Основные понятия о процессе фрезерования. Основные виды и схемы фрезерования Кто в процессе фрезерования совершает главное движение

Одним из способов отделки материалов является фрезерование. Оно используется для обработки металлических и неметаллических заготовок. Рабочий процесс контролируется с помощью режимов резания.

Суть процесса

Фрезерование осуществляется с целью глубокой черновой и чистовой обработки, формирования определённого профиля поверхности (пазы, канавки), нарезания зубьев на зубчатых колесах, корректировки формы, художественного вытачивания узоров и надписей.

Рабочий инструмент - фреза - совершает главное вращающее движение. Вспомогательным является поступательная подача заготовки относительно ее хода. Этот процесс имеет прерывистый характер. Его важнейшая особенность, которая отличает от точения и сверления - тот факт, что каждый зуб работает отдельно. В связи с этим, для него характерно наличие ударных нагрузок. Уменьшить их влияние возможно с учетом рациональной оценки ситуации и подбора режимов.

Основные понятия о работе фрезерных станков

В зависимости от способа расположения шпинделя и крепления фрезы в нем, от видов осуществляемых действий и от способов управления, выделяют основные типы фрезеровального оборудования:

• горизонтальные;
• вертикальные;
• универсальные;
• фрезерные станки с ЧПУ.

Основные узлы вертикально-фрезерного станка:

1. Станина, в которой размещается коробка скоростей, регулирующая вращение вертикально установленного шпинделя и закрепленной на нем фрезы.
2. Стол, включающий в себя консоль с поперечными полозками для крепления и перемещения заготовки и коробку подач, регулирующую движения подачи.

В горизонтально-фрезерных станках инструмент закрепляется горизонтально. А универсальные имеют несколько разновидностей.

Существует универсальное горизонтальное оборудование, для которого характерно наличие оборотности стола и, тем самым, расширение спектра возможных выполняемых работ. Кроме того, имеется широкоуниверсальное, имеющее в своем строении оба шпинделя и позволяющее осуществлять все виды фрезерования.

С ЧПУ отличаются наличием программного обеспечения и компьютерного управления. Они предназначены для художественной обработки заготовок, в том числе в 3D-формате.

Классификация фрез

Фрезы - это приспособления для резания. Основные физические параметры, с помощью которых они оцениваются: высота, диаметр, величины фаски и затылования, окружной шаг. Существует их огромное разнообразие, распределяющиеся по различным признакам:

• по типу поверхностей, которые обрабатываются (для дерева, пластика, стали, цветных металлов и др);
• по направлению движения вращения - праворежущие и леворежущие;
• в зависимости от конструкционных особенностей - цельные, напайные, складные (имеют вставные ножи), сварные;
• по форме: конические, цилиндрические, дисковые;
• в зависимости от условий работы и требований к режущей части, могут изготавливаться из различных материалов. К ним относятся: углеродистая инструментальная и быстрорежущая сталь (легированная, с повышенным содержанием вольфрама), твердый сплав (прочный - для черновой обработки, износостойкий - для чистовой). Распространены варианты, когда корпус изготовлен из углеродистой или быстрорежущей стали, а ножи - вставные твердосплавные;
• в зависимости от назначения: цилиндрические, торцевые, концевые, прорезные, отрезные, фасонные.

Наиболее информативные признаки: материал режущей кромки и назначение.

Виды фрез для плоских поверхностей

С целью снятия слоев материала на горизонтальных, вертикальных или наклонных плоскостях, используются цилиндрические и торцевые фрезы.

Инструмент первого вида может быть цельным либо с насадными ножами. Большие цельные фрезеровальные насадки предназначены для черновой обработки, а малые - для чистовой. Вставные ножи для складных режущих головок могут быть изготовлены из быстрорежущей стали либо оборудованы пластинками из твердых сплавов. Твердосплавные фрезы имеют большую производительность работы, чем сделанные из легированного стального сплава.

Торцевая применяется для удлиненных плоскостей, ее зубья распределяются на торцевой поверхности. Большие складные используются для широких плоскостей. Кстати, для снятия стружки со сложно обрабатываемых тугоплавких металлов обязательно наличие твердосплавных ножей. Для применения этих групп фрезеровальных приспособлений нужна значительная ширина и длина изделия.

Виды инструментов для художественного фрезерования

Для придания материалу определенного профиля, нанесения узора, формирования нешироких углублений применяются концевые и дисковые фрезеровальные насадки.

Концевая или распространена для вырезания пазов, узких и криволинейных плоскостей. Все они - цельные или сварные, режущая часть из быстрорежущей легированной стали, может быть наплавлен твердосплав, а корпус сделан из углеродистой стали. Существуют малозаходные (1-3 спирали) и многозаходные (4 и больше). Используются для станков с ЧПУ.

Дисковая - это также фреза пазовая. Она применима для канавок, пазов, нарезания зубов на зубчатых колесах.

Художественное фрезерование осуществляется на древесине, металле, ПВХ.

Виды фрез для обработки кромок

Снятие стружки с углов, придание им рациональной формы, моделирование, разделение заготовки на части можно реализовывать с помощью шлицевых, угловых и фасонных фрезеровальных насадок:

1. Отрезная и шлицевая имеет то же назначение, что и дисковая, однако чаще используются для надрезов и отделения лишних частей материала.
2. Угловая необходима для кромок деталей и углов. Существуют одноугловые (лишь одна режущая часть) и двухугловые (режущими являются обе конические поверхности).
3. Фасонная используется для сложных конструкций. Может быть полукруглой или вогнутой. Часто применяется для нарезания профиля метчиков, зенкеров,

Практически для всех типов возможна цельная стальная конструкция либо складная, с наличием вставных твердосплавных ножей. Твердосплавные фрезы имеют качественно более высокие показатели работы и ее продолжительности для инструмента в целом.

Классификация видов фрезерования

Существует несколько классификационных признаков, по которым разделяют виды фрезерования:

• по способу расположения шпинделя и фрезы, соответственно, на горизонтальное и вертикальное;
• по направлению движения, на встречное и попутное;
• в зависимости от используемого инструмента, на цилиндрическое, торцевое, фасонное, концевое.

Цилиндрическая обработка применима для горизонтальных плоскостей, осуществляется с помощью соответствующих фрез на горизонтальных станках.

Концевая отделка обеспечивает формирование необходимого профиля криволинейным канавкам, сверлам и приборам.

Фасонная обработка осуществляется для поверхностей со сложной конфигурацией: углов, кромок, пазов, нарезания зубьев для зубчатых колес.

Вне зависимости от вида осуществляемых работ и обрабатываемых материалов, результат должен отличаться высокой гладкостью финишного слоя, отсутствием зазубрин, точностью отделки. С целью получения чистой обработанной поверхности важно контролировать величины подач заготовки по отношению к инструменту.

Встречное и попутное фрезерование

Когда выполняется фрезерование металла встречного типа - заготовка подается навстречу вращательным движениям насадки. При этом зубья постепенно врезаются в обрабатываемый метал, нагрузка увеличивается прямопропорционально и равномерно. Однако перед врезанием зуба в деталь, он некоторое время скользит, образовывая наклеп. Это явление ускоряет выход фрезы из рабочего состояния. Используется при черновой обработке.

При выполнении попутного типа - заготовка подается по ходу вращательных движений инструмента. Зубья работают ударно под большими на 10% ниже, чем при встречном фрезеровании. Осуществляется при чистовой обработке деталей.

Основные понятие о фрезерных работах на станках с ЧПУ

Они характеризуются высокой степенью автоматизации, точностью рабочего процесса, высокой продуктивностью. Фрезерование на станке с ЧПУ осуществляется чаще всего с помощью торцевых или концевых фрез.

Последние - наиболее широко используемые. При этом, в зависимости от обрабатываемого материала, соответствующего типа образующей стружки, заданных параметров программного обеспечения, используются разные концевые фрезы. Они классифицируются по числу заходов спиралей, которые обеспечивают наличие режущих кромок и канавный отвод стружки.

Материалы с широкой стружкой целесообразно фрезеровать с помощью инструментов малого количества заходов. Для твердых металлов с характерной стружкой излома необходимо выбирать фрезеровальные приспособления с большим количеством спиралей.

Использование фрез для станков с ЧПУ

Малозаходные фрезы для ЧПУ могут иметь от одной до трех режущих кромок. Они используются для дерева, пластмассы, композитов и мягких податливых металлов, требующих быстрого отвода широкой стружки. Применяются для черновой обработки заготовок, к которым не ставятся высокие требования. Для данного инструмента характрена небольшая производительность, невысокая жесткость.

С помощью однозаходных осуществляется художественное фрезерование алюминия.

Широко используемыми являются двух- и трехзаходные концевые. Они обеспечивают жесткость более высоких значений, качественный отвод стружки, позволяют работать с металлами средней твердости (например, со сталью).

Многозаходные фрезы для ЧПУ имеют более 4-х режущих кромок. Применяются для металлов средней и высокой твердости, для которых характерна мелкая стружка и высокое сопротивление. Им свойствена значительная производительность, они актуальны для чистовой и получистовой обработки и не рассчитаны на работу с мягкими материалами.

С целью правильного выбора инструмента для станков с ЧПУ важно учитывать режим резания при фрезеровании, а также все характеристики обрабатываемой поверхности.

Режимы резания

Для обеспечения нужного качества фрезерованного слоя важно правильно определить и поддерживать необходимые технические параметры. Основными показателями, описывающими и регулирующими фрезеровочный процесс, являются режимы работы.

Расчет при фрезеровании производится с учетом основных элементов:

1. Глубина (t, мм) - толщина металлического шара, который снимается за один рабочих ход. Выбирают ее с учетом припуска на обработку. Черновые работы осуществляются за один проход. Если припуск составляет более 5 мм, то фрезерование проводят в несколько проходов, при этом на последний оставляют около 1 мм.
2. Ширина (B, мм) - ширина обрабатываемой поверхности в направлении, перпендикулярном движению подачи.
3. Подача (S) - длина перемещения заготовки относительно оси инструмента.

Выделяют несколько взаимосвязанных понятий:

• Подача на один зуб (S z , мм/зуб) - изменение положения детали при повороте фрезы на расстояние от одного рабочего зуба к следующему.
• Подача на один оборот (S об, мм/об) - перемещение конструкции при одном полном обороте фрезеровальной насадки.
• Подача за одну минуту (S мин, мм/мин) - важный режим резания при фрезеровании.

Их взаимосвязь устанавливается математематически:

S мин =S об *n= S z *z*n,

где z - количество зубьев;

n - частота вращения шпинделя, мин -1 .

На величину подачи также влияют физические и технологические свойства обрабатываемой площади, прочность инструмента и рабочие характеристики механизма подач.

Расчет скорости резания

В качестве номинального расчетного параметра принимают степень быстрого оборота шпинделя. Фактическая скорость V, м/мин зависит от диаметра фрезы и частоты ее вращающихся движений:

Частота вращения фрезерного инструмента определяется:

n=(1000*V)/(π*D)

Имея информацию о минутной подаче, можно определить необходимое время для заготовки c длиной L:

Расчет режимов резания при фрезеровании и их установку актуально осуществлять перед наладкой станка. Установление рациональных заданных параметров, с учетом характеристик инструмента и материала детали, обеспечивает высокую продуктивность работ.

Невозможно идеально подобрать режим резания при фрезеровании, однако можно руководствоваться основными принципами:

1. Желательно, чтобы диаметр фрезы соответствовал глубине обработки. Это обеспечит очищение поверхности за один проход. Тут основной фактор - материал. Для слишком мягких этот принцип не действует - существует риск снятия стружки, толщиной большей, чем необходимо.
2. Ударные процессы и вибрации неминуемы. В связи с этим, увеличение значений подачи ведет к снижению скорости. Оптимально начинать работу с подачи на зуб, равной 0,15 мм/зуб, а в процессе - регулировать.
3. Частота вращения инструмента не должна быть максимально возможной. В противном случае существует риск снижения скорости резания. Ее повышение возможно с увеличением диаметра фрезы.
4. Увеличение длины рабочей части фрезы, предпочтение большого количества зубьев понижают производительность и качество обработки.
5. Ориентировочные значения скоростей для различных материалов:

• алюминий - 200-400 м/мин;
• бронза - 90-150 м/мин;
• нержавеющая сталь - 50-100 м/мин;
• пластмассы - 100-200 м/мин.

Лучше начинать со средней скоростью, а в процессе корректировать ее в меньшую или большую сторону.

Режим резания при фрезеровании важно определять не только математически или с помощью специальных таблиц. Для правильного выбора и установки оптимальных параметров для станка и нужного инструмента необходимо оперировать некоторыми особенностями и личным опытом.

а max

а max

Различают встречное фрезерование при подаче заготовки навстречу вращению фрезы (рис. 84, в ) и попутное при совпадении направлений вращения фрезы и подачи (рис. 84, г ).

При встречном фрезеровании зуб постепенно врезается в металл,
и нагрузка увеличивается от нуля до максимального значения. Такой метод применяют при черновой обработке деталей, имеющих твердую поверхностную корку, так как зуб работает из-под корки. При этом усилия резания стремятся оторвать заготовку от поверхности стола, что при больших сечениях стружки приводит к вибрациям, ухудшению качества обработки.

При попутном фрезеровании зуб фрезы сразу подвергается максимальной нагрузке, заготовка прижимается к поверхности стола, что обеспечивает более высокое качество обработанной поверхности, повышает стойкость режущего инструмента.

Основные работы, выполняемые на фрезерных станках,

И применяемый инструмент

Горизонтальные плоскости обрабатывают цилиндрическими фрезами (рис. 85, а ) на горизонтально-фрезерных станках либо торцевыми фрезами (рис. 85, б , в ) на вертикально-фрезерных и продольно-фрезерных станках.

Вертикальные плоскости обрабатывают на горизонтально-фрезерных станках торцевыми или дисковыми фрезами, на продольно-фрезерных - торцевыми и на вертикально-фрезерных - концевыми фрезами (рис. 85, в , г , д ).

Наклонные плоскости и скосы обрабатывают на горизонтально-фрезер-ных станках угловыми фрезами (рис. 85, е ) или на вертикально-фрезерных станках с поворотной головкой - торцевыми (рис. 85, ж ). При этом шпиндельную головку с закрепленной в ней фрезой поворачивают на необходимый угол.

Прямоугольные пазы и уступы фрезеруют дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных или концевыми - на вертикально-фрезерных станках (рис. 85, з , и ).

Пазы Т-образные и типа «ласточкин хвост» фрезеруют на вертикально-фрезерном станке в два прохода. Ранее прорезают прямоугольный паз цилиндрической концевой фрезой, а затем окончательно обрабатывают паз фрезой соответствующего профиля (рис. 85, к , л ).

а б в г д

В

В

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V a

S

S

S

В

е ж з и

п р с

1

2

3

4

Шпоночные пазы открытые обрабатывают на горизонтально-фрезерных станках дисковыми фрезами (рис. 85, о ), а закрытые -
на вертикально-фрезерных станках концевыми (рис. 85, м ) или специальными шпоночными фрезами.

Фасонные поверхности обрабатывают фасонными фрезами соответствующего профиля (рис. 85, п , р ), преимущественно на горизонтально-фрезерных станках, а сложные пространственные фасонные поверхности - на специальных копировально-фрезерных станках.Сложные поверхности , представляющие собой сочетания горизонтальных, вертикальных и наклонных плоскостей, а иногда и криволинейных поверхностей, часто фрезеруют набором фрез 1 , 2 , 3 , 4 на горизонтально- и продольно-фрезерных станках (рис. 85, с ).

Фрезерные станки

Существует много типов фрезерных станков: 1) консольно-фрезер-ные; 2) продольно-фрезерные; 3) фрезерные станки непрерывного действия; 4) шпоночно-фрезерные; 5) резьбофрезерные; 6) копировально-фрезерные; 7) специальныеи др.

Консольно-фрезерные станки имеют стол, на котором устанавливается приспособление с заготовкой, размещенный на консольной балке (консоли). Консоль может перемещаться по вертикальным направляющим станины. На этих станках можно выполнять разнообразные фрезерные работы.

Консольно-фрезерные станки подразделяют на горизонтально-фрезер-ные, универсально-фрезерные, вертикально-фрезерные, универсальные. У горизонтально-фрезерного станка ось шпинделя расположена горизонтально, поэтому на нем могут быть закреплены только дисковые или цилиндрические фрезы.

Вертикально-фрезерный станок устроен аналогично горизонтально-фрезерному, но ось шпинделя у него расположена вертикально. Фрезерование на этих станках осуществляется торцевыми и концевыми фрезами.

Фрезерование применяется для обработки плоскостей, уступов, пазов, разрезки заготовок и др. В состав металлорежущей системы входят фрезерный станок, фреза, приспособление для удержания заготовки (например, тиски). В процессе работы вращается закрепленный в шпинделе инструмент и в любом из трех направлений перемещается заготовка, закрепленная на столе фрезерного станка. Технологические возможности фрезерования - достижение 7...12 квалитета точности и шероховатости обработанной поверхности Rа ³ 1.6 мкм.

Фреза - многолезвийный инструмент для обработки с вращательным главным движением резания без возможности изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с одним движением подачи, направление которого не совпадает с осью вращения (ГОСТ 25751-83).

Фрезы - один из наиболее широко применяемых инструментов в металлообработке, фрезы отличаются большим разнообразием типов и конструкций. На рис.17 приведены примеры обработки цилиндрической а), торцевой б), концевой в), дисковой трехсторонней г), дисковой одноугловой д), дисковой двусторонней е), дисковой фасонной ж), для обработки Т-образных пазов фрезами. Для всех эскизов направление движение подачи перпендикулярно плоскости чертежа .

Цилиндрическое фрезерование применяется для обработки плоскостей. Технологические возможности - достижение 12 квалитета точности и шероховатости обработанной поверхности Rа 6.3-12.5 мкм. Цилиндрическая фреза (рис. 18) может изготавливаться с прямыми или винтовыми зубьями. Винтовые зубья повышают равномерность процесса фрезерования, снижая ударные нагрузки. Каждый зуб фрезы несет на себе одну режущую кромку К, сформированную в результате пересечения задней А a и передней А g поверхностей. Цилиндрическая фреза является насадным инструментом, ее присоединительной частью служит отверстие со шпоночным пазом для передачи крутящего момента от шпинделя станка.

В процессе работы (рис. 19) фреза располагается на оправке, закрепляемой на станке с двух сторон. Фреза совершает главное вращательное движение резания, перпендикулярно оси вращения перемещается заготовка (движением подачи), закрепленная на столе станка. В технологических картах обработки задаются частота вращения шпинделя n, подача на зуб S Z , минутная подача S М, глубина резания t, и ширина фрезерования В. Физические параметры режима резания определяются следующим образом :

Скорость резания V рассчитывается так же, как при обработке осевым инструментом. Фигура, образуемая контуром зубьев за один цикл главного движения (1 / Z число оборотов) имеет сложную форму сегмента. В расчетах сечения среза ширина b принимается равной ширине фрезерования В (t =B). Толщина среза a не является постоянной величиной, максимальная толщина

В расчетах средняя толщина среза а СР определяется на половине угла контакта d.

В зависимости от направления перемещения заготовки различают встречное и попутное фрезерование. В случае совпадения направлений векторов скорости резания V и подачи S фрезерование называется попутным, при противоположных направлениях (рис. 15) – встречным .

В настоящее время цилиндрическое фрезерование практически не используется в производстве для получения плоскостей ввиду низкой производительности и чистоты поверхности. Однако, цилиндрические фрезы часто применяются в наборах (несколько фрез разного диаметра на одной оправке) для одновременной обработки ступенчатых поверхностей.

Торцевое фрезерование является основным способом обработки плоскостей. Технологические возможности - достижение 7 квалитета точности и шероховатости обработанной поверхности Rа 6.3-1.6 мкм. Торцевая фреза (рис. 20) представляет собой корпус, несущий на себе режущие элементы (зубья, ножи), расположенные на торце. Такая конструкция позволяет использовать фрезы большого диаметра со значительным числом зубьев, что увеличивает производительность обработки по сравнению с цилиндрическим фрезерованием, так как в каждый момент в контакте с заготовкой находится большое число работающих режущих элементов. Торцевая фреза является насадным инструментом, в процессе работы закрепляется на оправке, консольно зажатой в шпинделе станка. Базирование на оправке производится по цилиндрическому отверстию и верхнему торцу корпуса. Для передачи крутящего момента предусматривается осевая или торцевая шпонка.

Каждый зуб фрезы по конструкции может рассматриваться как резец для наружного продольного точения (рис. 6). Отличие заключается лишь в конструкции крепежно-присоединительной части, обеспечивающей жесткую связь с корпусом фрезы.

В процессе фрезерования (рис. 21) инструмент совершает главное вращательное движение резания, заготовка, закрепленная на столе станка, совершает прямолинейное движение подачи в плоскости, перпендикулярной оси вращения. В технологических картах обработки задаются частота вращения шпинделя n, подача на зуб S Z , минутная подача S М, глубина резания t, и ширина фрезерования В.

Параметры режима резания определяются следующим образом:

Скорость резания V рассчитывается так же, как при обработке осевым инструментом. Фигура, образуемая контуром зубьев за один цикл главного движения (1 / Z число оборотов) имеет форму сегмента. В расчетах сечения среза ширина b = t / sin j. Толщина а является переменной величиной, максимальное значение a MAX = S Z sin j.

Концевая фреза (рис. 22) предназначена для обработки уступов, пазов и контурных участков детали. Рабочая часть фрезы образована винтовыми зубьями, разделенными стружечными канавками. Каждый зуб образуется передней главной А g задней поверхностью А a на периферии и вспомогательной задней поверхностью А a 1 на торце. Главная режущая кромка К - винтовая, вспомогательная К 1 - прямая. Присоединительной частью концевых фрез является конический или цилиндрический хвостовик.

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!

Фрезерование - это лезвийная обработка с главным вращательным движением резания, сообщаемым инструменту и имеющим постоянный радиус траектории, а также хотя бы одно движение подачи, направленное перпендикулярно оси главного движения.

Фрезерование является производительным и универсальным технологическим способом механической обработки заготовок резанием. В машиностроении фрезерованием обрабатывают плоскости, уступы, канавки прямоугольного и профильного сечения, пазы, фасонные поверхности и т.д. Фрезерование также используют для разрезания катаных прутков, резьбо- и зубофрезерования.

Для обработки плоских и фасонных поверхностей на фрезерных станках применяют фрезы - многозубый (многолезвийный) инструмент. Каждый зуб фрезы представляет собой простейший резец.

Назначение фрез . Основные типы фрез приведены на рис. 2.17. Для обработки открытых плоскостей на горизонтально-фрезерных станках применяют фрезы цилиндрические цельные (рис. 2.17, а) и сборные с вставными ножами (рис. 2.17, б).

Для высокопроизводительной обработки сплошных и прерывистых плоскостей на вертикально-фрезерных и специальных используют торцовые фрезерные головки (рис. 2.17, в), оснащенные твердосплавными ножами.

Обработку сопряженных плоскостей, расположенных на разных уровнях, параллельных или наклонных (грани куба, шестигранники, скосы, уступы и т.п.), производят торцовыми насадными фрезами цельными (рис. 2.17, г) и с вставными ножами (рис. 2.17, д).

Фрезерование пазов и уступов осуществляют концевыми (рис. 2.17, е, ж), шпоночными (рис. 2.17, з) и дисковыми (рис. 2.17, и) фрезами. Для обработки полуоткрытых плоскостей, канавок и для копировальных работ широко применяются концевые фрезы (см. рис. 2.17, е). Для обработки закрытых шпоночных канавок применяют шпоночные фрезы (см. рис. 2.17, з).

Прорезку шлицев и узких щелей производят отрезными (рис. 2.17, к) и шлицевыми фрезами.

Угловые фрезы (рис. 2.17, л) применяют для фрезерования прямых и винтовых канавок между зубьями при изготовлении фрез, разверток, зенкеров и других инструментов. Фрезерование фасонных поверхностей производят фасонными фрезами (рис. 2.17, м).

При классификации фрез, кроме назначения, учитывают их конструкцию; способ их закрепления на станке; конструкцию зубьев; расположение зубьев относительно оси; направление зубьев.

Существуют следующие конструкции фрез : цельные; составные, (например, с припаянными или приклеенными режущими элементами); сборные (например, оснащенные многогранными пластинами из твердого сплава); наборные (наборы фрез), состоящие из нескольких отдельных стандартных или специальных фрез и предназначенные для одновременной обработки нескольких поверхностей.

Закрепление фрез на станках . Соединительными частями - базами крепления - у фрез могут служить цилиндрические отверстия с продольными или поперечными шпоночными пазами, конусные и цилиндрические хвостовики (см. рис. 2.17).

Цилиндрические, дисковые, торцовые насадные, угловые и фасонные фрезы закрепляют на фрезерных оправках. Для уменьшения биения фрезерной оправки опорные торцы фрез должны быть строго параллельны друг другу и перпендикулярны оси фрезы. Отклонение опорных торцовых поверхностей от оси фрезы не должно превышать 0,04...0,05 мм. Вращение фрезам, закрепленным на оправке, передается продольной или торцовой шпонкой.

Торцовые насадные фрезы с мелким зубом крепят на укороченных оправках при помощи винта, а с крупным зубом и вставными ножами - на специальных оправках.

Концевые и шпоночные фрезы диаметром до 20 мм, для которых базой крепления служит цилиндрический хвостовик, закрепляют на концевых оправках при помощи цангового зажима. Концевые, торцовые и шпоночные фрезы диаметром свыше 200 мм, для которых базой крепления является конический хвостовик, устанавливают в шпинделе станка непосредственно или при помощи переходных конусных втулок. Затяжка конического хвостовика в коническом гнезде шпинделя производится винтом.

Торцовые фрезерные головки (см. рис. 2.17, в) крепят непосредственно на шпинделе станка. Базовое отверстие, шпоночный паз и отверстие для крепежных винтов выполняют согласно размерам передних концов шпинделей фрезерных станков.

Зубья фрезы могут быть острозаточенными (рис. 2.18, а) и затылованными (рис. 2.19, а). Острозаточенные зубья затачивают по задней поверхности под задним углом α (см. рис. 2.18, линии Т- Т). Эти зубья просты в изготовлении и обеспечивают высокую чистоту обработанной поверхности. Недостатками остроконечных зубьев являются уменьшение высоты зуба и потеря размеров профиля после переточки.

Применяются три типа острозаточенных зубьев: с прямой спинкой (рис. 2.18, б), двухугловой спинкой (рис. 2.18, в) и криволинейной спинкой (рис. 2.18, г). Зубья с прямой спинкой характерны для мелкозубых фрез, допускающих 6...8 переточек зубьев и предназначенных для легких работ.

Зубья с двухугловой спинкой распространены у фрез с крупными зубьями, предназначенных для тяжелых работ. Спинка зуба, образованная двумя поверхностями, строится так, чтобы зуб имел форму, близкую к параболе. Фрезы с зубьями такого типа при большой прочности зуба имеют больший объем канавки.

Зубья с криволинейной спинкой, выполненной по параболе, обладают равной прочностью во всех сечениях, что позволяет увеличить высоту зуба, а следовательно, повысить число переточек и увеличить объем канавки.

У затылованных фрез с задней поверхностью, образованной по спирали Архимеда (см. рис. 2.19, а), заточка ведется по передней поверхности (линия T- T). Зуб у этих фрез сохраняется неизменным по форме (рис. 2.19, б) и размерам фасонного профиля при всех переточках до полного использования фрезы. Затылованный зуб применяется главным образом у фасонных фрез.

По расположению зубьев относительно оси различают: фрезы цилиндрические с зубьями, расположенными на поверхности цилиндра (см. рис. 2.17, а и б); фрезы торцовые с зубьями, расположенными на торце цилиндра (см. рис. 2.17, г и д); фрезы угловые с зубьями, расположенными на конусе (см. рис. 2.17, л); фрезы фасонные с зубьями, расположенными на поверхности с фасонной образующей (см. рис. 2.17, м) (с выпуклым и вогнутым профилем). Некоторые типы фрез имеют зубья как на цилиндрической, так и на торцовой поверхности, например дисковые двух- и трехсторонние (см. рис. 2.17, и и к), концевые (см. рис. 2.17, е), шпоночные (см. рис. 2.17, з).

По направлению зубьев фрезы могут быть: прямозубыми (см. рис. 2.17, и и к); косозубыми (см. рис. 2.17, м) и с винтовым зубом (см. рис. 2.17, а). Угол наклона винтового зуба служит для обеспечения спокойного (без вибраций) фрезерования.

При осуществлении фрезерования применяются две схемы:

• встречное фрезерование (рис. 2.20, а). Направления движения подачи D s и скорости фрезы v - встречные. Резание начинается в точке 1 (нулевая толщина срезаемого слоя) и заканчивается в точке 2 (наибольшая толщина срезаемого слоя);
• попутное фрезерование (рис. 2.20, б). Направление движения подачи D s совпадает с направлением скорости v фрезы. Резание начинается в точке 2 (наибольшая толщина срезаемого слоя) и заканчивается в точке 1 (нулевая толщина срезаемого слоя).

При работе по первой схеме резания врезание затруднено, так как происходит скольжение зуба и большое выделение тепла, что ускоряет затупление фрезы. При работе по второй схеме обеспечивается более высокое качество обработанной поверхности и медленное затупление фрезы. Однако работа происходит толчками (в момент врезания зуба в металл), поэтому попутное фрезерование возможно только на специально приспособленных для этих целей станках.

Геометрические параметры фрез выбираются в зависимости от следующих факторов: материала заготовки и режущей части фрезы, ее конструкции, условий фрезерования. Передний γ и задний α углы резания образуются заточкой фрез (рис. 2.21).

Наличие переднего угла γ облегчает врезание инструмента и отделение стружки. При увеличении переднего угла улучшаются условия работы инструмента, уменьшается усилие резания, повышается его стойкость.

Однако слишком большой передний угол ослабляет тело режущего инструмента, прилегающее к лезвию, и оно будет легко выкрашиваться и ломаться. Отвод тепла в этом случае ухудшается. На основании этого для каждого инструмента рекомендуются вполне определенные значения переднего угла.

При малых углах α повышается трение, возрастают силы резания и температура резания, задние поверхности инструмента быстро изнашиваются и его стойкость снижается. При очень больших значениях углов а уменьшается прочность инструмента, ухудшается отвод тепла. Угол между передней и задней поверхностями лезвия фрезы называют углом заострения β в секущей плоскости.

Расчет режимов фрезерования заключается в определении скорости резания, частоты вращения фрезы, и выбора подачи. При фрезеровании различают два основных движения: вращение фрезы вокруг своей оси - главное движение и перемещение заготовки относительно фрезы - движение подачи. Скорость вращения фрезы называют скоростью резания, а скорость перемещения детали - подачей. Скорость резания при фрезеровании - это длина пути (в м ), которую проходит за 1 мин наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки.

Скорость резания легко определить, зная диаметр фрезы и частоту ее вращения (число оборотов в минуту). За один оборот фрезы режущая кромка зуба пройдет путь, равный длине окружности, имеющей диаметр D:

l = πD, где l - путь режущей кромки за один оборот фрезы.

Длина пути

Длина пути, пройденная кромкой зуба фрезы в единицу времени,

L = ln = πDn, где n - частота вращения, об/мин .

Скорость резания

Принято обозначать диаметр фрезы в миллиметрах, а скорость резания в метрах в минуту (м/мин), поэтому написанную выше формулу можно записать в виде:

В производственных условиях часто требуется определить необходимую частоту вращения фрезы для получения заданной скорости, резания. В этом случае используют формулу:

Подача при фрезеровании

При фрезеровании различают подачу на зуб, на оборот и минутную подачу. Подачей на зуб S z называют расстояние, на которое перемещается заготовка (или фреза) за время поворота фрезы на один шаг, т. е. на угол между двумя соседними зубьями. Подачей на оборот S 0 называют расстояние, на которое перемещается обрабатываемая деталь (или фреза) за время одного полного оборота фрезы:

S 0 = S z Z

Минутная подача

Минутной подачей S м называют расстояние, на которое перемещается заготовка (или фреза) в процессе резания за 1 мин. Минутная подача измеряется в мм/мин:

S м = S 0 n, или S м = S z Zn

Определение времени фрезерования детали

Зная минутную подачу, легко подсчитать время, необходимое для фрезерования детали. Для этого достаточно разделить длину обработки (т. е. путь, который должна пройти заготовка по отношению к фрезе) на минутную подачу. Таким образом, по величине минутной подачи удобно судить о производительности обработки. Глубиной резания t называют расстояние (в мм) между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренное перпендикулярно обработанной поверхности, или толщину слоя металла, снимаемого за один проход фрезы.

Скорость резания, подача и глубина резания являются элементами режима резания. При наладке станка устанавливают глубину резания, подачу и скорость резания, исходя из возможностей "режущего инструмента, способа фрезерования обрабатываемого материала и особенностей обработки. Чем большее количество металла в единицу времени фреза снимает с заготовки, тем выше будет производительность фрезерования. Естественно, что производительность фрезерования при прочих равных условиях будет повышаться с увеличением глубины резания, подачи или скорости резания.