ЛАБОРАТОРНО - ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

Обработка деталей на фрезерных станках

Цель работы: ознакомление студентов с основными элементами режимов резания при фрезеровании, ознакомления с устройством станка, универсальными приспособлениями к нему, режущими инструментами, а также с основными приемами по изготовлению деталей на фрезерном станке.

Сущность процесса обработки и элементы резания

Сущность фрезерной обработки заключается в снятии вращающейся фрезой поверхностного слоя с заготовки, движущейся поступательно, с целью получения на детали плоских и криволинейных поверхностей или нанесения резьбы, заданных чертежом с требуемой точностью и шероховатостью обработанной поверхности.

Основной вид работы на фрезерном станке – это обработка плоских поверхностей, выполнение пазов, фасок.

Движение резания (главное движение) при фрезеровании осуществляется вращением шпинделя с фрезой. Движение подач совершает заготовка, закрепленная в тисках на специальном, подвижном по 3 координатам, столе. Основными видами фрезерования являются: торцевое, цилиндрическое и радиальное. Элементы резания при фрезеровании показаны на рис.1.

Рис.1. Схема обработки при фрезеровании

Скорость резания V - длина пути ( в метрах), которую проходит за одну минуту наиболее удаленная от оси вращения точка главной режущей кромки.

За один оборот фрезы точка режущей кромки, расположенная на окружности фрезы диаметром D в мм , пройдет путь, равный длине окружности, т.е. D, мм.

Чтобы определить длину пути, пройденного этой точкой за минуту, нужно умножить длину пути за один оборот на число оборотов фрезы в минуту n в обор/мин, т.е. Dn, в мм/мин.

Формула для скорости резания V в м/мин при фрезеровании тогда будет:

_{ D n}

V = ------------------, м/мин

1000

При фрезеровании отличают следующие виды подач:

- подачу на один зуб ( s_z , мм/зуб) - величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой за время поворота фрезы на один зуб;

- подачу на один оборот ( s_о , мм/оборот) - величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой за один оборот фрезы;

- минутную подачу ( s_м, мм/мин) - величина относительного перемещения стола с обрабатываемой заготовкой за единицу времени - минуту;

Кроме того по направлению подачи различают продольную, поперечную и вертикальную подачи.

Для всех видов фрезерования различают глубину резания t (расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями) и ширину фрезерования B ( ширина обрабатываемой за один проход поверхности).

Слой материала, который необходимо удалить с заготовки при резании (точении, фрезеровании или шлифовании) называется припуском. Припуск может быть удален за один или несколько проходов. При черновом фрезеровании обработка производится с максимальными допустимыми по условиям обработки глубиной резания и подачей. При чистовом фрезеровании получают необходимые размеры изделия при оговоренной шероховатости изделия.

Общие сведения об устройстве фрез

Фрезерование осуществляется с применением специального режущего инструмента - фрезы. Фрезы, как правило, многозубый инструмент. Каждый зуб представляет собой простейший резец. Режущие зубья могут располагаться на цилиндрической поверхности или на торце.

Основная характеристика условий работы фрез – это ударный режим. При работе каждый зуб по новой бьет по целому материалу и вырубает отдельную стружку – лепесток с сечением в виде запятой.

Ф резерование может быть как попутное (на рис. слева), так и встречное (справа). При попутном фрезеровании фреза дополнительно прижимает заготовку к столу, резание при этом происходит жестко, производительно. Однако в случае твердого материала заготовки фреза быстрее выходит из строя.

Поэтому при металлообработке чаще используют встречное фрезерование, при этом зуб вырезает сначала тонкую часть стружки, постепенно углубляясь в металл.

Режущую часть фрез изготавливают из углеродистых и легированных инструментальных сталей, быстрорежущих сталей, твердых и минералокерамических (на основе корунда Al₂O₃) сплавов, композитного материала на основе кубического нитрида бора “эльбор”.

Чаще всего (для ~90% металлорежущих фрез) используется Р6М5 ( буква «Р» впереди означает быстрорежущую сталь с содержанием вольфрама 6%, сплав также имеет молибдена 5%, углерода около 1% и еще до 1,5% марганца), которая имеет твердость, меньшую, чем у твердых сплавов, однако имеет намного более высокую вязкость разрушения.

Ввиду невысоких показателей по твердости и вязкости углеродистые и легированные стали применяются в фрезах для обработки древесины или полимерных материалов.

Дисковые фрезы из твердых сплавов («победитовые») также используются только для обработки древесины или полимеров ввиду их хрупкости, которая делает невозможным использование их в металлообработке.

Минералокерамические материалы и эльбор используются в изготовлении торцевых фрез для чистовой и тонкой обработки.

Рис.3. Основные виды фрез:

цилиндрическая (а),

торцевая (б),

дисковые (в,г и д),

концевая (е и ж),

фасонные (з, и, к).

Табл.1

Рабочие характеристики материалов для режущего инструмента

Класс материалов	Предельные темпера-туры обработки, С	Предельные скорости резания, м/мин
Углеродистые инструментальные стали	200 - 250	10 - 15
Легированные инструментальные стали	300 - 350	20 - 25
Быстрорежущая сталь	550 - 600	60 - 100
Твердые сплавы	850 и выше	600 - 800

Как и у токарных резцов зубья фрез имеют следующие геометрические элементы: поверхности и режущие кромки (рис.2).

Передняя поверхность зуба ( 1) - поверхность, по которой сходит стружка;

Р ежущая кромка ( 2 ) - линия, образованная пересечением передней и задней поверхностей зуба

Задняя поверхность зуба (3) - поверхность, обращенная в процессе резания к поверхности резания;

Спинка зуба (4) - поверхность, смежная между передней поверхностью одного зуба с задней поверхностью другого;

Торцовая плоскость - плоскость фрезы, перпендикулярная ее оси;

О

Рис.4. Элементы фрезерного зуба

севая плоскость - плоскость фрезы, проходящая через ось фрезы и рассматриваемую точку на режущей кромке.

В зависимости от поверхности, по которой производится затачивание фрезы, различают две конструкции зубьев: остроконечный зуб ( затачивание по задней поверхности) и затылованный зуб ( затачивание только по передней поверхности).

Фрезы характеризуются также числом и высотой зубьев, шириной задней поверхности зуба, формой канавки (5) - выемки для отвода стружки. Канавки могут быть прямые и винтовые.