3.7 Фрезерование.

Фрезерование - один из распространенных способов обработки метал­лов многолезвийными режущими инструментами - фрезами. Высокая производи­тельность обеспечивается одновременным участием в работе определённого числа зубьев часто с большой длиной режущего лезвия. Процесс резания при фрезеровании отличается от резания при точении тем, что зубья фрезы работают периодически. Врезание каждого зуба фрезы сопровождается ударами и приводит к неравномерности резания. Такой режим обработки сопровождается вибрациями, повышенным изнашивание зубьев вследствие микро- и макровыкрашивания, термопругих разрушений. Положительным является то, что зубья не участвую­щие в резании, успевают частично охладиться.

Чистовое фрезерование обеспечивают обработку по 11 - 10-му квалитету и шероховатость поверхности R_a = 6,3 – 3,2. Тонкое фрезерование позволяет получить 9 - 7-й квалитет и шероховатость R_a = 1,6 – 0,8.

Главное движение резания осуществляет фреза, а заготовка - движение подачи.

Параметрами режима резания являются скорость резания v (окружная скорость на периферии инструмента), подача S, глубина резания t и ширина фрезерования В.Подача - величина перемещения обрабатываемой заготовки в ми­нуту (S_m, мм/мин) за время углового поворота фрезы на один зуб (S_z, мм/зуб) или за время одного оборота фрезы (S₀, мм/об). Эти подачи связаны между собой зависимостями: S_м = S_o n = S_z z n, где z – число зубьев фрезы, n - число оборотов фрезы (об/мин).

Характер выполняемых при фрезеровании работ предопределяет большое разнообразие фрез.

рис.29

Цилиндрические фрезы (рис. 29 а) применяют для обработки открытых плоскостей.

Торцовые фрезы (рис. 29 б) имеют зубья на цилиндри­ческой и торцовой поверхностях. Эти фрезы применяют для обработки открытых плоскостей, их изготовляют со встав­ными резцами, закрепленными в массивном корпусе.

Дис­ковые фрезы применяют для обработки уступов, пазов, лысок, многогранных и других боковых плоскостей на пря­моугольных и круглых заготовках. Дисковые фрезы могут быть одно-; дву- и трехсторонними. Трехсторонняя дисковая фреза (рис. 29 в, г) имеет режущие кромки на обоих тор­цах и на цилиндрической части. Зубья на цилиндрической части расположены параллельно оси фрезы или под неко­торым углом к ней. Двусторонняя дисковая фреза имеет режущие кромки на одном торце и на цилиндрической ча­сти. Односторонняя дисковая фреза имеет режущие кром­ки только на цилиндрической части.

Прорезные и отрезные фрезы (рис. 29 д) применяют для прорезки узких пазов (шлицы винтов и др.) и отрезки (разрезания) заготовок.

Концевые фрезы (рис. 29 е, ж) при­меняют для обработки плоскостей, уступов, пазов и криво­линейных контуров по разметке и копиру. Концевые фрезы имеют режущие кромки на цилиндрической части (обычно расположенные по винтовой линии) и на торце.

Угловые фрезы (рис. 29 з) применяют для изготовления поверх­ностей, расположенных под некоторым углом друг к другу.

Фасонные фрезы (рис. 29 и, к) применяют для изготов­ления сложно-фасонных поверхностей; профиль фасонной фрезы должен соответствовать профилю обрабатываемой детали.

По расположению зубьев относительно оси фрезы могут быть цилиндрическими, коническими и торцовыми. По кон­струкции фрезы бывают цельными, со вставными быстроре­жущими или твердосплавными зубьями, с припаянными пластинками и др.

Фрезы изготавливают с мелким (для истовой и получистовой обработки) и с крупным зубом. По виду задней поверхности зуба различают фрезы с незатылованными и затылованными зубьями. Фрезы с незатылованными зубьями имеют заднюю поверхности плоской формы, что упрощает изготовление фрез. У фрез с затылованными зубьями задняя поверхность имеет форму архимедовой спирали. Достоинством кон­струкции затылованного зуба является то, что при пере­точке по передней поверхности профиль режущей кромки сохраняется постоянным. Такая конструкция зуба приме­няется у фасонных фрез.

Цилиндрическая фреза с винтовыми зубьями (рис. 30) со­стоит

рис.30

из корпуса 1 и режущих зубьев 2. Зуб фрезы имеет сле­дующие элементы: переднюю поверхность 3, заднюю поверх­ность 6, спинку зуба 7, ленточку 5 и режущую кромку 4. У цилиндрических фрез различают передний угол γ, измеренный в плоскости А-А, перпендикулярной к главной режущей кромке; главный задний угол α, измеренный в плоскости, перпендику­лярный к оси фрезы; угол наклона зубьев ω. Передний угол γ об­легчает образование и сход стружки. Главный задний угол α обеспечивает благоприятные условия перемещения задней по­верхности зуба относительно поверхности резания и уменьшает трение на этих поверхностях. Угол наклона зубьев ω обеспечивает более спокойные условия резания (постепенное врезание зуба) по сравнению с прямым зу­бом и придает направление сходящей стружке.

рис.31

Зуб торцовой фрезы (рис. 30) со­стоит:

1 - главная режущая кромка; 2 - переходная режущая кромка; 3 - вспомогательная режущая кромка. Передний угол γ, измеряют в плоскости А-А, перпендикулярной к главной режущей кромке, главный задний угол α, измеряют в плоскости В-В, перпендику­лярной к оси фрезы (торцовая фреза имеет вертикальную ось вращения).

Направление вращения фрезы и направление подачи заготовки определяют метод обработки: встречное фрезерование (против подачи) - зуб фрезы движется навстречу заготовке (рис. 32 а); попутное фрезерование (по подаче) – направление движения зуба совпадает с направлением движения подачи (рис. 32 б).

рис.32

При встречном фрезеровании зуб фрезы снимает стружку толщиной от нулевого до максимального значе­ний (а тах). Нагрузка на зуб возрастает плавно. Действующая на заго­товку сила стремится оторвать ее от стола, вырвать из зажимного приспособления. Вследствие этого в техноло­гической системе возникают вибрации, отрицательно сказывающиеся на обработке. Происходит скольжение зуба (до момента врезания) по поверхности металла, упрочненного предыдущим зубом (по наклёпу), что приводит к повышенному износу фрезы. При попут­ном фрезеровании зуб фрезы сна­чала снимает слой металла наибольшей толщины, таким образом нагрузка на зуб изменяется от максимального до нулевого значений. Возникающая сила прижимает за­готовку к столу, вибрации минимальны, проскальзыва­ния зубьев нет. Все это приводит к получению лучшей шероховатости поверхности и меньшему износу инстру­мента. От попут­ного фрезерования следует отказаться при наличии у заготовки твёрдой корки (например, в отливке или поковке) которая может привести к выкрашиванию режущей кромки фрезы при её врезании в заготовку.

К конструкциям деталей, обрабатываемых фрезерованием, предъявляет­ся ряд требований, обеспечивающих их технологичность. Технологичной является конструкция, у которой обрабатываемые выступы имеют одинако­вую высоту и располагаются в одной плоскости; обрабатываемые посадочные места под присоединяемые детали располагаются с наружной стороны корпуса; пазы открыты для ввода фрезы, иначе при обработке закрытых пазов потребуется засверливание отверстий для входа фрезы; форма пазов и прорезей позволяет вести обработку диско­выми, а не концевыми (менее производительными) фрезами.

В ремонтных мастерских промышленных предприятий применяют преимущественно горизонтально-фрезерные (рис. 33 а) и вертикально-фрезерные (рис. 33 б) станки.

а б

рис.33

В станине 1 горизонтально-фрезерного станка размещена коробка скоростей 2. По вертикальным направля­ющим станины перемещается консоль 7. Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или приспособлении, получает подачу в трех направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим станины - установочное движение, осуществляется вручную). Ко­робка подач 8 размещена в консоли. Хобот 3 служит для закрепле­ния подвески 5, поддерживающей конец фрезерной оправки. Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называют уни­версальными.

Вертикально-фрезерные станки строят обычно на базе горизонтально-фрезерных. Отличие их состоит в том, что на них отсутствует хобот и несколько изменена верхняя часть станины, позволяющая устанавливать поворотную шпиндельную головку 9 со шпинделем 10.