II Особенности различных видов механической обработки
1 Фрезерование
Фрезерованием называется лезвийная обработка вращающимся инструментом, при которой подача не совпадает с осью вращения.
Различают фрезерование торцовой, цилиндрической, концевой фрезами. Эти три основных вида инструментов имеют ряд разновидностей.
1.1 Обработка торцовыми фрезами
Торцовые фрезы предназначены для обработки плоскостей. Ножи в виде многогранных быстросменных пластин имеют чаще всего радиальное расположение в корпусе, но есть конструкции и с торцовым расположением. Ножи в корпусах фрез могут иметь крупные, нормальные и мелкие шаги. В пространстве между соседними ножами должна разместиться снятая каждым ножом стружка. Если объем снятой стружки превысит свободное пространство между ножами, это приведет к поломке режущих пластин.
Метод формообразования при работе торцовой фрезой – следом инструмента. Это делает работу с точки зрения качества обработанной поверхности исключительно надежной. Всегда сохраняется вершина режущей пластины, которая формирует обработанную поверхность.
Финишная обработка может быть выполнена однозубой фрезой. Потери производительности в связи с уменьшением числа зубьев и подачи на оборот фрезы может быть компенсирована высокой скоростью. Если применить фрезу из композита 01 (эльбора), то по чугуну можно использовать скорость более 400 м/мин.
Для получения высокой точности по плоскостности обработанной поверхности ось вращения фрезы должна быть перпендикулярна движению подачи. Если это условие нарушено, то при обработке широких поверхностей «строчками» на стыке соседних рабочих ходов возникают ступеньки. Для уменьшения высоты ступенек можно попытаться изменить направление подачи на перпендикулярное. Если шпиндель расположен с меньшими отклонениями от перпендикулярности к этому новому направлению, то ступеньки исчезнут, а появится вогнутость на каждой строчке. Высота вогнутости в два раза меньше, чем высота ступенек, образующихся в первом случае.
Если нужно фрезеровать поверхность, ширина которой меньше диаметра фрезы, то не безразлично расположение оси фрезы относительно боковых сторон обрабатываемой поверхности. Ее положение должно быть таким, чтобы вход каждого зуба фрезы начинался с возможно большей толщины стружки и заканчивался на выходе из заготовки малой толщиной стружки. Это достигается путем смещения положения оси фрезы к одной из боковых сторон заготовки.
Главный угол в плане у торцовых фрез может принимать значение от 30 до 90 градусов, передний от -10° до +20°. Если нужно фрезеровать уступ, то нужно применить фрезу с главным углом в плане, равным 90°. При выполнении обработки по корке с ударами предпочтение следует отдавать фрезе с меньшим главным углом в плане. Фрезу с отрицательным передним углом используют при фрезеровании закаленных материалов. Большие передние углы находят применение при обработке цветных металлов и сплавов этих металлов.
Существует много способов крепления режущих пластин в корпусе (прихваты, рычаги, клинья). Но все более широкое применение находит непосредственное крепление конической головкой винта. Расстояние от гнезда под пластину до резьбового крепежного отверстия в корпусе фрезы несколько меньше, чем размер от граней пластины до отверстия в ней. В связи с этим винт своей конической головкой не только притягивает пластину к опорной поверхности, но и прижимает ее в угол, образованный боковыми поверхностями гнезда корпуса. Силы резания осуществляют дополнительное закрепление пластины в корпусе.
Крепление конической головкой привлекательно не только своей простотой, но и тем, что отсутствуют элементы крепления пластины, отнимающие пространство между ножами, столь необходимое для размещения стружки.
При назначении режимов резания с целью достижения высокой производительности руководствуются следующими соображениями.
Глубина резания t при торцовом фрезеровании не может превышать высоту рабочей кромки режущей пластины. Кроме того, большая глубина может вызвать вибрации.
От величины подачи на зуб sz зависит объем стружки, собирающийся в пространстве между зубьями. Если ширина фрезерования мала по сравнению с диаметром фрезы, то подача может доходить до 0,4 мм/зуб. Но если ширина фрезерования близка к диаметру, то подача должна быть снижена до 0,07 – 0,15 мм/зуб.
Выбор скорости резания v зависит от материала режущих пластин, физико-механических свойств обрабатываемого материала и выбранного периода стойкости. Период стойкости увеличивают с увеличением числа зубьев. Малый период стойкости дает возможность работать с высокими скоростями резания, но может снизить экономические показатели, так как не только увеличит расход режущего инструмента, но и вспомогательное время, которое уйдет на изменение положения режущих кромок, что особенно существенно у многозубых фрез. Практически период стойкости выбирают в пределах от 100 до 500 мин.
Основное время to при торцовом фрезеровании поверхности шириной В, длиной L, при припуске h может быть подсчитано по формуле:
to
=
где D – диаметр фрезы, мм;
t – глубина резания, мм;
sz – подача на зуб, мм/зуб;
z – число зубьев фрезы;
n – частота вращения, об/мин.