4.5 Фрезерование

Фрезерование – один из высокопроизводительных и распространенных процессов обработки резанием. Фрезерованием производят обработки плоскостей, пазов, фасонных поверхностей, резка металла. Имеются фрезы для обработки тел вращения, резьб и зубчатых колес.

Фреза представляет собой многолезвийный режущий инструмент, подобный резцу как по геометрическим параметрам режущей части, так и по факторам режима резания. Вместе с тем процесс фрезерования имеет следующие специфические особенности: толщина слоя, срезаемого каждым зубом фрезы, переменна и изменяется от некоторого минимума до максимума а_max; на длине дуги резания одновременно находится несколько лезвий; режущее лезвие работает с перерывами; корпус фрезы обладает значительной массой, что способствует лучшему теплоотводу от режущих лезвий.

При работе цилиндрическими, концевыми, дисковыми и фасонными фрезами различают следующие схемы резания:

1) фрезерование против подачи, когда вращение зубьев фрезы направлено против направления подачи – встречное фрезерование (рис. 32, а);

2) фрезерование по подаче, когда вращение зубьев фрезы совпадает с направлением подачи – попутное фрезерование (рис. 32, б).

При работе торцовыми и концевыми фрезами различают: симметричное резание, когда ось фрезы совпадает с линией симметрии заготовки; несимметричное резание, когда ось фрезы не совпадает с линией симметрии заготовки.

При встречном фрезеровании нагрузка на зуб увеличивается постепенно с увеличением толщины срезаемого слоя. Зуб работает из-под корки, подламывает и вырывает ее из зоны резания, что очень важно при обработке деталей, имеющих литейную корку или окалину. Недостатком встречного фрезерования является то, что при больших сечениях приводит к вибрации и ухудшению чистоты поверхности. Встречное фрезерование применяют, как правило, при черновой обработке.

При попутном фрезеровании усилие резания прижимает заготовку к столу. Большая загрязненность и твердость корки приводит к резкому снижению стойкости фрезы. Но при отсутствии корки этот способ фрезерования обеспечивает большую стойкость фрезы, лучшую чистоту обработанной поверхности и меньший расход мощности. Попутное фрезерование рекомендуется при чистовом фрезеровании. Однако такое фрезерование возможно только на станках со специальными устройствами для компенсации зазора в паре винт-гайка механизма подачи.

Скоростью резания при фрезеровании называется окружная скорость наиболее удаленных точек режущих зубьев фрезы:

.

Ширина фрезерования обозначается буквой В (мм). Слой металла, снимаемый за один проход фрезы, называется глубиной резания t (мм). Величина перемещения детали относительно фрезы называется подачей s (мм). При фрезеровании различают три значения подач: подача на один зуб фрезы s_z, подача на оборот s_o, минутная подача s_м. Подача при фрезеровании связана между собой зависимостью:

.

Толщина срезаемого слоя по длине дуги резания а имеет переменное значение.

Максимальная толщина срезаемого слоя

а_max ≈ s_z sinψ,

где ψ – угол контакта зуба фрезы с поверхностью резания,

ψ = arccos,

где t– глубина срезаемого слоя;R– радиус зубьев фрезы.

Глубина срезаемого слоя зависит от припуска на обработку детали, а также от мощности и жесткости имеющихся в наличии фрезерных станков. Для снижения основного времени необходимо срезать припуск за один или минимальное число проходов фрезы с оставлением, если это необходимо, части припуска для чистового фрезерования.

Практически предварительное фрезерование ведут с глубиной резания 3-8 мм. Для чистового фрезерования глубина резания составляет 0,5-1,5 мм. При фрезеровании поковок и отливок, когда их поверхность имеет твердую корку или окалину, глубина резания составляет не менее 2 мм, так как зубья фрезы, работая по литейной корке, быстро изнашиваются.

Обработку плоскостей можно производить различными фрезами: цилиндрическими, торцовыми, концевыми, дисковыми двухсторонними на горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках. Наибольшая производительность труда и экономичность обработки достигается при использовании торцовых фрез, оснащенных твердым сплавом.

Сравнительно узкие фасонные поверхности обрабатывают при помощи фасонных фрез – с выпуклым и вогнутым профилем, с криволинейным профилем лезвия. Более широкие фасонные поверхности заготовок обрабатывают набором фрез. Заднюю поверхность у фасонных фрез выполняют путем затылования по архимедовой спирали. В этом случае заточку фрез производят по передней поверхности.

Криволинейные контуры, имеющие форму дуги окружности, обрабатывают концевыми фрезами при установке заготовок на поворотном круглом столе. При изготовлении деталей с криволинейным контуром в условиях серийного и крупносерийного производства применяют копировально-фрезерные станки.