20. Виды пазов и методы их обработки. Особенности обработки шпоночных пазов.
В конструкциях деталей машин встречаются следующие виды пазов:
Пазы можно обработать:
строганием; долблением; фрезерованием; протягиванием; шлифованием; притиранием (шабрением); полированием
Наибольшее распространение получило фрезерование дисковыми, пальцевыми, концевыми фрезами, специальными грибковыми, специальными угловыми фрезами и строганием.
Обработка шпоночных пазов осуществляется фрезерованием дисковыми, пальцевыми или шпоночными фрезами, а также строганием для открытых пазов на валах или долблением пазов в отверстиях.
В единичном и м/серийном производствах для получения закрытых шпоночных пазов сначала сверлят отверстие диаметром, равным ширине паза на глубину паза, в отверстие вводят пальцевую фрезу и фрезеруют паз методом продольной подачи.
От среднесерийного до массового производств обработка шпоночных пазов производится фрезерованием двузубыми шпоночными фрезами на специальных шпоночно-фрезерных станках методом маятниковой подачи. Конструкция фрезы позволяет работать ей как с осевой, так и с продольной подачей.
Обработка на станках полуавтоматах
Для обеспечения точности по ширине паза, а также компенсации износа режущего инструмента обработка производится с использованием специальных оправок (бьющим инструментом).
Биение РИ концевой или диск фрезы позволяет обеспечить требуемую точность по ширине паза. Износ фрезы и другие погрешности компенсируются за счет бесступенчатого регулирования величины биения.
Шпоночные пазы под сегмент шпонки обрабатывают специальными грибковыми фрезами.
21. Методы обработки резьбы лезвийным инструментом. Особенности и технологические возможности.
Резьбовые поверхности в зависимости от формы профиля резьбы, размеров и серийности производства можно получить:
1.метчиками и плашками, 2.точением (резцами, резьбонарезными гребенками, резьбонарезными головками), 3.фрезерованием, 4.шлифованием и притиранием
6.пластическим деформированием
1. Нарезание метчиками и плашками применяется в единичном и мелкосерийном производстве, в массовом – на специальных резьбонарезных станках. Для нарезания мелкой резьбы с треугольным профилем и шагом до 1,5мм. Точность обработки 7-8 степень, класс шероховатости поверхности – 5.
2. Точение резцами – самый распространенный способ. Резьбы любой формы и размеров. Производится на токарно-винторезном станке в единичном и мелкосерийном производстве, а также на специальных резьбонарезных полуавтоматах, где резьба нарезается автоматически за несколько проходов. При этом 2-3 последние прохода – калибрующие, без радиальной подачи инструмента. Отвод инструмента для каждого прохода осуществляется кулачком, поэтому канавки для выхода инструмента не нужны.
Точность обработки 6-8 степень, класс шероховатости поверхности – 5-6.
«-» наличие жесткой кинематической связи м/у вращающейся деталью и перемещением суппорта, что не позволяет вести обработку на высок скоростях рез, т.е. рационально использовать возможности твердого сплава.
Применяется для предвар. прорезки профиля под последующ. тонкое точение или шлифов-е.
Для повышения производительности для открытых резьб применяют гребенки . За один проход выполняется черновая, чистовая и отделочная обработка.
Резьбонарезные головки применяются от среднесерийного до крупносерийного производства на станках токарной группы или специальных станках. РИ - головки плашки, кол-во 3-4 и более, могут иметь призматическую или круглую форму.
3. Фрезерования резьб применяется в крупносерийном и массовом производстве на специальных резьбофрезерных станках гребенчатыми или дисковыми фрезами.
Гребенчатые – для треугольных резьб небольшой длины на деталях с уступами, т.е. резьбу можно нарезать вплотную к уступу.
Гребенчатая фреза с кольцевыми канавками берется больше, чем длина резьбы, и резьба нарезается на деталь за 1,25 оборота детали (0,25 для врезания). Ось фрезы параллельна оси детали. Скорость фрезы 30-60 м/мин, подача на зуб 0,03…0,05 мм.
Точность обработки 6-7 степень, класс шероховатости поверхности – 5-6.
Фрезерование дисковыми фрезами применяется для обработки резьб с крупным шагом. Ось дисковой фрезы наклонена под углом наклона резьбы. За 1 оборот детали дисковая фреза и гребенчатая перемещается на величину шага.
Точность обработки невысокая - 8 степень, класс шероховатости поверхности – до 6.
Применяется для черновой прорезки профиля под последующую чистовую обработку.
Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два, три и более уступов (рис. 55).
Рис. 55. Уступы
Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Г-образные и фасонные (рис. 56, а, 6, в, г, д, е).
Рис. 56. Типы пазов по форме
Пазы любого профиля могут быть сквозными (рис. 57, а), открытыми или с выходом (рис. 57, в) и закрытыми (рис. 57, в).
Рис. 57. Пазы сквозные, с выходом и закрытые
Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках.
К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования оказывают влияние на выбор метода обработки.
Фрезерование уступов и пазов производят дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.
Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами
Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов.
Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (ГОСТ 3964-69), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-72), трехсторонние с прямыми зубьями (по ГОСТ 3755-69). трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями (ГОСТ 8474-60). Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-69). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлением канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными. Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.
Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние (ГОСТ 6469-69). Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние для фрезерования уступов и плоскостей.
Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°.Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежущих фрез).
Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.
Выбор типа и размера дисковых фрез . Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - D, B, d и z. Для фрезерования легко обрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным и крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубьями
Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра фрезы возрастает ее стоимость.
Рис. 58. Выбор диаметра дисковых фрез
Как видно на рис. 58, при глубине фрезерования t и гарантированном зазоре между установочным кольцом и заготовкой в пределах (6÷8) мм должно быть выполнено условие
D - d 1 = 2(t + (6÷8)) мм,
откуда получим выражение для выбора минимального диаметра фрезы
D = 2t + d 1 + (12÷16) мм,
где d 1 - диаметр ступицы фрезы (установочного кольца).
В таблице приведена зависимость диаметра ступицы фрезы d 1 от диаметра отверстия для дисковых фрез.
Наладку и настройку станка на фрезерование уступов дисковыми фрезами поясним на примере обработки уступов призмы (рис. 59, а, б). Выбор типоразмера дисковой фрезы зависит от размеров уступа, марки обрабатываемого материала, мощности электродвигателя станка и других условий.
Рис. 59. Призма
Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно производят двусторонней дисковой фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать трехстороннюю фрезу, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны призмы (рис. 60, а, б). Выбираем трехстороннюю фрезу со вставными ножами по ГОСТ 5348-69, оснащенными пластинками твердого сплава Т15К6. Дцаметр фрезы D = 100 мм, ширина В = 18 мм, число зубьев z = 8. При фрезеровании пазов и уступов тиски должны быть выверены с помощью рейсмуса или индикатора со стойкой и закреплены. Установку и закрепление заготовки производим в машинных тисках с подкладкой. Закрепление дисковой фрезы на оправке производят так же, как и цилиндрической. Режимы фрезерования выбирают либо по справочникам, если они не указаны в операционных картах, либо непосредственно по операционным или инструкционным картам.
Рис. 60. Фрезерование уступа дисковой фрезой
Режим фрезерования для нашего случая: В = 13 мм, t = 4 мм, s z = 0,06 мм/зуб, v = 335 м/мин. По графику (см. рис. 40) определяем число оборотов шпинделя станка - 1000 об/мин.
По графику (см. рис. 41) определяем минутную подачу - s м = 500 мм/мин. Затем производим настройку станка на требуемое число оборотов шпинделя станка и требуемую минутную подачу. Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:
1. Нажатием кнопки «Пуск» включить электродвигатель. Шпиндель должен вращаться в направлении, противоположном направлению винтовой канавки фрезы.
2. Подвести заготовку ручным перемещением стола рукоятки продольного, поперечного и вертикального перемещения под вращающуюся фрезу до легкого касания боковыми режущими кромками заготовки. Затем вращением рукоятки вертикальной подачи опустить стол до выхода фрезы за пределы обрабатываемой заготовки. Далее вращением рукоятки поперечной подачи передвинуть заготовку в направлении фрезы на 13 мм, пользуясь лимбом поперечной подачи. Поднять стол до легкого касания вращающейся фрезой верхней плоскости заготовки. Вращением рукоятки продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы, выключить станок и поднять стол на 4 мм, пользуясь лимбом вертикальной подачи. Застопорить вертикальные и поперечные салазки.
3. Установить кулачки механического выключения продольной подачи стола на длину фрезерования. Включить вновь вращение шпинделя, подать вручную заготовку вращением рукоятки продольной подачи стола по направлению к вращающейся фрезе, включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование первого уступа (см. рис. 60, а). Выключить станок, не производя перемещений стола.
Проверить размер обработанного уступа по ширине и глубине с помощью штангенциркуля. Если размер выдержан неточно, следует исправить дефекты обработки.
4. Порядок установки фрезы относительно заготовки при обработке второго уступа (см. рис. 60, б) зависит от того, какой из размеров надо выдержать точно (размер 13 мм или размер выступа между уступами 89 мм). Так как в нашем примере задан размер 13 мм, то порядок обработки второго уступа будет точно такой же, как и первого. Если бы требовалось выдержать размер выступа по длице, то после обработки первого уступа обработку второго уступа можно проводить по одному из двух вариантов в зависимости от длины выступа. При сравнительно короткой длине выступа следует возвратить стол в исходное положение до выхода фрезы за пределы обрабатываемой заготовки. Затем переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс ширины фрезы, и профрезеровать второй уступ.
Последовательность обработки по второму варианту дадим лишь в общем виде.
Так как в нашем случае ширина выступа составляет 89 мм, а ширина фрезы равна 18 мм, то для перемещения стола в поперечном направлении на расстояние потребовалось бы сделать свыше 17 оборотов лимба поперечной подачи (при шаге винта поперечной подачи t = 6 мм). Поэтому в таких случаях получения точного размера выступа можно достичь фрезерованием за два перехода - предварительное фрезерование можно производить по разметке, оставляя припуск по длине выступа на окончательное фрезерование в пределах 1-2 мм.
После предварительного фрезерования произвести измерение длины выступа и в соответствии с полученным размером, определить число делений, на которое следует повернуть лимб поперечной подачи, не нарушая установки по высоте, и произвести окончательное фрезерование второго уступа. Второй вариант обработки уступов в единичном и мелкосерийном производстве является предпочтительным.
Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами . При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3 -5 мм).
При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, если биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезерованного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду, особенно при обработке точных по ширине пазов.
Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмаса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.
При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением.
В том случае, когда обработка производится без специального приспособления, задача усложняется и решение ее зависит прежде всего от того, какие размеры должны быть выдержаны при обработке паза. Поясним это на примере. Допустим, требуется профрезеровать прямоугольный паз шириной b с размерами а и h, определяющими его положение на детали. На рис. 61 размер h отсчитывается от верхней плоскости заготовки, а на рис. 62 размер h задается от нижней опорной поверхности заготовки.
Рис. 61. Установка фрезы на размер h заданный от нижней плоскости
Порядок установки дисковой фрезы в первом случае (см. рис. 61) следующий. Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности, обрабатываемой заготовки до касания в виде следа (положение I). Затем опустить стол так, чтобы фреза оказалась выше верхней поверхности заготовки и переместить его рукояткой поперечной подачи на размер а. Затем поднять стол на высоту, при которой фреза оставит легкий след на верхней поверхности детали. Далее надо продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за габариты обрабатываемой заготовки и, подняв стол на размер h, включить продольную подачу и отфрезеровать паз (положение II).
Порядок установки на размер h, заданный от основания детали (рис. 62). Поднять стол до соприкосновения фрезы с поверхностью стола, если деталь установлена непосредственно на столе, или до соприкосновения с опорой, .если деталь установлена в приспособлении (положение I). Затем опустить стол на размер h (положение II). После этого включить вращение фрезы и переместить стол до соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой и образования слабого следа от фрезы (положение III). Продвинуть теперь стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить стол рукояткой поперечной подачи на размер а (положение IV). Включить продольную подачу и произвести фрезерование паза.
Если вместо размера а в обоих случаях был бы задан размер с, то перемещение стола в поперечном направлении следовало бы производить на величину с + В, где В - ширина фрезы.
Точную установку фрез на заданную глубину производят с помощью специальных установов или габаритов, предусмотренных в приспособлении. На рис. 63 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 63, а) или угольник (рис. 63, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп 2 толщиной 3-5 мм, во избежание соприкосновения зуба фрезы 3 с закаленной поверхностью установа.
Рис. 63. Применение установов для фрез
Если обработку одной и той же поверхности производят за два прохода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.
Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез
При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез (см. рис. 52). Для получения требуемого размера между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец (см. рис. 34).
При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец.
При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов.
Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры.
На рис. 64 показана схема расположения индикаторных упоров 1 и 2 на горизонтальнофрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола.
Рис. 64. Схема расположения индикаторных упоров
Для упрощения отсчета перемещений стола вместо лимба фрезеровщик Кировского завода Н. М. Пронин предложил приспособление, снабженное счетчиком величин перемещения стола. Подъем и опускание стола на заданную величину с помощью такого приспособления можно производить при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.
Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.
Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами
Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.
Концевые фрезы (ГОСТ 8237-57) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком.
Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.
Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями по ГОСТ 4675-71 предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, свободной ковкой и т. д.
Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 8720-69) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).
В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев 3.
Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.
Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.
Получение точного размера по ширине паза можно достичь путем его обработки за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер. В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением.
На рис. 65 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика 5. В это отверстие вставляется втулка под цанги 1 с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами 3. При повороте втулки с помощью гайки 2 при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбе 4 соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).
Рис. 65. Патрон для фрезерования мерных позов стандартнами фрезами
При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке фрезы, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно лишь в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Р х при этом будет направлена вниз и стремиться вытолкнуть фрезу из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая сила резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в шпиндель.
Рис. 66. Фрезерование уступа концевой фрезой
Наладка и настройка на фрезерование уступа . Рассмотрим пример фрезерования уступов в детали (см. рис. 59). Выбираем концевую фрезу с пластинками твердого сплава Т15К6 и коническим хвостиковым диаметром D = 40 мм, с числом зубьев z = 6. Чтобы стружка отводилась вверх по винтовым канавкам для правого направления шпинделя, выбираем фрезу с правым направлением винтовых канавок.
Заготовку устанавливают, выверяют и закрепляют точно так же, как и в случае фрезерования дисковой фрезой. Концевую фрезу закрепляем в переходной втулке и вместе с втулкой вставляем в коническое отверстие шпинделя, предварительно протерев все посадочные поверхности, и закрепляем шомполом. Для детали (см. рис. 59) ширина фрезерования В = 13 мм, глубина резания t = 4 мм.
Принимаем подачу на зуб s z = 0,05 мм/зуб. Скорость резания для концевой фрезы с пластинками твердого сплава составляет v = 180 м/мин. По графику (см. рис. 40) определяем ближайшую ступень чисел оборотов. Принимаем n = 1250 об/мин. Фактическая скорость резания при этом будет v = 160 об/мин. Определяем минутную подачу (см. рис. 41): s = 400 мм/мин.
Обработка первого уступа (рис. 66, а) включает следующие приемы. Вращающуюся фрезу довести до контакта с торцовой поверхностью заготовки призмы; опустить стол до выхода фрезы за габариты заготовки, рукояткой поперечной подачи передвинуть стол с заготовкой в направлении фрезы на 13 мм; поднять стол до легкого касания верхней плоскости заготовки с вращающейся фрезой; вывести заготовку из-под фрезы и поднять стол на 4 мм; включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование.
Обработку второго уступа (рис. 66, б) также можно производить двумя способами, в зависимости от длины выступа. При небольшой длине выступа надо вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс диаметр фрезы. Затем включить продольную подачу и профрезеровать второй уступ. Обработать второй уступ в том случае, если ширина выступа достаточно велика, можно за два перехода: черновой и чистовой.
Наладка станка на обработку пазов , как и в случае их обработки дисковыми фрезами, зависит от способа отсчета размера h. Сначала разберем случай, когда размер h задан от верхней плоскости заготовки (рис. 67). Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности заготовки (положение I). Опустить стол и переместить рукояткой поперечной подачи на размер а (положение II). Далее поднять стол до касания фрезы с верхней поверхностью обрабатываемой заготовки. Затем продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и поднять стол на размер h; включить продольную подачу и профрезеровать паз.
Рис. 67. Установка фрезвы на размер h, заданный от верхней кромки
Теперь рассмотрим случай, когда размер паза отсчитывается от нижней опорной поверхности заготовки, установленной непосредственно на столе или на подкладке (рис. 68). В этом случае следует сначала фрезу довести до соприкосновения с подкладкой или очень аккуратно до соприкосновения с поверхностью стола, если заготовка установлена непосредственно на столе (положение I). Далее надо опустить консоль на размер h (положение II) Включить вращение фрезы и переместить стол в поперечном направлении до легкого соприкосновения с боковой поверхностью заготовки (положение III). Продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить поперечные салазки на размер а (положение IV).
Рис. 68. Установка фрезвы на размер h, заданный от нижней кромки
В ряде случаев для достижения требуемого размера паза по ширине целесообразно обработку производить за две операции: черновую и чистовую. При этом чистовую обработку желательно производить твердосплавными концевыми фрезами.
Фрезерование закрытых пазов
Закрытые пазы обрабатывают на вертикально-фрезерных или горизонтально-фрезерных станках с вертикальной накладной головкой концевыми фрезами. Фрезерование закрытых пазов поясним на примере. В планке из стали 45 толщиной 12 мм необходимо профрезеровать закрытый паз шириной 16 мм и длиной 40 мм.
Выбор типоразмера фрезы . Диаметр фрезы определяется шириной паза. В данном случае D = 16 мм. Примем концевую фрезу с цилиндрическим хвостовиком и нормальными зубьями (z = 4) из быстрорежущей стали Р6М5.
Наладка и настройка станка . Заготовка поступает на фрезерную операцию размеченной, с просверленными отверстиями для выхода концевой фрезы и образования радиуса закругления (рис. 69, а). Заготовку закрепляют в тисках. Верхняя плоскость находится на уровне губок тисков. Следует обратить внимание на правильность расположения параллельных подкладок - они не должны мешать свободному выходу фрезы при фрезеровании паза (рис. 69, б).
Рис. 69. Фрезерование закрытого паза
Настройка станка на режимы фрезерования . Обработку паза производим за три прохода с глубиной резания В 4 мм, подачей на зуб sz - 0,01 мм/зуб, скоростью резания v = 60 мм/мин. Ближайшая ступень чисел оборотов по графику (см. рис. 40) n = 1250 об/мин Минутную подачу определяем по графику (см. рис. 41) или непосредственно по формуле s м = 0,01 х 4 х 1250 = 50 м/мин.
На рис. 69, б показано фрезерование паза. После ввода фрезы в ранее просверленные отверстия сначала дают ручную вертикальную подачу стола на глубину фрезерования (4 мм). Затем включают механическую продольную подачу в одну сторону, выключают ее, дают вертикальную подачу на глубину резания, измеряют направление подачи, включают механическую подачу в другую сторону и т. д., попеременно изменяя направление движения стола и давая подачу на глубину на каждый ход стола. Надо соблюдать особую осторожность при подаче на глубину перед последним проходом в момент выхода фрезы со стороны нижней опорной поверхности.
Другие виды работ, выполняемых концевыми фрезами
Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально-фрезерных и горизонтально-фрезерных станках.
Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных.
На рис. 70 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно производить обработку различных выемок (гнезд).
Рис. 70. Фрезерование наклонной плоскости в тисках
На рис. 71 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовках производится по разметке.
Рис. 71. Фрезерование выемки корпусной детали
Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.
В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.
Фрезерование уступов торцовой фрезой
Фрезерование уступов можно производить как на вертикально-фрезерных, так и на горизонтально-фрезерных станках.
Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно производить при закреплении заготовок в двухпозиционных приспособлениях или в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа (см. рис. 212).
Фрезерование уступов и пазов
К атегория:
Фрезерные работы
Фрезерование уступов и пазов
Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов. Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные. Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми или с выходом и закрытыми.
Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках. К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования определяют метод обработки.
Фрезерование уступов и пазов осуществляют дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.
Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами. Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (СТ СЭВ 573-77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-71), трехсторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755-78), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-78). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлениями канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными: Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.
Рис. 1. Уступы
Рис. 2. Типы пазов по форме
Рис. 3. Лазы: сквозные, с выходом и закрытые
Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние. Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние- для фрезерования уступов и плоскостей. Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°. Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежу-щих фрез).
Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.
Выбор типа и размера дисковых фрез. Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - В, D, d и z. Для фрезерования легкообрабаты-ваемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.
Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает ее стойкость.
Рис. 4. Выбор диаметра дисковых фрез
На рис. 5, а, б показана схема фрезерования двух уступов на детали. Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно осуществляют дисковой двусторонней фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать дисковую трехстороннюю фрезу, так как надо обработать поочередно по одному уступу с каждой стороны детали.
Рис. 5. Фрезерование уступа дисковой фрезой
Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами. При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3-5 мм).
При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, когда биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезеро-ванного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду,’ особенно при обработке точных по ширине пазов.
Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмаса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.
При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением.
Точную установку фрез на заданную глубину производят специальными установками или габаритами, предусмотренными в приспособлении. На рис. 6 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 6, а) или угольник (рис. 6, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп толщиной 3-5 мм во избежание соприкосновения зуба фрезы с закаленной поверхностью установа. Если обработку одной и той же поверхности осуществляют за два прохода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.
Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез. При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез. Для получения требуемого расстояния между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец.
При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец. При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов. Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры. На рис. 7 показана схема расположения индикаторных упоров на горизонтально-фрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола. Поднимать и опускать стол на заданную величину с помощью такого приспособления можно при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.
Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.
Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами. Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Концевые фрезы (ГОСТ 17026-71*) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.
Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями (ГОСТ 4675-71) предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, ковкой.
Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 20533-75-20539-75) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).
Рис. 6. Применение установок для фрез
В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев три. Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.
Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.
Получить точный размер по ширине паза можно его обработкой за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер.
В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением. На рис. 8 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика. В это отверстие вставляется втулка под цанги с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами. При повороте втулки гайкой при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбг соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).
При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз для выталкивания фрезы из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя.
Рис. 8. Патрон для фрезерования мерных пазов стандартными фрезами
Рис. 9. Фрезерование наклонной плоскости в тисках
Рис. 10. Фрезерование выемки корпусной детали
Другие виды работ, выполняемые концевыми фрезами. Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.
Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных. На рис. 9 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно обрабатывать различные выемки (гнезда). На рис. 10 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовке производится по разметке. Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.
В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку, чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.
Фрезерование уступов торцовой фрезой. Уступы можно фрезеровать как на вертикально-, так и на горизонтально-фрезерных станках. Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно осуществлять при закреплении заготовок в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа.
При фрезеровании канавок и пазов зачастую предпочтительней применять трёхсторонние дисковые фрезы, чем концевые.
- Обрабатываемые пазы или канавки могут иметь различную геометрию – быть короткими или протяженными, открытыми или закрытыми, прямолинейными или криволинейными, глубокими или мелкими, широкими или узкими
- Обычно выбор инструмента определяется шириной и глубиной канавки и, в некоторой степени, её длиной
- Тип станка и серийность производства определяют, какую фрезу следует использовать – концевую, длиннокромочную или дисковую
- Трехсторонние дисковые фрезы являются более эффективным решением для обработки длинных и глубоких пазов, особенно при использовании горизонтальных станков. Однако распространение вертикальных фрезерных станков и обрабатывающих центров означает, что концевые и длиннокромочные фрезы также часто используются для целого ряда операций по фрезерованию канавок
Сравнение различных типов фрез
Трёхстороннее фрезерование
+ Открытые пазы+ Глубокие пазы
+ Регулируемая ширина/допуски
+ Фрезерование набором фрез
+ Отрезка
+ Широкий ассортимент разной ширины/глубины
– Закрытые пазы
– Только прямолинейные канавки
– Эвакуация стружки
Концевые фрезы
+ Закрытые пазы+ Неглубокие пазы
+ Нелинейные пазы
+ Универсальность (дополнительные методы):
- Трохоидальное фрезерование пазов на деталях из труднообрабатываемых материалов (закаленные стали, жаропрочные сплавы и т.д.)
- Плунжерное фрезерование для решения задач при работе с большими вылетами
- Возможность выполнения другого типа операций получистового или чистового фрезерования
- Концевые фрезы можно использовать не только для фрезерования пазов
– Большие силы резания
– Склонность к вибрации при отжатии
Трёхстороннее фрезерование
Трёхсторонние дисковые фрезы более эффективны при обработке длинных, глубоких, открытых пазов и обеспечивают оптимальную стабильность и производительность в этом виде фрезерования. Для одновременной обработки нескольких пазов в одной плоскости операция может быть осуществлена набором фрез.
Особенности применения
- Размер фрезы, шаг зубьев и расположение фрезы в совокупности должны обеспечивать постоянное наличие в зацеплении хотя бы одного зуба
- Контролируйте толщину срезаемой стружки для достижения оптимального значения подачи на зуб
- При фрезеровании в сложных условиях проверьте требования к мощности и крутящему моменту. При креплении фрезы на оправке, чрезвычайно важным является жесткость последней и величина вылета наладки
- Необходимо обеспечить жесткость и надежность закрепления детали и самой оправки для того чтобы противостоять усилиям резания встречного фрезерования
Попутное фрезерование:
- Предпочтительный метод фрезерования
- Используйте жёсткий упор в направлении тангенциальных сил резания для предотвращения сдвига заготовки Направление подачи совпадает с направлением сил резания, что накладывает высокие требования к жёсткости станка и отсутствию зазоров в ШВП
Встречное фрезерование:
- Хорошая альтернатива при недостаточной жёсткости или при работе с труднообрабатываемыми материалами
- Является хорошим решением при возникновении проблем с эвакуацией стружки при прорезке глубоких пазов.
Фрезерование с использованием маховика:
- Дополнительный метод фрезерования при малой жесткости системы и при недостаточных мощностных характеристиках станка
- Располагайте маховик как можно ближе к инструменту
- Повышение надежности закрепления заготовки всегда способствует хорошим результатам обработки
Фрезерование открытых пазов трёхсторонними дисковыми фрезами
Расчёт подачи на зуб
Критическим фактором при фрезеровании трёхсторонними дисковыми фрезами является достижение подходящей подачи на зуб, f z . Недостаточная подача на зуб становится причиной серьёзных недостатков, поэтому при вычислениях необходимо проявлять особую внимательность.
Подачу на зуб, f z , следует уменьшать при фрезеровании глубоких пазов и увеличивать при фрезеровании неглубоких пазов для поддержания рекомендуемой максимальной толщины стружки. Например, при фрезеровании на всю ширину паза с применением геометрии M30 начальное значение максимальной толщины стружки должно составлять 0,12 мм.
Примечание: Поскольку при фрезеровании на всю ширину паза вместе работают две пластины, для вычисления подачи берётся половина количества пластин z n .
| a e / D cap (%) | f z (мм/зуб) | h ex (мм) |
| 25 | 0,14 | 0,12 |
| 10 | 0,20 | 0,12 |
| 5 | 0,28 | 0,12 |
Глубина резания
Для более глубоких пазов можно заказать специальную фрезу. При обработке глубоких пазов следует уменьшить подачу на зуб. Если паз неглубокий, увеличьте подачу.
Примечание: глубина обрабатываемого паза может быть ограничена диаметром оправки, прочностными характеристика шпоночного соединения и условиями эвакуации стружки.
Использование маховика на горизонтальных станках
При трехстороннем фрезеровании в зацеплении находится небольшое число зубьев, из-за чего в процессе резания возникают вибрации. Это отрицательно сказывается на результате обработки и производительности.
- Установка маховика на фрезерную оправку зачастую является эффективным методом борьбы с вибрациями. Проблемы, вызванные недостаточной мощностью, крутящим моментом и стабильностью станка, часто решаются путём грамотного использования маховиков
- Необходимость в использовании маховика тем выше, чем ниже мощность предполагаемого для обработки станка или чем выше уровень его износа
- Располагайте маховик как можно ближе к инструменту.
- Использование маховика делает обработку более плавной, что в свою очередь ведёт к снижению шума и вибрации и повышает стойкость инструмента
- Маховик рекомендуется использовать совместно с встречным методом фрезерования
- Для дальнейшего повышения стабильности при работе трёхсторонней дисковой фрезой используйте маховик максимально большого размера, который допустим на конкретной операции
- В качестве маховика можно использовать несколько стальных дисков с отверстиями, соответствующими диаметру фрезерной оправки
Обработка пазов набором фрез с шахматным расположением зубьев
Фрезы, имеющие крепление с 2 шпонками, можно располагать в шахматном порядке для одновременного фрезерования нескольких пазов. Смещение фрез относительно друг друга помогает избежать вибрации. Также снижается потребность в маховиках.
Фрезерование узких и неглубоких пазов и канавок
Универсальные фрезы имеют многокромочные пластины различных форм, подходящих для обработки большинства типов канавок небольшой глубины. К распространённым областям применения относится фрезерование внутренних канавок под стопорные (пружинные) и уплотнительные кольца, а также небольших прямых или круговых наружных канавок, особенно на невращающихся деталях.
Обработка внутренних канавок
- При круговом фрезеровании необходимо запрограммировать плавный вход инструмента в резание.
- Учитывайте отношение диаметра фрезы к диаметру отверстия, D c /D w . Чем меньше это соотношение, тем больше будет длина линии контакта инструмента и обрабатываемого материала
Обработка пазов концевыми фрезами
Концевые фрезы используются, когда необходимо получить короткие неглубокие канавки, в частности, закрытые пазы и карманы, а также шпоночные пазы. Концевые фрезы – единственные инструменты, способные фрезеровать закрытые пазы со следующими характеристиками:
- Прямые, изогнутые или расположенные под углом
- Более широкие, чем диаметр используемой фрезы
Более тяжёлое фрезерование пазов зачастую выполняется длиннокромочными фрезами.
Выбор инструмента
Концевые и длиннокромочные фрезы
| | | | | |
| Цельные твердосплавные концевые фрезы | Концевые фрезы для фрезерования уступов | Длиннокромочные фрезы | Концевые фрезы со сменными головками | |
| Размер шпинделя/станка | ISO 30, 40, 50 | ISO 40, 50 | ISO 40, 50 | ISO 30, 40, 50 |
| Требования к стабильности | Высокие | Средние | Высокие | Низкие |
| Черновая обработка | Очень хорошая | Хорошая | Очень хорошая | Приемлемая |
| Чистовая обработка | Очень хорошая | Хорошая | Приемлемая | Очень хорошая |
| Глубина резания a p | Большая | Средняя | Большая | Маленькая |
| Универсальность | Очень хорошая | Хорошая | Приемлемая | Очень хорошая |
| Производительность | Очень хорошая | Хорошая | Очень хорошая | Хорошая |
Особенности применения
- Используйте концевые фрезы для ненагруженного резания с высокой прогнозируемой стойкостью совместно с высокопроизводительными патронами
- Для получения минимально возможного вылета минимизируйте расстояние от патрона до режущей кромки
- Для получения стружки удовлетворительной толщины обеспечьте соответствующую подачу на зуб Во избежание образования тонкой стружки, которая может стать причиной вибрации, заусенцев и неудовлетворительного качества обработанной поверхности используйте фрезы с крупным шагом зубьев
- Для получения оптимального соотношения диаметра/длины и стабильности используйте инструмент максимально возможного диаметра
- Для достижения наиболее благоприятного режущего действия используйте попутное фрезерование
- Обеспечьте эвакуацию стружки из канавки. Во избежание скопления стружки используйте сжатый воздух
- Для получения оптимальной стабильности и поддержки в направлении шпинделя используйте соединение Coromant Capto®
Фрезерование канавок концевыми фрезами
При фрезеровании канавки или паза, которое часто называют фрезерованием на всю ширину паза, обрабатывается три поверхности:
- Закрытые с обоих концов пазы – карманы – требуют концевых фрез, способных работать с осевой подачей
- Фрезерование на всю ширину паза концевой фрезой – сложная операция. Глубина резания в осевом направлении, как правило, должна составлять 70% длины режущей кромки. При определении оптимального метода обработки паза следует также учитывать жёсткость станка и эвакуацию стружки
- Концевые фрезы чувствительны к воздействию сил резания. Ограничивающими факторами могут быть отжатие и вибрация, особенно при высоких скоростях обработки и больших вылетах
Обработка шпоночных пазов
Эта операция требует отдельных указаний в дополнение к общим рекомендациям по фрезерованию плоскостей и канавок. Направление сил резания и отжим инструмента при фрезеровании закрытого шпоночного паза не позволяют получить точного прямоугольного сечения. Точность обработки может быть повышена, если использовать фрезу несколько меньшего диаметра и обрабатывать паз за два прохода:
- Фрезерование шпоночных пазов – черновое фрезерование на полную ширину паза
- Фрезерование уступов – обработка паза по контуру методом встречного фрезерования для обеспечения перпендикулярности стенок.
На чистовых этапах обработки необходимо работать с небольшой глубиной резания, чтобы минимизировать отжим инструмента, что является определяющим фактором качества обработанной поверхности и геометрической точности паза (угол в 90°).
Фрезерование шпоночных пазов за два прохода
Методы расфрезеровывания закрытого паза или кармана в цельной заготовке
При подготовке к фрезерованию длинных и узких пазов на всю ширину самым распространённым после сверления методом раскрытия карманов является линейное фрезерование с врезанием под углом.
– Глубокие пазы обрабатываются за несколько проходов
Трохоидальное фрезерование
+ Низкие радиальные силы резания – меньше склонность к вибрации
+ Минимальное отжатие при фрезеровании глубоких канавок
+ Производительный метод для:
- обработки сталей высокой твёрдости и жаропрочных сплавов (ISO H и S)
- областей применения, чувствительных к вибрации
+ Хорошая эвакуация стружки
+ Выделяется немного тепла
– Требуется больше программирования
Плунжерное фрезерование
+ Отлично показывает себя при склонности к вибрации: - с большим вылетом инструмента
- при фрезеровании глубоких пазов
- при недостаточной жёсткости станка или наладки
– Требуется остаточное фрезерование/чистовая обработка
– Фрезерование концевыми фрезами может привести к трудностям с эвакуацией стружки
– Ограниченный выбор инструментов
Черновое фрезерование пазов длиннокромочными фрезами
- Фрезы с высоким показателем скорости съёма металла обычно используются для черновой обработки
- Более короткие версии способны фрезеровать пазы глубиной, равной диаметру фрезы, на стабильных и мощных фрезерных станках
- Для таких операций выбирайте станки с 50 конусом, так как работа фрез данного типа сопровождается высокими радиальными усилиями резания
- Проверьте требования к мощности и крутящему моменту, поскольку они зачастую являются ограничивающими факторами для получения оптимальных результатов
- Подбирайте оптимальный шаг зубьев для каждого типа операции
Более длинные исполнения фрез главным образом
предназначены для обработки кромок (по контуру).
| Шаг | L | M
 | H
 |
| Область применения | Длинные сборки | Универсальные | Короткие сборки |
| Фрезерование уступов | Большая глубина a p /a e | Средняя глубина a p /a e | Небольшая глубина a p /a e |
| Небольшая глубина a p /a e | Ограничения | __ | |
| v c м/мин | | | |
Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два, три и более уступов (рис. 72). Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, Т-образные и фасонные (рис. 73, а, б, в, г, д, е). Пазы любого профиля могут быть сквозными (рис. 74, а), открытыми или с выходом (рис. 74, б) и закрытыми (рис. 74, в).
Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках.
К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования оказывают влияние на выбор метода обработки.
Фрезерование уступов и пазов производят дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.
Фрезерование пазов и уступов дисковыми фрезами
Фреза дисковая
Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов.Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (рис. 75, а по ГОСТ 3964 - 69), пазовые затылованные (рис. 75, г по ГОСТ 8543 - 71), трехсторонние с прямыми зубьями (рис. 75, б по ГОСТ 3755 - 69), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями (рис. 75, в по ГОСТ 8474 - 60). Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними по ГОСТ 1669 - 69 (рис. 76). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Трехсторонняя фреза дисковая имеет зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс чистоты боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжаются наклонными зубьями с переменно чередующимся направлением канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными. Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью
прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.
Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние по ГОСТ 5348 - 69 (рис. 77, а) и двусторонние по ГОСТ 6469 - 69 (рис. 77, б). Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние - для фрезерования уступов и плоскостей.
Крепление вставных ножей 2 в корпус 1 у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина 3 с углом 5°.
Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежущих фрез).
Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производи-
Тельность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.
Выбор типа и размера дисковых фрез. Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - D, В, d и Z. Для фрезерования легкообрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным и крупным зубом. Обработку труднообрабатываемых материалов и при фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубьями.
Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра фрезы возрастает ее стоимость.
Как видно на рис. 78, при глубине фрезерования t и гарантированном зазоре между установочным кольцом и заготовкой в пределах (6-8) мм должно быть выполнено условие 
откуда получим выражение для выбора минимального диаметра фрезь 
Где d1 - диаметр ступицы фрезы (установочного кольца).
В табл. 5 приведена зависимость диаметра ступицы фрезы d1 от диаметра d отверстия для дисковых фрез. 
Наладку и настройку станка на фрезерование уступов дисковыми фрезами поясним на примере обработки уступов призмы (рис. 79, а, б). Выбор типоразмера дисковой фрезы зависит от размеров уступа, марки обрабатываемого материала, мощности электродвигателя станка и других условий.
Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно производят двусторонней дисковой фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать трехстороннюю фрезу, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны призмы (рис. 80, а, б). Выбираем трехстороннюю фрезу со вставными ножами по ГОСТ 5348 - 69, оснащенными пластинками твердого сплава Т15К6. Диаметр фрезы D = 100 мм, ширина В=18 мм, число зубьев z = 8. При фрезеровании пазов и уступов тиски должны быть выверены с помощью рейсмуса или индикатора со стойкой и закреплены. Установку и закрепление заготовки производим в машинных тисках с подкладкой. Закрепление дисковой фрезы на оправке производят так же, как и цилиндрической. Режимы фрезерования выбирают либо по справочникам, если они не указаны в операционных картах, либо непосредственно по операционным или инструкционным картам.
Режим фрезерования для нашего случая: В = 13 мм, t = 4 мм, sz = = 0,06 мм/зуб, v=335 м/мин. По графику (см. рис. 48) определяем число оборотов шпинделя станка - 1000 об/мин.
По графику (см. рис. 49) определяем минутную подачу - sM = = 500 мм/мин. Затем производят настройку станка на требуемое число оборотов шпинделя станка и требуемую минутную подачу.
Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:
1. Нажатием кнопки «Пуск» включить электродвигатель и шпиндель станка в направлении, противоположном направлению винтовой канавки фрезы. 
2. Подвести заготовку ручным перемещением стола рукоятками продольного, поперечного и вертикального перемещений под вращающуюся фрезу до легкого касания боковыми режущими кромками заготовки. Затем вращением рукоятки вертикальной подачи опустить стол до выхода фрезы за габариты обрабатываемой заготовки. Далее вращением рукоятки поперечной подачи передвинуть заготовку в направлении фрезы на 13 мм, пользуясь лимбом поперечной подачи. Поднять стол до легкого касания вращающейся фрезой верхней плоскости заготовки. Вращением рукоятки продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы, выключить станок и поднять стол на 4 мм, пользуясь лимбом вертикальной подачи. Застопорить вертикальные и поперечные салазки.
3. Установить кулачки механического выключения продольной подачи стола на длину фрезерования. Включить вновь вращение шпинделя, подать вручную заготовку вращением рукоятки продольной подачи стола по направлению к вращающейся фрезе, включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование первого уступа (см. рис. 80, а). Выключить станок, не производя перемещений стола.
Проверить размер обработанного уступа по ширине и глубине с помощью штангенциркуля. Если размер выдержан неточно, следует исправить
дефекты обработки.
4. Порядок установки фрезы относительно заготовки при обработке второго уступа (см. рис. 80, б) зависит от того, какой из размеров надо выдержать точно (размер 13 мм или размер выступа между уступами 89 мм). Так как в нашем примере задан размер 13 мм, то порядок обработки второго уступа будет точно такой же, как и первого. Если бы требовалось выдержать размер выступа по длине, то после обработки первого уступа обработку второго уступа можно проводить по одному из двух вариантов в зависимости от длины выступа. При сравнительно короткой длине выступа следует возвратить стол в исходное положение до выхода фрезы за габариты обрабатываемой заготовки. Затем переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс ширина фрезы, и профрезеровать второй уступ.
Последовательность обработки по второму варианту дадим лишь в общем виде.
Так как в нашем случае ширина выступа составляет 89 мм, а ширина фрезы равна 18 мм, то для перемещения стола в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс ширина фрезы, т. е. на 89+18 = = 107 мм, потребовалось бы сделать свыше 17 оборотов лимба поперечной подачи (при шаге винта поперечной подачи t = 6 мм). Поэтому в таких случаях получения точного размера выступа можно достичь путем фрезерования за два перехода - предварительный и окончательный. Предварительное фрезерование можно производить по разметке, оставляя припуск по длине выступа на окончательное фрезерование в пределах 1 - 2 мм.
После предварительного фрезерования произвести измерение длины выступа и в соответствии с полученным размером, определить число делений, на которое следует повернуть лимб поперечной подачи, не нарушая установки по высоте, и произвести окончательное фрезерование второго уступа. Второй вариант обработки уступов в единичном и мелкосерийном производстве является предпочтительным.
Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами. При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3 - 5 мм).
При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, если биение торцовых зубьев фрезы равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезерованного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду, особенно при обработке точных по ширине пазов.
Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмуса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.
При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением. 
В том случае, когда обработка производится без специального приспособления, задача усложняется и решение ее зависит прежде всего от того, какие размеры должны быть выдержаны при обработке паза. Поясним это на примере. Допустим, требуется профрезеровать прямоугольный паз шириной b с размерами а и h, определяющими его положение на детали. На рис. 81 размер h отсчитывается от верхней плоскости заготовки, а на рис. 82 размер h задается от нижней опорной поверхности заготовки. 
Порядок установки дисковой фрезы в первом случае (см. рис. 81) следующий. Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности обрабатываемой заготовки до касания в виде следа (положение I). Затем опустить стол так, чтобы фреза оказалась выше верхней поверхности 
заготовки и переместить его рукояткой поперечной подачи на размер а. Затем поднять стол на высоту, при которой фреза оставит легкий след на верхней поверхности детали. Далее, надо продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за габариты обрабатываемой заготовки и, подняв стол на размер h, включить продольную подачу и отфрезеровать паз (положение II).
Порядок установки на размер h, заданный от основания детали (см. рис. 82). Поднять стол до соприкосновения фрезы с поверхностью стола, если деталь установлена непосредственно на столе, или до соприкосновения с опорой, если деталь установлена в приспособлении (положение I). Затем опустить стол на размер h (положение II). После этого включить вращение фрезы и переместить стол до соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой и образования слабого следа от фрезы (положение III). Продвинуть теперь стол в продольном направлении, вывести фрезу за габариты обрабатываемой заготовки и переместить стол рукояткой поперечной подачи на размер а (положение IV). Включить продольную подачу и произвести фрезерование паза. 
Если вместо размера а в обоих случаях был бы задан размер с, то перемещение стола в поперечном направлении следовало бы производить на величину с+В, где В - ширина фрезы.
Точную установку фрез на заданную глубину производят с помощью специальных установок или габаритов, предусмотренных в приспособлении. На рис. 83 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 83, а) или угольник (рис. 83, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп 2 толщиной 3 - 5 мм, во избежание соприкосновения зуба фрезы 3 с закаленной поверхностью установа. 
Если обработку одной и той же поверхности производят за два перехода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины. 
Loading...