Фрезеровка паза в металле. Фрезерование концевыми фрезами

При фрезеровании канавок и пазов зачастую предпочтительней применять трёхсторонние дисковые фрезы, чем концевые.

• Обрабатываемые пазы или канавки могут иметь различную геометрию – быть короткими или протяженными, открытыми или закрытыми, прямолинейными или криволинейными, глубокими или мелкими, широкими или узкими
• Обычно выбор инструмента определяется шириной и глубиной канавки и, в некоторой степени, её длиной
• Тип станка и серийность производства определяют, какую фрезу следует использовать – концевую, длиннокромочную или дисковую
• Трехсторонние дисковые фрезы являются более эффективным решением для обработки длинных и глубоких пазов, особенно при использовании горизонтальных станков. Однако распространение вертикальных фрезерных станков и обрабатывающих центров означает, что концевые и длиннокромочные фрезы также часто используются для целого ряда операций по фрезерованию канавок

Сравнение различных типов фрез

Трёхстороннее фрезерование

+ Открытые пазы
+ Глубокие пазы
+ Регулируемая ширина/допуски
+ Фрезерование набором фрез
+ Отрезка
+ Широкий ассортимент разной ширины/глубины
– Закрытые пазы
– Только прямолинейные канавки
– Эвакуация стружки

Концевые фрезы

+ Закрытые пазы
+ Неглубокие пазы
+ Нелинейные пазы
+ Универсальность (дополнительные методы):

• Трохоидальное фрезерование пазов на деталях из труднообрабатываемых материалов (закаленные стали, жаропрочные сплавы и т.д.)
• Плунжерное фрезерование для решения задач при работе с большими вылетами
• Возможность выполнения другого типа операций получистового или чистового фрезерования
• Концевые фрезы можно использовать не только для фрезерования пазов

– Глубокие пазы
– Большие силы резания
– Склонность к вибрации при отжатии

Трёхстороннее фрезерование

Трёхсторонние дисковые фрезы более эффективны при обработке длинных, глубоких, открытых пазов и обеспечивают оптимальную стабильность и производительность в этом виде фрезерования. Для одновременной обработки нескольких пазов в одной плоскости операция может быть осуществлена набором фрез.

Особенности применения

• Размер фрезы, шаг зубьев и расположение фрезы в совокупности должны обеспечивать постоянное наличие в зацеплении хотя бы одного зуба
• Контролируйте толщину срезаемой стружки для достижения оптимального значения подачи на зуб
• При фрезеровании в сложных условиях проверьте требования к мощности и крутящему моменту. При креплении фрезы на оправке, чрезвычайно важным является жесткость последней и величина вылета наладки
• Необходимо обеспечить жесткость и надежность закрепления детали и самой оправки для того чтобы противостоять усилиям резания встречного фрезерования

Попутное фрезерование:

• Предпочтительный метод фрезерования
• Используйте жёсткий упор в направлении тангенциальных сил резания для предотвращения сдвига заготовки Направление подачи совпадает с направлением сил резания, что накладывает высокие требования к жёсткости станка и отсутствию зазоров в ШВП

Встречное фрезерование:

• Хорошая альтернатива при недостаточной жёсткости или при работе с труднообрабатываемыми материалами
• Является хорошим решением при возникновении проблем с эвакуацией стружки при прорезке глубоких пазов.

Фрезерование с использованием маховика:

• Дополнительный метод фрезерования при малой жесткости системы и при недостаточных мощностных характеристиках станка
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту
• Повышение надежности закрепления заготовки всегда способствует хорошим результатам обработки

Фрезерование открытых пазов трёхсторонними дисковыми фрезами

Расчёт подачи на зуб

Критическим фактором при фрезеровании трёхсторонними дисковыми фрезами является достижение подходящей подачи на зуб, f z . Недостаточная подача на зуб становится причиной серьёзных недостатков, поэтому при вычислениях необходимо проявлять особую внимательность.

Подачу на зуб, f z , следует уменьшать при фрезеровании глубоких пазов и увеличивать при фрезеровании неглубоких пазов для поддержания рекомендуемой максимальной толщины стружки. Например, при фрезеровании на всю ширину паза с применением геометрии M30 начальное значение максимальной толщины стружки должно составлять 0,12 мм.

Примечание: Поскольку при фрезеровании на всю ширину паза вместе работают две пластины, для вычисления подачи берётся половина количества пластин z n .

a e / D cap (%)​	f z (мм/зуб)	​h ex (мм)
​25	0,14​	0,12
​10	0,20	0,12
​5	0,28	0,12

Глубина резания

Для более глубоких пазов можно заказать специальную фрезу. При обработке глубоких пазов следует уменьшить подачу на зуб. Если паз неглубокий, увеличьте подачу.

Примечание: глубина обрабатываемого паза может быть ограничена диаметром оправки, прочностными характеристика шпоночного соединения и условиями эвакуации стружки.

Использование маховика на горизонтальных станках

При трехстороннем фрезеровании в зацеплении находится небольшое число зубьев, из-за чего в процессе резания возникают вибрации. Это отрицательно сказывается на результате обработки и производительности.

• Установка маховика на фрезерную оправку зачастую является эффективным методом борьбы с вибрациями. Проблемы, вызванные недостаточной мощностью, крутящим моментом и стабильностью станка, часто решаются путём грамотного использования маховиков
• Необходимость в использовании маховика тем выше, чем ниже мощность предполагаемого для обработки станка или чем выше уровень его износа
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту.
• Использование маховика делает обработку более плавной, что в свою очередь ведёт к снижению шума и вибрации и повышает стойкость инструмента
• Маховик рекомендуется использовать совместно с встречным методом фрезерования
• Для дальнейшего повышения стабильности при работе трёхсторонней дисковой фрезой используйте маховик максимально большого размера, который допустим на конкретной операции
• В качестве маховика можно использовать несколько стальных дисков с отверстиями, соответствующими диаметру фрезерной оправки

Обработка пазов набором фрез с шахматным расположением зубьев

Фрезы, имеющие крепление с 2 шпонками, можно располагать в шахматном порядке для одновременного фрезерования нескольких пазов. Смещение фрез относительно друг друга помогает избежать вибрации. Также снижается потребность в маховиках.

Фрезерование узких и неглубоких пазов и канавок

Универсальные фрезы имеют многокромочные пластины различных форм, подходящих для обработки большинства типов канавок небольшой глубины. К распространённым областям применения относится фрезерование внутренних канавок под стопорные (пружинные) и уплотнительные кольца, а также небольших прямых или круговых наружных канавок, особенно на невращающихся деталях.

Обработка внутренних канавок

• При круговом фрезеровании необходимо запрограммировать плавный вход инструмента в резание.
• Учитывайте отношение диаметра фрезы к диаметру отверстия, D c /D w . Чем меньше это соотношение, тем больше будет длина линии контакта инструмента и обрабатываемого материала

Обработка пазов концевыми фрезами

Концевые фрезы используются, когда необходимо получить короткие неглубокие канавки, в частности, закрытые пазы и карманы, а также шпоночные пазы. Концевые фрезы – единственные инструменты, способные фрезеровать закрытые пазы со следующими характеристиками:

• Прямые, изогнутые или расположенные под углом
• Более широкие, чем диаметр используемой фрезы

Более тяжёлое фрезерование пазов зачастую выполняется длиннокромочными фрезами.

Выбор инструмента

Концевые и длиннокромочные фрезы

​​	​	​	​	​
	Цельные твердосплавные концевые фрезы	Концевые фрезы для фрезерования уступов​	Длиннокромочные фрезы	Концевые фрезы со сменными головками ​
Размер шпинделя/станка	​ISO 30, 40, 50	ISO 40, 50​	ISO 40, 50​	​ISO 30, 40, 50
Требования к стабильности	Высокие​	Средние	Высокие​	Низкие​
Черновая обработка ​	Очень хорошая	​Хорошая	Очень хорошая	​Приемлемая
​Чистовая обработка	Очень хорошая	​Хорошая	​Приемлемая	Очень хорошая
​Глубина резания a p	Большая	Средняя	Большая	Маленькая
​Универсальность	Очень хорошая	​Хорошая	​Приемлемая	Очень хорошая
Производительность	Очень хорошая	​Хорошая	Очень хорошая	​Хорошая

Особенности применения

• Используйте концевые фрезы для ненагруженного резания с высокой прогнозируемой стойкостью совместно с высокопроизводительными патронами
• Для получения минимально возможного вылета минимизируйте расстояние от патрона до режущей кромки
• Для получения стружки удовлетворительной толщины обеспечьте соответствующую подачу на зуб Во избежание образования тонкой стружки, которая может стать причиной вибрации, заусенцев и неудовлетворительного качества обработанной поверхности используйте фрезы с крупным шагом зубьев
• Для получения оптимального соотношения диаметра/длины и стабильности используйте инструмент максимально возможного диаметра
• Для достижения наиболее благоприятного режущего действия используйте попутное фрезерование
• Обеспечьте эвакуацию стружки из канавки. Во избежание скопления стружки используйте сжатый воздух
• Для получения оптимальной стабильности и поддержки в направлении шпинделя используйте соединение Coromant Capto®

Фрезерование канавок концевыми фрезами

При фрезеровании канавки или паза, которое часто называют фрезерованием на всю ширину паза, обрабатывается три поверхности:

• Закрытые с обоих концов пазы – карманы – требуют концевых фрез, способных работать с осевой подачей
• Фрезерование на всю ширину паза концевой фрезой – сложная операция. Глубина резания в осевом направлении, как правило, должна составлять 70% длины режущей кромки. При определении оптимального метода обработки паза следует также учитывать жёсткость станка и эвакуацию стружки
• Концевые фрезы чувствительны к воздействию сил резания. Ограничивающими факторами могут быть отжатие и вибрация, особенно при высоких скоростях обработки и больших вылетах

Обработка шпоночных пазов

Эта операция требует отдельных указаний в дополнение к общим рекомендациям по фрезерованию плоскостей и канавок. Направление сил резания и отжим инструмента при фрезеровании закрытого шпоночного паза не позволяют получить точного прямоугольного сечения. Точность обработки может быть повышена, если использовать фрезу несколько меньшего диаметра и обрабатывать паз за два прохода:

1. Фрезерование шпоночных пазов – черновое фрезерование на полную ширину паза
2. Фрезерование уступов – обработка паза по контуру методом встречного фрезерования для обеспечения перпендикулярности стенок.

На чистовых этапах обработки необходимо работать с небольшой глубиной резания, чтобы минимизировать отжим инструмента, что является определяющим фактором качества обработанной поверхности и геометрической точности паза (угол в 90°).

Фрезерование шпоночных пазов за два прохода

Методы расфрезеровывания закрытого паза или кармана в цельной заготовке

​При подготовке к фрезерованию длинных и узких пазов на всю ширину самым распространённым после сверления методом раскрытия карманов является линейное фрезерование с врезанием под углом.
– Глубокие пазы обрабатываются за несколько проходов

Трохоидальное фрезерование

+ Низкие радиальные силы резания – меньше склонность к вибрации
+ Минимальное отжатие при фрезеровании глубоких канавок
+ Производительный метод для:

• обработки сталей высокой твёрдости и жаропрочных сплавов (ISO H и S)
• областей применения, чувствительных к вибрации

+ Диаметр фрезы должен быть не более 70% ширины паза
+ Хорошая эвакуация стружки
+ Выделяется немного тепла
– Требуется больше программирования

Плунжерное фрезерование

​+ Отлично показывает себя при склонности к вибрации:

• с большим вылетом инструмента
• при фрезеровании глубоких пазов
• при недостаточной жёсткости станка или наладки

– Низкая производительность в стабильных условиях
– Требуется остаточное фрезерование/чистовая обработка
– Фрезерование концевыми фрезами может привести к трудностям с эвакуацией стружки
– Ограниченный выбор инструментов

Черновое фрезерование пазов длиннокромочными фрезами

• Фрезы с высоким показателем скорости съёма металла обычно используются для черновой обработки
• Более короткие версии способны фрезеровать пазы глубиной, равной диаметру фрезы, на стабильных и мощных фрезерных станках
• Для таких операций выбирайте станки с 50 конусом, так как работа фрез данного типа сопровождается высокими радиальными усилиями резания
• Проверьте требования к мощности и крутящему моменту, поскольку они зачастую являются ограничивающими факторами для получения оптимальных результатов
• Подбирайте оптимальный шаг зубьев для каждого типа операции

Более длинные исполнения фрез главным образом
предназначены для обработки кромок (по контуру).

Шаг	​L	​​M	​​H
Область применения	Длинные сборки	Универсальные​	Короткие сборки​
​Фрезерование уступов	​Большая глубина a p /a e	​Средняя глубина a p /a e	Небольшая глубина a p /a e
	Небольшая глубина a p /a e	​Ограничения	​__
v c м/мин	​	​	​

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 пазов

Выемку металла в детали, ограниченную фасонными или плоскими поверхностями, называют пазом. Пазы бывают прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и др. Обработка пазов является распространенной операцией на фрезерных станках различных типов и осуществляется дисковыми, концевыми и фасонными фрезами (рис. 5.23).

Сквозные прямоугольные пазы чаще всего фрезеруют дисковыми трехсторонними фрезами (рис. 5.23, а), дисковыми пазовыми или концевыми фрезами (рис. 5.23, б). При фрезеровании точных пазов ширина дисковой фрезы (диаметр концевой фрезы) должна быть меньше ширины паза, а фрезерование на заданный размер производят за несколько проходов. Обработка пазов концевыми фрезами требует правильного выбора направления вращения шпинделя станка относительно винтовых канавок фрез. Оно должно быть взаимно противоположным.

Фрезерование замкнутых пазов производят на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами (рис. 5.23, г). Диаметр фрез следует принимать на 1...2 мм меньше ширины паза. Врезание на заданную глубину резания осуществляют перемещением стола с заготовкой в продольном и вертикальном направлениях, затем включают продольное движение подачи стола и фрезеруют паз на необходимую длину с последующими чистовыми проходами по боковым сторонам паза.

Криволинейные пазы фрезеруют за один рабочий ход на полную их глубину. Соответственно этому условию назначают результирующее движение подачи, равное сумме векторов поперечного и продольного движения подач. Для уменьшения врезания в местах изменений направлений пазов необходимо вести обработку фрезами с минимальными вылетами и уменьшать скорости подачи.

Фрезерование пазов специальных профилей - Т-образных, типа «ласточкин хвост» - осуществляют на вертикально- или продольно-фрезерных станках за три (Т-образные пазы) или два (пазы типа «ласточкин хвост») перехода. Учитывая неблагоприятные условия работы Т-образных и одноугловых фрез, используемых при выполнении указанных операций, подача на зуб S, не должна превышать 0,03 мм/зуб; скорость резания - 20...25 м/мин.

Особенности фрезерования шпоночных пазов

Шпоночные пазы на валах подразделяют на сквозные, открытые, закрытые и полузакрытые. Они могут быть призматическими, сегментными, клиновыми и др. (соответственно сечениям шпонок). Заготовки валов удобно закреплять на столе станка в призмах. Для коротких заготовок достаточно одной призмы. При большой длине вала заготовку устанавливают на двух призмах. Правильность расположения призмы на столе станка обеспечивается с помощью шипа в основании призмы, входящего в паз стола (рис. 5.24).

Шпоночные пазы фрезеруют пазовыми дисковыми фрезами, пазовыми затылованными (ГОСТ 8543-71), шпоночными (ГОСТ 9140-78) и насадными фрезами. Пазовая или шпоночная фреза должна быть установлена в диаметральной плоскости заготовки.

Фрезерование открытых шпоночных пазов с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, производят дисковыми фрезами. Пазы, в которых не допускается выход канавки по радиусу окружности, фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами.

Гнезда под сегментные шпонки фрезеруют хвостовыми и насадными фрезами на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Направление движения подачи - только к центру вала (рис. 5.25, а).

Для получения точных по ширине пазов обработку ведут на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей (рис. 5.25, б). При этом способе фреза врезается на 0,2...0,4 мм и фрезерует паз по всей длине, затем опять врезается на ту же глубину и фрезерует паз на всю длину, но в другом направлении.

Операцией, аналогичной фрезерованию пазов, является фрезерование канавок на заготовках режущих инструментов. Канавки могут быть расположены на цилиндрической, конической или торцовой части заготовок. В качестве инструмента для обработки канавок применяют одноугловые или двухугловые фрезы.

При фрезеровании угловых канавок на цилиндрической части режущего инструмента с передним углом γ= 0° одноугловыми фрезами вершины зубьев фрез должны проходить через диаметральную плоскость заготовки. Установку фрезы производят с помощью угольника (рис. 5.26, а) по центру вставленного в коническое отверстие шпинделя так, чтобы вершины зубьев фрез и центра совместились, а затем перемещают заготовку в поперечном направлении на величину, равную половине ее диаметра, или по проведенной на торце или цилиндрической поверхности заготовки риске, проходящей через ее диаметральную плоскость (рис. 5.26, б).

При обработке угловых канавок с заданным положительным значением переднего угла γ торцовая поверхность одноугловой фрезы должна находиться от диаметральной плоскости на некотором расстоянии х (рис. 5.26, в), которое можно определить по формуле

где D - диаметр заготовки, мм; γ - передний угол,°.

Вершины зубьев двухугловой фрезы при настройке на обработку угловых канавок следует установить в диаметральной плоскости с помощью одного из рассмотренных выше способов, а затем - сместить заготовку относительно фрезы на величину х (рис. 5.26, г), которая зависит от диаметра заготовки D, глубины профиля канавки h, угла рабочей фрезы 8 и переднего угла фрезы γ:

x = D/(2sin(γ+δ) - hsinδ/cosγ).

При γ= 0° x = (D/2 - /0)sinδ.

Заготовка может быть установлена и закреплена одним из следующих способов: в центрах делительной головки и задней бабки или в центрах на оправке.

Угловые фрезы также используют при фрезеровании угловых канавок на конической поверхности. Устанавливают фрезы относительно диаметральной плоскости заготовки так же, как и при фрезеровании угловых канавок на цилиндрической поверхности.

Заготовка при фрезеровании угловых канавок на конической поверхности может быть закреплена в трехкулачковом патроне, на концевой оправке, вставленной в коническое отверстие шпинделя делительной головки или в центры делительной головки и задней бабки. Последний из перечисленных способов установки заготовки используют при небольшом угле конусности.

Фрезерование уступов

Две взаимно-перпендикулярные плоскости образуют уступ. На заготовках может быть один или несколько уступов. Обработка уступов - это распространенная операция, которую и осуществляют дисковыми или концевыми фрезами, или набором дисковых фрез (рис. 5.27, а - в) на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках так же, как и обработку пазов. Уступы, имеющие большие размеры, фрезеруют торцовыми фрезами (рис. 5.27, г).

Торцовые фрезы используют при фрезеровании заготовок с широкими уступами на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Деталь с симметрично расположенными уступами обрабатывают на двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа деталь в приспособлении поворачивают на 180°.

Для легкообрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют дисковые фрезы с нормальными и крупными зубьями. Фрезерование труднообрабатываемых материалов следует вести фрезами с нормальными и мелкими зубьями. При фрезеровании уступа следует брать дисковую фрезу, ширина которой на 5...6 мм больше ширины уступа. В этом случае точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы.

Разрезание заготовок

Операции полного отделения части материала от заготовки, разделения заготовок на отдельные части, а также образования одного или нескольких мерных узких пазов (прорезей, шлицов) осуществляют отрезными и прорезными фрезами. Диаметр отрезной фрезы следует выбирать по возможности минимальным. Чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость.Заготовки чаще всего устанавливают и закрепляют в тисках (рис. 5.28). Отрезку тонкого листового материала и его разрезку на полосы предпочтительнее вести при попутном фрезеровании и небольших подачах (S_= 0,01...0,08 мм/зуб). Скорости резания при отрезании отрезными и прорезными фрезами из быстрорежущей стали в зависимости от глубины фрезерования и подачи на зуб фрезы составляют: при обработке заготовок из серого чугуна v=12...65 м/мин; из ковкого чугуна - 27...75 м/мин; из стали - 24...60 м/мин.

Контроль пазов, уступов и разрезанных заготовок

Эту операцию производят измерительным инструментом (табл. 5.1).

Клеить щит можно из узких брусков, считает А. Ильин из г. Шумерля (Чувашия), нужно только сделать несложный станок для фрезерования пазов.

При изготовлении некоторых конструкций, в частности, ульев требуются доски шириной 350 мм. Найти и приобрести доски такой ширины трудно. Есть у широких досок и недостаток: они коробятся в процессе эксплуатации ульев, поэтому я решил от широких досок отказаться. Лучше склеить щит из узких досок или просто брусков. Но прочность клеевого соединения встык профугованных краев досок слишком мала, соединение «в шпунт-гребень» более прочное, но прочность его оказалась недостаточной, да и отход материала велик.

Выход нашел такой. Обрабатываю только те стороны досок (брусков), которые потом предстоит склеивать между собой. На станке фрезерую на строганных сторонах ряд пазов шириной 2 мм, глубиной 3 мм. Промазываю клеем поверхности, подлежащие склеиванию, и соединяю доски между собой так, чтобы гребни и пазы на досках вошли друг в друга. Гребни плотно входят в пазы, иногда приходится их даже вбивать. Работать надо осторожно, чтобы при ударе не замять пазы. Я обычно для этих целей использую вспомогательный брусок, с одной стороны которого профрезерованы пазы. Брусок кладу на доску и, совместив пазы, ударяю киянкой. Когда весь щит собран, сжимаю его двумя струбцинами и просушиваю. Склеенный щит строгаю с двух сторон на фуговальном станке до нужной толщины. Из таких щитов можно собрать прочный улей. Клей применяю мездровый или казеиновый. Подходят любые водостойкие клеи: К-17, ВИАМ-БЗ, эпоксидный и т.д.

Станок для фрезерования пазов у меня сделан на трехфазном двигателе мощностью 0,3 кВт, 2850 об/мин. Он подключен к сети 220 В по обычной «конденсаторной» схеме «треугольник». Такой малой мощности вполне достаточно для работы. На валу двигателя закреплены ножевая головка, состоящая из трубки с гайкой, фрез и шайб. Фрезы сделаны из готовых фрез для работы по металлу диаметром 100 мм. Чтобы они могли резать древесину, часть зубьев удалена на наждачном круге и оставлены по 4 зуба.

Фреза собрана на трубке, между отдельными фрезами установлены шайбы такой толщины, чтобы между ними был зазор 2 мм, конструкция стягивается гайкой. Чтобы станок работал без вибрации и ударов, режущие кромки зубьев устанавливают смещенными относительно друг друга на 5-10 мм. Станок работает тихо, выбросов заготовки не бывает.

Стол с ограничивающей рамкой (линейкой) для равномерной подачи заготовки прикреплен непосредственно к корпусу двигателя.

Станок легко переносится, вес не более 8 кг. Крепится к столу (верстаку) двумя шурупами.

Фрезерование уступов и пазов

К атегория:

Фрезерные работы

Фрезерование уступов и пазов

Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов. Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные. Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми или с выходом и закрытыми.

Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках. К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования определяют метод обработки.

Фрезерование уступов и пазов осуществляют дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.

Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами. Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (СТ СЭВ 573-77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-71), трехсторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755-78), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-78). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлениями канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными: Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.

Рис. 1. Уступы

Рис. 2. Типы пазов по форме

Рис. 3. Лазы: сквозные, с выходом и закрытые

Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние. Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние- для фрезерования уступов и плоскостей. Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°. Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежу-щих фрез).

Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.

Выбор типа и размера дисковых фрез. Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - В, D, d и z. Для фрезерования легкообрабаты-ваемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.

Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает ее стойкость.

Рис. 4. Выбор диаметра дисковых фрез

На рис. 5, а, б показана схема фрезерования двух уступов на детали. Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно осуществляют дисковой двусторонней фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать дисковую трехстороннюю фрезу, так как надо обработать поочередно по одному уступу с каждой стороны детали.

Рис. 5. Фрезерование уступа дисковой фрезой

Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами. При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3-5 мм).

При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, когда биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезеро-ванного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду,’ особенно при обработке точных по ширине пазов.

Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмаса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.

При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением.

Точную установку фрез на заданную глубину производят специальными установками или габаритами, предусмотренными в приспособлении. На рис. 6 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 6, а) или угольник (рис. 6, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп толщиной 3-5 мм во избежание соприкосновения зуба фрезы с закаленной поверхностью установа. Если обработку одной и той же поверхности осуществляют за два прохода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.

Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез. При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез. Для получения требуемого расстояния между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец.

При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец. При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов. Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры. На рис. 7 показана схема расположения индикаторных упоров на горизонтально-фрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола. Поднимать и опускать стол на заданную величину с помощью такого приспособления можно при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.

Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.

Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами. Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Концевые фрезы (ГОСТ 17026-71*) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.

Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями (ГОСТ 4675-71) предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, ковкой.

Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 20533-75-20539-75) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).

Рис. 6. Применение установок для фрез

В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев три. Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.

Получить точный размер по ширине паза можно его обработкой за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер.

В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением. На рис. 8 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика. В это отверстие вставляется втулка под цанги с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами. При повороте втулки гайкой при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбг соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).

При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз для выталкивания фрезы из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя.

Рис. 8. Патрон для фрезерования мерных пазов стандартными фрезами

Рис. 9. Фрезерование наклонной плоскости в тисках

Рис. 10. Фрезерование выемки корпусной детали

Другие виды работ, выполняемые концевыми фрезами. Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.

Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных. На рис. 9 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно обрабатывать различные выемки (гнезда). На рис. 10 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовке производится по разметке. Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.

В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку, чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.

Фрезерование уступов торцовой фрезой. Уступы можно фрезеровать как на вертикально-, так и на горизонтально-фрезерных станках. Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно осуществлять при закреплении заготовок в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

-

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Выбор режимов резания.

Рекомендуемые режимы резания при фрезеровании пазов приведены в табл. 2 и 3. Исходя из условий обработки (материала детали, режущего инструмента, точности и шероховатости поверхности) табличным способом определяют необходимые скорости резания и подачу для каждого технологического перехода. В целях уменьшения вспомогательного времени на изменение режимов резания, желательно, чтобы большее количество технологических переходов имело одинаковые режимы резания.

По принятому табличному значению скорости резания определяем число оборотов шпинделя станка по формуле:

(1)

где, n-число оборотов шпинделя, об/мин

V-скорость фрезерования, м/мин

D-диаметр фрезы, мм

Полученное значение n корректируют до ближайшего паспортного и уточняют фактическую скорость резания.

Ширина паза или уступа b, мм	Твердость обрабатываемого материала, НВ	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун
Глубина резания t, мм
≤3	≤5	>5	≤3	≤5	>5
		Дисковые фрезы из быстрорежущей стали
-	≤229	0,06-0,10	0,07 - 0,12
-	230 -287	0,04 - 0,08	0,06 - 0,10
-	>287	0,03 - 0,06	0,04 - 0,08
		Дисковые фрезы с пластинами из твердого сплава
	≤229	0,06-0,10	0,07 - 0,12
-	230 -287	0,04 - 0,08	0,06 - 0,10
-	> 287	0,03 - 0,06	0,04 - 0,08
		Фрезы концевые из быстрорежущей стали
	≤287	0,15 - 0,25	0,12 - 0,2	0,1 -0,15	-	-	-
	≤287	0,12 - 0,2	0,1 -0,15	0,08 - 0,12	-	-	-
	≤287	0,1 -0,15	0,08 - 0,1	0,06-0,1	-	-	-
		Фрезы концевые с твердосплавными пластинками
	≤287	-	-	-	0,12-0,18	0,10-0,15	0,08-0,01
	>287	-	-	-	0,01 - 0,15	0,04-0,10	0,05-0,08

Материал рабочей части режущего инстру­мента	Глуби­на реза­ния, t, мм	Скорость резания мм/мин при подаче на зуб фрезы, мм/зуб.
0,02	0,04	0,06	0,1	0,15	0,2	0,3	0,02	0,04	0,06	0,01	0,15	0,2	0,3	0,4
Сталь	Чугун
		Дисковые фрезы
Быстроре­жущая сталь								-								-
Твердый сплав		420 350 280	340 310 250	310 280 220	280 220 180	220 160 140	120 100	-	200 160 140	180 140 120		140 110	110 100	110 90	100 80	-
		Прорезные фрезы из быстрорежущей стали
Быстроре­жущая сталь		-				-	-	-	-	40 30 22 15		25 18 13	-	-		-
		Цилиндрические фрезы
Твердый сплав	50* >50*	-	-	.	-	-	-	-	.							.

* Ширина паза или уступа, b

z - число зубьев фрезы

n - число оборотов шпинделя, об/мм

Полученное значение S M - корректируют до ближайшего по паспорту станка.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

6.1 Основные данные горизонтально-фрезерного станка модели 6П80Г:

6.2 Заготовка - деталь общемашиностроительного применения с параллельными плоскостями и четырехугольным контуром в плане с прямыми углами без отверстий. Рекомендуемое конструктивное исполнение детали приведено на рис. 8. Материал деталей - сталь средней твердости: сталь 35 ГОСТ 1050-88. Возможен чугун СЧ 20 ГОСТ 1412-88. Исходной заготовкой может быть поковка (из стали) или простейшая отливка (из чугуна). Допускается - сортовой горячекатаный прокат квадратного сечения по ГОСТ 2591-88.

Рис. 8 Конструктивное исполнение обрабатываемой детали.

6.3 Бланки операционных карт по ГОСТ 3.1404-86, форма 2, 2а к 3 и карты эскизов по ГОСТ 3.1105-84, форма 7 и 7а для оформления технологической документации в виде приложения к отчету.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

7.1. Инструктаж по технике безопасности.

7.2. Подготовительный этап.

7.2.1 Изучают общую компоновку станка, органы управления. Запоминают движения рабочих органов, которые могут быть основными (рабочими) и вспомогательными. Вычерчивают общую компоновочную схему станка, которая затем войдет как составная часть в отчет по работе.

7.2.2 Изучают технологический процесс изготовления заданной детали, подробно вникая в содержание операции, режимы обработки и контроля исполнительных размеров. Вычерчивают эскиз обрабатываемой детали.

7.2.3 Рассматривают содержание работ по наладке и настройке станка на выполнение заданной операции.

7.2.4 Рассматривают упоминаемый в техпроцессе режущий и измерительный инструмент, технологическую оснастку.

7.3 Исполнительный этап.

7.3.1 По операционной карте техпроцесса осуществляют наладку и настройку станка.

7.3.1.1 Установка фрезы. Сначала фреза закрепляется на оправке, затем этот комплект с помощью тонкой оси проходящей внутри шпинделя, закрепляется одним концом в коробке скоростей, а вторым - в опоре подвесного кронштейна.

7.3.1.2 Установка приспособления на стол станка. Подъемно-транспортным устройством поворотные тиски опускают на стол станка и закрепляют с помощью специальных болтов, головки которых располагаются в Т-образных пазах стола, а также шайб и гаек.

7.3.1.3 Включив станок, проверяют работоспособность рабочих органов, обеспечивающих основные движения: вращение шпинделя, продольное, поперечное и вертикальное перемещение стола и его консоли.

7.3.1.4 Настройка станка на установленный режим работы состоит в установлении маховиком коробки скоростей частоты вращения шпинделя фрезы и установлении подачи стола с помощью рукоятки на коробке подач.

7.3.1.5 Установка и закрепление заготовки в тисках производится в соответствии с указанными в операционной карте технологическими базами.

7.3.2 Установка стола относительно фрезы в вертикальной плоскости производят "методом пробных стружек". Для этого расположив заготовку под фрезой, поднимают стол до касания с зубьями фрезы, затем отводят его в сторону. По лимбу вертикальной подачи стола, поднимают стол на величину глубины резания чернового фрезерования.

7.3.3 Установка стола относительно фрезы в горизонтальной плоскости производят по лимбу поперечной подачи стола.

7.3.4 Производят черновое фрезерование паза и отводят стол станка в исходное положение.

7.3.5 Точно измеряют полученный размер паза и производят вертикальное перемещение стола вверх на величину, недостающую до заданного размера (глубину паза).

7.3.6 Производится чистовое фрезерование, контроль поверхности и размеров паза после обработки.

7.3.7 В процессе обработки детали в соответствующие графы операционной карты заносят фактические данные о режимах резания, режущем и измерительном инструменте.

7.4 Выполняют графическую часть работы: операционный эскиз, отдельные приемы настройки и наладки станка, общую компоновочную схему станка, эскиз обрабатываемой детали.

ОБРАБОТКА ПАЗОВ ФРЕЗЕРОВАНИЕМ

Процесс фрезерования является одним из основных в сущест­вующих технологических процессах механической обработки деталей машин и механизмов. На фрезерных станках разрезают заготовки, фрезеруют плоскости, пазы, уступы, обрабатывают криволинейные и винтовые поверхности тел вращения, нарезают резьбу. Из всех способов обработки пазов наибольшее распространение получили раз­личные виды фрезерования. Фрезерование проводится различными фрезами: - дисковыми трехсторонними и двухсторонними, концевыми, угловыми и др. Фрезерованием концевыми фрезами обеспечивается шероховатость поверхности в пределах R a =25 6,3мкм, чистовым фрезерованием можно достичь шероховатости R a =6,3 1,6 мкм. Точность обработки пазов соответствует 8 14 квалитетам точности.

При обработке фрезерованием, как правило, вращательное движение получает режущий инструмент, а закрепленной в при­способлении обрабатываемой детали сообщается поступательное движение в направлении подачи.

При обработке пазов наряду с качеством (шероховатостью) обрабатываемых поверхностей необходимо обеспечить:

Точность координирующих размеров;

Точность формы обрабатываемой поверхности (паза, уступа, канавки);

Точность расположения обрабатываемой поверхности относительно других, заданных поверхностей детали (параллельность, соосность, перпендикулярность).

Фрезерование пазов деталей средних размеров производят на горизонтально- и вертикально - фрезерных станках.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Научиться разрабатывать технологические процессы фрезерных операций на современных фрезерных станках и получить навыки наладки этих станков для обработки пазов в деталях общемашино­строительного применения.

Ознакомиться с теоретическими положениями по технологии и методам фрезерования пазов.

Ознакомиться с горизонтально- фрезерным станком, режущим инструментом, лабораторным оборудованием, инструментом, оснасткой и другими материалами.

- Ознакомиться с методикой к порядком выполнения лабораторной работы.

На основании исходных данных спроектировать технологический процесс фрезерования паза.

Выполнить наладку станка и пробную обработку заданной детали.

Оформить отчет по лабораторной работе с представлением необходимой технологической документации, выполненной с соблюдениями требований стандартов ЕСКД и ЕСТД.

Ответить на вопросы для самопроверки.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ