столе используются различные приспособления (универсальные и специализированные). К первой группе приспособлений можно отнести станочные тиски, прихваты, призмы, подкладки, универсальные сборные приспособления (УСП). При обработке больших партий заготовок возможно применение специализированной оснастки с пневмо- и гидроприводом. Применение данного типа приспособлений дает возможность увеличения производительности труда за счет сокращения времени на установку, закрепление и снятие детали.

Общее устройство горизонтально-фрезерных станков

Принцип работы горизонтально-фрезерного станка основан на передвижении движущегося стола с заготовкой под вращающейся неподвижной фрезой. Такие станки могут быть как консольными, так и бес консольными. На горизонтально-фрезерных станках производится обработка заготовок и деталей сравнительно небольшого размера и веса. Стол имеет два направления движения в одной плоскости. Возможно использование любых видов фрез: цилиндрических, торцовых, дисковых, концевых, пальцевых, фасонных. С помощью этих станков можно обрабатывать не только горизонтальные, но и вертикально расположенные плоские поверхности, а также уступы, пазы, скосы и др. При помощи делительных устройств возможна очень высокая точность обработки сложных заготовок (зубчатых колес, муфт, канавок на цилиндре, конусе и торце). Все основные узлы горизонтально-фрезерного станка закреплены на станине, в внутри нее расположены механизмы управления скоростями и прочая механика. Часть моделей этих станков являются широкоуниверсальными, благодаря большой площади стола и поворотным головкам фрезы. Управление станком осуществляется с приборной панели, которая может быть сдублирована для удобства управления в левой части станины.

Горизонтальные консольно-фрезерные станки (рис. 4) имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель. Стол 3 может перемешаться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях и вдоль оси, параллельной ей. Горизонтально-фрезерные станки используются не только в маленьких цехах, но и на очень больших машиностроительных предприятиях.

Общий вид горизонтально-фрезерного станка модели 6М82Г

Рис. 4. Общий вид горизонтально-фрезерного станка модели 6М82Г

Отличительные особенности универсальных и широкоуниверсальных фрезерных станков

Универсально-фрезерные станки имеют горизонтально расположенный шпиндель и поворотное устройство стола под углом 45℃ в обе стороны. Они предназначены для фрезерования разнообразных поверхностей на небольших деталях цилиндрическими, дисковыми, угловыми, концевыми, фасонными, торцовыми фрезами. На этих станках можно обрабатывать вертикальные и горизонтальные фасонные и винтовые поверхности, пазы, наклонные поверхности и скосы в условиях единичного и серийного производства.

Фрезерование деталей, требующих периодического деления или винтового движения, выполняют с использованием специальных делительных приспособлений.

Широкоуниверсальные фрезерные станки (рис. 5) отличаются наличием двух шпинделей: горизонтального и вертикального поворотного 6. Последний смонтирован при помощи поворотной шпиндельной головки 7 на выдвижном хоботе 8, внутри которого встроена автономная коробка скоростей с электродвигателем. Конструкция шпиндельной головки позволяет устанавливать шпиндель под разными углами наклона в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что значительно расширяет технологические возможности станка при обработке деталей сложной формы.

Общий вид широкоуниверсального консольно-фрезерного станка модели 6Р82Ш

Рис. 5. Общий вид широкоуниверсального консольно-фрезерного станка модели 6Р82Ш

Классификация и конструктивные особенности фрез

Фреза - многолезвийный режущий инструмент. Применяемые в производстве фрезы можно классифицировать по ряду признаков:

  • по назначению на фрезы общего назначения (цилиндрические, торцовые, концевые, отрезные, пазовые, дисковые двух- и трехсторонние, угловые) и специализированные (резьбовые, зуборезные, фасонные, Т-образные и др.) - для определенных видов работ (рис. 6);
  • по направлению зубьев - на прямозубые и косозубые (винтовые);
  • по форме зубьев - на остроконечные и затылованные;
  • по направлению резания - на праворежущие и леворежущие;
  • по конструкции - на цельные, сварные и сборные (с клиновым креплением режущих ножей, с механическим креплением неперетачиваемых пластин);
  • по способу установки на станке - на насадные и хвостовые;
  • по величине зубьев - на мелкозубые и крупнозубые;
  • по материалу режущей части - на быстрорежущие (Р6М5 – 6% W + 5% Мo + 89 % Fe); оснащенные твердым титано- кобальтовым: Т5К10 (5% TiC + 10% Co + 85% WC), вольфрамо- кобальтовым: ВК8 (8% Co + 92% WC), титано-танталокоба- льтовым ТТ12К7 (6% TiC + 6% Та +7% Co + 81% WC) сплавами или керметами; сверхтвердыми материалами на основе плотных форм нитрида бора (эльбор-Р, гексанит-Р, исмит, композит, белбор) или синтетическими поликристаллическимим алмазами (баллас- АСБ, карбонадо-АСПК, дисмит, АСПВ, СВС, СВАБ) и др.

Фрезы общего назначения

Рис. 6. Фрезы общего назначения:

а – цилиндрическая фреза, предназначенная для обработки плоскостей, ось которой параллельна обработанной поверхности; б – торцевая фреза, предназначенная для обработки плоскости, ось которой перпендикулярна обработанной поверхности; в, д, е – показаны трехсторонние дисковые фрезы (у них режущие кромки расположены по цилиндрической и двум торцовым поверхностям), предназначенные для обработки пазов, различных размеров по толщине и высоте. Дисковым инструментом называют режущий инструмент в форме тел вращения, осевая длина которого намного меньше его диаметра; г – выполнена двухсторонняя дисковая фреза, предназначенная для обработки двух сторон уступов. У нее режущие кромки расположены по цилиндрической части и одному торцу; ж – представлена концевая фреза, предназначенная для обработки паза. Ею можно обрабатывать и уступы. У этой фрезы режущие кромки расположены по цилиндрической и торцевой части; з – показана угловая фреза; и – фасонная фреза.

Торцовая фреза с механическим креплением твердосплавных пластин

Рис. 7. Торцовая фреза с механическим креплением твердосплавных пластин

Отдельно выделяют механические фрезерные головки - фрезы со сменными пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали. На рис. 7 представлена торцовая фреза с механическим креплением твердосплавных пластин.

Геометрические параметры фрезы составляют взаимное положение рабочих поверхностей зубьев и их форма. Основные элементы фрезы - лезвия, поверхности зубьев и углы между ними. Фреза является режущим многолезвийным инструментом, причем каждый зуб представляет собой простейший резец.

Охлаждение и смазка при фрезеровании

Смазочно-охлаждающие технологические средства (СОТС), уменьшая трение, снижают нагрев и износ фрезы, улучшают качество обработанной поверхности, предохраняют детали от коррозии при межоперационном хранении. В зону резания они подводятся поливом, подачей под давлением со стороны задней поверхности инструмента, распылением и другими способами.

Современные СОТС для обработки металлов – это сложные системы органических и неорганических веществ. В качестве СОТС для быстрорежущих фрез рекомендуется применять 1,5% эмульсию, для твердосплавных материалов – индустриальное масло И-20А, для дюраль алюминиевых сплавов – керосин. При обработке серого чугуна СОТС стараются не применять, так как мелкая чугунная стружка, смешиваясь с жидкостью, образует густую смесь, значительно повышающую износ направляющих станка и затрудняющую дыхание фрезеровщика.

Технология фрезерования плоских поверхностей

Поверхности детали, обладающие прямолинейностью в любом сечении, называются плоскостями. По расположению относительно горизонтали различают: горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости. Кроме того, поверхности детали, пересекающиеся между собой под некоторым углом, принято называть сопряженными.

К обработке плоскостей предъявляют определенные технические требования, вытекающие из характера и условий работы данной детали в узле машины. Эти требования, объединяемые в обобщенное понятие «точность обработки», включают: точность выполнения размеров, точность геометрической формы поверхностей (отклонения от прямолинейности, отклонения от плоскостности), точность их взаимного расположения (отклонения от перпендикулярности, отклонения от параллельности) и шероховатость поверхностей (величина микронеровностей по шкале Rа).

В деталях машин, станков и механизмов многие поверхности имеют форму плоскости, например, рабочая поверхность стола фрезерного станка, поверхности направляющих станины, поверхность основания тисков, поверхность подошвы угольника, в связи с этим фрезерование плоскостей является наиболее распространенным видом фрезерной обработки.

Фрезерование плоскостей на горизонтально-фрезерных станках производится главным образом цилиндрическими фрезами, а фрезерование плоскостей на вертикально-фрезерных станках - торцовыми фрезами или фрезерными головками.

Торцовые фрезы по сравнению с цилиндрическими обладают рядом преимуществ: большей жесткостью крепления на станке, участием в резании двух режущих кромок – главной и вспомогательной – и сравнительно более доступными способами оснащения их пластинками твердого сплава.

Благодаря этому использование торцовых фрез способствует повышению производительности фрезерования плоскостей, уменьшению шероховатости обработанной поверхности и их применение, как правило, является более предпочтительным.

Вместе с тем для работы на горизонтально-фрезерных станках цилиндрические фрезы более удобны и особенно незаменимы, когда обработка нескольких поверхностей ведется набором фрез, одновременно закрепляемых на центровых оправках.

Размеры фрез характеризуются диаметром, а для цилиндрических фрез и длиной образующей. Диаметр торцовой фрезы Dт принимают таким, чтобы обработка поверхности заготовки производилась за один проход. Практикой установлено следующее соотношение:

Dт = (1,4…1,7)В,

где В – ширина фрезеруемой поверхности, мм.

Диаметр цилиндрических фрез Dц целесообразно принимать возможно меньшим, но не менее десятикратной глубины резания t.

Это объясняется тем, что при работе цилиндрическими фрезами меньшего диаметра соответственно уменьшается крутящий момент силы сопротивления резанию, что в свою очередь уменьшает расход мощности на резание.

Длину цилиндрических фрез обычно принимают примерно на 10 мм больше ширины фрезеруемой поверхности.

Встречное и попутное фрезерование

При попутном фрезеровании (рис. 8) направление движения подачи совпадает с вращением инструмента. Такое движение также называют фрезерование «по подаче».

Встречное и попутное фрезерование

Рис. 8. Схема фрезерования

Достоинства попутного фрезерования:

  • сила резания прижимает заготовку к столу, отсюда более упрощенное использование зажимных приспособлений;
  • износ инструмента (задней поверхности зуба) происходит менее интенсивно, что позволяет вести фрезерование с большими скоростями резания, стойкость инструмента больше, чем при встречном фрезеровании;;
  • стружка легко удаляется, т.к. остается позади фрезы, обработанная поверхность имеет лучшую шероховатость.;

Недостатки попутного фрезерования:

  • не может применяться при обработке заготовок с коркой, твердая корка с различными включениями может привести к повышенному износу и повреждению инструмента;
  • из-за высокой ударной нагрузки, при врезании режущих зубьев в заготовку, станок и приспособления должны обладать достаточной жесткостью;
  • зазор в механизме перемещения стола должен отсутствовать.

При встречном фрезеровании (рис. 8) направление движения подачи противоположно вращению инструмента. Такое движение еще называют фрезерованием «против подачи».

Толщина среза изменяется от нулевого значения при входе в заготовку до максимального в момент выхода из нее.

Достоинством встречного фрезерования является плавный и мягкий процесс резания, нагрузка на станок нарастает постепенно и не зависит от рельефа поверхности заготовки.

Недостатки встречного фрезерования:

  • необходимость надежного закрепления заготовки, т. к. фреза стремится вырвать ее из приспособления;
  • более быстрый износ инструмента из-за высокого трения при снятии стружки минимальной толщины в начале резания;
  • затруднено удаление стружки, т. к. она падает перед фрезой. При этом некоторая ее часть увлекается режущими зубьями за собой, что может привести к ухудшению шероховатости обработанной поверхности.

Симметричное и несимметричное фрезерование

На рис. 9 показана торцовая фреза в процессе резания. При работе торцовыми или концевыми фрезами различают симметричное и несимметричное резание. При симметричном резании ось фрезы совпадает с плоскостью симметрии обрабатываемой поверхности, а при несимметричном – не совпадает.

В отличие от цилиндрической торцовая фреза снимает каждым зубом стружку, которая имеет почти постоянную толщину при прямоугольной форме сечения. Благодаря этому усилие при торцовом фрезеровании остается более постоянным, чем при цилиндрическом, где оно меняется вместе с изменением толщины стружки.

Торцовая фреза в процессе резания

Рис. 9. Торцовая фреза в процессе резания

При фрезеровании торцовой фрезой в резании одновременно находится большее количество зубьев, чем при фрезеровании цилиндрической фрезой. Это создает более постоянное усилие на шпинделе станка. Поэтому работа при торцовом фрезеровании происходит спокойнее, чем при цилиндрическом, т. е. с меньшими вибрациями и почти без ударов, что является преимуществом торцового фрезерования перед цилиндрическим.

Если учесть, что для фрезерования плоскостей обычно применяют фрезы со вставными ножами, снабженными пластинками твердого сплава, который очень чувствителен к вибрациям и ударам, то преимущества торцового фрезерования станут более очевидными.

При фрезеровании торцовой фрезой резание производят зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы, торцовые же зубья только заглаживают обработанную поверхность. Поэтому шероховатость поверхности, обработанной торцовой фрезой, получается более высокого качества, чем у поверхностей, обработанных цилиндрической фрезой.

Преимущества торцового фрезерования определяют предпочтение этого вида обработки плоскостей во всех случаях, когда ширина фрезеруемой поверхности превышает 100–125 мм.

Ввиду преимущества торцовой фрезы необходимо в каждом отдельном случае фрезерования плоскостей, прежде всего, убедиться, нельзя ли произвести эту обработку методом торцового фрезерования.

Фрезерование плоских поверхностей, сопряженных под углом 90℃

Поверхности одной детали, расположенные в разных плоскостях, параллельных или пересекающихся друг с другом, называют сопряженными поверхностями. Плоскости таких деталей могут быть параллельны или перпендикулярны друг другу или образовывать любые двугранные углы. Сопряженными поверхностями в деталях являются смежные грани куба, параллелепипеда, всякого рода призм, пирамид и других подобных геометрических тел.

При фрезеровании сопряженных поверхностей одну из них считают основной или базовой. В качестве такой базы целесообразно выбрать набольшую по площади поверхность детали, которая при последующих установках обеспечит надежное и устойчивое положение обрабатываемой заготовки на станке. От базовой поверхности производят все измерения и по ней обычно выполняют установку.

Основная, или установочная, поверхность является установочной базой при установке и закреплении заготовки на столе станка или в приспособлении и имеет большое значение для получения заданных чертежом размеров и формы детали.

Фрезерование плоских поверхностей, сопряженных под тупыми и острыми углами

Плоскости, расположенные под острым или тупым углом к горизонтальной либо вертикальной поверхностям детали, называются наклонными.

Скосами принято называть узкие наклонные плоскости. Фрезерование наклонных плоскостей и скосов можно производить:

  • поворотом заготовки на требуемый угол;
  • поворотом шпинделя станка на требуемый угол;
  • применением угловой фрезы.

Заготовку при фрезеровании наклонных поверхностей и скосов поворотом заготовки можно повернуть на угол: по разметке, при помощи специальных накладных губок к тискам, установкой заготовки в тисках посредством угловой подкладки, при помощи поворотных или универсальных тисков и угловых плит, в специальных приспособлениях.

Поворот заготовки на угол по разметке обычно используется при изготовлении единичных деталей, так как сам процесс разметки и последующая выверка по ней нуждаются в дополнительных затратах времени.

Разметочная линия наносится на боковой поверхности заготовки соответственно положению обрабатываемой наклонной плоскости и для лучшей видимости закрепляется небольшими керновыми углублениями в виде точек с интервалом 10…15 мм.

Примеры применения универсальных тисков и угловых плит для обработки наклонных плоскостей приведены на рис. 10.

При изготовлении деталей с наклонными плоскостями крупными партиями обычно пользуются специальными многоместными приспособлениями, установка заготовок в которых не нуждается в выверке.

Фрезерование наклонных плоскостей

Рис. 10. Фрезерование наклонных плоскостей при помощи универсальных тисков и угловой плиты

Фрезерование наклонных поверхностей и скосов поворотом шпинделя станка применяется при наличии на производственном участке вертикально-фрезерных станков с поворотной шпиндельной головкой или широкоуниверсальных станков, шпиндель которых совместно с фрезой может быть повернут на требуемый угол в вертикальной плоскости.

Кроме ранее рассмотренных способов обработки, для выполнения скосов предусмотрены угловые фрезы (рис. 11), выпускаемые инструментальной промышленностью в трех исполнениях: одноугловые, двухугловые симметричные и двухугловые несимметричные. На торце таких фрез маркируется угол профиля зубьев θ, а на двухугловых несимметричных фрезах угол δ (рис. 11, б). Например, 55 × 15℃, где первая цифра соответствует углу профиля зубьев, вторая - углу наклона боковых режущих кромок.

Угловые фрезы

Рис. 11. Угловые фрезы:

а – одноугловая; б – двухугловая симметричная;

в – двухугловая несимметричная

Технология фрезерования уступов, прямоугольных пазов, канавок

Уступом называется углубление с края детали, открытое в поперечном сечении с двух сторон. Паз - углубление на поверхности детали, открытое в поперечном сечении, с одной стороны. Пазы небольших размеров принято называть канавками.

В продольном направлении уступы, пазы и канавки бывают: открытые (рис. 12, а и б), закрытые (рис. 12, в и г) и полуоткрытые (рис. 12, д и е). Кроме того, пазы и канавки в поперечном сечении делятся на глухие (рис. 12, е) и сквозные (рис. 12, ж). У первых имеется дно, у вторых его нет.

Точность обработки уступов, пазов и канавок в общем случае определяется: точностью выполнения размеров, правильной геометрической формой, точностью расположения относительно других поверхностей детали и шероховатостью сторон. Возможные погрешности не должны превышать допустимых отклонений, обусловленных техническими требованиями чертежа.

Разновидности уступов, пазов и канавок

Рис. 12. Разновидности уступов, пазов и канавок

Фрезерование уступов производят как на горизонтально- фрезерных, так и на вертикально-фрезерных станках.

При обработке одного уступа (рис. 13) на горизонтально- фрезерном станке фрезерование уступов ведут дисковой двусторонней фрезой. Настройка станка на заданный размер осуществляется либо по разметке, либо по лимбу вертикальной подачи, либо по специальным установкам, предусмотренным на приспособлении. Контроль правильности обработки осуществляется штангенциркулем или специальными шаблонами, измеряющими ширину и глубину уступа.

В случае необходимости обработки двух уступов (рис. 14) фрезерование ведется в два перехода. Вначале обрабатывают правый уступ, а затем передвигают стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа между двумя уступами, и фрезеруют левый уступ. После этого проверяют три размера: ширину и глубину каждого уступа, а также расстояние между ними. В приведенном случае, поскольку одной фрезой приходится фрезеровать правый и левый уступы, используют не двустороннюю, а дисковую трехстороннюю фрезу.

Фрезерование уступов дисковой двусторонней фрезой

Рис. 13. Фрезерование уступов дисковой двусторонней фрезой

Фрезерование 2-х уступов трехсторонней дисковой фрезой

Рис. 14. Фрезерование 2-х уступов трехсторонней дисковой фрезой

Более производительной оказывается схема фрезерования (рис. 15) набором из двух дисковых двусторонних фрез с разным направлением наклона зубьев.

Расстояние между фрезами набора заранее установлено с помощью подобранных установочных колец. Глубина обоих уступов получается равной благодаря тому, что обе фрезы в наборе прошлифовываются на один размер. Таким образом удается добиться повышения производительности фрезерования за счет снижения как вспомогательного, так и основного времени. Этот метод применяют при серийной обработке партий одинаковых деталей.

Фрезерование 2-х уступов набором дисковых двухсторонних фрез

Рис. 15. Фрезерование 2-х уступов набором дисковых двухсторонних фрез

Диаметр дисковых фрез следует выбирать как можно меньшим, так как в этом случае уменьшается момент силы сопротивления резанию, фреза приобретает большую жесткость и виброустойчивость. Минимально возможный диаметр D дисковой фрезы можно определить из равенства

(D – d1)/2 = t + (6…8),

где t – глубина паза, мм;

d1 – диаметр установочного кольца, мм;

6…8 – гарантированный зазор между установочным кольцом и заготовкой, мм.

При обработке деталей на вертикально-фрезерных станках для обработки уступов используют также концевые фрезы (рис. 16). Качество поверхности уступа, обработанной концевыми фрезами, оказывается более высоким, чем поверхности, обработанной дисковыми фрезами.

Диаметр концевой фрезы можно определить в зависимости от ширины уступа В по формуле

D = (1,4…1,7)В.

По производительности процесс фрезерования концевыми фрезами также не уступает фрезерованию дисковыми фрезами (кроме случая применения набора дисковых фрез). При выборе концевой фрезы следует иметь в виду, что стружка должна, направляться вверх по винтовым канавкам фрезы. Поэтому направление винтовых канавок должно совпадать с направлением вращения шпинделя, т. е. при правом вращении следует брать и фрезу с правым направлением винтовых канавок.

Фрезерование 2-х уступов концевой фрезой

Рис. 16. Фрезерование 2-х уступов концевой фрезой: а – правого; б – левого

Фрезерование прямоугольных пазов

Приемы фрезерования прямоугольных пазов существенно не отличаются от практических действий, выполняемых фрезеровщиком при обработке уступов. Поэтому ниже будут рассмотрены только некоторые вопросы, свойственные данному виду работ.

При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой или диаметр концевой фрезы должны быть равны ширине фрезеруемого паза, если биение режущих кромок фрез не превышает допуска на его ширину. В противном случае ширина паза получится больше размера фрезы. Поэтому при обработке точных пазов следует уделять особое внимание сведению до минимума биения фрез. Если по каким-либо причинам это выполнить не представляется возможным, такие пазы обрабатывают фрезой несколько меньшего размера за два прохода по ширине паза. При фрезеровании открытых прямоугольных пазов применяют трехсторонние дисковые фрезы или концевые фрезы, размеры которых должны соответствовать чертежному размеру фрезеруемого паза с допускаемыми отклонениями. Это справедливо в тех случаях, когда дисковая фреза не имеет торцового биения, а концевая фреза – радиального биения. В противном случае ширина отфрезерованного паза окажется больше ширины фрезы, или, как говорят, фреза «разобьет» паз, что может привести к браку. Поэтому трехстороннюю фрезу зачастую выбирают по ширине несколько меньше ширины фрезеруемого паза.

Так как трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями, то после последующей переточки торцовых зубьев ширина фрезы уменьшится. Следовательно, данная фреза после заточки уже будет непригодной для фрезерования прямоугольного паза в следующей партии деталей. Для сохранения необходимой ширины трехсторонних дисковых фрез после переточки их изготовляют составными с перекрывающими друг друга зубьями, что позволяет регулировать их размер. Для этой цели в разъем такой составной фрезы вставляют прокладки из стальной или медной фольги.

Концевые фрезы не позволяют регулировать их диаметр, поэтому обработка точных пазов возможна только новой фрезой. В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом по отношению к шпинделю, т. е. с некоторым регулируемым биением, что позволяет фрезеровать точные пазы концевой фрезой, потерявшей размер после переточки.

Процесс фрезерования прямоугольных пазов, т. е. установка фрезы, закрепление заготовки, а также приемы фрезерования принципиально не отличаются от описанных выше приемов фрезерования уступа.

Фрезерование шпоночных канавок

Шпоночная канавка бывает открытой, или сквозной, когда она проходит вдоль всего вала, закрытой, или замкнутой, когда она отфрезерована на части вала и не выходит ни к одному из его торцов, и полузакрытой, или полузамкнутой, когда она отфрезерована на одном конце вала и выходит к торцу.

Открытые шпоночные канавки фрезеруют дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках; закрытые и полузакрытые шпоночные канавки фрезеруют специальными концевыми фрезами на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках или на специальных шпоночных станках.

На рис. 17 показана установка заготовки и фрезы для фрезерования открытой шпоночной канавки с закреплением вала в параллельных машинных тисках. При правильно установленных тисках точность установки закрепленного в них вала можно не проверять. В таких случаях обычно важнее бывает проверить правильность установки фрезы в диаметральной плоскости заготовки (рис. 18). Основным условием для получения качественной шпоночной канавки является параллельность ее оси вала. Для получения этого необходимо, чтобы фреза проходила точно по осевой линии вала.

Фрезерование дисковой фрезой открытой шпоночной канавки на валу

Рис. 17. Фрезерование дисковой фрезой открытой шпоночной канавки на валу

Проверка установки дисковой фрезы в диаметральной плоскости вала

Рис. 18. Проверка установки дисковой фрезы в диаметральной плоскости вала

При подводе фрезы к валу вручную надо остерегаться поломки зуба фрезы, поэтому нужно медленно подводить фрезу. По окончании прохода отводят вручную стол станка, выключают вращение шпинделя и проверяют шпоночную канавку, сняв предварительно напильником заусенцы.

Для фрезерования шпоночных канавок можно применять также трехсторонние дисковые фрезы, но при этом следует иметь в виду, что дисковая трехсторонняя фреза при каждой переточке несколько уменьшается в размере по ширине. Поэтому необходимо до установки фрезы проверить ширину режущей кромки зуба микрометром, чтобы убедиться в пригодности фрезы для данной обработки. Один из наиболее простых приемов заключается в следующем. После закрепления фрезы и проверки ее индикатором на биение, подводят вал под фрезу и устанавливают ее грубо по центру над свешивающимся концом вала. Дальнейшую точную установку производят при помощи угольника и штангенциркуля. На рис. 18 сплошной линией показано, как измеряется расстояние S, которое равно ширине Т полки угольника плюс половина диаметра вала d/2 и плюс половина ширины фрезы В/2.

Подсчитав размер, проверяем его штангенциркулем. Поставив угольник с другой стороны вала, как это показано пунктиром, проверяем таким же образом правильность размера S.

Если оба отсчета размера штангенциркуля сойдутся, то фреза установлена точно.

Фрезерование закрытых шпоночных канавок можно производить на горизонтально-фрезерных, на вертикально-фрезерных и на специальных шпоночно-фрезерных станках. На рис.19, а показана установка фрезы в диаметральной плоскости для фрезерования закрытой канавки на горизонтально-фрезерном станке, а на рис. 19, б - на вертикально-фрезерном станке. Для закрепления вала часто пользуются специальными тисками (рис. 19). Установку фрезы в диаметральной плоскости осуществляют по формуле

А = d/2 + D/2

Фрезерование закрытой шпоночной канавки в валу

Рис. 19. Фрезерование закрытой шпоночной канавки в валу:

а – на горизонтально-фрезерном станке; б – на вертикально-фрезерном станке

Фасонные фрезы

Детали, имеющие фасонные поверхности в одном сечении в виде выступов или впадин, изготовляют, применяя фасонные фрезы, придающие требуемую форму заготовке без копира. Для получения нешироких фасонных поверхностей применяют фасонные фрезы с затылованными зубьями. На рис. 20 показаны выпуклые и вогнутые фасонные фрезы, а также фрезы различных сложных профилей, применяемые в машиностроении.

Фасонные фрезы

Рис. 20. Фасонные фрезы

Способы фрезерования фасонных поверхностей

Фрезерование фасонных поверхностей комбинированием двух подач в основном производят на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами. Диаметр фрезы обычно подбирают по наименьшему радиусу вогнутого участка. Характерной особенностью обработки этим способом является непостоянство глубины фрезерования, которая может изменяться в широких пределах в зависимости от припуска на отдельных участках заготовки и формы поверхности. По этой причине такие поверхности фрезеруют за несколько проходов. При черновых проходах криволинейному участку придают приближенную форму, оставляя припуск до 1 мм на чистовой проход.

На рис. 21 показано фрезерование концевой фрезой фасонной поверхности планки комбинированием двух подач. Размеченная заготовка 4 базируется на параллельной подкладке 3 и при помощи прихватов 1 и 2 закрепляется на столе станка. Фрезерование начинают с участка, имеющего наибольший припуск на обработку. За один или несколько черновых проходов поверхности придают приближенную форму относительно линии разметки. При чистовом фрезеровании производят плавные перемещения стола в продольном и поперечном направлениях, непрерывно и внимательно следя, чтобы режущие кромки зубьев фрез проходили по линиям разметки. Для контроля размеров и формы фасонной поверхности применяют шаблоны с профилем в соответствии с размерами чертежа детали. Поверхность считается обработанной правильно, если при наложении шаблона на фасонную поверхность размер световой щели между ними будет одинаков по всей длине профиля. Обработка пазов этого типа производится при глубине резания не более половины диаметра фрезы, подаче на зуб Sz = 0,01...0,03 мм/зуб и скорости резания v = 20...30 м/мин.

Принцип метода фрезерования по накладным копирам заключается в воспроизведении на обрабатываемой поверхности заготовки криволинейного контура накладного копира. В процессе фрезерования заготовке и копиру комбинированием двух подач сообщается два движения: продольное и поперечное. При этом нужно непрерывно следить за тем, чтобы поверхность копира постоянно соприкасалась с цилиндрической шейкой фрезы. Если на заготовке имеется большой припуск, то предварительно производят черновую и только после этого фасонную поверхность фрезеруют по копиру окончательно.

Фрезерование фасонной поверхности планки

Рис. 21. Фрезерование фасонной поверхности планки

При обработке фасонного профиля дискового кулачка по накладному копиру (рис. 22) заготовка 1 и накладной копир 2 устанавливаются на цилиндрическую часть оправки 4, вставленную в коническое отверстие круглого поворотного стола 6, и закрепляются гайкой 3.

Обработка производится концевой фрезой, у которой диаметр цилиндрической шейки 5 равен диаметру фрезы. Процесс фрезерования ведется двумя подачами: продольной и круговой, которые координируются таким образом, чтобы цилиндрическая шейка фрезы постоянно обкатывалась по контуру копира. При этом фреза воспроизводит на заготовке контур копира.

Фрезерование фасонных поверхностей по накладным копирам производится в случае изготовления относительно крупных партий деталей. При этом способе обработки не требуется размечать криволинейный контур.

Точность размеров и формы значительно выше, чем при фрезеровании комбинированием двух подач по разметке, уменьшается время на установку заготовки и увеличивается производительность труда.

Фрезерование фасонной поверхности дискового кулачка по накладному копиру

Рис. 22. Фрезерование фасонной поверхности дискового кулачка по накладному копиру

Фрезерование набором фрез является способом, значительно сокращающим время на обработку, так как обработка нескольких поверхностей осуществляется одновременно за один проход. Применение такого способа экономически оправдано при изготовлении деталей крупными партиями.

Диаметры фрез в наборе определяются в зависимости от глубины обработки различных участков детали. Ширина установочных колец, расположенных между фрезами, рассчитывается в зависимости от ширины фрез в наборе и расстояния между канавками, а правильность их установки проверяют шаблоном.

Расчет скорости резания при фрезеровании набором фрез производят по фрезе наибольшего диаметра; тогда фреза меньшего диаметра будет работать с меньшими скоростями. Профиль обработанной поверхности проверяют при помощи шаблона. Для проверки фрез служит контршаблон, представляющий собой обратное очертание профиля фрезы. Во избежание брака необходимо фрезу, шаблон и контршаблон клеймить. Фрезерование фасонных поверхностей по разметке является наименее производительным и точным. Оно применяется при изготовлении небольшого количества деталей. Работа производится чаще всего концевой фрезой преимущественно на вертикально-фрезерных станках комбинированием двух одновременно действующих ручных подач.

Обобщенный алгоритм умственных действий фрезеровщика

Производственным процессом называется совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления выпускаемой продукции на данном предприятии. В производственный процесс входят не только процессы, связанные с изменением форм и свойств исходных заготовок и сборкой узлов, но и процессы, обеспечивающие выпуск готовой продукции, транспортировку и хранение, изготовление инструмента, ремонт, учет и отчетность, входной и выходной контроль.

Технологический процесс – это часть производственного процесса, непосредственно связанного с изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и физико- механических свойств обрабатываемой заготовки с целью получения готовой детали.

Технологический процесс также учитывает контроль качества, очистку и транспортировку, которые, хотя и не изменяют объект производства, но тесно связаны с процессами обработки и сборки или входят в них как составная часть.

Механическая обработка является важнейшей составной частью производственного процесса, связанного с изменением форм, размеров и состояния обрабатываемой заготовки.

Осуществляется такая обработка на металлорежущих станках путем срезания с поверхностей заготовки определенного слоя металла – припуска. Одним из ее видов является фрезерная обработка.

Перед выполнением задания фрезеровщик должен продумать свое задание, детально его разобрать, руководствуясь при этом следующим обобщенным алгоритмом умственных действий:

  • анализ функционального назначения и геометрических характеристик детали из чертежа (точность размеров, точность геометрической формы, точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, шероховатость поверхности);
  • анализ физико-механических свойств детали (исходный материал, термическая и химико-термическая обработка, наличие защитных покрытий);
  • анализ количества деталей в партии;
  • анализ заготовки (исходный материал, способ получения заготовки, ее форма, габаритные размеры, величина снимаемого припуска);
  • анализ/разработка технологического маршрута фрезерования детали;
  • анализ/выбор оптимального режущего (фрез), вспомогательного, контрольно-измерительного инструмента, приспособлений;
  • расчет и выбор оптимальных режимов резания;
  • анализ возможных видов брака, его причин и способов предупреждения;
  • рациональная организация рабочего места;
  • безопасные приемы труда.

Процесс выполнения задания состоит, как правило, из наладки станка на обработку, выполнения той или иной операции, входного, периодического и итогового контроля качества детали.

Наладка станка на обработку детали включает: установку фрезы на станок при помощи вспомогательного инструмента, проверку ее на биение; установку, выверку и закрепление приспособления; установку, выверку и закрепление заготовки в приспособлении; установку режимов резания на станке.

Технологический процесс существенно влияет на экономические показатели предприятия, поэтому при осуществлении процесса должны обеспечиваться не только необходимые качество изделия и высокая производительность труда, но и наименьшие материальные затраты.

Как вам статья? Понравилась? Хотел вам порекомендовать заглянуть на наш канал YouTube. Так же посмотреть уже готовые проекты на скачивание, среди которых чертежи, схемы электрические и разные 3D-модели.