10.7.2. Схемы фрезерования

Цилиндрическое и торцевое фрезерование в зависимости от направления движений резания и подачи можно осуществить двумя способами: попутным фрезерованием, когда совпадают направления главного движения и движения подачи, и встречным фрезерованием, когда направления главного движения и движения подачи не совпадают.

Рис. 10.44. Фрезерование: а – попутное; б – встречное; Рг и Рв – соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие силы резания При попутном фрезеровании (рис. 10.44, а) толщина срезаемого слоя изменяется от максимальной до нуля, зуб врезается в заготовку с ударом.

Горизонтальная составляющая силы резания направлена по подаче, а вертикальная – вниз, на заготовку. При встречном фрезеровании (рис. 10.44, б) толщина срезаемого слоя изменяется от нуля до максимальной (зуб плавно врезается в заготовку). Горизонтальная составляющая силы резания направлена против подачи, а вертикальная – вверх.

Рациональность использования какой-либо схемы обусловлена требованием к качеству обработки, условиями обработки заготовки и состоянием фрезерного станка. При черновой обработке литых заготовок (особенно литья в песчано-глинистые формы), имеющих твердую поверхностную корку, применение попутного фрезерования нерационально, так как удар зуба фрезы об эту корку приводит к его выкрашиванию или поломке. Лучше использовать встречное фрезерование: зуб начинает работу в мягком материале сердцевины заготовки и, подходя к корке, взламывает ее. При чистовом фрезеровании, наоборот, рациональнее использовать попутное фрезерование.

Теоретически при встречном фрезеровании резание начинается с нулевой толщины срезаемого слоя, которая постепенно увеличивается. Однако режущая кромка зуба фрезы имеет радиус округления, равный 0,03–0,05 мм.

При чистовом фрезеровании толщина резания невелика. В начале резания зуб не режет, а скользит по обрабатываемой поверхности без снятия стружки.

При этом создаются значительные напряжения сжатия в поверхностных слоях заготовки, приводящие к значительному наклепу, повышенному истиранию режущей кромки зуба, вибрациям в системе СПИД и плохому качеству обработанной поверхности. При попутном фрезеровании толщина срезаемого слоя невелика, поэтому ударное вхождение зуба в материал заготовки не вызывает существенных колебаний в системе СПИД, что способствует стабильной работе фрезы, а шероховатость обработанной поверхности улучшается на один класс. Особенно эффективно попутное фрезерование при обработке вязких материалов, склонных к наклепу и налипанию.

При обработке встречным фрезерованием горизонтальных плоскостей нежестких заготовок или заготовок относительно небольшой толщины (до 30 мм) вертикальная составляющая силы резания будет отрывать заготовку от стола, что может привести к неравномерности глубины срезаемого слоя (большая погрешность обработки по толщине заготовки) или к большим усилиям на закрепление заготовки (возможны деформации заготовки).

Лучше использовать попутное фрезерование, когда вертикальная составляющая силы резания прижимает заготовку к столу.

При обработке заготовок на изношенных станках применение попутного фрезерования приводит к прерывистости процесса резания.

Причины этого явления лежат в конструктивном исполнении механизма движения подачи стола. Для преобразования вращательного движения в поступательное используется пара «винт – гайка». Этот механизм выполнен с зазорами по резьбе, и чем более изношен станок, тем больше эти зазоры. При направлении горизонтальной составляющей силы резания по подаче гайка, связанная со столом, обгоняет винт в пределах зазоров в резьбе. При больших зазорах процесс резания прерывается. Когда винт «догонит гайку», резание возобновится. Процесс прерывания циклически повторяется. Для плавного резания необходимо использовать станки со специальными гидравлическими компенсаторами зазоров в паре «винт – гайка», станки с беззазорными шарико-винтовыми парами или применять встречное фрезерование, при котором горизонтальная составляющая силы резания прижимает гайку к винту и процесс резания становится непрерывным.