Фрезерование – наиболее распространенный, продуктивный и популярный метод получения плоских прямолинейных поверхностей, хотя только ними не ограничиваются технологические возможности процесса фрезерования.

Протяженные плоские поверхности обрабатываются при помощи торцевых фрез. При этом желательно выполнения условия: длина обрабатываемой поверхности меньше диаметра фрезы.

Для обработки различного рода уступов (как правило, нешироких) используются цилиндрические двусторонние фрезы. Канавки и открытые пазы получаются применением дисковых фрез. Полуоткрытые пазы обрабатываются дисковыми и концевыми фрезами. Закрытый паз является наиболее трудоемким по своему исполнению и требует использования специальных шпоночных фрез на станках-полуавтоматах методом маятниковой подачи. Концевая фреза не используется в данном случае, поскольку не имеет возможности вертикального врезания. Одним из вариантов обработки закрытого паза концевой фрезой является предварительное засверливание отверстия, диаметром равного ширине паза, и начало обработки с него.

При помощи специального набора фрез обрабатываются Т-образные пазы под крепление станочных болтов: первый проход – обработка обычного вертикального паза концевой или дисковой фрезой, второй проход осуществляется специальной фрезой для Т-образных пазов, выполняя нижнюю широкую ступень.

Обработка прямолинейных поверхностей, расположенных под разными углами относительно друг друга, может вестись набором стандартных фрез: скажем, комплект из двух дисковых фрез, дисковой и цилиндрической, нескольких угловых фрез и так далее.

Фасонные специальные фрезы позволяют получать поверхности сложных профилей: закругленный паз, бочкообразный паз и т.д. Байонетные (винтовые) пазы на валах также обрабатываются концевыми фрезами при строгом совмещении поворота заготовки с движением инструмента (используется специальное приспособление или универсальная делительная головка). Большая резьба с крупным шагом и сложным профилем также может нарезаться на фрезерном оборудовании.

При любом виде фрезерования возможны две схемы обработки: встречное и попутное фрезерование.

Встречное фрезерование характеризуется изменением толщины среза от нуля до максимума. При этом одна из составляющих сил резания стремится оторвать заготовку от стола, что нарушает общую жесткость технологической системы. Но врезание, происходящее по нарастающей, уменьшает нагрузку и износ режущего инструмента.

Попутное фрезерование срезает припуск в динамике от максимума к нулю. Вертикальная составляющая силы резания прижимает заготовку к столу, тогда как горизонтальная – воздействует на пару винт-гайка в механизме перемещения стола станка. Подача может идти рывками, если зазор в передаче стола достаточно велик. Инструмент работает с удара на врезании, что отрицательно сказывается на его состоянии. Шероховатость повышена по сравнению с встречным фрезерованием.

Вышеуказанное актуально как к цилиндрическим, так и к дисковым фрезам. Торцовая фреза использует обе схемы, в зависимости от установки инструмента относительно поверхности перед началом обработки.
Черновое фрезерование позволяет получить 12-ый квалитет точности и шероховатость Rа 6,3 микрометров, чистовое – 9-ый квалитет точности и шероховатость Rа 3,2 микрометра, тонкое фрезерование обеспечит точность вплоть до 6-ого квалитета и параметр чистоты поверхности Ra 1,25..0,63 микрометра.

Плоскую поверхность, расположенную под углом к горизонтали, называют наклонной плоскостью. Узкую наклонную плоскость детали обычно называют скосом.

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов можно производить:

а) с поворотом детали на требуемый угол;

б) с поворотом фрезы на требуемый угол;

в) с применением угловой фрезы.

Рассмотрим отдельно каждый способ фрезерования.

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов с поворотом детали. Для установки детали (рис. 182, а) под углом можно использовать универсальные тиски (см. рис. 131, в).

Закрепление детали в универсальных тисках производят, как в обычных машинных тисках. При установке универсальных тисков на нужный угол следует иметь в виду, что подлежащая обработке наклонная плоскость должна быть расположена горизонтально, т. е. параллельно поверхности стола (рис. 182, б).

На рис. 183 изображена установка детали на универсальной плите (см. рис. 125, в) для фрезерования наклонной плоскости.

Обрабатываемую деталь крепят к столу плиты прихватами или болтами, как при креплении деталей на столе фрезерного станка.

Универсальные тиски и универсальные плиты применяют обычно в инструментальных и ремонтных цехах при обработке единичных деталей и в механических цехах при изготовлении небольших партий изделий.

В инструментальных цехах для обработки деталей штампов и приспособлений находят применение широкоуниверсальные станки с наклоняемым столом (мод. 679). Наклон стола на требуемый угол обеспечивает горизонтальное положение подлежащей обработке поверхности, подобно наклону универсальных тисков и универсальной плиты.

При обработке наклонных плоскостей большой партии одинаковых деталей обычно применяют специальные приспособления.

На рис. 184, а показано приспособление для фрезерования скосов у слесарных молотков. Опорная плоскость приспособления обеспечивает быструю установку заготовки без разметки, располагая ее под нужным углом.

На рис. 184, б показано приспособление для фрезерования наклонной плоскости клина. В этом приспособлении имеются два скоса. Две заготовки устанавливают и фрезеруют одновременно с двух сторон одной цилиндрической фрезой.

Фрезерование наклонных плоскостей с поворотом деталей на требуемый угол производят цилиндрическими или торцовыми фрезами аналогично фрезерованию горизонтальных плоскостей и применяют те же режимы резания.

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов с поворотом фрезы. Вместо поворота детали при фрезеровании наклонных плоскостей и скосов можно использовать поворот шпинделя вертикально-фрезерного станка. Это возможно на вертикально- фрезерных станках, у которых фрезерная головка со шпинделем поворачивается вокруг горизонтальной оси в вертикальной плоскости (см. рис. 90). Для обработки пользуются торцовыми или концевыми фрезами, закрепляемыми в гнезде шпинделя станка.

На рис. 185, а показан эскиз фрезерования скоса концевой фрезой, установленной под углом 60° к вертикали. Нужный угол наклона достигается поворотом вертикальной головки до совмещения рисок 0 и 60° на шкале.

На рис. 185, б показан эскиз фрезерования скоса торцовой фрезой, установленной под углом 30° к вертикали; нужный угол получают поворотом вертикальной головки до совмещения рисок 0 и 30° на шкале.

Фрезерование наклонных плоскостей угловыми фрезами. Небольшие наклонные плоскости и скосы можно фрезеровать угловыми фрезами. В этом случае нет необходимости в повороте детали или фрезы; угол наклона плоскости фрезеруемой детали обеспечивается формой угловой фрезы.

Угловые фрезы. На рис. 186, а показана одноугловая фреза, предназначенная для обработки плоскости, наклонной к оси фрезы под определенным углом. Различают одноугловые фрезы с углом а, равным 55, 60, 65, 70, 85 и 90°.

Двухугловой называют фрезу, у которой вторая режущая грань фрезерует также наклонную плоскость. Различают фрезы двухугловые симметричные (рис. 186, б) и несимметричные (рис. 186, в). Угол наклона б второй грани несимметричной двухугловой фрезы обычно равен 15, 20 и 25°.

Угловые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями. Фрезерование ими производят на горизонтально-фрезерных станках.

Угловые фрезы устанавливают и закрепляют на оправках таким же образом, как и цилиндрические.

Режимы резания. Для угловых фрез скорости резания и подачи на зуб назначают меньшими, чем для цилиндрических, так как условия работы этих фрез значительно труднее. В табл. 218 «Справочника молодого фрезеровщика» приведены рекомендуемые режимы резания при обработке конструкционной углеродистой стали фрезами из быстрорежущей стали Р9.

Пример обработки. Рассмотрим фрезерование двух сопряженных наклонных плоскостей. На рис. 187 дан чертеж призмы, а на рис. 188 эскиз обработки угловой выемки. Для фрезерования необходима двухугловая симметричная фреза с углом наклона граней в 45°. Диаметр фрезы примем равным 75 мм. Такая фреза имеет 22 зуба. По табл. 218 «Справочника молодого фрезеровщика» для фрезерования при глубине t= 12 мм и подаче 0,03 мм/зуб скорость резания составляет 11,8 м/мин, что соответствует 50 об/мин. Выбираем имеющееся на станке 6Н82Г ближайшее число оборотов шпинделя, равное 47,5 об/мин. Минутная подача при этом числе оборотов должна составлять 0,03X22X X 47,5 = 31,5 мм/мин. Выбираем имеющуюся на станке ближайшую меньшую подачу, равную 30 мм/мин. Настраиваем станок на выбранные скорость резания и подачу и производим фрезерование подобно фрезерованию горизонтальных плоскостей.

Обработанную плоскость проверяют шаблоном.

Возможный брак при фрезеровании наклонных плоскостей и скосов. При фрезеровании наклонных плоскостей и скосов цилиндрическими, торцовыми и угловыми фрезами, кроме дефектов по чистоте поверхности и брака по размерам, возможен брак вследствие несоблюдения заданного угла наклона обработанной плоскости.

Страница 22 из 31

§ 25. ФРЕЗЕРОВАНИЕ НАКЛОННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ И СКОСОВ

Плоскую поверхность, расположенную под углом к горизонтали, называют наклонной плоскостью . Короткую наклонную плоскость на детали обычно называют скосом .
Фрезеровании наклонных плоскостей и скосов можно производить:
а) с поворотом заготовки на требуемый угол;
б) с поворотом шпинделя станка на требуемый угол;
в) с применением угловой фрезы.
Рассмотрим отдельно каждый способ фрезерования.

Фрезерование с поворотом заготовки

Установка в универсальных тисках . Для установки детали (рис. 105, а) под углом можно использовать универсальные тиски (см. рис. 68, б). Закрепление детали в универсальных тисках производят, как в обычных машинных тисках. При установке универсальных тисков на нужный угол следует иметь в виду, что подлежащая обработке наклонная плоскость должна быть расположена горизонтально, т. е. параллельно поверхности стола (рис. 105, б).
Установка на универсальной плите . На рис. 106 показана заготовка, установленная на универсальной плите (см. рис. 62, в) для фрезерования наклонной плоскости. Заготовку крепят к столу универсальной плиты прихватами или болтами, как при закреплении на столе фрезерного станка.
Универсальные тиски и универсальные плиты применяют обычно в инструментальных и ремонтно-механических цехах при обработке единичных деталей и в механических цехах при изготовлении небольших партий изделий.
В инструментальных цехах для обработки наклонных поверхностей и скосов в деталях приспособлений и в штампах находят применение широкоуниверсальные фрезерные станки с наклоняемым столом (мод. 675 и 679). Наклон стола станка на требуемый угол обеспечивает надлежащее положение обрабатываемой поверхности, как при обработке в универсальных тисках и на универсальной плите.
Установка в специальных приспособлениях . При обработке наклонных плоскостей в большой партии одинаковых заготовок обычно применяют специальные приспособления.
На рис. 107, а показано приспособление для фрезерования скосов у слесарных молотков. Опорная плоскость приспособления обеспечивает быструю установку заготовки без разметки под нужным углом.
На рис. 107, б показано приспособление для фрезерования наклонной плоскости клина. В этом приспособлении имеется два скоса. Две заготовки устанавливают в приспособление с двух сторон и фрезеруют одновременно одной цилиндрической фрезой.
Фрезерование наклонных плоскостей с поворотом заготовок на требуемый угол производят цилиндрическими или торцовыми фрезами аналогично фрезерованию горизонтальных плоскостей.

Фрезерование с поворотом шпинделя станка

Вместо поворота заготовки при фрезеровании наклонных плоскостей и скосов можно использовать поворот шпинделя. Это возможно на вертикально-фрезерных станках, у которых фрезерная бабка со шпинделем поворачивается вокруг горизонтальной оси в вертикальной плоскости (см. рис. 9).
Очень удобны для этой цели широкоуниверсальные фрезерные станки типа 6М82Ш (см. рис. 11), у которых вертикальная головка имеет поворот в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Этим же способом можно фрезеровать наклонные плоскости и на горизонтально-фрезерном станке, если станок имеет накладную вертикальную головку.
Накладная вертикальная головка является специальной принадлежностью горизонтально-фрезерного станка. Наличие накладной вертикальной головки позволяет выполнять на горизонтально-фрезерном станке различные работы, обычно выполняемые на вертикально-фрезерном станке. На рис. 108, а показана одна из конструкций накладной вертикальной головки.
Корпус 2 накладной вертикальной головки устанавливается на вертикальных направляющих станины станка и закрепляется болтами 1 . Шпиндель 5 вращается в поворотной части 6 головки. Освободив болты, соединяющие поворотную часть 6 головки с ее корпусом, шпиндель можно повернуть в вертикальной плоскости и поставить под любым углом по шкале 4 . Кольцо 3 служит для съема головки. Вращение от шпинделя станка к шпинделю головки передается при помощи пары цилиндрических зубчатых колес 7 и 8 . Колесо 8 при помощи конуса насаживается на шпиндель горизонтально-фрезерного станка и передает вращение от шпинделя станка колесу 7 , а затем через пару конических колес шпинделю 5 накладной вертикальной головки. В гнездо шпинделя 5 устанавливается фреза.
Благодаря наличию пары конических зубчатых колес шпиндель накладной головки можно повернуть вокруг шпинделя фрезерного станка на 360°, т. е. на полный оборот. Такое устройство накладной вертикальной головки позволяет устанавливать фрезу не только вертикально, но и под любым углом (рис. 108, б). Наличие накладной вертикальной головки значительно расширяет возможность применения горизонтально-фрезерных станков.
На рис. 109, а показана концевая фреза, установленная под углом 60° к вертикали для фрезерования скоса. Нужный угол наклона устанавливают поворотом вертикальной головки до совмещения рисок 0 и 60° на шкале.
На рис. 109, б показана торцовая фреза, установленная под углом 30° к вертикали для фрезерования скоса, угол устанавливают поворотам вертикальной головки до совмещения рисок О и 30° на шкале.

Фрезерование наклонных плоскостей угловыми фрезами

Небольшие наклонные плоскости и скосы можно фрезеровать угловыми фрезами. В этом случае нет необходимости в повороте детали или шпинделя, угол наклона плоскости фрезеруемой детали обеспечивается формой самой фрезы.
Угловые фрезы . На рис. 110, а показана одноугловая фреза, предназначенная для обработки плоскости, наклонной к оси фрезы под определенным углом. Различают одноугловые фрезы с углом Θ, равным 55, 60, 65, 70, 85 и 90°.
Двухугловой называют фрезу, у которой вторая режущая грань фрезерует также наклонную плоскость. Различают
фрезы Двухугловые симметричные (рис. 110, б) и несимметричные (рис. 110, в). Угол наклона δ второй грани несимметричной двухугловой фрезы обычно равен 15, 20 и 25°.
Угловые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.
Фрезерование угловыми фрезами производят на горизонтально-фрезерных станках. Угловые фрезы устанавливают и закрепляют на оправках таким же образом, как цилиндрические.
Режимы резания . При работе угловыми фрезами скорости резания и подачи на зуб назначают меньшими, чем при работе цилиндрическими фрезами, так как условия работы этих фрез значительно труднее.
Пример обработки . Рассмотрим фрезерование двух сопряженных наклонных плоскостей. На рис. 111, а дан чертеж призмы, а на рис. 111, б - эскиз обработки угловой выемки. Для фрезерования необходима двухугловая симметричная фреза с углом наклона граней 45°. Диаметр фрезы примем равным 75 мм . Такая фреза имеет 22 зуба.
Режимы резания: глубина фрезерования t =12 мм , подача 0,03 мм/зуб , скорость резания 11,8 м/мин , что соответствует 50 об/мин .
Выбираем имеющееся на станке 6М82Г число оборотов шпинделя, равное 50-об/мин . Минутная подача при этом должна составлять 0,03X22X50 = 33 мм/мин . Выбираем имеющуюся на станке подачу 31,5 мм/мин . Настраиваем станок на выбранные скорость резания и подачу, производим фрезерование подобно фрезерованию горизонтальных плоскостей. Обработанную плоскость проверяют шаблоном.

Возможный брак при фрезеровании наклонных плоскостей и скосов

При фрезеровании наклонных плоюкостей и скосов цилиндрическими, торцовыми и угловыми фрезами, кроме дефектов по чистоте поверхности и брака по размерам, возможен брак вследствие несоблюдения заданного угла наклона обработанной плоскости.
Причинами такого брака могут быть неверная разметка, неверная установка заготовки, плохая очистка стола станка и тисков от стружки, слабое крепление тисков или поворотного стола под углом и биение фрезы.

Технология фрезерования плоских поверхностей и скосов

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 (рисунок -. 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. фрезерный станок режущий

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:

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.

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 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.

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.

ОБРАБОТКА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ЛЕКЦИЯ № 18

Процесс фрезерования основан на сочетании главного движения – вращения фрезы и поступательного движения - перемещения заготовки. При фрезеровании используют специальное оборудование и технологиче­скую оснастку.

По классификации металлорежущего оборудования фрезерные станки относятся к шестой группе, которая разделяется на десять типов. Нулевой тип – резервный, к первому относят вертикально-фрезерные консольные станки, ко второму типу – копировальные и гравировальные, к пятому - вер­тикально-фрезерные бесконсольные, к шестому – продольные, к седьмому – консольные широкоуниверсальные, к восьмому – горизонтально-фрезер­ные консольные, к девятому – разные.

Обычно фрезерование предполагает относительно большие силы реза­ния, резко изменяющиеся по величине, поэтому к жесткости оборудования предъявляют повышенные требования.

На фрезерных станках можно обрабатывать плоскости и тела вращения, резьбы, фасонные криволинейные, винтовые поверхности, прорезать, отре­зать заготовки, подрезать торцы, и выполнять различные другие операции различной сложности.

Существуют понятия разрезание, отрезание, прорезание и подрезание заготовок. Разрезают обычно прокат, (абразивными кругами, ножовками) на фрезерно-отрезных станках, разрезку проводят дисковыми пилами, осна­щенными твердосплавными пластинами.

Затем от частей, разрезанного проката на универсально-фрезерных станках, отрезают заготовки нужного размера для конкретных деталей. В этих заготовках прорезают канавки, пазы и др.

Для этих операций при фрезеровании используют прорезные и отрезные фрезы. Уступы, пазы и проушины обрабатывают дисковыми или кольцевы­ми фрезами.

Подрезание торцов заготовок (валов) обычно сопровождается их зацен­тровкой на фрезерно-центровальных станках, позволяющих при одном ус- танове произвести обработку торцов и зацентровку.

Продольные фрезерно-расточные станки предназначены для фрезерова­ния, расточки, сверления, резьбо-нарезания и других работ. Фрезерные стан­ки позволяют, в частности, проводить последовательную обработку отвер­стий, резьбового профиля, торцевых поверхно­стей и канавок.

Различают консольные и бесконсольные станки.

У консольных станков стол расположен на подъемном кронштейне (консоли), а у бесконсольных, стол перемещается на неподвижной станине.

К оборудованию непрерывного действия относятся карусельные и бара­банные станки.

а б в

Рис. 18.1. Схемы обработки заготовок на продольно-фрезерных станках

Вертикально-фрезерные, горизонтально-фрезерные и продольно-фре­зерные станки можно отнести к универсальному оборудованию; шлице-фре- зерные, карусельно-фрезерные, копировально-фрезерные – к специализи­рованному оборудованию.

Фрезерные станки с ЧПУ обычно оснащены дискретной системой, ко­торая задает размеры по координатам в пределах 0,01 мм и инструменталь­ным магазином с 6-24 инструментами.

Станки с ЧПУ изготавливают с вертикальным и горизонтальным распо­ложением шпинделя, консольные и бесконсольные – с одновременным уп-равлением по трем координатам.

На фрезерных станках с ЧПУ обработку можно вести как при попутной, так и при встречной подаче. Автоматическая смена инструмента и измене­ние скорости вращения шпинделя, наличие возможностей наряду с фрезеро­ванием проводить сверление, зенкерование, развертывание и растачивание значительно расширяют технологические возможности таких станков.

Основой технологической оснасткой является инструмент.

Фреза – лезвийный инструмент с вращательным главным движением резания без изменения радиуса траектории этого движения и хотя бы с од­ним движением подачи, направление которого совпадает с осью вращения.

По технологическому признаку фрезы разделяют для обработки плоско­стей, шлицев, шпонок, зубчатых, резьбовых, фасонных поверхностей, тел вращения и др.

По конструктивным признакам фрезы отличаются расположением зубьев (торцевые, дисковые, угловые и др.), т. е. режущие зубья могут быть располо­жены на цилиндрической или торцевой поверхности фрезы; направлением зубьев (прямые, наклонные, винтовые и др.); конструкцией зубьев (острозаточенные, затылованные); конструкцией корпуса (цельные, сборные и др.); спо­собом крепления (насадные, концевые и др.) и материалом режущей части фрезы.

Большое распространение получили концевые фрезы, обладающие ши­рокими технологическими возможностями. Они могут иметь сложную фор­му рабочего профиля, что позволяет обрабатывать ими различные поверх-

ности (рис. 18.2). Форма рабочей поверхности концевых борфрез бывает цилиндрической (рис. 18.2, а, б, в), цилиндрической закругленной (рис. 18.2, г), шаровой (рис. 18.2, д), конической (рис. 18.2, е, ж, з), факелообразной за­кругленной (рис. 18.2, и), факелообразной острой (рис. 18.2, к) и овальной (рис. 18.2, л, м).

Названные фрезы выполняют как со стружколомами, так и без них. Угол заострения конических фрез в большинстве случаев составляет 14°, 25°, 30°, 45°, 60° или 90°.

Концевые борфрезы обычно применяют при обработке плоских поверх­ностей, галтелей, непрямолинейных сварных швов, фасок, сложных профилей и криволинейных профилей в сложнодоступных местах.

Рис. 18.2. Формы рабочего профиля концевых фрез

При снятии больших припусков, а, следовательно, повышении нагрузок на инструмент применение борфрез нецелесообразно, в этом случае исполь-

зуют цельные или сборные концевые фрезы. Концевые фрезы мож­но изготавливать целиком из быстроре­жущей стали или из твердого сплава, с напайными винтовыми или закругленными пласти­нами. Такие фрезы могут работать с подачей в радиальном или осевом и радиальном направлениях. Широкое применение приобретают кон­цевые фрезы с механическим креплением неперетачиваемых пластин, например, для снятия фасок. Твердо-

сплав­ные неперетачиваемые пластины на кон­цевых фрезах могут иметь различную форму, например круглую или закругленную, такие фрезы целесообразно использовать для работы по копиру.

Режущие элементы дисковых фрез расположены на внешней цилиндри­ческой поверхности или торцевых поверхностях. Они предназначены для обработки канавок, пазов и других углублений (рис. 18.3).

Рис. 18.3.Схемы дисковых трехсто­ронних фрез:

а – прямозубая фреза; б- фреза с разно­направленными зубьями;

в - обработка паза фрезой с разнонаправленными зубьями

Выпускают односторонние, двусторонние и трехсторонние дисковые фрезы, т. е. режущие кромки на них располагаются соответственно только на цилиндрической (односторонние), на цилиндрической части и на, одном из торцов (двусторонние), на цилиндрической части и обоих торцах (трех­сторонние). Твердосплавные режущие элементы закрепляются в корпусе фрезы механическим способом.

Обработку поверхностей фрезерованием проводят не только на специ­альных фрезерных станках, но и на других видах оборудования.

Торцевое фрезерование в основном обеспечивает многостороннюю обра­ботку плоскостей корпусных заготовок. В торцевых фрезах соотношение рабо­чего диаметра к его длине равно 4:6. Стандартные фрезы имеют диаметр от 60 до 600 мм, что позволяет проводить обработку значительных по ширине плос­костей заготовок за одни проход.

Торцевые фрезерные головки изго­тавливают со смежными режущими элементами из быстрорежущей стали, твердого сплава или минералокерамики. Крепление режущих элементов осуще­ствляется различными способами. Наи­более простое и надежное крепление обеспечивается при установке неперетачиваемых пластин. Принципиальным отличием способов крепления можно считать наличие или отсутствие систе­мы регулирования положения режущих элементов на корпусе инструмента (рис. 18.4, а). Нерегулируемые системы режущих элементов выполняют по мо­дульному принципу (рис. 18.4, б).

Современное машиностроительное производство требует высокой про­изводительности и хорошего качества обработки при снижении количества операций. Это можно достигнуть применением комбинирован­ного инструмента (например, фреза – зенкер).

В то же время необходимо уменьшать время на наладку инструмента, что достигается путем обработки заготовок набором фрез, и позволяет обеспечить допуск на заданную ширину обработки в пределах ±0,025 мм.

Конструкция механического крепления пластин должна обеспечивать высокую точность и долговечность корпуса, жесткое и беззазорное крепление пластин, создавая условия беспрепятствен­ного схода стружки, легкую и быструю их смену.

Рис. 18.4. Схемы крепления неперетачиваемых пластин на насадной торцевой фрезе:

а - схема регулируемой конструкции; б - модульной конструкции

При оценке процесса фрезерования требует­ся учитывать направление вращения фрезы и подачи, распределение усилий резания и режи­мов обработки. Торцевые фрезы с винтовыми твердосплавными механически жестко закреп­ленными четырехгранными неперетачиваемыми пластинами обеспечивают фрезерование чугуна со скоростью 1 ...2 м/с и подачей от 1 до 0,6 мм/зуб.

В последнее время все более широкое применение находит процесс вихревого фрезерования валов и резьб. При вихревом фрезеровании инструмент устанавливается в кольцеобразной державке, которая закрепляется в специальном роторном устройстве и совершает вращательное движение. Режущие кромки инструмен­та направлены внутрь державки. Подача может производиться параллельно оси вращения вихревого контура, в радиаль­ном направлении и по окружности. Обычно подача осуществляется в ради­альном направлении.

Применение дисковых фрез, осна­щенных твердосплавными пластинами, не имеет принципиальных отличий по конструкции от обычного инструмента (кроме того, что режущие кромки инст­румента направлены внутрь). При изготовлении коленчатых валов вместо токарной обработки перед шлифованием возможно применение вихревого фрезерования коренных и шатунных шеек.

При круглом наружном фрезеровании фреза имеет форму диска диа­метром 600... 1100 мм, на котором по внешней стороне размещены твердо­сплавные неперетачиваемые пластины. При обработке шейки коленчатого вала фреза, вращаясь, подается до момента достижения заданного размера, затем начинает вращаться вал, за одни оборот которого происходит фрезе­рование его шейки (рис. 18.5). Главное движение совершает фреза.

При вихревом (внутреннем, охватывающем) фрезеровании фреза тоже имеет форму кольца (диска), но режущие твердосплавные пластины располо­жены внутри диска, наружный диаметр которого равен 800... 1000 мм. В этом случае зубья фрезы располагаются на внутренней поверхности ее корпуса.

Следует учитывать, что профиль фрезы соответствует негативной форме шейки коленчатого вала, следовательно, этот инструмент может быть использо­ван для конкретного размера вала. При вихревом фрезеровании вал не

Рис. 18.5. Схема наружного фрезе­рования Рис. 18.6.Схема вихревого фрезерования

вала: 1 - обрабатываемая шейка вала; вала: 1 – фреза; 2 – обрабатываемая шейка

2 - фреза вала

вращает­ся и главное (вращательное) движение выполняет инструмент (рис. 18.6).

Во время обработки фреза эксцен­трично вращается, совершая планетар­ное движение вокруг неподвижной шейки вала. Вихревое фрезерование по

сравнению с наружным имеет боль­шую производительность, обеспечива­ет плавность работы и стойкость инст­румента.

Фрезерование цилиндрическими фрезами можно выполнять в условиях, когда их вращение и направление подачи совпадают (попутное фрезерова­ние). В этом случае толщина срезаемого слоя постепенно уменьшается от h max до нуля (рис. 18.7, а). Если фреза вращается против направления подачи (встречное фрезерование), то толщина среза увеличивается от нуля до h max (рис. 18.7, б).

При фрезеровании большое влияние на точность обработки оказывают силы резания. При работе прямозубой цилиндрической фрезой равнодейcт- вующую силу резания R можно разложить на окружную (тангенциальную) Р: и радиальную Р у составляющие. Окружная сила оказывает влияние на эффективную мощность резания. Радиальная составляющая отжимает фрезу от заготовки.

Рис. 18.7. Схемы резания при цилиндрическом фрезеровании:

а - попутное фрезерование; б - встречное фрезерование

Равнодействующую силу R можно разложить также на две взаимно-перпендикулярные составляющие - горизонтальную P h и вертикальную Р v .

Горизонтальная составляющая сила оказывает влияние на механизм крепле­ния заготовки и подачи стола. При встречном фрезеровании она наоборот стремится отжать (приподнять) заготовку и стол станка (рис. 18.7, б). При попутном фрезеровании вертикальная составляющая сила прижимает заго­товку и стол к направляющим станка (рис. 18.7, а).

Одной из особенностей фрезерования является то, что зуб фрезы вос­принимает ударную нагрузку, срезает неравномерный слой стружки, нахо­дясь в контакте с обрабатываемой заготовкой сотые доли секунды. Необхо­димо создавать условия резания такими, чтобы в работе находилось одновременно несколько зубьев, тогда вход и выход зубьев не будет сопровож­даться значительными колебаниями усилий резания, что позволит повысить качество обработанной поверхности и стойкость инструмента. Винтовое расположение зубьев способствует обеспечению равномерной и более плав­ной работы фрезы.