Фрезеровка плоскости. Фрезерное дело

ОБРАБОТКА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обработку плоских поверхностей режущим инструментом можно

производить на различных станках: строгальных, долбежных,

фрезерных, протяжных, карусельных, расточных, токарных и шабровочных; обработку абразивным инструментом - на шлифовальных станках

Наиболее широкое применение получили строгание, фрезерование, протягивание и шлифование.

1. Обработка плоских поверхностей строганием и долблением

Строгание производится на продольно- и поперечно строгальных станках (последние называются шепингами). При строгании на продольно-строгальных станках стол с закрепленной на нем деталью (или деталями) совершает возвратно – поступательнoe движение; подача в поперечном направлении придается резцу путем перемещения резцового суппорта, которое осуществляется прерывисто после каждого рабочего хода. Стружка снимается во время хода стола в одном направлении, т. е. рабочего хода, хотя обратный - холостой ход - совершается со скоростью, в 2-3 раза большей, чем скорость рабочего хода, тем не менее потеря времени при холостых ходах делает строгание менее производительным способом обработки, чем другие способы (например, фрезерование).

Рис. 1. Схема строгания плоскости.

Схема строгания плоскости представлена на рис.1. На поперечно-строгальных станках возвратно-поступательное движение имеет резец, который закреплен в суппорте ползуна. Обрабатываемая деталь, закрепляемая на столе станка, получает поперечную подачу благодаря прерывистому перемещению стола в поперечном направлении после каждого рабочего хода. Продольно-строгальные станки изготовляются одностоечными и двухстоечными, с одним, двумя и четырьмя суппортами. Одностоечные строгальные станки применяются для деталей, которые не помещаются полностью на столе, а свешиваются с него.

Продольно-строгальные и поперечно-строгальные станки широко применяются в единичном, мелко- и среднесерийном производстве вследствие их универсальности, простоты управления, достаточной точности обработки и меньшей цены по сравнению с фрезерными станками.

На долбежных станках, относящихся к классу строгальных, долбяк с закрепленным в нем резцом совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Стол станка, на котором закрепляется обрабатываемая деталь, имеет движение подачи в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Долбежные станки применяются в единичном производстве для получения шпоночных канавок в отверстиях, а также для обработки квадратных, прямоугольных и других форм отверстий. Для этих работ в серийном и массовом производстве применяют протяжные станки.

Строгание, так же как и точение, разделяется на черновое и чистовое. Чистовое строгание производится с малой подачей или резцами с широким лезвием.

При строгании крупных литых и сварных деталей особенное значение имеет правильность закрепления их на столе станка. Необходимо избегать при закреплении деформации детали, так как в противном случае после окончания обработки и освобождения детали от прижимов она примет свою первоначальную форму и обработанная поверхность окажется искривленной.

Наличие внутренних напряжений в отливках сильно отражается на точности строгания. Когда при строгании удаляется поверхностный слой металла, равновесие внутренних напряжений нарушается и деталь деформируется. Для устранения или уменьшения внутренних напряжений стальные детали подвергают отжигу, а чугунные отливки – искусственному или естественному старению.

Основное время для строгальных работ на продольно-строгальных станках определяется также по основной формуле, причем значение равно длине обработки в направлении подачи. Так как в строгальных станках подача идет по направлению строгания, т. е. по ширине детали, то в этом случае будет обозначать ширину строгания, которая сложится из ширины строгаемой поверхности, врезания и боковых сходов резца; тогда эта формула примет вид:

,мин,

где ; - ширина строгаемой поверхности в мм; - врезание резца и; Ь 2 - боковые сходы резца в мм; i - число ходов; п - число двойных ходов стола в минуту; s - подача резца за один двойной ход стола в мм;

где р.х - скорость рабочего хода стола; L - длина хода стола, равная длине строгаемой поверхности 1 плюс подход 2 и перебег 3 в начале и конце рабочего хода в мм. . – отношение скорости рабочего хода стола к скорости холостого хода.

Тогда получим:

, мин,

врезание резца: ,мм,

где - глубина резания в мм; - главный угол резца в плане; =0,5-2 мм - подход при рабочей подаче. Боковые сходы b 2 = 2–5 мм. Подход 2 и перебег 3 резца в продольном направлении, входящие в величину , принимаются:

Длина хода стола L в мм	мм

Если число двойных ходов стола для упрощения подсчетов принять по средней скорости хода стола (по отношению к скорости рабочего и холостого хода стола), что несколько менее точно, то: .

где - средняя скорость хода стола в м/мин.

Основное время для работ на поперечно-строгальных станках определяется также по формуле:. ,мин, Число двойных ходов п определяется по тем же формулам, что и для продольно-строгальных станков.

Подход и перебег резца в продольном направлении, входящие в величину L, принимаются для поперечно-строгальных станков по следующим данным:

Длина хода резца L в мм	Сумма подхода и перебега резца ( 2 + 3) в мм

Врезание резца = 2-5 мм.

2. Обработка плоских поверхностей фрезерованием

При фрезеровании поверхность обрабатывается не однолезвийным инструментом - резцом, как при строгании, а многолезвийным вращающимся инструментом - фрезой. Подача осуществляется путем перемещения обрабатываемой детали, закрепленной на столе станка. Фреза получает вращение от шпинделя станка.

Плоские поверхности можно фрезеровать торцовыми и цилиндрическими фрезами. Фрезерование торцовыми фрезами более производительно, чем цилиндрическими. Это объясняется тем, что при торцовом фрезеровании происходит одновременное резание металла несколькими зубьями, причем возможно применение фрез большого диаметра с большим числом зубьев.

Фрезерование цилиндрическими фрезами производится двумя способами. Первый способ - встречное фрезерование (рис. 2, а), когда вращение фрезы направлено против подачи; второй способ - попутное фрезерование (рис. 2, б), когда направление вращения фрезы совпадает с направлением подачи.

Рис. 2. Схемы фрезерования: a - встречное; б - попутное

При первом способе фрезерования толщина стружки постепенно увеличивается при резании металла каждым зубом фрезы, достигая величины а тах. Перед началом резания происходит небольшое проскальзывание режущей кромки зуба по поверхности резания, что вызывает наклеп обработанной поверхности и затупляет зубья.

При втором способе фрезерования толщина стружки постепенно уменьшаеся. Производительность может быть больше и качество обработанной поверхности лучше, чем при первом, но при втором фрезерования зуб фрезы захватывает металл сразу на полную глубину резания и, таким образом, резание происходит с ударами. Ввиду этого второй способ фрезерования можно применять только для работы на станках с большой жесткостью конструкции и устройством для устранения зазоров в механизмах подачи. По этой причин первый способ фрезерования применяется чаще, чем второй.

Фрезерные станки разделяются на следующие виды: 1) горизонтально-фрезерные, 2) вертикально-фрезерные, 3) универсально – фрезерныe, 4) продольно-фрезерные, 5) карусельно – фрезерцые, 6) барабанно – фрезерные и 7) специальные.

Фрезерные станки первых трех видов являются станками общего назначения и применяются во всех видах производства; остальные относятся к высокопроизводительным и применяются в серийном, преимущественно крупносерийном и массовом производстве. На горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках можно устанавливать на стол станка 3 одну деталь 1 или несколько деталей рядами, обрабатывая их одновременно или последовательно (рис. 3) фрезами 2, закрепленными в приспособлении 4

Рис. 3. Фрезерование деталей, установленных рядами:1 - обрабатываемые детали; 2 - набор фрез; 3 - стол станка; 4 - приспособление.

Рис. 4. Производительные методы фрезерования:

1 и 2 - обрабатываемые детали; 3 - стол станка; 4 - поворотный стол

На рис. 4, а показано фрезерование деталей торцовой фрезой на вертикально-фрезерном станке так называемым методом маятниковой подачи (подача в обе стороны); при этом вспомогательное время затрачивается только на передвижение стола 3 на длину расстояния между деталями. Применение этого метода может значительно повысить производительность станка. Универсально-фрезерные станки в отличие от горизонтально-фрезерных имеют поворотный стол, которому можно придавать положение в горизонтальной плоскости под углом к оси шпинделя. Это дает возможность фрезеровать винтовые поверхности при использовании универсальной делительной головки.

Продольно-фрезерные станки бывают с горизонтальными и вертикальными шпинделями в различном сочетании: с одним горизонтальным или с одним вертикальным шпинделем; с двумя горизонтальными; с двумя горизонтальными и одним вертикальным; с двумя горизонтальными и двумя вертикальными. Такие станки бывают больших размеров (с ходом стола до 8 м, а иногда и более); их применяют для обработки крупных деталей - одновременно с двух или трех сторон.

На рис. 4, показано высокопроизводительное фрезерование на продольно-фрезерном (а) и горизонтально-фрезерном (б) станках с применением поворотного стола 4, благодаря которому смена обработанных деталей 1, 2 производится во время фрезерования; вспомогательное время затрачивается только на обратный отвод стола и поворот его, что не превышает 0,2-0,5 минуты на две детали.

Карусельно-фрезерные станки имеют круглые вращающиеся столы большого диаметра и один (рис. 5, а) или два (рис. 5, б) вертикально расположенных шпинделя.

Рис. 5. Примеры фрезерования деталей на фрезерных станках.

карусельно-фрезерном с одним шпинделем; б - шпинделями; барабанно-фрезерном; 1 - фрезы; 2 - обрабатываемые детали; 3 - стол станка; 4 - барабан.

На этих станках обрабатываются плоские поверхности торцовыми фрезами. Детали устанавливают для обработки и снимают их по окончании обработки во время вращения стола; таким образом, детали обрабатываются непрерывно. Если на станке два шпинделя, то одним шпинделем производится черновая обработка, другим - чистовая (рис. 5, б). Такие станки применяют в крупносерийном и массовом производствах. -Барабанно-фрезерные станки служат для обработки параллельных плоскостей детали одновременно с двух сторон (рис. 5, в). Детали подлежащие обработке, устанавливают на барабан 4, который вращается внутри станины, имеющей портальную форму. Фрезы 1 помещены на расположенных с двух сторон четырехшпиндельных бабках, с каждой стороны по две. Одна фреза с каждой стороны производит черновое фрезерование, другая - чистовое. Нa этих станках детали устанавливают и снимают на ходу станка, таким образом, фрезерование идет непрерывно. Такие станки отличаются большой производительностью и применяются в крупносерийном и массовом производстве.

Фрезерные полуавтоматы и автоматы широко применяются в массовом производстве для фрезерования деталей малых размеров. Основное время при цилиндрическом и торцовом фрезеровании определяется по формуле:

Или ,мин,

где – расчетная длина обработки фрезой в мм; i - число ходов; – подача в мм/мин; s 2 - подача на зуб фрезы в мм; z - число

зубьев фрезы; п - число оборотов фрезы в минуту.

Величина врезания фрезы для цилиндрического фрезерования определяется (рис. 6 а) по формуле:

где t - глубина фрезерования в мм; D - диаметр фрезы в мм.

Рис. 6. Схемы фрезерования:

а - цилиндрической фрезой; б - торцовой фрезой

Для торцового симметричного фрезерования (рис. 6, б) величина врезания фрезы равна:

,мм,

Где b - ширина фрезерования в мм; - главный угол фрезы в плане.

Перебег фрезы п принимается равным 2-5 мм в зависимости от диаметра фрезы.

Основное время для фрезерования с круговой подачей стола определяется: ,мин. В крупносерийном и массовом производстве =l.

3. Обработка плоских поверхностей протягиванием

Протягивание наружных плоских поверхностей (как и фасонных) благодаря высокой производительности и низкой себестоимости обработки находит все большее применение в крупносерийном и массовом производстве; этот метод экономически выгоден, несмотря на высокую Себестоимость оборудования и инструмента. Многие операции вместо фрезерования выполняются посредством наружного протягивания. К числу таких операций относится протягивание пазов, канавок, плоскостей блоков двигателей и других деталей, зубьев шестерен и т. д. При обработке протягиванием наружных черных (предварительно не обработанных) поверхностей за один ход протяжки достигаются высокая точность и чистота поверхности. В процессе обработки каждый режущий зуб протяжки снимает слой металла, составляющий часть припуска, а калибрующие зубья зачищают поверхность, при этом они долго не теряют своей режущей способности и формы.

Рис. 7. Схемы плоских протяжек:а - обычные; 6, в, г - прогрессивные.

При обработке черных поверхностей поковок и отливок более целесообразно применять не обычные плоские протяжки (рис. 7, а), а прогрессивные (рис. 7, б, в, г). У обычных плоских протяжек каждый зуб снимает стружку по всей ширине обрабатываемой поверхности; поэтому при обработке черной поверхности, имеющей. корку, первые зубья протяжки быстро тупятся или выкрашиваются. У прогрессивных протяжек режущие зубья делают переменной ширины, постепенно увеличивающейся, и каждый режущий зуб срезает металл не по всей ширине обрабатываемой поверхности, а полосой, причем ширина этих полос с каждым зубом увеличивается, и только калибрующие зубья зачищают обрабатываемую поверхность, по всей ее ширине.

Для обработки наружным протягиванием широких плоскостей (более 50 мм) устанавливают несколько протяжек рядом.

Протягивание наружных поверхностей производится большей частью на вертикально-протяжных станках - полуавтоматах и автоматах. На рис. 8 показаны детали, поверхности которых обрабатываются наружным протягиванием (обрабатываемые поверхности обозначены буквой ).

Рис. 8. Детали, обрабатываемые протяжками

Применение наружного протягивания для обработки лысок на концах валика изображены на рис. 9, а. Одновременно обрабатываются два валика; каждый валик обрабатывается двумя протяжками. На рис. 9, б изображена схема протягивания крышки и головки шатуна автомобильного двигателя. Цилиндрическая поверхность крышки протягивается круглыми протяжками 1 и 3, которые по мере затупления одной половины повертываются на 180°, и в работу вступает другая половина. Протяжки 2 и 4 обрабатывают плоскости разъема крышки. Головка шатуна обрабатывается протяжками 5,6,7 и 8. Протяжки делают из трех секций по длине - обдирочной, получистовой и калибровочной. После износа калибровочная секция перетачивается и ставится на место полу чистовой, а полу чистовая - на место обдирочной.

В массовом производстве применяют высокопроизводительные протяжные станки непрерывного действия. Станки с цепным приводом имеют цепь, вращающуюся на звездочках (подобно гусенице тракторов), которая перемещает детали, закрепленные на ней; когда цепь двигает детали мимо протяжек, находящихся в верхней части станка, протяжки снимают стружку с оббатываемой поверхности.

Рис. 9. Схемы протягивания:

в - лысок на валиках; 6 - крышки и головки шатуна

Нa станках непрерывного действия с карусельным столом (рис. 10, а) или с барабаном (рис. 10, б), по окружности которых детали 1 располагаются в приспособлениях, стол или барабан при вращении перемещает детали мимо протяжек 2, которые обрабатывают поверхности деталей.

Рис. 10. Схемы работы станках для непрерывного протягивания с карусельным столом:

1 - обрабатываемые детали; 2 - протяжка

4. Обработка плоских поверхностей шлифованием

Шлифование плоских поверхностей применяется как для обдирочной, так и для черновой и чистовой обработки. Обдирочное шлифование плоскостей может быть предварительной или окончательной операцией, если не требуется большой точности и чистоты поверхности. Припуск для обдирочного шлифования должен быть значительно меньше, чем для фрезерования и строгания. При больших припусках обдирочное шлифование оказывается неэкономичным. Обдирочное шлифование плоскостей применяется в том случае, когда наличие твердой корки на поверхности детали или большая твердость материала затрудняют фрезерование или строгание. Оно применяется

также при обработке плоских поверхностей деталей с малой жесткостью.

Обдирочное шлифование применяется для чугунных отливок, поковок и сварных конструкций и реже - для стальных отливок.

Черновое и чистовое шлифование плоскостей производится для получения большой точности и чистоты поверхности, когда не представляется возможным строгание. Оно применяется достигнуть этого фрезерованием или строганием.

Круги больших диаметров для шлифования изготовляют составными из отдельных частей - брусков и сегментов, прикрепленных к металлическому диску (рис. 11). При работе такими кругами уменьшается выделение тепла, улучшается удаление пыли и мелкой стружки, образующихся при шлифовании, повышается безопасность шлифовальных работ.

Рис. 11. Составные шлифовальные круги

Чистовое шлифование плоскостей производится мелкозернистыми, большей частью цельными кругами. Шлифование производится торцовой частью круга и периферией круга. При шлифовании торцевой частью круга применяют круги чашечной или тарельчатой формы. При такой форме круга изнашивается только та часть его, которая находится в соприкосновении с обрабатываемой поверхностью, и поэтому отпадает необходимость править всю поверхность круга. Кроме того, при такой форме различие скоростей вращения отдельных точек торца круга меньше влияет на точность и качество обработки поверхности.

Шлифование торцом круга более производительно, чем шлифование

периферией, так как в процессе работы торцом круга большая площадь круга находится в соприкосновении с обрабатываемой поверхностью и большее количество абразивных зерен одновременно работает; к тому же этот способ шлифования обеспечивает достаточно высокую точность; в силу указанных

Шлифование периферией круга менее производительно, но с его помощью достигается более высокая точность, чем при шлифовании торцом круга, поэтому шлифование периферией круга применяют обычно для окончательной отделки деталей измерительных инструментов, приборов и др. Плоскошлифовальные станки изготовляются для обдирочного, чернового и чистового (точного) шлифования.

Станки для обдирочного шлифования бывают:

а) односторонние (для обработки с одной стороны) - с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя;

б) двусторонние (для обработки с двух сторон) - двухшпиндель-Кые с горизонтальным расположением шпинделей (рис. 12). Станки для чернового и чистового (точного) шлифования изготовляются:

причин этот способ шлифования является весьма распространенным.

Рис. 12. Схема расположения шпинделей у двусторонних станков для об

дирочного шлифования.

а) для работы торцовой частью круга с прямоугольным и круглым столом; последние бывают одношпиндельные и двухшпиндельные; на рис. 13 показана схема работы станка;

б) для работы периферией круга с прямоугольным и круглым столом.

Для шлифования пластин, торцов колец и подобных тонких деталей используют плоскошлифовальные станки с магнитным столом или с применением магнитных плит, дающие весьма чистую поверхность и высокую точность.

Магнитный стол

Рис. 13. Схема работы двухшпиндельного плоскошлифовального станка

Основное время для плоского шлифования торцом круга на станках карусельного типа (рис. 14, а) определяется по формуле: ,мин,

Где – припуск на сторону в мм; -вертикальная подача круга на один оборот стола в мм; п – число оборотов стола в минуту т – количество деталей, одновременно устанавливаемых на столе- k - коэффициент, учитывающий точность шлифования.

Рис.14. Схемы плоского шлифования.

Основное время для шлифования торцом круга на станках продольного типа (рис. 14,6 - ширина шлифуемой поверхности В я принимается в долях высоты круга.

Основное время для шлифования периферией круга на станках карусельного типа (рис. 14, г) определяется по формуле:

,мин.

5 Отделка плоских поверхностей абразивами и шабрением

Окончательная чистовая обработка плоских поверхностей - отделка - кроме шлифования может производиться с применением абразивов - доводкой, притиркой, полированием. Помимо этого, для окончательной чистовой обработки применяется шабрение. Отделка плоских поверхностей с применением абразивов производится аналогично отделке наружных цилиндрических поверхностей.

Шабрение плоских поверхностей можно выполнять с помощью шабера вручную или механическим способом.

Первый способ требует большой затраты времени и высокой квалификации исполнения, но обеспечивает сравнительно высокую точность.

Второй способ - механический - осуществляется при помощи специальных станков, на которых шабер получает возвратно-поступательное движение от электродвигателя небольшой мощности. Такой способ шабрения требует меньшей затраты времени, однако его нельзя использовать для шабрения сложных поверхностей и поэтому применение его ограничено. Первый способ имеет широкое расппространение.

Проверка плоскостности обрабатываемых поверхностей производится с помощью поверочных плит и линеек на краску (по числу пятен). Поверочная плита покрывается краской и при соприкосновении с шабреной поверхностью детали оставляет пятна краски на последней в местах соприкосновения.

Число пятен краски, приходящееся на квадрат обработанной поверхности размером 25X25 мм 2 , характеризует неровность поверхности. Так, для поверхности высокой точности (детали измерительных приборов и инструментов) число пятен должно быть 25-30; для поверхностей средней, обычной точности - 20-25 и для поверхностей пониженной точности - 12-20 пятен.

6. Особенности обработки плоскостей у крупных литых деталей сложной формы

При обработке крупных литых деталей сложной формы (например, станин металлорежущих станков или других подобных деталей) возникает вопрос о целесообразности применения строгания или фрезерования.

Прежде всего следует отметить, что при том и другом способе обработки чистовую обработку надо отделять от черновой, потому что станки более продолжительное время сохраняют точность на чистовой обработке и, кроме того, крупные литые детали после черновой обработки подвергаются естественному или искусственному старению. ни получается экономия времени. Однако в ряде случаев оказывается целесообразным такие детали не фрезеровать, а строгать.

Затраты на станки и инструмент, применяемые при строгании меньше, чем аналогичные затраты при фрезеровании (фрезерные станки изнашиваются значительно быстрее), но при строгании требуется высокая квалификация рабочих.

При строгании сила резания и нагрев обрабатываемых плоскостей значительно меньше, вследствие чего и деформация обрабатываемых деталей меньше, чем при фрезеровании. Эти преимущества имеют качение при чистовой обработке крупных деталей, тем более что при фрезеровании набором фрез оправки часто прогибаются, вследствие чего искажается профиль обрабатываемой поверхности, т. е. понижается точность обработки. Черновое фрезерование наборами фрез крупных литых деталей дает экономию времени только при большой партии деталей, так как наладка станка занимает много времени. Применение этого способа обработки ограничивается быстрым затуплением фрез, работающих по корке, а также трудностью заточки набора фрез, размеры которых должны быть точно выдержаны после переточки.

Значительно экономичнее способ фрезерования крупных литых деталей сложной фермы торцовыми фрезами. Стойкость инструмента здесь значительно выше, режимы резания более высокие и заточка торцовых фрез проще, чем наборных. Таким образом, фрезерование торцовыми фрезами имеет преимущества перед фрезерованием наборами фрез; по сравнению со строганием этот способ также экономичен, как менее трудоемок.

Из всего сказанного видно, что для черновой обработки выгодно применять фрезерование торцовыми фрезами, в особенности при большом объеме выпуска деталей, когда можно рационально использовать ммогошпиндельные станки.

На заводах тяжелого машиностроения для обработки широких и длинных плоскостей применяют фрезы больших диаметров. При использовании фрезы диаметром 700 мм и более на расточном станке она крепится на планшайбе станка болтами с гайками.

Горьковским заводом фрезерных станков изготовлены мощные фрезерные станки, работающие фрезами диаметром 2250 мм и снимающие припуск за один проход до 20 мм. Мощность электродвигателя станка 155 кВт, что позволяет добиться резкого сокращения основного времени при обработке плоскостей шириной до 2000 мм и повышения производительности труда в 5 - 7 раз.

Наиболее распространенный метод обработки плоскостей - фрезерование их на горизонтально-, вертикально- и продольно-фрезерных станках, а также на карусельно-фрезерных, барабанно-фрезерных и других станках фрезерной группы. В качестве режущих инструментов применяются цилиндрические, торцовые, дисковые, концевые и другие фрезы.

Плоскости небольшой ширины обрабатывают цилиндрическими фрезами на горизонтально-фрезерных станках.

Фрезерование цилиндрическими, а также дисковыми фрезами может быть выполнено по двум схемам (рис. 3.3):

1) встречное фрезерование, когда направление движения подачи не совпадает с направлением вращения фрезы (рис. 3.3, а);
2) попутное фрезерование, когда направление движения подачи совпадает с направлением вращения фрезы (рис. 3.3, б).

Рис. 3.3.

При встречном фрезеровании сечение среза и нагрузка на зуб увеличиваются постепенно от нуля до максимума при выходе его из контакта с деталью. Резание происходит плавно и спокойно.

При попутном фрезеровании зуб фрезы начинает работу со срезания слоя наибольшей толщины, которая в конце работы уменьшается до нуля.

При обработке заготовок с черной поверхностью попутное фрезерование применять не следует, так как при врезании зуба фрезы в твердую корку происходит преждевременный износ и выход из строя фрезы. При обработке заготовок с чистыми поверхностями попутное фрезерование имеет преимущества перед встречным в отношении как стойкости инструмента, так и шероховатости поверхности.

Данный метод обработки широко используется в единичном и серийном производстве.

Более производительным и точным является торцовое фрезерование. Оно обеспечивает равномерное фрезерование даже при небольших припусках на обработку, так как угол контакта фрезы с заготовкой зависит только от диаметра фрезы и ширины заготовки. Длина дуги контакта здесь значительно больше, чем при фрезеровании цилиндрическими фрезами. Для оснащения сборных торцовых фрез требуется меньше быстрорежущей стали или твердого сплава.

Установка торцовой фрезы непосредственно в шпиндель станка исключает необходимость в применении длинных и недостаточно жестких оправок, неизбежных при работе цилиндрическими насадными фрезами, и позволяет использовать фрезы диаметром до 800... 1000 мм и более.

Инструментальная промышленность выпускает торцовые фрезы нескольких типов. Стандартные торцовые фрезы диаметром 630 мм позволяют обрабатывать плоскости шириной более 400 мм. В практике встречаются торцовые фрезы диаметром 800... 1200 мм, что позволяет фрезеровать поверхности шириной 800 мм.

В настоящее время применяют торцовые фрезы с механическим креплением метало- и минералокерамических вставных ножей круглой и многогранной формы, что значительно повышает их стойкость, а следовательно, и производительность. Эти фрезы обеспечивают шероховатость поверхности R a = 2,5...0,63 мкм.

Широкое распространение получили торцовые фрезы с непе- ретачиваемыми многогранными пластинками из твердого сплава. Конструкции этих фрез позволяют заменять отдельные ножи или весь комплект их непосредственно на станке. В собранном виде фреза имеет достаточно высокую точность: биение по главным режущим кромкам двух смежных ножей не превышает 0,03...0,05 мм, а двух противоположных - 0,06...0,10 мм, торцовое биение 0,06...0,08 мм.

Диаметр D торцовой фрезы определяется из соотношения

где В - ширина фрезерования.

Точность фрезерования зависит от типа станка, режущего инструмента, режима резания и в обычных условиях достигает 9... 11 квалитетов, а шероховатость поверхности R a = 2,5...1,25 мкм.

Чистовое (шабрящее) фрезерование обеспечивает шероховатость поверхности стальных и чугунных деталей до R a = 1,25...0,63 мкм, а деталей из бронзы и алюминиевых сплавов - до R a = 0,32 мкм и отклонение от плоскостности 0,02...0,03 мм на 1 пог. м. Указанные точность и шероховатость поверхности достигаются фрезерованием за 2-3 рабочих хода при глубине резания t = 0,05...0,10 мм, подаче S o = 2...3 мм/об и скорости резания v = 200 м/мин. При обработке стальных деталей инструмент рекомендуется оснащать пластинками твердого сплава марки Т30К4, а чугунных - ВКЗ.

При чистовом фрезеровании ось вертикального шпинделя должна быть установлена под весьма малым углом к направлению подачи (рис. 3.4, а), чтобы след, оставленный зубом фрезы на поверхности детали, представлял собой так называемую полусетку (рис. 3.4, б). В этом случае длина пути резца вдвое меньше, чем при фрезеровании в сетку (рис. 3.4, в). Кроме того, при фрезеровании в полусетку зуб фрезы при каждом обороте фрезы срезает новый слой металла, в то время как при фрезеровании в сетку он скользит по наклепанному слою. Стойкость фрезы при обработке в полусетку выше, чем при фрезеровании в сетку.

Рис. 3.4.

Чистовое фрезерование алюминиевых сплавов осуществляют однозубыми фрезами, а черных и цветных металлов и сплавов - двузубыми ступенчатыми. У двузубых ступенчатых фрез зубья смещены по высоте на 0,05...0,30 мм и несколько отличаются формой заточки. Первый зуб предназначен для снятия основного припуска, а второй (зачистной) - для отделочного резания.

Одним из основных путей повышения производительности при работе на фрезерных станках является усовершенствование технологии путем выбора наиболее рациональной схемы обработки. К этим схемам можно отнести:

1) одновременное фрезерование несколькими фрезами;
2) одновременное фрезерование нескольких деталей;
3) позиционное фрезерование;
4) непрерывное фрезерование.

Одновременное фрезерование несколькими фрезами осуществляется набором фрез, специальными фрезерными станками или многошпиндельными головками.

Наборы фрез в основном применяют при работе на горизонтально-фрезерных станках. Фрезы в этом случае устанавливаются на фрезерной оправке, опирающейся на центр или втулку подвески.

В набор могут входить различные дисковые фрезы (рис. 3.5, а), угловые (рис. 3.5, б), цилиндрические и дисковые (рис.3.5, в), цилиндрические, угловые и фасонные (рис. 3.5, д).

Рис. 3.5.

При обработке набором фрез не только повышается производительность, но и лучше используется станок по мощности, а также возрастает точность фрезерования.

Набор фрез, по существу, представляет собой специальный инструмент. Первоначальная стоимость его велика, заточка гораздо сложнее, чем каждой фрезы в отдельности. При работе набором фрез не представляется возможным использовать каждую из них наиболее рациональным способом, так как при принятой скорости резания число оборотов должно назначаться по фрезе наибольшего диаметра, а подача - по фрезе с наименьшим числом зубьев. Из-за большой разницы в диаметрах фрез затупление и износ их протекают по-разному, поэтому при переточке одной фрезы приходится перетачивать все фрезы набора.

Применять наборы фрез целесообразно в условиях крупносерийного и массового производства.

Одновременное фрезерование нескольких деталей может осуществляться последовательным, параллельным и параллельно-последовательным способом.

При последовательном фрезеровании детали размещаются в ряд друг за другом в направлении подачи.

При параллельном способе фрезерования детали располагаются в ряд перпендикулярно движению подачи и обрабатываются одновременно одной или набором фрез.

При параллельно-последовательном фрезеровании детали устанавливаются рядами как в направлении подачи, так и в перпендикулярном направлении.

Позиционное фрезерование. Различают две основные разновидности этого способа обработки: позиционное фрезерование на специальных или универсальных поворотных столах и приспособлениях и маятниковое фрезерование, не требующее специальных поворотных устройств.

Схема позиционного фрезерования с использованием круглого поворотного стола приведена на рис. 3.6. Набором фрез обрабатывают плоскости четырех квадратных деталей А, Б, В, Г. Вначале дисковые двусторонние фрезы 1 и 2 обрабатывают две плоскости детали А, а фрезы 3 и 4 - две плоскости детали Б. После обработки этих плоскостей стол поворачивается на 90° и деталь Б перемещается в новое положение - становится в позицию для фрезерования двух других плоскостей фрезами / и 2; фрезы 3 и 4 при этом положении стола будут обрабатывать две плоскости детали В. При следующем повороте стола на 90° деталь В устанавливается на место, которое в предыдущей позиции занимала деталь Б. При этом положении стола фрезы 1 и 2 фрезеруют у детали? две последние плоскости. При третьем повороте стола деталь Б попадает на последнюю позицию, где она снимается, а на ее место устанавливается новая заготовка.

Рис. 3.6.

Схема фрезерования с применением маятниковой подачи приведена на рис. 3.7. При рабочей подаче стола от позиции 2 к позиции 3 торцовая фреза обрабатывает торец детали А. После этого направление подачи стола изменяется и он ускоренно перемещается к позиции

4. При рабочей подаче стола от позиции 4 к позиции 5фреза обрабатывает деталь Б. После этого вновь изменяется направление подачи, стол ускоренно подается до позиции 6 и весь цикл повторяется снова. Во время фрезерования детали А обработанная деталь Б снимается, а на ее место устанавливается новая заготовка.

Рис. 3.7.

Непрерывное фрезерование. В крупносерийном и массовом производстве получил распространение высокопроизводительный способ обработки плоскостей - непрерывное фрезерование. Осуществляется оно в большинстве случаев на карусельно-фрезерных или барабанно-фрезерных станках и иногда на вертикально-фрезерных станках с поворотным столом.

На карусельно-фрезерных станках (рис. 3.8, а) фрезеруют детали с размерами обрабатываемых плоскостей примерно до 600 мм. Станок имеет станину 7, две стойки 2, жестко соединенные горизонтальной балкой 3, и траверсу 4. На столе 6 станка устанавливают по кругу приспособления и закрепляют в них заготовки 8. Фрезерование производится при непрерывном вращении стола. При этом осуществляется параллельно-последовательная черновая и чистовая обработка, для чего станок имеет две шпиндельные головки 5 с самостоятельными приводами. Головка 5 смонтирована на траверсе 4. Снятие и установка заготовок 8 на столе производятся без его остановки в секторе рабочего места 7.

В трехшпиндельных карусельно-фрезерных станках (например, мод. 623В) два правых шпинделя с фрезами диаметром до 300 мм предназначены для черновой обработки, а левый с фрезами диаметром до 600 мм - для чистовой.

Так как на карусельно-фрезерных станках отсутствуют механизмы вертикального перемещения стола, а также продольной и поперечной подач, они обладают большей жесткостью, обеспечивают высокую производительность и точность, особенно в отношении параллельности обрабатываемых поверхностей.

Барабанно-фрезерные станки (рис. 3.8, б) предназначены для обработки параллельных плоскостей заготовок одновременно с двух сторон. Заготовки 5 устанавливаются на гранях барабана 4 , укрепленного на валу 3. Барабан вращается от отдельного электродвигателя 2 внутри станины 1. Он может иметь форму четырех-, пяти-, шести-, а иногда и восьмигранника. Фрезы закрепляются на расположенных с двух сторон одношпиндельных или двухшпиндельных бабках 6. Таких бабок по две с каждой стороны: одна для чернового фрезерования, а другая - для чистового. Установка и снятие заготовок производятся на ходу станка, т.е. осуществляется непрерывное фрезерование.

Большая жесткость конструкции станка обеспечивает высокую и стабильную точность размеров между обрабатываемыми плоскостями.

Плоскостью называют поверхность, которая прямолинейна во всех направлениях. Если к плоскости приложить в любом направлении ребро лекальной линейки, то между ним и проверяемой плоскостью можно обнаружить лишь незначительный просвет, равномерно расположенный вдоль всей линии касания. Чем более точно изготовлена плоскость, тем меньше просвет. Наличие значительного просвета на различных участках касания показывает, что плоскость изготовлена неточно.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 и т. д.; в связи с этим фрезерование плоскостей является наиболее распространенным видом фрезерной обработки.Фрезерование плоскостей можно производить на горизонтально- и на вертикально-фрезерных станках.Фрезерование плоскостей на горизонтально-фрезерных станках производится главным образом цилиндрическими фрезами, а фрезерование плоскостей на вертикально-фрезерных станках - торцовыми фрезами или фрезерными головками.

Фреза в процессе резания Цилиндрическая фреза

На рис. 81, а показана цилиндрическая фреза в процессе резания. Фреза вращается в направлении, указанном стрелкой. Стрелка на заготовке показывает направление подачи, которое в данном случае идет против направления вращения фрезы. Это общепринятое направление подачи. Такое фрезерование называетсяфрезерованием против подачи (встречным фрезерованием).

На рис. 81, б фреза вращается в противоположную сторону по сравнению с фрезой на рис. 81, а. Подача в этом случае идет по направлению вращения фрезы. Такое фрезерование называетсяфрезерованием по подаче (попутным фрезерованием).В обоих случаях фреза снимает каждым зубом стружку в виде запятой, с той разницей, что при фрезеровании против подачи (рис. 81, а) зуб забирает стружку с ее тонкого конца и заканчивает резание при наибольшей толщине стружки, а при фрезеровании по подаче (рис. 81, б) зуб начинает срезать стружку наибольшей толщины и заканчивает резание у ее тонкого конца.Переменная толщина стружки, меняющаяся от начала врезания зуба до его выхода, требует переменного усилия для ее снятия. Усилие, потребное для снятия стружки каждым зубом цилиндрической фрезы, возрастает от нуля до наибольшей величины при фрезеровании против подачи и, наоборот, падает от наибольшей величины до нуля при фрезеровании по подаче. Такое резкое изменение усилия резания вызывает колебание нагрузки станка, что в свою очередь вызывает удары в приводном механизме и приводит к вибрации станка.При фрезерованиипротив подачи(рис. 81, а) зуб не начинает резание в точке А. Какую-то часть пути s ск, как это видно на рис. 82, зуб скользит по поверхности, обработанной предыдущим зубом, пока в зависимости от величины е, зависящей от пружинения оправки, биения фрезы и остроты режущей кромки, толщина слоя под зубом будет достаточной, чтобы зуб не мог дальше проскальзывать и начал резать. С этого момента начинается образование стружки. Возникающая в процессе скольжения зуба теплота требует обильного охлаждения. Износ задней поверхности зуба вследствие нагрева при скольжении является большим недостатком этого метода фрезерования.

Прифрезеровании по подаче(рис. 81, б) зуб начинает резание в точке Б, т.е. в точке наибольшей толщины стружки, и заканчивает резание в точке А, т. е. в точке наименьшей толщины, так что зуб сразу, не скользя, врезается в обрабатываемую поверхность. При этом методе фрезерования тепла возникает меньше, износ задней поверхности происходит менее интенсивно, что позволяет вести фрезерование с большими скоростями резания.Фрезерование по подаче является более передовым методом обработки плоскостей, однако оно может применяться лишь в случае отсутствия зазоров в механизме перемещения стола (винт-тайка) и только при жестком креплении заготовки. Этим методом нельзя работать по корке (литье или поковка), так как зуб, начиная врезаться со стороны корки или окалины, быстро тупится.Фрезерование по подаче является наиболее целесообразным при обработке поверхностей тонких деталей, при прорезных и отрезных работах.

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Плоскости обычно фрезеруют торцовыми и цилиндрическими фрезами. Диаметр торцовой фрезы D (мм) выбирают в зависимости от ширины В (мм) фрезерования с учетом соотношения D=(1,3...1,8)B. При фрезеровании торцовыми фрезами предпочтение следует отдавать несимметричной схеме резания. Размер смещения (мм) k = (0,03...0,06)D (рис. 5.18).

Фрезерование плоскостей производят в такой последовательности: подводят заготовку под вращающуюся фрезу до легкого касания, затем отводят из-под фрезы, выключают шпиндель станка, устанавливают лимб вертикальной подачи (при фрезеровании плоской поверхности) или поперечной подачи (при фрезеровании плоской торцовой поверхности) на глубину фрезерования, включают шпиндель станка и перемещают вручную стол с заготовкой до касания с фрезой, после чего включают продольную подачу стола.

При обработке цилиндрическими фрезами длина фрезы должна на 10...15 мм перекрывать требуемую ширину обработки. Диаметр фрезы выбирают в зависимости от ширины фрезерования и глубины резания t (мм).

При черновом фрезеровании обычно достигается точность размеров, соответствующая 11 и 12-му квалитетам, при чистовом - 8 и 9-му квалитетам. В отдельных случаях при тонком фрезеровании можно получить точность размеров, соответствующую 6 и 7-му квалитетам. Шероховатость обработанной поверхности колеблется от Rz 80 мкм до Ra 0,63 мкм. Наиболее низкие параметры шероховатости (Ra 1,25...0,63 мкм) получают тонким фрезерованием. Другой метод достижения низких параметров шероховатости плоских поверхностей на заготовках - это применение составных фрез, в корпусах которых закреплены черновые и чистовые резцы. Чистовые резцы устанавливают ниже черновых на величину, равную глубине чистового фрезерования. В корпусе фрезы можно устанавливать один или несколько чистовых резцов. При подаче Sz = 1,5... 2,5 мм/зуб и скорости резания v = 240... 250 м/мин достигается шероховатость поверхности Rz 5...2,5 мкм.

При обработке поверхностей торцовыми фрезами благодаря конструкции крепления инструмента процесс резания происходит спокойнее, чем при фрезеровании цилиндрической фрезой.

Концевыми фрезами можно фрезеровать вертикальные и небольшие горизонтальные плоскости. Применение наборов фрез при фрезеровании плоскостей позволяет повысить производительность процесса обработки и обрабатывать фасонные поверхности. Набор представляет собой группу фрез, установленных и закрепленных на одной оправке.

Плоскую поверхность детали, расположенную под определенным углом к горизонтали, называют наклонной, а наклонную плоскость небольших размеров - скосом.

Для фрезерования наклонных плоскостей и скосов используют следующие инструменты:

При фрезеровании с поворотом на требуемый угол заготовку закрепляют в универсальных тисках или на универсальной плите и поворачивают на угол так, чтобы плоскость, подлежащая обработке, располагалась параллельно поверхности стола.

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов торцовыми и концевыми фрезами можно производить, поворачивая на требуемый угол не заготовку, а шпиндель инструмента. Это возможно осуществить на вертикально-фрезерных станках, у которых фрезерная головка со шпинделем поворачивается в вертикальной плоскости.

Фрезерование заготовок с наклонными плоскостями и скосами в условиях серийного и массового производств целесообразно производить в специальных приспособлениях, позволяющих устанавливать и закреплять заготовки без выверки.

Угловыми фрезами обрабатывают небольшие наклонные плоскости и скосы. В этом случае нет необходимости в повороте детали и фрезы.

Погрешность плоскостности при обработке торцовой фрезой возникает, если ось вращения фрезы неперпендикулярна к обрабатываемой поверхности или, иначе, к плоскости стола станка. Плоскость получается вогнутой (рис. 5.20), и тем больше, чем больше угол β и чем меньше диаметр D торцовой фрезы.

При фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой (набором фрез) погрешность плоскостности может быть вызвана так называемым подрезанием, которое выражается появлением лунки 1 на обработанной поверхности (рис. 5.21) и является результатом временного прекращения движения подачи, вследствие чего фреза некоторое время работает, вращаясь на одном месте. Упругие силы, действующие между фрезой и заготовкой, стремятся при этом сблизить их, что приводит к непроизвольному появлению лунки («выработки»), и тем большей, чем меньше жесткость системы СИД, чем больше усилие резания и чем дольше находится фреза на одном месте.

Контроль плоскостности обработанной поверхности производят лекальной линейкой. Неплоскостность при обработке торцовых поверхностей проверяют плоским угольником или рейсмасом. Неплоскостностью, или отклонением от плоскостности, называют наибольшее расстояние от реальной обработанной поверхности (плоскости) до прилегающей поверхности в пределах контролируемого участка. Прилегающей называется поверхность, соприкасающаяся с реальной поверхностью и расположенная вне материала детали так, чтобы отклонение от нее наиболее удаленной точки обработанной реальной поверхности было минимальным в пределах контролируемого участка.

Наклонные плоскости и скосы контролируют с помощью шаблонов и рейсмасов.

Технология фрезерования плоских поверхностей и скосов

При черновом фрезеровании обычно достигается точность размеров, соответствующая 11 и 12-му квалитетам, при чистовом -- 8 и 9-му квалитетам. В отдельных случаях при тонком фрезеровании можно получить точность размеров, соответствующую 6 и 7-му квалитетам. Шероховатость обработанной поверхности колеблется от Rz 80 мкм до Ra 0,63 мкм. Наиболее низкие параметры шероховатости (Ra 1,25...0,63 мкм) получают тонким фрезерованием. Другой метод достижения низких параметров шероховатости плоских поверхностей на заготовках -- это применение составных фрез, в корпусах которых закреплены черновые и чистовые резцы. Чистовые резцы устанавливают ниже черновых на величину, равную глубине чистового фрезерования. В корпусе фрезы можно устанавливать один или несколько чистовых резцов. При подаче Sz = 1,5... 2,5 мм/зуб и скорости резания v = 240... 250 м/мин достигается шероховатость поверхности Rz 5...2,5 мкм.

Плоскую поверхность детали, расположенную под определенным углом к горизонтали, называют наклонной, а наклонную плоскость небольших размеров -- скосом.

Для фрезерования наклонных плоскостей и скосов используют следующие инструменты:

o цилиндрические, торцовые и концевые фрезы с поворотом заготовки на требуемый угол с помощью универсальной поворотной плиты (рис. 5.19, а);

o торцовые и концевые фрезы с поворотом фрезы на требуемый угол (рисунок 5.19 - б)
o специальные приспособления (рисунок 5.19 -в, г) для обработки цилиндрическими и торцовыми фрезами;
o угловые фрезы.

Погрешность плоскостности при обработке торцовой фрезой возникает, если ось вращения фрезы неперпендикулярная к обрабатываемой поверхности или, иначе, к плоскости стола станка. Плоскость получается вогнутой (рисунок 5.20), и тем больше, чем больше угол в и чем меньше диаметр D торцовой фрезы.

При фрезеровании плоскости цилиндрической фрезой (набором фрез) погрешность плоскостности может быть вызвана так называемым подрезанием, которое выражается появлением лунки 1 на обработанной поверхности (рисунок 5.21) и является результатом временного прекращения движения подачи, вследствие чего фреза некоторое время работает, вращаясь на одном месте. Упругие силы, действующие между фрезой и заготовкой, стремятся при этом сблизить их, что приводит к непроизвольному появлению лунки («выработки»), и тем большей, чем меньше жесткость системы СИД, чем больше усилие резания и чем дольше находится фреза на одном месте.

Наклонные плоскости и скосы контролируют с помощью шаблонов и рейсмасов.