Материаловедение и технология конструкционных материалов

612 Раздел VI. Обработка резанием

трение по этим поверхностям. Угол наклона зубьев со обеспечива­ ет более равномерные условия резания по сравнению с прямым зубом и определяет направление сходящей стружки.

Стандартные фрезы имеют следующие значения углов: у= 15°; ос= 16°; со = 30...40°.

У зуба торцевой фрезы (рис. 22.25, б) режущий контур имеет более сложную форму. Он состоит из главной режущей кром­ ки 8, переходной кромки 9 и вспомогательной кромки 10. Зуб торцевой фрезы имеет главный угол в плане <р, вспомогатель­ ный угол в плане <р, и угол наклона переходной кромки ср0. Чем меньше угол <р,, тем меньше шероховатость обработанной по­ верхности (обычно он колеблется в пределах 5...10°).

А -А

Рис. 22.25. Элементы и геометрия фрезы:

а — цилиндрическая фреза; б — зуб торцевой фрезы; D — диаметр фрезы; L — ширина фрезы

Фрезы различают по следующим параметрам:

□расположению зубьев на исходном цилиндре — торцевые, цилиндрические, трехсторонние;

□способу закрепления на станке — насадные, концевые;

□виду обрабатываемой поверхности — угловые, шпоночные, фасонные, для Т-образных пазов, пазовые, отрезные, резьбовые, зуборезные;

□форме зуба — прямозубые, с винтовым зубом, с разнона­ правленным зубом;

□виду задней поверхности — острозаточенные, затылован-

ные;

□материалу, из которого изготовлена режущая часть фре­ зы — из быстрорежущей стали, твердого сплава, керамики, синтетических твердых материалов;

□способу закрепления режущих зубьев — Цельные, с напа­ янными пластинками, с механическим креплением пластин;

□виду хвостовика для крепления фрезы в шпинделе — с ци­ линдрическим и коническим хвостовиком;

□размеру зубьев — с мелкими и крупными зубьями.

На рис. 22.26 показаны основные виды фрез и схемы обра­ ботки фрезерованием.

Горизонтальные плоскости обрабатывают цилиндрическими (шириной до 120 мм) и торцевыми фрезами (рис. 22.26, а, б); вертикальные плоскости — торцевыми (рис. 22.26, в) и конце­ выми (рис. 22.26, г); наклонные плоскости и скосы — торце­ выми (рис. 22.26, д), концевыми (рис. 22.26, е) и угловыми (рис. 22.26, ж). Комбинированные поверхности — комбиниро­ ванными фрезами (рис. 22.26, з). Для получения пазов и уступов применяют дисковые (рис. 22.26, и), концевые (рис. 22.26, к), фасонные (рис. 22.26, л), угловые (рис. 22.26, м) фрезы. Откры­ тые пазы типа «ласточкин хвост» и Т-образные пазы обрабаты­ вают следующим образом: сначала прорезают паз прямоугольного профиля концевой фрезой, а затем обрабатывают его концевой одноугловой (рис. 22.26, н) или Т-образной (рис. 22.26, о) фре­ зами. Шпоночные пазы фрезеруют концевыми (рис. 22.26, п), шпоночными (рис. 22.26, р) или дисковыми (рис. 22.26, с) фре­ зами. Фасонные поверхности обрабатываются фасонными фре­ зами (рис. 22.26, т).

22.5.4. Фрезерные станки

В зависимости от условий обработки и производства фрезер­ ные станки подразделяются на станки общего и специального назначения. К станкам общего назначения относятся консоль- но-фрезерные (вертикально-фрезерные, универсальные и широ­ коуниверсальные); бесконсольно-фрезерные (с неподвижной или поворотной шпиндельной головкой, с круглым столом, с копи­ ровальным устройством); продольно-фрезерные (одностоечные горизонтальные или вертикальные, двухстоечные с двумя или более шпинделями).

К специальным станкам относятся копировально-фрезерные, шлице- и шпоночно-фрезерные, барабанно-фрезерные, фрезерные станки с ЧПУ и др.

Горизонтально-фрезерные станки (рис. 22.27) имеют следую­ щее устройство. В станине 1 станка размещена коробка скоро­

стей. По вертикальным направляющим станины перемещается консоль 7. Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или специальном приспособлении, получает подачу в трех направлени­ ях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим стани­ ны). Главным движением резания является вращение шпинделя 2. Коробка подач размещена в консоли. Хобот 3 служит для закре­ пления подвески 5, поддерживающей конец фрезерной оправки.

2 3 5

Рис. 22.27. Горизонтально-фрезерный станок

Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную пли­ ту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонталь­ ной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называют универсальными. Они позволяют обрабатывать винтовые канавки на цилиндрических поверхностях с использованием делительной головки.

Вертикально-фрезерные станки (рис. 22.28) отличаются вер­ тикальным расположением шпинделя. Основные узлы станка: станина 1, поворотная шпиндельная головка 2 со шпинделем 3, стол 4, салазки 5, консоль 6. Главным является вращательное движение шпинделя. Заготовка, установленная на столе, может получать подачу в трех направлениях.

Продольно-фрезерные станки, одностоечные и двухстоеч­ ные, с одним или несколькими шпинделями, предназначены для обработки вертикальных, горизонтальных, наклонных плоско­ стей на заготовках большой длины и массой до 30 т или на группе

боты станка щуп 2 с усилием 1,5...2,0 Н прижимается к копиру. При изменении усилия в следящем устройстве 3 возникают элек­ трические сигналы, которые управляют движением фрезерной головки и обеспечивают поперечную (следящую) подачу фрезы в соответствии с профилем копира.

Заготовки обрабатываются специальными концевыми фре­ зами. Щуп и концевая фреза должны иметь одинаковые радиусы скругления. При контурном фрезеровании фрезе одновременно сообщают движение в двух координатных направлениях (верти­ кальную и поперечную подачи) по заданной копиром программе. Вертикальная подача является задающей: в процессе фрезерова­ ния контура она остается постоянной по величине и направлению в пределах заданного участка профиля. Поперечная подача явля­ ется следящей: ее величина определяется командными импуль­ сами, поступающими от следящего устройства. Профиль обраба­ тываемой поверхности зависит от соотношения задающей и следя­ щей подач. Результирующая подача фрезы относительно заготовки направлена по касательной к обрабатываемой поверхности.

Объемные или фасонные поверхности обрабатывают отдель­ ными строчками (полосками). Ширина полоски равна диаметру концевой фрезы. Обработка фасонных поверхностей произво­ дится последовательно в вертикальной или горизонтальной плоскостях, при этом задающее движение меняет направление в конце каждой строчки (рис. 22.31). В копировально-фрезер­ ных станках используют различные механические, электроме­ ханические и гидравлические следящие системы.

22.5.5. Назначение и конструктивные особенности

многоцелевых станков

Увеличение производительности и уровня автоматизации мел­ косерийного производства привело к созданию станков с числовым программным управлением (ЧПУ). Особое место среди этих стан­ ков занимают многоцелевые, конструктивные особенности которых наиболее полно используют преимущества новых систем управ­ ления. К таким особенностям относятся магазин инструментов, автооператор смены инструментов, механизмы фиксации узлов при их позиционировании, многопозиционный стол для смены заготовок и приводы с широкими диапазонами регулирования частот вращения и подач.

В зависимости от объема магазин может выполняться в виде револьверной головки (до 12 инструментов), дисковым или бара­ банным (до 30...40 инструментов), цепным (до 100 инструмен­ тов) и может устанавливаться на шпиндельной бабке, колонне, на столе или за пределами станка.

Смена инструментов осуществляется автооператором. Наибо­ лее характерными для многоцелевых станков являются механиз­ мы автоматической смены инструментов, которые можно разделить на три группы:

1)с заменой шпиндельного устройства;

2)с заменой инструментов в одном шпинделе;

3)комбинированные.

Автоматическая загрузка заготовок выполняется с помощью многопозиционных столов.

Компоновка многоцелевых станков бывает вертикальной и го­ ризонтальной. Станки вертикальной компоновки используются для односторонней обработки заготовок крупных деталей и выпол­ няются по типу фрезерных или координатно-расточных станков

свертикально перемещающейся шпиндельной бабкой. Станки

сгоризонтальной компоновкой предназначены для обработки заготовок с двух — четырех сторон и изготавливаются по типу горизонтально-фрезерных или горизонтально-расточных станков, оснащаются крестовым столом, вертикально перемещаемой шпин­ дельной бабкой, а в отдельных случаях — поперечно или про­ дольно перемещаемой стойкой.

На многоцелевых станках выполняют предварительную и фи­ нишную сверлильно-фрезерно-расточную обработку сложнопро­ фильных деталей без их перебазирования.

О б р а б о тк а на строгальных 22.6: и долбежных станках

На строгальных станках обрабатывают вертикальные, го­ ризонтальные и наклонные плоскости, канавки различного профиля, фасонные поверхности и т.п. При „строгании инстру­ мент или заготовка возвратно-поступательно перемещаются относительно друг друга. Это движение по образующей называ­ ют главным движением резания. Перемещение .заготовки или инструмента перпендикулярно движению резания обеспечива­ ется движением подачи.

Строгальные станки подразделяют на поперечно-строгальные и продольно-строгальные. У поперечно-строгальных станков движение резания сообщается инструменту, а движение пода­ чи передается на заготовку. У продольно-строгальных станков движение резания сообщается заготовке, а движение подачи — инструменту.

При строгании (рис. 22.32, а) срезание припуска происходит во время рабочего хода, во время вспомогательного (обратного) хода заготовка возвращается в исходное положение. Перемеще­ ние заготовки или инструмента на величину подачи в поперечном направлении осуществляется в конце вспомогательного хода. Для сокращения времени цикла при строгании скорость вспомога­ тельного хода больше скорости рабочего.

Рис. 22.32. Схемы обработки на строгальных (а) и долбежных (б)

станках

Резание при строгании имеет свои особенности. Силы реза­ ния действуют на резед только в период рабочего хода, а в пе­ риод вспомогательного хода происходит охлаждение резда, что увеличивает его стойкость. Каждое врезание резца в заготовку при строгании сопровождается ударной нагрузкой, поэтому ре­ зец должен быть более массивным и жестким.

У долбежных станков резец совершает возвратно-поступатель­ ное движение в вертикальной плоскости (рис. 22.32, б). Движение резца вниз является рабочим, вверх — вспомогательным ходом. Движение, осуществляемое заготовкой, может быть продольным, поперечным и круговым. На долбежных станках производится обработка пазов, шпоночных канавок, уступов, круговое долб­ ление наружных и внутренних фасонных поверхностей.

22.6.1. Элементы режима резания при строгании (долблении). Устройство резцов

Скорость резания v (м/мин) при строгании и долблении (см. рис. 22.32) — это скорость прямолинейного движения ползуна с резцом при рабочем ходе ддя поперечно-строгальных и долбеж­ ных станков, или скорость раоочего хода стола для продольно­ строгальных станков. Для строгальных станков с механическим

приводом

Ln v = ------ ,

1000

а для станков с гидравлическим приводом и бесступенчатым ре­ гулированием

v= J d L (k + 1),

1000

где L — длина хода резца (или стола); п — число двойных ходов; k — отношение скорости рабочего хода vp к скорости вспомога­ тельного хода v„.

Подача S2x(мм) определяется характером обработки, типом рез­ ца и требованиями к шероховатости обработанной поверхности.

Глубиной резания t при строгании и долблении является крат­ чайшее расстояние между обработанной и обрабатываемой по­ верхностями. Глубина резания зависит от припуска на обработку, характера обработки и мощности станка.