Обработка заготовок на станках фрезерной группы

Лекция 5 5. ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКАХ ФРЕЗЕРНОЙ ГРУППЫ Фрезерование – широко распространенный технологический процесс обработки плоских и фасонных поверхностей многозубыми инструментами – фрезами. При фрезеровании (рис. 5.1, а) фрезе сообщается вращение (главное движение v), а обрабатываемая деталь получает поступательное движение (движение подачи s). Различают два метода фрезерования: • встречное фрезерование (рис. 5.1, б), когда направления вращения фрезы и подачи детали в точке их контакта противоположны; • попутное фрезерование (рис. 5.1, а), когда направления вращения фрезы и подачи совпадают. Рис. 5.1 Схемы фрезерования (цилиндрическое фрезерование): а – попутное фрезерование; б – встречное фрезерование Сравнивая встречное и попутное фрезерование, можно отметить следующее. При встречном фрезеровании происходит постепенное возрастание нагрузки на зуб по мере врезания фрезы в обрабатываемый материал, что обеспечивает более плавную работу, чем при попутном фрезеровании, когда зуб фрезы должен снимать сразу толстую стружку (hmax). При встречном фрезеровании, если обрабатывается поверхность детали с коркой (литье) или окалиной (поковка), наблюдается меньший износ зубьев, так как при этом зуб врезается в металл под корку. При попутном фрезеровании зуб встречает корку и сильнее изнашивается. При попутном фрезеровании обеспечивается более чистая обработанная поверхность, чем при встречном. Условия резания при фрезеровании существенно отличаются от условий работы другими инструментами, например, при точении и сверлении. В процессе точения и сверления режущие кромки инструмента находятся все время в контакте с обрабатываемой деталью и стружкой, т. е. режут непрерывно до окончания обработки поверхности, при фрезеровании же каждый зуб фрезы участвует в резании периодически, выполняя работу резания лишь в течение незначительной части своего оборота, определяемой углом контакта фрезы с обрабатываемой деталью. За остальную часть оборота зуб фрезы не режет и успевает несколько охладиться. Кроме того, поскольку фреза является многолезвийным инструментом, вся работа резания выполняется большим количеством зубьев (8 – 12 и больше). 4.1.Фреза и ее элементы Фреза состоит из корпуса (тела) и режущих зубьев. Зубья можно изготовлять за одно целое с корпусом (цельные фрезы) или делать вставными и закреплять в корпусе (фрезы со вставными зубьями). Рис. 5.2. Форма зубьев фрез: а – остроконечная; б – затылованная В зависимости от конструкции зуба, фрезы бывают с остроконечными (рис. 5.2, а) и с затылованными (рис. 5.2, б) зубьями. Фасонные, модульные и резьбовые фрезы изготовляют с затылованными зубьями, остальные – с остроконечными зубьями. Заднюю поверхность затылованного зуба фрезы обрабатывают по архимедовой спирали (на токарно-затыловочных станках). Особенность фрез с затылованным зубом состоит в том, что их перетачивают только по передней поверхности; наличие зуба с затылком, очерченным по архимедовой спирали, обеспечивает сохранение неизменного фасонного профиля зубьев при переточке и постоянство заднего угла. Передний угол зубьев затылованной фрезы обычно берут, равным нулю. В отличие от затылованных фрез, переточку фрез с остроконечным зубом производят по задней поверхности. Фрезы с остроконечным зубом, по сравнению с фрезами с затылованным зубом, имеют следующие преимущества: • простоту изготовления и переточки; • лучшие условия резания вследствие наличия положительного переднего угла; • увеличение прочности зуба по мере переточки, в то время как прочность затылованного зуба по мере переточки уменьшается. К недостаткам фрез с остроконечным зубом относятся: • невозможность использования для обработки фасонных поверхностей вследствие изменения профиля зубьев при переточке; • уменьшение пространства между зубьями для размещения стружки по мере переточки. Фрезы с остроконечным зубом применяют для обработки плоскостей, а с затылованным зубом – для обработки фасонных поверхностей. 4.2. Основные типы фрез Фрезы для обработки плоскостей. Для обработки плоскостей применяют фрезы цилиндрические цельные (рис. 5.3) и торцевые цельные со вставными ножами, оснащенными пластинками быстрорежущей стали или твердого сплава (рис. 5.4). Цилиндрические фрезы применяют обычно на горизонтально-фрезерных станках, торцевые – на вертикально-фрезерных, продольно-фрезерных и агрегатных станках. Фрезы для обработки канавок и пазов. Для обработки канавок и пазов различной формы применяют дисковые фрезы с прямыми или разнонаправленными зубьями, а также пальцевые или концевые фрезы формы, соответствующей профилю паза (рис. 5.5). Рис. 5.3. Цилиндрическая фреза Рис. 5.4. Фреза торцевая со вставными ножами Рис. 5.5. Основные типы фрез Рис. 5.6. Модульные фрезы для фрезерования зубьев зубчатых колес по методу копирования: а – дисковая; б – пальцевая Фрезы для обработки зубьев зубчатых колес. Для фрезерования зубьев колес по методу копирования на универсально-фрезерных станках применяют модульные дисковые фрезы (рис. 5.7, а) и пальцевые фрезы (рис. 5.7, б). При работе на зубофрезерных станках применяют червячные фрезы. Фрезы для фрезерования резьбы могут быть дисковыми и гребенчатыми. Дисковые фрезы (см. рис. 5.7, а) применяют для нарезания трапецеидальной и треугольной резьб. Для фрезерования коротких треугольных резьб употребляют гребенчатые резьбовые фрезы (см. рис. 5.7, б). Рис. 5.7. Резьбовые фрезы: а – дисковая; б – гребенчатая 4.3. Режим резания при фрезеровании Скоростью резания v при фрезеровании называется окружная скорость режущей кромки зубьев фрезы на ее наружном диаметре. Глубиной резания t называется толщина слоя обрабатываемого материала, снимаемого фрезой за один проход (рис. 5.8, а, б). Рис. 5.8. Схемы фрезерования: а – цилиндрической фрезой; б – торцевой фрезой При симметричном торцевом фрезеровании (рис. 5.8, б) глубина резания равна ширине фрезеруемой заготовки, а ширина фрезерования равна толщине срезаемого слоя. Шириной фрезерования В называется длина поверхности контакта фрезы с обрабатываемой деталью, измеренная в направлении, перпендикулярном к направлению подачи. Подачей s называется величина перемещения обрабатываемой детали относительно оси фрезы. При фрезеровании различают: подачу на один зуб фрезы sz, подачу на один оборот фрезы sо, подачу в минуту sм. При этом sM = sо·n = sz·n, мм/мин, где z – число зубьев фрезы; n = 1000V/ (D) – число оборотов фрезы в минуту. Величину подачи на один зуб фрезы при фрезеровании стали цилиндрическими фрезами принимают в пределах 0,030,08 мм. При фрезеровании стали торцевыми фрезами подачи на зуб принимают в пределах 0,040,15 мм. При обработке чугуна и бронзы значения подачи увеличивают в 1,5 – 2 раза по сравнению с приведенными выше данными для стали. При фрезеровании деталей тонкостенных, а также имеющих малые опорные поверхности, не обеспечивающие надежного закрепления, подачу следует снижать с целью уменьшения усилий резания. Основное технологическое время То при фрезеровании определяется по формуле, мин. , где L = l + l1 + l2 – длина фрезеруемой поверхности, мм; l1 – путь врезания фрезы, мм; l2 – величина перебега фрезы, мм (рис. 5.9). Рис. 5.9. Величины врезания при фрезеровании: а – цилиндрической фрезой; б – торцевой фрезой При фрезеровании цилиндрическими фасонными фрезами, а также концевыми и дисковыми фрезами (рис. 5.9, а) величины врезания и перебега определяются, мм l1= + (0,53); l2 = (15). При симметричном фрезеровании торцевыми и концевыми фрезами (см. рис. 5.9, б), мм: l1 = + (0,53,5); l2 = (16). Величины врезания и перебега, а также рекомендуемые скорости резания и подачи приведены в справочной литературе. 4.4. Фрезерные станки На станках фрезерной группы выполняются различные операции по обработке плоскостей, пазов и фасонных поверхностей с линейной образующей. Горизонтально-фрезерные станки предназначаются для выполнения разнообразных фрезерных работ. Шпиндель этих станков расположен горизонтально и сообщает вращение фрезе. Обрабатываемая деталь, закрепленная на столе, совершает подачу в продольном направлении. Универсально-фрезерные станки отличаются от горизонтальных тем, что у них стол может поворачиваться вокруг вертикальной оси (в ограниченных пределах). Вертикально-фрезерные станки имеют шпиндель, расположенный вертикально; в некоторых моделях этих станков шпиндель может устанавливаться наклонно путем поворота вокруг горизонтальной оси. Общий вид станка представлен на рис. 5.11. На фундаментной плите 1 установлена станина 2. Вертикальный шпиндель 3 получает вращение от электродвигателя 4 через коробку скоростей 5. Станок имеет кронштейн 6, нижний (поперечный) стол 7, верхний (продольный) стол 8. Электродвигатель 9 и коробка подач размещены в кронштейне станка. Рукоятки Р7 и Р8 переключают зубчатые колеса в коробке скоростей, маховичок Р3 служит для настройки коробки подач. Движениями стола управляют при помощи рукояток от Р5 до Р9. Продольно-фрезерные станки бывают одно- двух-, трех- и четырехшпиндельные; в последних двух случаях один или два шпинделя вертикальные, два других – горизонтальные Рис. 5.11. Общий вид вертикально-фрезерного станка: 1 – фундаментная плита; 2 – станина; 3 – шпиндель; 4 – электродвигатель; 5 – коробка скоростей; 6 – кронштейн; 7 – нижний (поперечный) стол; 8 – верхний (продольный) стол; 9 – электродвигатель и коробка подач Вопросы для самопроверки 1. Особенности процесса резания при фрезеровании. 2. Что относится к элементам режима резания при фрезеровании? 3. Для чего необходимо знание составляющих силы резания при фрезеровании? 4. Встречное и попутное фрезерование, достоинства и недостатки этих методов. 5. Типы фрез (не менее пяти) и область их применения. 6. Конструктивные особенности режущих элементов фрез. 7. Назовите типы фрезерных станков общего назначения. 8. В чем различие методов простого деления, комбинированного и дифференциального деления на различных делительных операциях при фрезеровании. 9. Какие приспособления используют для закрепления заготовки и инструмента на фрезерных станках? Расскажите, по каким поверхностям затачивают фрезы.