книги из ГПНТБ / Вульф А.М. Резание металлов

Г л а в а XV

ФРЕЗЕРОВАНИЕ

Исследованию процесса фрезерования в СССР уделяется боль­ шое внимание. Это объясняется универсальностью процесса, кото­ рый дает возможность обрабатывать детали самых разнообразных форм и размеров при высокой производительности, экономичности и хорошем качестве. По производительности фрезерные станки, особенно многошпиндельные, оставляют далеко за собою многие другие станки, в частности строгальные, успешно заменяя их. Применением специальных приспособлений удается многократно повысить эффективность станков.

Для более экономичного использования крупных фрезерных станков (с длиной станины до 50 м, длиной стола до 20 м и шири­ ной до 6 м) они снабжаются дополнительными головками для строгания, сверления, шлифования и таким образом становятся способными полностью обработать тяжелые детали весом до 150 т. Непрерывная эксплуатация подобного оборудования обес­ печивается применением дополнительного стола, загружаемого заготовками в процессе обработки их на другом столе. При этом резко соращаются вспомогательное время обработки и простои станка.

82.ГЕОМЕТРИЯ И КОНСТРУКЦИИ ФРЕЗ

При обработке металлов фреза получила широкое распростра­ нение лишь с середины прошлого столетия, когда появились первые фрезерные станки и станки для заточки фрез. В настоящее время применяются фрезы самых разнообразных форм и разме­ ров. Их можно систематизировать по следующим главнейшим признакам: по способу крепления фрезы (насадные и хвостовые); по способу крепления зубьев фрезы (цельные и со вставными зубьями); по форме зубьев фрезы (с обыкновенным и затылованным зубом).

Это далеко не полная классификация. Все указанные типы

352

Кроме того, по направлению зуба различают фрезы с прямым зубом, направленным вдоль оси фрезы, и спиральные, у которых режущие кромки образуют винтовую линию.

Все фрезы, сколь бы сложной формы они ни были, имеют

которых зависят от обрабатываемого материала, а иногда и от формы фрезы.

На рис. 207 изображены две дисковые фрезы: одна с обыкно­ венными зубьями, которые перетачиваются по задней поверх­ ности, другая с затылованными зубьями, у которых задняя по верхность обработана на токарно-затыловочном станке по архи-

Рис. 207. Фрезы с обыкновенным (а) и затылованным (б) зубьями

медовой спирали, благодаря чему в каждой ее точке углы, обра­ зованные радиусом и касательной * к спирали, приблизительно равны. Таким образом, если рассечь зуб фрезы в любом месте радиальной плоскостью, то получим всегда одни и те же задние углы а; самый профиль передней грани зуба остается также не­ изменным. Для сохранения углов и профиля зубьев постоянными переднюю грань зубьев нужно затачивать в радиальном направ­

чем у нормальных фрез (обычно до 10—15°), причем мерой слу­ жит длина отрезка h, получаемого на передней грани зуба от пересечения ее с продолжением спирали задней поверхности соседнего зуба. Постоянство профиля этих фрез делает их удоб­ ными при массовом изготовлении изделий с криволинейным профилем.

Как и у токарного резца, углы зубьев фрезы необходимо измерять в плоскости, перпендикулярной режущим кромкам. Они отличаются,по величине от углов, определяемых в торцевых плоскостях (нормальных оси фрезы). На рис. 208 показана фреза

354

спираль, которая завивается слева направо; левая спираль имеет обратное направление.

Правым вращением считается вращение фрезы по часовой стрелке, если смотреть со стороны шпинделя станка; вращение фрезы в противоположном направлении — левое вращение. На рис. 209, а изображена концевая фреза с правой спиралью и левой стороной резания; здесь осевая составляющая Р0 силы резания направлена к гнезду шпинделя и будет прижимать к нему фрезу,

При работе с винтовыми цилиндрическими фрезами можно устранить осевые давления, если соединить их попарно — одна фреза имеет левую, а другая — правую спираль. Во избежание пропусков при резании металлов на стыке фрез предусмотрено

временно обрабатывать две взаимно перпендикулярные поверх­ ности. На практике часто применяют, например, дисковую обык­ новенную пазовую фрезу (рис. 211, б), двустороннюю (рис. 211, в) и трехстороннюю (рис. 211, г). На рис. 211, д показана дисковая

регулируемая .фреза, ширину которой можно изменять в неболь­ ших пределах с помощью тонких прокладок; это дает возмож­ ность после износа и заточки фрезы восстанавливать ее ширину.

Для обработки профильных поверхностей малой ширины при­

для прорезания впадин в различных деталях и инструментах.

Для нарезания зубчатых колес на фрезерных станках нередко применяют д и с к о в ы е м о д у л ь н ы е фрезы (рис. 213) с затылованными зубьями. Задние поверхности фрезы обтачи­

356

или впадине зубчатого колеса. Процесс затылования зубьев фрезы состоит в том, что фасонный резец А, установленный в суппорте на высоте линии центров станка, во время работы под действием

этому в каждом радиальном сечении зуба профиль получается

Отсюда понятно, почему после затупления такой фрезы она затачивается всегда по передней грани в радиальном направлении: это обеспечивает неизменность профиля зубьев фрезы.

Рис. 212. Фасонные фрезы

Недостатками фасонных затылованных фрез являются кропот­ ливость их изготовления и наличие трения между задней поверх­

при неблагоприятном угле резания (б = 90°). Кроме того, полу­ ченное вследствие закалки искажение профиля трудно устра­ нить последующим шлифованием. Поэтому все чаще заменяют спиральную заднюю поверхность плоской поверхностью (и даже

Предохраняя дорогую зуборезную фрезу от затупления, часто обработку зубчатых колес ведут в два приема: сначала нагрубо удаляют материал впадин обдирочной фрезой, а потом уже выфрезеровывают точный профиль чистовой фрезой.

для изготовления зубчатых колес с прямым, винтовым и угловым зубьями. Однако серьезные недостатки ее — изменяемость про­ филя после переточек и малая производительность — делают ее пригодной только для специальных операций (для нарезания

357

черновая и чистовая. Для самой тяжелой операции — прорезания — нередко применяется винтовая («кукурузная») фреза с прямобочным профилем и стружкодробительными канавками, распо­ ложенными в шахматном порядке.

Указанные выше зуборезные фрезы работают методом копиро­ вания. Контур впадины зубчатого колеса зависит от модуля ко­ леса т и числа его зубьев. Поэтому для точной нарезки колеса определенного модуля т (почему эти фрезы и называют модуль­ ными) и числом зубьев г требуется специальная фреза. Практиче­ ски при изготовлении зубчаток различных размеров наиболее распространенного эвольвентного зацепления довольствуются на­ бором из восьми номеров фрез для каждого модуля.

иметь большой запас инструмента, что все-таки не обеспечивает большой точности изготовляемых колес.

В СССР ежедневно изготовляется огромное количество зуб­

потребность в зубчатых колесах значительно увеличится и есте­ ственно, что для такого массового производства колес метод копирования непригоден. Для массового производства зубчатых колес предложена специальная зуборезная головка с числом резцов, равным числу впадин нарезаемого колеса, и контуром, соответствующим профилю впадин (рис. 215), работающая по методу строгания. Заготовка перемещается возвратно-поступа­ тельно в вертикальном направлении, и за каждый ее двойной ход цилиндр 1 со скошенным на конус торцом, опускаясь вниз,

достигнута полная глубина впадины нарезаемого колеса. Резцы расположены между фланцем 3 и крышкой корпуса 4 с радиаль­ ными пазами. При холостом ходе заготовки резцы отводятся от заготовки с помощью конуса 5. Одна резцовая головка годна

358

его оправдывается лишь в массовом производстве. В литературе приводится пример очень высокой производительности головки, когда время обработки трех зубчатых колес составляло лишь 18 с. Однако требуется дальнейшее изучение опыта эксплуатации этих головок.

Рис. 215. Зуборезная головка Рис. 216. Червячная фреза

червячные фрезы (рис. 216). Червячная фреза представляет собой винт, у которого для образования режущих зубьев перпендику­ лярно к направлению нарезки профрезерованы винтовые канавки. Задние поверхности зубьев обтачиваются, как и у модульных фрез, по спирали, благодаря чему после заточки фреза почти не теряет своего первоначального профиля.

Зубья червяка имеют трапецеидальный профиль, и поэтому инструмент (резец, дисковая фреза), которым нарезается червяк, имеет прямолинейные боковые режущие кромки и, следовательно, может быть изготовлен весьма точно.

Червячная фреза работает по методу обкатки, т. е. воспроиз­ водится зубчатое зацепление колеса и червяка. Во время нареза­ ния зубьев заготовка зубчатого колеса вращается со скоростью, которую имело бы готовое зубчатое колесо при сцеплении с чер­ вяком. Встречая на своем пути материал заготовки, зубья червяка срезают его и постепенно по мере вращения фрезы и ее продвиже-

359