6.5.4. Схеми фрезерування

Залежно від напрямку обертання фрези та напрямку подачі заготовки розрізняють фрезерування проти і за подачею.

Фрезерування проти подачі здійснюється тоді, коли напрям­ки руху фрези й заготовки протилежні (рис. 6.5.4, а). Тут товщи­на зрізуваного шару металу змінюється від нуля до найбільшо­го значення а_тах, внаслідок чого навантаження на зубець фрези поступово зростає. Вертикальна складова сили різання, що діє на заготовку, намагається відірвати її від стола верстата. В почат­ковий момент контакту зубець фрези не ріже, а лише деформує метал заготовки, поверхнево зміцнюючи його. Фрезерування проти подачі доцільно застосувати для обробки заготовки з твер­дим поверхневим шаром.

Фрезерування за подачею характеризується збігом напрям­ків обертання фрези й напрямку подачі (рис. 6.5.4, б). У цій

схемі товщина зрізуваного шару змінюється від а_тах до нуля. Оскільки зубець фрези під час врізування бере на себе максималь­не навантаження, то між гвинтом і гайкою верстата не повинно бути зазору. Вертикальна складова від сили різання притискає заготовку до стола, що зменшує вібрації. Якість поверхні вища, ніж під час фрезерування за подачею.

6.5.5. Сили різання й потужність під час фрезерування

Під час фрезерування на кожен зубець, що перебуває в кон­такті зі заготовкою, діє сила різання F_lt F₂, F₃, ..., F_a, Для цилін­дричної фрези з гвинтовим зубцем кожну з цих сил, наприклад силу F,, можна розкласти на три складові (рис. 6.5.5):

• головну складову F_!x, що лежить у площині різання;

• радіальну складову-f)_yi, скеровану по радіусу фрези;

• осьову складову F_XI, скеровану паралельно до осі фрези. Рівнодійну cunF₂₁,F₁₂,F_la,...,F_2n позначимо через F_z, рів-

нодійну F_yi,F_y2,Fy₃ F_ya — через F_y і рівнодійну сил

F_Xl,F_X2,F_X3 F_Xn — через F_x . Сила F_g виконує основну роботу

різання. її значення (Н) обчислюють за емпіричною формулою:

де C_f — коефіцієнт, що залежить від властивостей оброблюва­ного матеріалу й умов обробки; S₂ — подача на зубець, мм/зуб; z — кількість зубців фрези; t — глибина різання, мм; В — ширина фрезерування, мм; D — діаметр фрези, мм.

Коефіцієнт C_F та показники степенів х, у, z подані в довідко­вій літературі.

За силою F_г (Н) і швидкістю різання v (м/хв) визначають ефективну потужність (кВт):

Сила F_y діє на підшипники шпинделя й згинає оправку, на якій встановлена фреза:

За осьовою силою F_x розраховують підшипники шпинделя й деталі механізму поперечної подачі верстата:

6.5.6. Фрезерні верстати

Фрезерні верстати обробляють заготовки багатовістряним інструментом — фрезою, яка, обертаючись, виконує го­ловний рух різання D_r, а заготовка отримує неперервний рух подачі D_s.

Фрезерні верстати поділяють на такі типи:

1. — вертикально-фрезерні консольні,

2. — неперервної дії,

4. — копіювальні та гравірувальні,

5. — вертикально-фрезерні безконсольні,

6. — поздовжньо-фрезерні,

7. — широкоуніверсальні консольні,

8. — горизонтально-фрезерні консольні,

9. — різні.

Перший, сьомий і восьмий типи можна об'єднати в консоль­но-фрезерні верстати, конструктивною особливістю яких є на­явність консолі, що пересувається у вертикальному напрямку по напрямних станини і служить опорою для полозок стола. Завдяки полозкам стіл отримує два взаємно перпендикулярні горизонтальні рухи. Недоліком консольних верстатів є їх недо­статня жорсткість. Консольно-фрезерні верстати призначені для обробки порівняно невисоких й неважких заготовок.

6.5.6.1, ГОРИЗОНТАЛЬНО-ФРЕЗЕРНІ ВЕРСТАТИ

Горизонтально-фрезерні верстати консольного типу слу­жать для обробки плоских й фасонних поверхонь, пазів, а ра­зом з ділильною головкою — для нарізування циліндричних зубчастих коліс. Різальним інструментом можуть бути цилінд­ричні, дискові, фасонні та інші фрези.

Головним рухом різання Д в горизонтально-фрезерному вер­статі є обертання шпинделя з фрезою навколо горизонтальної осі, а рухом подачі — переміщення стола зі заготовкою у поздовжньому Д _пл, поперечному Д _п і вертикальному Д „ на­прямках.

Горизонтально-фрезерний верстат (рис. 6.5.6) складається зі станини А, консолі Е, стола Г, полозок Д , хобота Б, підвіски В й фундаментної плити Є.

Станина з'єднує частини верстата в єдину систему. Вона є порожнистим чавунним виливком з вертикальними (для консо­лі) та з горизонтальними (для хобота) напрямними. На станині закріплений електродвигун, всередині станини змонтована ко­робка швидкостей зі шпинделем. Станина спирається на фунда­ментну плиту.

Консоль — це чавунний виливок з коробкою подач, що приво­диться в дію від окремого електродвигуна. Коробка подач ступе-нево змінює величини поздовжньої, поперечної й вертикальної подач, а також виконує швидке (неробоче) переміщення стола. Консоль з'єднана вертикальними напрямними зі станиною та горизонтальними напрямними з полозками.

Стіл служить для закріплення заготовки безпосередньо на його робочій поверхні або посередньо за допомогою універсального чи спеціального пристрою. На поверхні стола є Т-подібні пази для кріпильних болтів.

Полозки — це проміжний елемент між столом і консоллю. Вони мають нижні горизонтальні напрямні для консолі й верх­ні напрямні для стола.

На напрямних хобота можна пересувати й закріплювати підвіску в потрібному положенні відносно оправки. Положення хобота фіксують у горизонтальних напрямних станини. В разі необхідності підвіску знімають і хобот відсувають вліво.

5ю

Підшипник підвіски служить опорою для правого кінця оправки /. Лівий кінець оправки жорстко з'єднують зі шпинде­лем. На оправку насаджують фрезу 2.

Універсально-фрезерні верстати на відміну від звичайних горизонтально-фрезерних мають стіл, що його можна поверта­ти навколо вертикальної осі на кут до 45° разом з напрямними і в потрібному положенні ці напрямні фіксувати. Це дає змогу додатково обробляти гвинтові поверхні.

6.5.6.2. ВЕРТИКАЛЬНО-ФРЕЗЕРНІ ВЕРСТАТИ

Вертикально-фрезерні консольні верстати використову­ють переважно для обробки плоских поверхонь торцевими або кінцевими фрезами. Від горизонтально-фрезерних консольних вер­статів вони відрізняються вертикальним шпинделем, відсутністю хобота й дещо видозміненою формою станини, у верхній части­ні якої вмонтований шпиндель або закріплена поворотна шпин­дельна головка.

Основні вузли верстата (рис. 6.5.7): станина Б, шпиндельна головка В, консоль Е, стіл Г, полозки Д і фундаментна плита А.

Обертання шпинделю (головний рух різання Д) передається від електродвигуна через змонтовану в станині коробку швидкос­тей. Стіл із заготовкою має поздовжню Д _І1Д, поперечну Д „ й вер­тикальну Д _в подачі від окремого електродвигуна й розміщеної в консолі коробки подач. У деяких верстатах передбачена мож­ливість зміни положення осі шпинделя повертанням шпин­дельної головки відносно станини у вертикальній площині.

6.5.6.3. ПОЗДОВЖНЬО-ФРЕЗЕРНІ ВЕРСТАТИ

На поздовжньо-фрезерних верстатах обробляють переваж­но плоскі поверхні, розташовані горизонтально, вертикально і під кутом у корпусних заготовках значної довжини. Фрезеру­ють найчастіше торцевими й кінцевими фрезами, рідше цилін­дричними. Ці верстати характеризуються високою жорсткістю конструкції й значною продуктивністю.

Двостояковий поздовжньо-фрезерний верстат (рис. 6.5.8) складається зі станини А, двох стояків Б, И, стола 3, траверси Г, поперечки Д, двох фрезерних головок В, Ж з горизонталь-

ною віссю обертання шпинделя й двох фрезерних головок Е, Є з вертикальною віссю обертання шпинделя.

Станина має горизонтальні напрямні для стола. В ній змон­товані механізми для поздовжнього зворотно-поступального переміщення стола з різною швидкістю. Останньою ланкою кі­нематичного ланцюга є черв'ячно-рейкова передача. На стани­ні закріплені два стояки.

Стіл призначений для базування й закріплення заготовок, для виконання робочої подачі D, й зворотного швидкого перемі­щення у початкову позицію.

На вертикальних напрямних стояків пересуваються (у вер­тикальному напрямку) фрезерні головки з горизонтальною віс­сю обертання шпинделя, а також траверса з двома фрезерними головками з вертикальною віссю обертання шпинделя. Щоб під­вищити жорсткість, стояки вгорі з'єднані поперечкою.

Траверса обладнана окремим механізмом вертикального пе­реміщення. Фрезерні головки Е і Є незалежно переміщаються по напрямних траверси в горизонтальному напрямку.

Кожна фрезерна головка має індивідуальний електродвигун, що передає обертальний рух на коробку швидкостей і далі на шпиндель (головний рух різання D_r). Крім обертального руху, шпиндель отримує переміщення уздовж своєї осі, яке викорис­товують під час виставлення фрези на задану глибину різання. Фрезерні головки можна встановлювати під потрібним кутом відносно поверхні стола.