Лабораторная работа 4 обработка заготовок на фрезерных станках цели работы
1. Изучение студентами дисциплины «Технология конструкционных материалов», раздел «Обработка металлов резанием».
2. Изучение принцип работы и основных узлов универсально-фрезерных станков.
3. Получение знаний по основам технологии обработки заготовок резанием: ознакомление с основными видами фрез и операциями обработки заготовок на фрезерных станках.
4. Получение практических навыков настройки станка на заданный режим резания.
5. Получение практических навыков настройки универсальной делительной головки.
Решаемые задачи
При выполнении лабораторной работы студенты должны решить следующие задачи:
1. Обработать различные поверхности на универсальном фрезерном станке с применением соответствующего режущего инструмента и специальной технологической оснастки.
2. Формирование практических навыков работы с нормативно-справочной литературой.
Средства для проведения работы
1. Фрезерный станок и комплект фрез.
2. Универсальная делительная головка.
3. Заготовка.
4. Исходные данные, методические указания
5. Бланки для оформления отчета.
Правила техники безопасности
Перед началом работы убедиться в исправности станка; проверить станок на холостом ходу и убедиться в исправности кнопок «пуск» и «стоп», органов управления, систем смазки и охлаждения.
Устанавливать заготовку следует при отведенном столе фрезерного станка. Приспособления для закрепления заготовок должны быть исправными и надежно закреплены на столе станка.
Правильно и надежно закреплять инструмент. Перед тем как остановить станок, выключить подачу и отвести инструмент от заготовки.
После окончания работы выключить электродвигатель станка, привести в порядок рабочее место.
Обработку заготовок производить под наблюдением преподавателя или учебного мастера лаборатории.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с основными операциями обработки заготовок на фрезерных станках и типами фрез.
Фрезерование – вид обработки металлов резанием с помощью многолезвийного инструмента – фрезы. Главным движением резания при фрезеровании является вращение фрезы, подача осуществляется поступательным движением заготовки (продольная, поперечная, вертикальные подачи). Фрезерованием обрабатывают плоские поверхности (горизонтальные, вертикальные, наклонные), пазы, уступы, канавки, фасонные поверхности, разрезают заготовки, обрабатывают зубчатые колеса, нарезают винтовые канавки на режущем инструменте и др.
Фреза – многолезвийный инструмент. Каждый зуб фрезы представляет собой простейший резец. Основные типы фрез, их классификация по назначению и схемы обработки поверхностей фрезерованием показаны на рис.1.
Схемы обработки поверхностей фрезерованием:
а) обработка вертикальной плоскости на горизонтально-фрезерном станке торцовой фрезой;
б) обработка горизонтальной плоскости на горизонтально-фрезерном станке цилиндрической фрезой;
в) обработка горизонтальной плоскости на вертикально-фрезерном станке торцовой фрезой;
г) обработка вертикальной плоскости на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой;
д) обработка наклонной плоскости (небольшой ширины) на горизонтально-фрезерном станке одноугловой фрезой;
е) обработка наклонной плоскости (широкой) на вертикально-фрезерном станке с поворотом шпиндельной головки торцовой или концевой фрезами;
ж) обработка уступа на горизонтально-фрезерном станке дисковой трехсторонней фрезой;
з) обработка уступа на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой;
и) обработка прямоугольного паза на горизонтально-фрезерном станке дисковой трехсторонней фрезой:
к) обработка прямоугольного паза на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой;
л) обработка фасонной поверхности на горизонтально-фрезерном станке фасонной фрезой;
м) обработка паза типа «ласточкин хвост» на вертикально-фрезерном станке одноугловой фрезой;
н) обработка нескольких поверхностей на горизонтально-фрезерном станке набором фрез;
о) обработка шпоночного паза на горизонтально-фрезерном станке дисковой фрезой;
п) обработка шпоночного паза на вертикально-фрезерном станке шпоночной фрезой;
р) обработка Т-образного паза на вертикально-фрезерном станке фрезой для обработки Т-образных пазов.
Рис.1. Схемы обработки поверхностей на фрезерных станках
По конструкции фрезы различают: цельные (рис.2,б,д), обычно из быстрорежущей стали, и сборные (рис.2,з). Последние делают из конструкционной стали, а вставные ножи – из быстрорежущей стали, твердых сплавов или минералокерамики. Рифленые ножи закрепляют затяжкой в клиновых пазах, твердосплавные пластины паяют или крепят механически.
Рис.2. Типы фрез
По способу крепления различают фрезы насадные (рис.2,а, в, д, ж, з) и концевые (рис.2, б, г, е). Насадные фрезы имеют в корпусе отверстие и насаживаются на оправку станка; концевые фрезы имеют хвостовик для крепления в шпинделе станка. По виду хвостовика различают фрезы с цилиндрическим и коническим хвостовиком.
По конструкции зуба фрезы могут быть с острозаточенными (рис.2,и) и затылованными зубьями (рис.2,к). У фрез с острозаточенными зубьями передняя и задняя поверхности плоские, а у фрез с затылованными зубьями передняя поверхность плоская, а задняя выполняется по спирали Архимеда. Фрезы с острозаточенными зубьями перетачиваются по задней поверхности. Эти зубья просты в изготовлении, приводят к высокой чистоте обработанной поверхности. Их недостаток заключается в уменьшении высоты зуба, потери размеров профиля после переточки, допускают 6 – 8 переточек. Фрезы с затылованными зубьями перетачиваются по передней поверхности. Для них передний угол равен нулю. Зуб этих фрез сохраняется неизменным по форме и размерам фасонного профиля при всех переточках до полного использования фрезы.
По направлению зубьев фрезы бывают: прямозубыми (рис.2,д) и с винтовым зубом (рис.2,а). Угол наклона винтового зуба служит для обеспечения спокойного (без вибраций) фрезерования.
По
размеру и числу зубьев
различают фрезы с мелким и крупным
зубом. Мелкозубыми называют фрезы, число
зубьев которых Zф
больше
,
а крупнозубыми называют фрезы, число
зубьев Zф
которых меньше
,
где D
– диаметр фрезы (мм). Крупнозубые фрезы
применяют для чернового и получистового
фрезерования. Мелкозубые фрезы используют
для чистового и отделочного фрезерования.
2.Ознакомиться с устройством универсально-фрезерных станков и их приспособлениями.
На рис.3 показаны схемы горизонтально-фрезерного и вертикально-фрезерного станков. Основные узлы станков – плита 1, станина 2, электродвигатель с клиноременной передачей 3, коробка скоростей 4, горизонтальный (вертикальный) шпиндель 5, хобот 6, серьга 7 для крепления оправки с фрезой, стол для установки обрабатываемой детали 8, салазки 9, консоль 10, коробка подач 11.
Фреза со шпинделем совершает вращательное движение со скоростью V. Заготовка вместе со столом совершает продольную подачу Sпр (перемещение стола по направляющим салазок 9), поперечную подачу Sп (перемещение салазок 9 по направляющим консоли 10) и вертикальную подачу Sв (перемещение консоли по вертикальным направляющим станины 2).
Универсальные горизонтально-фрезерные станки имеют поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол. Это обеспечивает возможность фрезерования винтовых канавок сверл, червяков и др.
При работе на фрезерных станках применяют различные приспособления. Они служат для установки инструмента, закрепления заготовок, а также расширения технологических возможностей фрезерных станков.
Рис.3. Схема горизонтально-фрезерного (а) и вертикально-фрезерного (б) станков
Инструментальная оснастка. Фрезы закрепляют на оправках и в патронах, которые в свою очередь различным образом крепят в шпинделе станка. На рис.4 показана установка цилиндрической насадной фрезы на оправке. Положение фрезы 6 на оправке 3 регулируется установочными кольцами 5. Фреза и оправка связаны шпонкой 7. Конический хвостовик оправки, имеющий внутреннюю резьбу, вставляют в аналогичное отверстие шпинделя 2 станка и затягивают болтом 10. Чтобы оправка не проворачивалась, в шпиндель устанавливают сухари 4, которые входят в пазы шпинделя и фланца оправки. Если оправка длинная, то другой ее конец поддерживается подвеской 8, установленной на хоботе станка.
Рис.4. Установка цилиндрической фрезы на длинной оправке
Торцовые насадные фрезы можно устанавливать на оправках или непосредственно на шпинделе станка (рис.5а). Фрезу 1 цилиндрическим пояском надевают на шпиндель 2 станка и притягивают винтами 3. Крутящий момент от шпинделя к фрезе передается шпонкой 4.
Рис.5. Схемы установки и закрепления фрез на станках
Концевые фрезы с коническим хвостовиком устанавливают в шпиндель станка, используя переходные втулки (рис.5б). Концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в патроне, который коническим хвостовиком вставляют в шпиндель станка (рис.5в). Фрезу 1 устанавливают в цангу 2 и с помощью гайки 3 закрепляют в корпусе патрона 4.
Приспособления для установки и закрепления заготовок на фрезерных станках. К ним относятся различного рода прихваты, подставки, призмы, угловые плиты, машинные тиски, столы.
Прихваты (рис.6) используют для закрепления заготовок 1 или каких-либо приспособлений непосредственно на столе станка с помощью болтов 2. Нередко один из концов прихвата опирается на подставку 4.
Угловые плиты (рис.7) применяют при обработке заготовок, у которых необходимо получить плоскости, расположенные под углом одна к другой. Плиты бывают обычные (рис.7а), универсальные, допускающие поворот вокруг одной (рис.7б) или двух осей (рис.7в).
Рис.6. Прихваты и подставки
Рис.7. Угловые плиты
Рис.8. Машинные тиски
Машинные тиски могут быть неповоротными (рис.8а), поворотными (поворот вокруг вертикальной оси (рис.8б), универсальными (поворот вокруг двух осей (рис.8в) и специальными (например, для закрепления валов (рис.8г): с ручным, пневматическим, гидравлическим приводом.
Столы для установки и закрепления заготовок бывают неповоротными (рис.9а) и поворотными (рис.9б) с ручным, пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом. Поворотные столы позволяют обрабатывать на станке фасонные поверхности заготовки, а также применять метод непрерывного фрезерования, когда во время обработки одной детали готовые детали снимают и на их место устанавливают новые заготовки. При этом столу может сообщаться непрерывное вращение от отдельного привода или привода станка.
Рис.9. Столы
При работе на фрезерных станках для закрепления заготовок широко применяют универсально-сборные приспособления (УСП), которые собирают из готовых нормализованных взаимозаменяемых деталей (рис.10). После обработки на станке партии заготовок такое приспособление разбирают и из его деталей конструируют новое.
Рис.10. Универсально-сборное приспособление