Тема 31. Фрезерование. Фрезерные станки.

Вопросы:

1. Сущность процесса фрезерования. Встречное и попутное фрезерование.

2. Элементы резания при фрезеровании.

3. Устройство горизонтально-фрезерного станка.

4. Разновидности фрезерных станков.

1. Фрезерование – один из высокопроизводи­тельных и распространенных способов обработки метал­лов многолезвийными режущими инструментами (фре­зами).

Фреза имеет большое количество зубьев, причем каж­дый зуб характеризуется теми же элементами, что и токарный резец. Зубья фрезы работают периодически. В работе участ­вует несколько зубьев, а остальные зубья, не участвую­щие в резании, успевают частично охладиться. Это по­вышает стойкость фрез.

Различают два метода фрезерования: встречное и попутное.

Рис. 59. Схема фрезерования:

а – цилиндрической фрезой; б – торцевой фрезой; в – встречное фрезерова­ние; г – попутное фрезерование; 1 – заготовка; 2 – фреза

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб увеличивается постепенно от нуля до максимума. Каж­дый зуб при этом работает «из-под корки», надламывая ее и выбрасывая из зоны резания, что очень важно при обработке заготовок, имеющих литейную корку или ока­лину. Недостаток метода: сила, действующая на заготовку, стремится оторвать ее от стола, что приводит к вибрациям и увеличению шеро­ховатости, а также требует большей жесткости крепления заготовки. Скольжение зуба по наклепанной преды­дущим зубом поверхности, вызывает повышенный износ зубьев фрезы.

При попутном фрезеровании зуб фрезы работает с ударом, сразу же снимает максимальную толщину сре­заемого слоя, а, следовательно, подвергается максималь­ной нагрузке. При этом зуб встречает на поверхности заготовки корку и сильнее от этого изнашивается, что снижает стойкость фрезы. После врезания процесс про­должается спокойно, толщина срезаемого слоя уменьшается до нуля, а сила, действующая на заготовку, при­жимает ее к столу, что уменьшает вибрации. Этот ме­тод фрезерования используют при чистовой обработке при отсутствии корки.

2. К режиму резания при фрезеровании относятся:

Глубина фрезерования t (мм) (во всех видах фрезерования, за исключением торцевого) – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки, измеренное в направлении, перпендикулярном к оси вращения фрезы.

Ширина фрезерования В – ширина обрабатываемой поверхности, измерения в направлении, параллельном оси фрезы.

При торцевом фрезеровании эти понятия меняются местами.

Подача S – перемещение заготовки относительно вращающейся фрезы. Различают три вида подачи при фрезеровании: подача на один зуб фрезы S_z (мм/зуб), оборотная подача фрезы S_o (мм/об), минутная подача S_м (мм/мин).

Между этими видами подач имеется зависимость:

S_м = S_o · n = S_z · n · Z,

где Z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы, об/мин.

Скорость резания v (м/мин) – окружная скорость наиболее удаленных точек зубьев фрезы

v = (π·D·n)/1000 = (D·n)/320,

где D – наружный диаметр фрезы, мм; n – частота вращения фрезы, об/мин.

3. У универсального горизонтально-фрезерного станка (рис.65) выделяют следующие узлы:

Станина 10 станка служит для крепления всех узлов и механизмов станка.

Рис. 60

Хобот 5 перемещается по верхним направляющим станины и служит для поддержания при помощи серьги конца фрезерной оправки с фрезой.

Консоль 9 представляет собой отливку коробчатой формы с вертикальными и горизонтальными направляющими. По вертикальным направляющим она перемещается по станине, а по горизонтальным направляющим – салазки.

Стол 6 монтируется на направляющих салазок и перемещается по ним в продольном направлении. Стол имеет продольные Т-образные пазы.

Салазки 8 являются промежуточным звеном между консолью и столом станка. Благодаря им стол перемещается в продольном и поперечном направлении. Шпиндель 1 фрезерного станка служит для передачи вращения режущему инструменту от коробки скоростей. От точности вращения шпинделя, его жесткости и виброустойчивости в значительной мере зависит точность обработки.

Коробка скоростей предназначена для передачи шпинделю станка различных чисел оборотов. Двигатель станка расположен на станине.

Коробка подач служит для передачи столу различных величин подач в продольном, поперечном и вертикальном направлениях.

4. Вертикально-фрезерные консольные станки (рис. 61). Эти станки используют преимущественно для фрезерования плоско­стей торцовыми фрезами и пазов различной формы концевыми фрезами. Вертикально-фрезерные станки отличаются от горизон­тально-фрезерных расположением оси шпинделя и отсутствием хобота. Шпиндель вертикально-фрезерного станка расположен во фрезерной головке. У некоторых станков фрезерная головка мо­жет поворачиваться в вертикальной плоскости.

Продольно-фрезерные станки. Для обработки как крупных, так и небольших заготовок с использованием многоме­стных приспособлений применяют продольно-фрезерные станки.

По направляющим станины 1 перемещается стол 2 с заготовкой. Шпиндельные бабки 3 расположены на стойках 4 и на поперечи­не 5, их выполняют как агрегатные узлы с отдельными электро­двигателями и коробками скоростей. Шпиндели имеют осевое ус­тановочное перемещение на 100…200 мм. Помимо трех шпиндель­ных бабок, как у данного станка, существуют также станки с одной, двумя и четырьмя бабками. Все шпиндельные бабки получают движение подачи от одного электродвигателя через

Рис. 61 Рис.62

приводной механизм подачи. Для привода стола станка имеется отдельный электродвигатель и механизм, обеспечивающий возвратно-посту­пательное движение с различными скоростями. Эти станки явля­ются весьма производительными, заготовка на них может обрабаты­ваться сразу с трех сторон. Некоторые типы продольно-фрезер­ных станков имеют поворотные фрезерные головки, позволяющие получать при обработке наклонные плоскости.

Копировально-фрезерные станки. Для получения различных фасонных полостей и наружных поверхностей, например, при изготовлении пресс-форм, кокилей, штампов, металлических мо­делей отливок применяют копировально-фрезерные станки. Фа­сонный контур образуется при согласованном движении от про­дольной, поперечной, вертикальной подач на станках с числовым программным управлением или на станках с механическими, элек­тромеханическими или гидравлическими следящими системами. На рис. 62 приведена схема станка с электромеханической сле­дящей системой. На столе станка 6 с помощью приспособления 1 закреплена модель А и обрабатываемая заготовка В. По стойке 3, опирающейся на станину 5, перемещается шпиндельный узел 4, несущий следящее устройство 2 и фрезерную головку 7. Палец следящего устройства перемещается по модели и посредством элек­тромеханического приспособления передает импульсы, которые поступают в исполнительные механизмы подач; эти механизмы обеспечивают перемещение фрезерной головки и фрезы. Таким образом, достигается получение нужной формы поверхности за­готовки, которая соответствует модели.

Характерное направление раз­вития фрезерных станков – авто­матизация. Существуют автоматы с круглыми столами, управляемы­ми распределительными валами, многошпиндельные продольно-фрезерные автоматы, позволяю­щие обрабатывать при одной ус­тановке несколько ступенчато рас­положенных поверхностей и т. д. В условиях единичного и мелкосерийного производства все более широкое применение находят фре­зерные станки с числовым программным управлением.