Фрезерование

Классификация методов обработки поверхностей фрезерованием.

Фрезерование – лезвийная обработка резанием линейчатых поверхностей многозубым инструментом – фрезой; главное движение, вращательное, придается инструменту; движение подачи, прямолинейное, придается заготовке в направлении любой из координатных осей.

Поверхность называется линейчатой, если она описывается движением образующей (прямой) по направляющей (некоторой линии). Фреза – цилиндрический многозубый инструмент с зубьями на торце и (или) образующей.

Рассмотрим схемы обработки поверхностей на универсальных горизонтально-фрезерном (далее – ГФС) и вертикально-фрезерном (далее – ВФС) станках. (ГФС имеет горизонтальную ось вращения фрезы, ВФС – вертикальную.)

Горизонтальные плоскости фрезеруют цилиндрическими фрезами на ГФС (рисунок 2.28, а) или торцевыми фрезами на ВФС (рисунок 6.29, а). Горизонтальные плоскости чаще обрабатывают торцевыми насад­ными фрезами, так как они имеют более жесткое закрепление и обеспечивают плавную, безвибрационную обработку. При большой ширине обрабатываемой плоскости используют торцевые фрезы и обработку ведут в несколько последовательных рабочих ходов. Узкие горизонтальные плоскости удобно обрабатывать концевыми фрезами.

а – горизонтальных;

Рисунок 2.28 Обработка плоскостей на ГФС

Вертикальные плоскости на ГФС обрабатывают торцевыми насадными фрезами (рисунок 2.28, б)или фрезерными головками, а на ВФС – концевыми фрезами (рисунок 2.29, б). Большие по высоте вертикальные плоскости удобнее обрабатывать на ГФС с использованием вертикальной подачи. Обработку небольших по высоте вертикальных плоскостей можно обрабатывать на ГФС с помощью концевых или дисковых фрез. Наклонные плоскости небольшой ширины обрабатывают на ГФС одноугловой фрезой (рисунок 2.28, в). Широкие наклонные плоскости обрабатываются на ВФС (рисунок 2.29, в) с поворотом шпиндельной головки торцевой насадной или концевой фрезами.

Рисунок 2.29 Обработка плоскостей ВФС

Одновременную обработку нескольких поверхностей (вертикальных, горизонтальных и наклонных) едут на ГФС (рисунок 2.28, г), установив на оправку набор фрез. Горизонтальные уступы и пазы обрабатывают дисковыми односторонними (рисунок 2.28, д) и трехсторонними (рисунок 2.30, а) фрезами на ГФС или концевыми фрезами (рисунок 2.29, г; рисунок 2.30, б) на ВФС.

а, б – прямоугольных;

в – полукруглых;

г – типа «ласточкин хвост»;

д – Т-образных;

е, ж – шпоночных;

Dr – движение резания;

Ds – движение подачи

Рисунок 2.30 Обработка пазов

Фасонные пазы с криволинейной образующей обрабатываются на ГФС фасонными дисковыми фрезами (рисунок 2.30, в). Пазы типа «ласточкин хвост» или Т-образные обрабатывают на ВФС (рисунок 2.30, г, д). На рисунке 2.30, е, ж показаны приемы фрезерования шпоночных пазов под призматические и сегментные шпонки.

2.8.2 Типы фрез. Фрезы классифицируются по следующим параметрам: различают фрезы цельные и составные. Цельные фрезы бывают цилиндрические, дисковые, концевые, торцевые. Составные фрезы представляют собой сложные конструкции из корпуса (диска, полого или непустотелого цилиндра) и вставных ножей разной конфигурации. Обычно составные фрезы применяют для получения фрезерованием сложных фасонных поверхностей, при этом в корпуса составных фрез можно вставлять комплекты разных по форме сменных ножей в зависимости от требуемой формы поверхности.

Цилиндрические фрезы имеют зубья только на образующей, обычно используются в наборе из двух и более фрез для обработки ступенчатых поверхностей заготовок. Промышленностью выпускаются цельные цилиндрические фрезы из быстрорежущей стали и сборные цилиндрические фрезы, оснащенные винтовыми пластинами из твердого сплава.

Быстрорежущие фрезы выпускаются двух типов: тип 1 – с мелким зубом, тип 2 – с крупным зубом. Тип 1 используется для получистовой и чистовой обработки плоскостей, тип 2 – для черновой обработки. Размеры выпускаемых мелкозубых фрез (наружный диаметр*длина*число зубьев):

50*(50; 63; 80)*12;

63*(50; 63; 80; 100)*14;

80*(63; 80; 100; 125)*18.

Крупнозубые фрезы имеют такие же размеры, но число зубьев соответственно 6; 8; 10 (12). Передний и задний углы у обоих типов фрез γ = 15°, α = 16°, угол наклона винтовых канавок у мелкозубых фрез 30...35°, у крупнозубых – 40°.

Твердосплавные фрезы имеют размеры:

63*(45; 70; 96)*8;

80*(45; 70; 96)*8;

100*(45; 72; 100)*10;

125*(70; 100)*12. Передний угол у этих фрез отрицательный (-15°), задний угол 16°, угол наклона винтовых канавок для фрез диаметром 63 мм – 24°, диаметром 80 и 100 мм – 30°, диаметром 125 мм – 46°.

Цельные дисковые фрезы из быстрорежущей стали бывают пазовые, с зубьями на образующей и одном из торцов – двусторонние, на образующей и обоих торцах – трехсторонние, одноугловые, двухугловые, полукруглые

выпуклые, полукруглые вогнутые, прорезные (шлицевые) и отрезные.

Дисковые трехсторонние фрезы предназначены для фрезерования пазов по 9-му квалитету и уступов в стальных и чугунных заготовках. Размерный ряд фрез (наружный диаметр*ширина*диаметр отверстия*число зубьев):

50*(4... 10)*16*14;

63*(4... 16)*22*16;

80*(5...20)*27*18;

100*(6...25)*32*20;

125*(8...28)*32*22. Изменение ширины фрезы: от 4 до 10 мм – через 1 мм; от 10 до 20 мм – через 2 мм; 22; 25 и 28 мм. Выпускаются фрезы с прямыми зубьями (50... 125 мм) и с разнонаправленными зубьями (63... 125 мм), угол наклона зубьев – 15°. Геометрические параметры режущей части: передний угол 15°, задний угол периферийных зубьев 20°, торцевых – 6°. Недостатком этих фрез является их сложная заточка, выполняемая как по диаметру, так и по торцам, при этом теряется размер по ширине фрезы после переточки.

Пазовые фрезы более просты по конструкции, чем трехсторонние. Для сохранения размера фрезы по ширине при переточке зубья на торцевых режущих кромках выполнены без вспомогательного угла в плане и имеют длину 1 мм. Поэтому переточка фрезы выполняется только по главной режущей кромке.

Угловые фрезы предназначены для обработки пазов, скосов й винтовых поверхностей на режущем инструменте. Фрезы с углом φ = 50...85° имеют угол φ ₁ равный 15°, при φ = 90°; φ ₁ = 20°, при φ = 100° φ ₁ = 25°.

Полукруглые выпуклые и вогнутые фрезы предназначены для; фрезерования фасонных (полукруглых) канавок и выступов. Выпускаются диаметром 50... 130 мм. Радиус профиля канавки (выступа): 1, 6; 2; 2, 5; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20 и 25 мм,

Прорезные (шлицевые) и отрезные фрезы предназначены для обработки узких канавок или для отрезания (разрезания) материала. Они работают в очень неблагоприятных условиях: нежесткая рабочая часть, наличие двух боковых (вспомогательных) режущих кромок при малой главной режущей кромке, стесненные условия образования и отвода стружки – все это приводит к частым поломкам фрез, вибрациям при резании, выбору малых подач на зуб (0, 002...0, 02 мм/зуб).

Торцевые фрезы более универсальны, чем цилиндрические. В основном их применяют для обработки плоскостей. Обычно торцевые фрезы выполняются цельными из быстрорежущей стали, сборными со вставными ножами из быстрорежущей стали, сборными со вставными или напаянными пластинами из твердого сплава, сборными с механическим креплением многогранных или круг­лых вращающихся неперетачиваемых твердосплавных пластин.

Сборные фрезы с ножами из быстрорежущей стали выпускаются диаметром 80...250 мм, с ножами, оснащенными твердым сплавом, – 100... 630 мм. Эти фрезы состоят из стального корпуса, в пазах которого с помощью клиньев зажимаются режущие ножи. Конструктивно сборные фрезы с механическим креплением неперетачиваемых пластин отличаются тем, что в пазы стального корпуса вставляются резцы прямоугольного сечения. На резцах механическим способом крепятся неперетачиваемые пластины. Каждый резец установлен с возможностью перемещения вдоль пазов корпуса с помощью специального винта. Эффективность этих фрез по сравнению с фрезами со вставными ножами состоит в повышении стойкости в 1, 5 – 2 раза, сокращении ма­шинного времени обработки на 25...50%, сокращении расхода твердых сплавов, в возможности использования хрупких или не поддающихся напайке твердых или иных сплавов, аннулировании операции заточки фрезы (после изнашивания одной грани пластины последняя поворачивается, и резание происходит неизношенной гранью), возможности настройки фрезы на обработку определенного размера.

Концевые фрезы выполняются цельными из быстрорежущей стали или с напаянными пластинами из твердого сплава. Концевыми фрезами обрабатываются плоскости, уступы, прямоугольные и призматические пазы, криволинейные поверхности и т.п. Промышленностью выпускаются фрезы общего назначения (для обработки конструкционных сталей и чугунов) и специализированные (для обработки легких сплавов, труднообрабатываемых материалов).

Цельные фрезы из быстрорежущих сталей выполняются с цилиндрическим или коническим хвостовиком, с крупным или мелким зубом (тип 1 или 2). Фрезы для обработки стали и чугуна выполняются со спиральными канавками с неравномерным окружным шагом. Угол наклона спирали 30...45°, передний угол 15°, задний угол 14°.

Цельные твердосплавные фрезы используются для обработки заготовок из нержавеющих, высокопрочных, жаропрочных сталей и титановых сплавов. Диаметр фрез 3... 12 мм, длина режущей части 8...25 мм. Фрезы выполняются с неравномерным окружным шагом зубьев. Материал режущей части – твердые металлокерамические сплавы.

Твердосплавные фрезы с напаянными пластинами выпускаются с прямыми и винтовыми канавками.

Фрезы для обработки Т-образных пазов выпускаются с цилиндрическим или коническим хвостовиком. Фрезы с цилиндричес­ким хвостовиком выполняются диаметром 6...24 мм, с числом зубьев — 6 или 8, с наклоном зубьев 10°. Фрезы с коническим хвостовиком выпускаются в двух исполнениях: исполнение 1 — диаметр 6...28 мм, число зубьев 6 или 8, наклон зубьев 10°, рекомен­дуются для работы по чугуну; исполнение 2 — диаметр 10...54 мм, число зубьев 4, 6 или 8, наклон зубьев 15...25°, рекомендуются для работы по стали.

Шпоночные фрезы предназначены для получения шпоночных пазов под призматическую или сегментную шпонку. Промышленность выпускает фрезы для призматических шпонок (цельные быстрорежущие и твердосплавные, с напаянными пластинами из твердого сплава), фрезы для сегментных шпонок (цельные быстрорежущие). Фрезы шпоночные цельные быстрорежущие выпуска­ются с цилиндрическим хвостовиком – диаметром 2...25 мм, с коническим хвостовиком – диаметром 10...40 мм.

Фрезы шпоночные цельные твердосплавные выпускаются с цилиндрическим хвостовиком диаметром 2... 12 мм. Фрезы с напаянными пластинами из твердого сплава имеют диаметр 10... 25 мм. Фрезы для пазов сегментных шпонок выпускаются под шпонки от 4х 1, 0 до 10 х 2, 5 мм.

Фрезы фасонные – фрезы, имеющие фасонную образующую. Предназна-чаются для обработки фасонных поверхностей. Обычно крупные предприятия, имеющие собственное ремонтно-инструментальное производство, самостоятельно изготавливают необходимые им фасонные фрезы. Промышленностью выпускаются фрезы дисковые полукруглые выпуклые и вогнутые, фрезы мо­дульные дисковые или концевые для нарезания зубчатых венцов цилиндрических колес методом копирования.