Фрезерование плоскости торцевой фрезой на столе станка

Обновлено: 08.01.2025

Перед изучением процесса фрезерования зубчатых колес, рассмотрим элементы зубчатого колеса. Боковые стороны профиля зубьев изготавливаются по кривой, называемой эвольвентной. В зубчатом колесе различают головку окружности выступов, впадин и делительную (рис. 1).

Окружностью выступов называется окружность, описанная из центра колеса и проходящая по выступам зубьев. Окружность впадин описывается из центра колеса и проходит по основанию впадин. В делительной окружности шаг и угол зацепления зубчатого колеса соответственно равны теоретическому шагу и углу зацепления исходной (зуборезной) рейки. Она делит высоту зуба на две неравные части (головку и ножку).

Шагом зубчатого колеса называется расстояние, измеренное между одноименными боковыми поверхностями двух смежных зубьев по дуге делительной окружности. Эта величина измеряется в мм и определяется по формуле: Pt = πd/z, где Р - шаг колеса; d - диаметр делительной окружности; z - число зубьев колеса; π - постоянное число, равное 3,14.

Основной характеристикой зубчатого колеса является модуль. Модулем называется часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб колеса, мм.

Модуль численно равен отношению диаметра делительной окружности к числу зубьев колеса m = d/z.

Использовав формулу, можно выразить шаг через модуль: Pt = πm, или модуль через шаг: m = Pt/π.

Таким образом, модуль можно определить, разделив шаг колеса на постоянное число π=3,14.

Зуб колеса состоит из головки и ножки. Высотой головки зуба ha называется расстояние, измеренное по радиусу между делительной окружностью и окружностью выступов. Эта величина численно равна модулю (мм) ha = m.


Рис. 1. Элементы зубчатого колеса

Высота ножки зуба һ1 - это расстояние, измеренное по радиусу между диаметром делительной окружности и окружностью впадин. Она численно равна 1,25м (мм): h = 1,25m.

Полная высота зуба 1 (мм) равна h = ha+h1 = m+1,25m = 2,25m.

Длина дуги, измеренная по делительной окружности между боковыми сторонами профиля зуба, называется толщиной зуба S (мм) и определяется по формуле S = Pt/2.

Зная число зубьев колеса и его модуль, можно определить диаметр окружности выступов da = m (z+2).

Соотношения между элементами зубчатого колеса приведены в таблице на рис. 2.


Рис. 2. Соотношение между элементами зубчатого колеса

Пример. Определить значения основных элементов зубчатого колеса с модулем m = 2 и числом зубьев z = 50.

  • Диаметр делительной окружности d = m*z = 2*50 = 100 мм.
  • Диаметр окружности выступов da = m (z + 2) = 2 (50 + 2) = 104 мм.
  • Высота головки зуба , hа = m = 2 мм.
  • Высота ножки зуба h1 = 1,25m = 1,25 * 2 = 2,5 мм.
  • Полная высота зуба h = ha + hf = m +1,25m = 2,25m = 2,25 + 2 = 4,5 мм.
  • Шаг зубчатого колеса Рt = πm = 3,14 * 2 = 6,28 мм.
  • Толщина зуба S = Pt/2 = 6.28/2*3,14 мм.

Обработка зубчатых колес фрезерованием

Зубчатые колеса должны работать плавно, бесшумно, равномерно вращаясь и сохраняя постоянство передаточного отношения передачи. Эти требования определяются и устанавливаются в зависимости от условий эксплуатации зубчатых колес. Для обеспечения этих качеств обработка зубчатых колес фрезерованием должна быть выполнена согласно техническим условиям рабочего чертежа. Особое внимание должно быть обращено на допустимые биения диаметра делительной окружности и толщину зуба, допуск на изготовление которых, в зависимости от степени точности, указывается на чертеже.

Существуют два метода нарезания зубчатых колес: обкаткой и копированием. Методом обкатки нарезают колеса на зубофрезерных станках. Он основан на воспроизведении движений червячной передачи, у которой червяк в виде фрезы является режущим инструментом, а сопрягаемое колесо - нарезаемой заготовкой. Для нарезания зубчатых колес методом обкатки служат червячные модульные фрезы.

Сущность данного метода зубчатого фрезерования копирования состоит в том, что режущим инструментом - дисковой модульной фрезой последовательно нарезают впадины зубчатого колеса. Профиль впадин зубьев в точности соответствует профилю режущего инструмента.

Режущий инструмент для зубчатого фрезерования


Рис. 3. Дисковая модульная фреза

Фрезы выбираются в зависимости от величины модуля и числа зубьев нарезаемого колеса. Так как у двух зубчатых колес одного и того же модуля, но с разным числом зубьев форма впадины не одинакова, то для каждого модуля нарезаемых колес требуется столько фрез, сколько различных чисел зубьев нужно нарезать.

Для сокращения номенклатуры фрез их изготавливают наборами (см. таблицу на рис. 4). Комплект из 8 фрез применяется для нарезания зубьев колес с модулем до 8 мм, из 15 - для колес с модулем 9-16 мм и из 26 - для колес с модулем свыше 16 мм.

На каждой фрезе комплекта на торцовой поверхности указано, из какого материала она сделана, нарезаемый модуль колеса, номер фрезы из комплекта и количество нарезаемых зубьев данной фрезой.


Рис. 4. Наборы дисковых модульных фрез

Установка и закрепление заготовок и фрезы при зубчатом фрезеровании

Заготовки зубчатых колес, имеющие цилиндрические отверстия, закрепляют на конических, или цилиндрических оправках, а со шлицевыми отверстиями внутри - на шлицевых оправках, в центрах делительной головки и задней бабки.

Перед установкой заготовки в центрах делительной головки необходимо проверить соосность осей центров шпинделя и задней бабки в горизонтальной плоскости и их параллельность относительно направления продольной подачи фрезерного станка. Это производится с помощью цилиндрической оправки и индикатора или штангенрейсмаса.

Дисковую модульную фрезу следует закрепить на центровой оправке по возможности ближе к шпинделю станка, ее свободный конец вставить в подшипник подвески.

Для обеспечения симметричного расположения нарезаемых зубьев к диаметральной плоскости обрабатываемого колеса ось профиля зубьев модульной фрезы также должна совместиться с осью заготовки. Предварительно это можно выполнить по вершинам центров делительной головки или задней бабки. Для окончательной выверки фрезы относительно оси заготовки можно воспользоваться следующим способом. Пробным проходом предварительно нарезают одну впадину. Затем снимают оправку с заготовкой и, повернув ее другой стороной, закрепляют в центрах, вводят зубья фрезы в обработанную впадину. При правильной установке заготовки зубья фрезы и впадины колеса должны совместиться.

Установка заготовки на конической центровой оправке в центрах делительной головки и задней бабки (рис. 5, а) производится следующим образом. На цилиндрическую часть центра 3, вставленного в шпиндель делительной головки, надевают поводковый хомутик 5, который через отогнутый хомутик 4, скрепленный с оправкой 1 и заготовкой 2, передает заготовке вращательное движение от шпинделя при повороте ее на расчетную часть окружности.

В тех случаях, когда требуется выполнить фрезерование зубчатого колеса диаметра превосходящего, чем допускает высота оси шпинделя делительной головки над столом станка, оно может быть закреплено на концевой оправке или в патроне с вертикальным положением оси шпинделя делительной головки (рис. 5, б).

Во всех случаях после закрепления заготовки следует обязательно проверить радиальное биение ее поверхности. Оно, как правило, не должно превышать 0,03 мм.


Рис. 5. Способы установки зубчатых колес

Режим фрезерования зубчатых колес

В зависимости от величины модуля нарезаемого колеса и требуемой шероховатости боковых сторон зубьев фрезеровать каждую впадину можно за один или несколько проходов. Когда модуль колеса не превышает 3 мм, глубину фрезерования устанавливают из расчета t = 2,25m. При фрезеровании каждой впадины за несколько проходов припуск на чистовой проход не должен превышать 0,2 мм на сторону.

Учитывая довольно трудные условия работы дисковых модульных фрез, их высокую стоимость, следует устанавливать подачу на зуб не более 0,05 мм/зуб, а скорость резания - 15-20 м/мин. По принятой скорости резания определяют частоту вращения фрезы в минуту и минутную подачу, на которые настраивают станок.

Приемы и способы зубчатого фрезерования

До начала зубчатого фрезерования необходимо определить число оборотов рукоятки универсальной делительной головки, выбрать требуемую окружность с отверстиями на боковом делительном диске, настроить его сектор и в отверстие выбранной окружности вставить фиксатор рукоятки. Включив вращение шпинделя, рукояткой продольной и вертикальной подач стола подводят заготовку до легкого соприкосновения ее наивысшей точки с фрезой. После этого продольной подачей отводят стол с заготовкой из-под фрезы, лимбовое кольцо вертикальной подачи устанавливают на нулевое деление и поднимают стол на глубину резания, равную 2,25т (при фрезерований за один проход). Затем стопорят консоль на станине, перемещают стол с заготовкой до фрезы, производят врезание, включают продольную механическую подачу и фрезеруют первую впадину на необходимую длину. После этого выключают вращение фрезы, возвращают стол в первоначальное положение, освобождают шпиндель делительной головки, вращением рукоятки относительно бокового делительного диска поворачивают заготовку на необходимое число оборотов (или части оборота), снова закрепляют шпиндель и обрабатывают вторую и последующие впадины колеса.

После фрезерования первых двух впадин колеса рекомендуется проверить толщину зуба и при необходимости произвести корректировку размеров.

Контроль элементов зубчатых колес

Обычно у зубчатых колес, обрабатываемых на универсально-фрезерных станках дисковыми модульными фрезами (в случае, если точность их изготовления не превышает 9-11 степени точности), достаточно проверить толщину зуба по постоянной хорде и радиальное биение профиля зубьев.

Толщину зуба с точностью измерения 0,02 мм проверяют кромочным штангензубомером (рис. 6, а). Он состоит из двух взаимно перпендикулярных штанг 1 и 9, на которые нанесены деления в миллиметрах, рамок 3 и 7 с нониусами. Нониус и рамка 7 связаны с губкой 6, а нониус и рамка 3 - с высотной линейкой 5. Точную установку нониуса на размер производят с навинчиванием гаек 2 и 8 на микрометрические винты, связанные с рамками 3 и 7.

Для измерения толщины зуба штангензубомером по постоянной хорде необходимо рассчитать высоту от вершины зуба колеса до постоянной хорды по формуле hп.х = 0,747m и установить высотную линейку штангензубомера на этот размер.

Толщина зуба по постоянной хорде определяется по формуле Sп.х = 1,387m.

Чтобы измерить толщину зуба, ребро высотной линейки устанавливают на его выступ и при помощи губок 4 и 6 измеряют его толщину. По разности между полученной величиной и расчетной или заданной чертежом (с учетом проставленных отклонений) судят о правильности размера.

Важным показателем годности зубчатого колеса является радиальное биение профиля зубьев в пределах допустимой нормы. При наличии биения нарушается нормальная работа зубчатой передачи и нередко по этой причине происходит поломка механизма. Величина радиального биения профиля зубьев обрабатываемого колеса зависит от многих причин, основными из которых являются: биение оправки, на котором закреплена заготовка, биение переднего центра шпинделя делительной головки.

В условиях единичного производства радиальное биение профиля зубьев на делительной окружности измеряется индикатором с использованием стального шлифованного цилиндрического ролика (рис. 6, б). Зубчатое колесо 1 закрепляется на оправке 2, в центрах 3 и 7 приспособления или делительной головки и задней бабки.

Ролик 6, диаметр которого принимается равным 1,475m, размещают во впадине зубьев колеса. Измерительным штифтом индикатора 5, закрепленного на стойке 4 и установленного на столе контрольного приспособления или станка, касаются (с небольшим натягом) ролика. Поворачивают зубчатое колесо с оправкой в центрах и по отклонению стрелки индикатора определяют наивысшую точку ролика, который затем помещают в соседнюю впадину и поворачивают колесо до тех пор, пока стрелка индикатора не покажет его наивысшую точку во второй впадине. Обычно ролик размещают в четырех, расположенных в диаметральных плоскостях, впадинах. По разности отклонений стрелки индикатора определяют радиальное биение профиля зубьев на делительной окружности.

§ 12. Фрезерование плоскостей торцовыми фрезами

Торцовые фрезы предназначены для обработки плоскостей на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Торцовые фрезы в отличие от цилиндрических имеют зубья, расположенные на' цилиндрической поверхности и на торце.

Торцовые фрезы делятся на насадные (ГОСТ 9304—69) с мелкими зубьями и с крупными зубьями и насадные со вставными ножами по ГОСТ 1092—69.

Основными размерами торцовых фрез являются: диаметр — D, длина фрезы — L, диаметр отверстия — d и число зубьев — z.

  • более жесткое крепление на оправке или шпинделе;
  • более плавная работа из-за большого числа одновременно работающих зубьев.

Поэтому обработку плоскостей в большинстве случаев целесообразно проводить торцовыми фрезами.

Торцовые фрезы, как и цилиндрические, делятся на праворежущие и леворежущие.

Праворежущими называют такие фрезы, которые при работе должны вращаться по часовой стрелке (рис. 45, а), а леворежущие — против часовой стрелки (рис. 45, б), если смотреть на фрезу или фрезерную головку сгёГерху (при работе на вертикально-фрезерном станке).


Рис. 45. Направление вращения фрез

Широкое распространение получили торцовые фрезы, оснащенные пластинками твердых сплавов. Фрезерование плоскостей торцовыми твердосплавными фрезами является более производительным, чем фрезерование цилиндрическими фрезами.

В последнее время большое распространение получили торцовые фрезы с неперетачивае-мыми твердосплавными пластинками.

Наладка и настройка станка для выполнения различных работ. При работе на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках торцовыми фрезами наладка и настройка принципиально ничем не отличаются от наладки и настройки горизонтально-фрезерного станка при работе цилиндрическими фрезами. Поэтому остановимся лишь на отличительных особенностях наладки и настройки при фрезеровании торцовыми фрезами.

Установка и закрепление торцовых фрез на вертикально-фрезерных станках. В зависимости от вида применяемой фрезы крепление ее на вертикально-фрезерном станке может производиться несколькими способами:

Торцовые фрезы, имеющие калиброванное сквозное отверстие, центрируются по цилиндрической части оправки 3 конусной частью, устанавливаются в конусное отверстие шпинделя и закрепляются в нем шомполом 7 и гайкой 2 (рис. 46, а). Базовый торец фрезы опирается на один из торцов переходного фланца 4, второй торец которого опирается на торец оправки 3. Шипы шпинделя 6 входят в пазы переходного фланца, а выступы фланца в пазы фрезы, передавая крутящий момент от шипнде-ля фрезе. Фреза крепится на оправке винтом 5 с помощью специального ключа.


Рис. 46. Установка фрез на станках

Торцовые фрезы, имеющие центрирующую выточку (Ø 128,57А), устанавливают непосредственно на головку шпинделя и закрепляют на нем четырьмя винтами 7 (рис. 46, б). Шипы шпинделя 2 входят в пазы корпуса фрезы, передавая крутящий момент от шпинделя фрезе.

Торцовые фрезы с конусным хвостиком номинальным размером наибольшего диаметра конуса Ø 59,85 мм и конусностью 7:24, выполненным за одно целое с корпусом фрезы, вставляют в конусное отверстие шпинделя, закрепляют в нем шомполом 7 и гайкой 2 (рис. 46, в). Крутящий момент передается шипами 3, входящими в пазы корпуса фрезы.

Торцовые фрезы, имеющие сквозное калиброванное отверстие и пазы в корпусе, по ширине соответствующие размерам шипов шпинделя устанавливают на оправке, закрепленной в шпинделе станка. Фрезу закрепляют на оправке винтом 7. Крутящий момент передается шипами 3, входящими в пазы корпуса фрезы (рис. 46, г).

Концевые фрезы, имеющие хвостовик с конусом «Морзе» и резьбовым отверстием, центрируют в переходной втулке 7, вставленной в конусное отверстие шпинделя и крепят шомполом 2 и гайкой 3. Шипы шпинделя 4 входят в пазы переходной втулки, передавая крутящий момент от шпинделя фрезе (рис. 46, д).

Настройка вертикально-фрезерных станков на соответствующие режимы резания производится так же, как и настройка горизонтально-фрезерных станков.

Выбор типа и размера фрезы. Стандартом предусмотрено, что у торцовых насадных фрез параметры определены однозначно, т. е. каждому диаметру торцовой фрезы соответствует определенное значение длины фрезы L, диаметра отверстия d и числа зубьев z.

Диаметр торцовой фрезы выбирается в зависимости от ширины фрезерования t по формуле

Для черновой обработки выбирают торцовые насадные фрезы со вставными ножами или с крупными зубьями. При чистовой обработке следует взять торцовые насадные фрезы с мелкими зубьями.

Однако во всех случаях надо отдать предпочтение торцовым фрезам, оснащенным твердыми сплавами, так как машинное время обработки в этом случае значительно сокращается за счет увеличения скорости резания.

Рассмотрим настройку горизонтально-фрезерного станка 6Р82 или вертикально-фрезерного станка 6Р12П на черновое фрезерование той же заготовки из стали 45 (σв 75 кГ/мм 2 ), ширина фрезерования t 75 мм, глубина резания В = 5 мм.

В данном случае выберем торцовую фрезу с пластинками твердого сплава Т15К6. Диаметр фрезы D = 150 мм, z = 6. Геометрические параметры: γ = 5°, α = 6°. Подача на зуб s: выбирается в пределах 0,1-0,3 мм/зуб. При глубине резания В 5 мм и s z = 0,2 мм/зуб скорость резания по нормативам режимов резания v = 250 м/мин.

Число оборотов шпинделя легко определить по графику (см. рис. 40). На графике видно, что при D = 150 мм и v = 250 м/мин ближайшая ступень чисел оборотов станка будет n = 500 об/мин. Теперь по номограмме (см. рис. 41) определим ближайшую минутную подачу, имеющуюся на указанных консольнофрезерных станках s = 630 м/мин.

Непосредственный подсчет дает примерно тот же результат:

sм = sz • z • n = 0,2 • 500 = 600 мм/мин.

Ближайшая ступень минутных подач будет 630 мм/мин.

Итак, сопоставляя значения минутных подач при фрезеровании цилиндрической фрезой из быстрорежущей стали Р6М5: sм 250 мм/мин и sм 630 мм/мин — при фрезеровании торцовой фрезой с пластинками твердого сплава Т15К6 видим, что минутная подача в последнем случае в 2,4 раза больше. Во столько же раз сокращается и машинное время обработки той же детали при фрезеровании торцовой твердосплавной фрезой. При черновом фрезеровании такой же заготовки из серого чугуна необходимо взять фрезу, оснащенную пластинками твердого сплава ВК8 и ВК6. Геометрические параметры фрезы: γ = 0°; α 6—8°. Подача на зуб соответственно больше, чем при обработке стали (sz = 0,2-0,6 мм/зуб), скорость резания значительно меньше, чем при обработке стали, а именно, v = 50-130 м/мин.

При чистовом фрезеровании стали и чугуна твердосплавными фрезами для получения поверхности более высокого класса шероховатости подачи на зуб уменьшают, а скорость резания соответственно повышают в зависимости от марки обрабатываемого материала, марки твердого сплава и других условий обработки.

Установка торцовой фрезы на глубину резания при работе на вертикально-фрезерном станке ничем не отличается от рассмотренного ранее случая установки цилиндрической фрезы на глубину резания.

При фрезеровании торцовой фрезой на горизонтально-фрезерном станке (рис. 47) применяют следующий порядок установки глубины фрезерования.


Рис. 47. Фрезерование торцов фрезой на горизонтально-фрезерном станке

Включить станок и вращение шпинделя и с помощью рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач осторожно подвести заготовку к фрезе до легкого касания. Рукояткой продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы, выключить вращение шпинделя. Рукояткой поперечной подачи переместить стол в поперечном направлении на величину, соответствующую глубине резания 3 мм. После установки фрезы на требуемую глубину резания застопорить консоль стола и салазки поперечной подачи, установить кулачки включения механической подачи. Затем плавным вращением рукоятки продольной подачи сгола подвести обрабатываемую заготовку к фрезе, не доводя до касания с ней, включить шпиндель, включить механическую подачу, профрезеровать плоскость, выключить станок и произвест и измерение обработанной заготовки

При фрезеровании торцовыми твердосплавными фрезами с большими скоростями резания надо уделить внимание соблюдению правил техники безопасности. В таких случаях следует применять защитные экраны или защитные очки во избежание получения ожогов лица или повреждения глаз раскаленной стружкой.

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов. Наклонные плоскости и скосы можно фрезеровагь торцовыми фрезами на вертикальнофрезерных станках, устанавливая заготовки под требуемым углом, как и при обработке цилиндрическими фрезами, применяя универсальные тиски (рис. 48, а), поворотные столы или специальные приспособления (рис. 48, б). Фрезерование наклонных плоскостей 1 и скосов торцовыми фрезами 2 можно производить также путем поворота шпинделя, а не заготовки. Это возможно на вертикально-фрезерных станках, у которых фрезерная бабка со шпинделем поворачивается в вертикальной плоскости, например, как у станков 6Р12, 6Р13 (см. рис. 17), а также на широкоуниверсальных станках типа 6Р82Ш, у которых вертикальная головка имеет поворот в вертикальной и горизонтальной плоскостях.


Рис. 48. Фрезерование наклонной плоскости торцовыми фрезами

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов торцовыми фрезами можно производить с помощью накладной вертикальной головки.

Накладная вертикальная головка является специальной принадлежностью горизонтально-фрезерного станка.

На рис. 49, а показана одна из конструкций накладной вертикальной головки, а на рис. 49, б — различные положения шпинделя. Корпус 2 (рис. 49, а) накладной головки установлен на вертикальных направляющих станины станка и закреплен болтами У. Шпиндель 5 вращается в поворотной части 6 головки. Освободив болты, соединяющие поворотную часть 6 головки с корпусом, шпиндель можно повернуть в вертикальной плоскости и под любым углом по шкале 4.


Рис. 49. Накладная вертикальная головка

Кольцо 3 служит для съема головки. Вращение от шпинделя станка к шпинделю головки передается при помощи пары цилиндрических зубчатых колес 7 и 8. Колесо 8 конусным хвостовиком насаживают на шпиндель горизонтальнофрезерного станка, оно передает вращение от шпинделя станка колесу 7, а затем через пару конических колес шпинделю 5 накладной вертикальной головки. В коническое отверстие шпинделя 5 устанавливают фрезу. С помощью пары конических зубчатых колес шпиндель накладной головки можно повернуть вокруг шпинделя станка на 360°, а следовательно, установить фрезу под любым углом к плоскости стола (рис. 49, б). Наличие накладной вертикальной головки значительно расширяет технологические возможности горизонтальнофрезерных станков.

Проверка биения торцовых фрез. Схема проверки биения зубьев торцовых фрез аналогична рассмотренной ранее (см. рис. 38).

Биение главной и вспомогательных режущих кромок не должно превышать величин, указанных в таблице.

§ 23. Фрезерование фасонных поверхностей замкнутого контура

Фрезерование фасонной поверхности замкнутого криволинейного контура по разметке с помощью ручного управления заключается в том, что предварительно размеченную заготовку (рис. 95, а) закрепляют либо непосредственно на столе вертикально-фрезерного станка, либо в тисках, либо в приспособлении.


Рис. 95. Прихват

Фрезерование фасонной поверхности производят концевой фрезой путем одновременного перемещения стола в продольном и поперечном направлениях так, чтобы снять лишний слой металла в соответствии с размеченным контуром. Такой метод фрезерования применяется лишь в условиях единичного или мелкосерийного производства и требует высокой квалификации рабочего.

Разберем пример фрезерования замкнутого криволинейного контура прихвата из стали 45 (рис. 95, б).

Выбор типоразмера фрезы. Выбираем концевую фрезу с коническим хвостовиком из быстрорежущей стали Р6М5 D = 36 мм, z = 6. Такой фрезой получим заданный радиус закругления контура R = 18 мм.

Подготовка к работе. Заготовку следует устанавливать не на столе станка, а на подкладке, закрепив прихватами и болтами, чтобы фреза при обработке не касалась рабочей поверхности стола (рис. 96). При установке заготовки необходимо следить за тем, чтобы стружка не попадала между соприкасающимися плоскостями стола, подкладки и заготовки.


Рис. 96. Фрезерование фасонной поверхности

Настройка станка на режимы фрезерования. Глубина фрезерования t = 3 мм, подача на зуб sz = 0,015 мм/зуб (при работе с механической подачей). Скорость резания для заданных условий обработки по нормативам режимов резания составляет v = 40 м/мин. Ближайшая ступень чисел оборотов шпинделя станка по графику (см. рис. 40) соответствует n = 315 об/мин. Установить лимб коробки скоростей на эту ступень.

Фрезерование фасонной поверхности по разметке производят комбинированием ручных подач (продольной и поперечной). Фрезеровать по контуру начисто за один проход невозможно. мСначала производят черновое фрезерование. Врезание фрезы должно происходить плавно. Вывод фрезы за границы контура производят ручным управлением поперечной подачей. Фрезерование фасонных поверхностей требует о г фрезеровщика постоянного наблюдения за ходом процесса. После того как произведено черновое фрезерование и оставлен небольшой (1—2 мм) припуск, приступают к чистовому фрезерованию.

При чистовом фрезеровании, тщательно следя за разметочной риской, следует производить очень плавные перемещения стола во избежание получения брака по качеству поверхности. При фрезеровании фасонной поверхности в нашем случае (см. рис. 95) особое внимание следует обратить на обработку участков фасонного контура по дугам окружностей R6 и R18. Способ фрезерования закрытого паза длиной 50 и шириной 18 мм описан ранее.

Фрезерование с применением круглого поворотного стола

Фасонные поверхности фрезеруют на круглом поворотном столе, являющемся принадлежностью вертикально-фрезерного станка.

Круглые поворотные столы выпускают с ручным приводом, с ручным и механическим приводом от станка, с приводом от индивидуального электродвигателя. Поворотные столы с ручным приводом нормализованы, имеют общую конструкцию. Диаметры стола 160, 200, 250 и 320 мм. На рис. 97 показан общий вид стола.


Рис. 97. Круглый поворотный стол с ручным приводом

Каждый стол состоит из основания (плиты) и поворотной части (планшайбы). Плиту поворотного стола крепят к столу станка с помощью болтов, вставляемых в Т-образные пазы стола. При вращении рукоятки 1 через червячную пару (передаточное отношение червячной пары 1:90) поворачивается поворотная часть стола. После поворота планшайбу жестко закрепляют на плите рукояткой 5. Центральное коническое отверстие с конусом Морзе № 3 или 4 на планшайбе служит для центрирования поворотного стола, а Т-образные пазы — для закрепления приспособлений или заготовок. На боковой поверхности стола нанесены градусные деления для отсчета стола на требуемый угол. Винт 2 служит для фиксации рискоуказателя на круговой шкале стола, а винт 8 — для фиксации лимба на рукоятке 1. Эксцентриковая гильза 7 предназначена для регулировки зазора червячной пары, а также для вывода ее из зацепления в случае, когда нужно быстро повернуть стол на требуемый угол. Стопорят гильзу 7 рукояткой 6. Ограничение угла поворота стола производится передвижным регулируемым ограничителем 4 поворота стола, а освобождают ограничитель поворота стола рукояткой 3.

Поворотные столы с ручным и механическим приводом выпускают с диаметрами стола 320, 400, 500 и 630 мм (рис. 98). Эти столы имеют два червяка: один для ручного, другой для механического поворота планшайбы от привода станка. Вручную стол можно вращать маховичком 6.


Рис. 98. Круглый поворотный стол с ручным и механическим приводом

Для привода круглых столов на фрезерных станках моделей 6Н11, 6Р12 и 6Р13 в механизме подач стола имеется специальный валик. На некоторых моделях консольно-фрезерных станков передача вращательного движения столу осуществляется от ходового винта продольной подачи стола. В обоих случаях вращение планшайбы производится через вал, расположенный под рабочим столом станка параллельно ходовому винту продольной подачи, зубчатую передачу, заключенную в специальном кронштейне, через шарнир 3 и телескопический вал 4. Включение вращения от привода производится рукояткой 5. Каждый стол снабжен кулачками 2, ограничивающими участки круговой обработки, передвигаемыми и закрепляемыми в круговом пазу 7, и реверсивным механизмом для изменения направления вращения планшайбы. Эти столы как и столы с ручным управлением, имеют стопорное устройство, позволяющее жестко закреплять планшайбу в требуемом положении с помощью рукоятки 7.

На поворотном столе обрабатываемые заготовки закрепляют вручную. Для сокращения вспомогательного времени на крепление заготовок применяют поворотные столы со встроенным пневматическим или гидравлическим приводом. На рис. 99 показан общий вид поворотного стола с диафрагменным пневмоприводом для закрепления обрабатываемых заготовок. Крепление заготовок происходит следующим образом. В столе имеется шток с резьбовым отверстием, в которое ввинчивают сменные тяги. С помощью этих тяг производят закрепление обрабатываемых заготовок или освобождение их поворотом рукоятки распределительного крана 7. Маховиком 2 осуществляется вращение стола.


Рис. 99. Круглый стол с диафрагменным пневмоприводом для закрепления заготовок

На рис. 100 показаны схемы наладок для закрепления заготовок на столе с диафрагменным пневмоприводом. На таких столах заготовки крепят через сменные тяги различных конструкций, ввинчиваемые в резьбовые отверстия штока стола.


Рис. 100. Схемы наладок для закрепления заготовок на столе с диафрагменным пневмоприводом

Столы с индивидуальным электроприводом. Вращение стола от привода станка связано с большой затратой времени на наладку станка (установка кронштейна с зубчатыми колесами, установка промежуточного валика с шарнирами и др.). Поэтому целесообразно применять переносный накладной стол с индивидуальным приводом. Его можно установить на любом вертикально-фрезерном станке. Такие столы имеют необходимый комплект сменных зубчатых колес, позволяющих получить требуемую окружную скорость (круговую подачу) планшайбы.

Рассмотрим наладку и настройку станка на фрезерование кругового Т-образного паза (рис. 101). Материал заготовки — серый чугун (НВ-180). Размеры Т-образного паза примем такими же, как и в ранее рассмотренном примере обработки прямолинейных Т-образных пазов (см. рис. 88). Как и в ранее рассмотренном случае, обработку кругового паза производят за два прохода: сначала фрезеруют прямоугольный паз концевой фрезой, а затем фрезой для Т-образных пазов.


Рис. 101. Фрезерование круглого Т-образного паза

Установка круглого поворотного стола. Перед установкой стола необходимо тщательно протереть основание поворотного стола и поверхность станка, на которой его устанавливают. Ввести в соответствующие пазы стола станка с двух сторон прижимные болты с гайками и шайбами и закрепить поворотный стол. Вставить в центральное коническое отверстие круглого поворотного стола центрирующий штифт. Заготовку устанавливают и закрепляют с помощью центрирующего штифта, прихватов или сменных тяг в случае применения стола с пневмоприводом для закрепления заготовок.

При фрезеровании круговых пазов необходимо совместить центр окружности кругового паза с центром поворотного стола. При вращении кругового поворотного стола вокруг вертикальной оси каждая точка заготовки будет перемещаться по окружности радиусом, равным расстоянию этой точки от центра стола.

Кроме совмещения центра оси стола с центром окружности кругового контура необходимо также совместить ось концевой фрезы с осью симметрии паза, иначе говоря, расстояние между центром поворотного стола и центром концевой фрезы должно быть равно радиусу окружности оси паза.

Таким образом, при обработке круговых пазов очень важно правильно установить заготовку. Правильность установки можно проверить путем легкого касания заготовки вращающейся фрезой в двух диаметрально противоположных положениях, т. е. при повороте стола на 180°.

Настройка круглых столов с индивидуальным электроприводом на требуемую минутную подачу при фрезеровании фасонных поверхностей, контур которых представляет собой дуги сопряженных окружностей различных диаметров, производится путем подбора соответствующих сменных зубчатых колес для различных участков контура.

Непрерывное фрезерование на круглом вращающемся столе (см. рис. 101) является одним из наиболее производительных методов обработки деталей фрезерованием, так как в этом случае вспомогательное время перекрывается машинным, т. е. процесс фрезерования происходит непрерывно, без остановки для загрузки и снятия детали.

Фрезерование по накладным копирам

Этот метод применяется в условиях единичного и мелкосерийного производства при обработке фасонных поверхностей замкнутого криволинейного контура — дисковых кулачков и деталей с фасонным и прямолинейным контуром. На рис. 102 показана наладка для обработки кулачка на вертикально-фрезерном станке с поворотным столом.


Рис. 102. Фрезерование кулачка по накладному копиру

Обработка по замкнутому контуру осуществляется концевой фрезой, которой сообщается траектория движения, соответствующая заданному контуру обрабатываемой детали. Требуемая форма заготовки 1 достигается с помощью накладного копира 2. Накладной копир представляет собой дисковый кулачок, профиль которого повторяет профиль обрабатываемой детали. Копир накладывают на заготовку и крепят в оправке вместе с ней. Оправку вставляют в центральное отверстие поворотного стола 5. На хвостовике концевой фрезы 4 устанавливают закаленный ролик 3 с наружным диаметром, равным диаметру фрезы. Фрезерование осуществляется при одновременном вращении стола 5 (с ручным или механическим приводом) и ручном управлении рукоятками продольной и поперечной подач, которые координируются таким образом, чтобы обеспечить постоянный контакт ролика с копиром. Если ролик все время катится по копиру, то фреза точно воспроизведет профиль копира. При этом методе обычно достигается точность профиля обработанного кулачка в пределах 0,05—0,15 мм. При таком методе обработки кулачков брак практически исключается, так как фреза, направляемая роликом по копиру, не может «зарезать» контур детали. Чтобы не было искажения профиля детали после каждой переточки фрезы, ролик также следует прошлифовывать на размер переточенной фрезы.

Копировальное фрезерование
фасонных поверхностей
замкнутого контура
на вертикально-фрезерных станках

Сущность копировального фрезерования состоит в том, что обрабатываемой заготовке сообщают движение по определенной программе в соответствии с формой контура обрабатываемой детали. На рис. 103 приведена схема копировального фрезерования фасонной поверхности замкнутого контура (кулачка). На стол 9 вертикально-фрезерного станка устанавливают плиту 10. По ее направляющим свободно перемещается под действием груза 1 плита 12. На плите 12 установлен поворотный стол 11 с приспособлением. На оси стола закреплены с помощью болта и гайки б копир 8 и заготовка 7. На плите 10 установлена стойка 3 с копировальным роликом 4. Под действием груза 1 обеспечивается постоянный контакт между роликом 4 и копиром 8, так как груз 1 прикреплен тросом 2 к плите 12. В процессе фрезерования столу 11 вместе с заготовкой сообщается вращательное движение.


Рис. 103. Схема копировального фрезерования по замкнутому кругу

Получение фасонной поверхности криволинейного замкнутого контура достигается тем, что копир 8 имеет профиль, соответствующий профилю детали. При этом винт продольной подачи стола станка отсодиняют и перемещение стола в продольном направлении задается профилем копира, прижатого к кулачку. Обработка фасонной поверхности кулачка производится за один оборот стола (заготовки).

После переточки фрезы 5 диаметр ее уменьшается и, следовательно, при обработке такой фрезой деталь будет получаться «полнее», т. е. с контуром больших размеров.

Компенсация износа фрезы 3 и неточности изготовления копира 1 достигается тем, что ролик 4 изготавливают коническим (с углом конуса α), а не цилиндрическим (рис. 104), копир — наклонным с углом α/2. Такая форма ролика и копира позволяет компенсировать износ фрезы подъемом ролика на величину, при которой размеры обрабатываемой детали 2 достигнут первоначальных, как при обработке неизношенной фрезой. Применение конического ролика желательно также при обработке кулачков по накладному копиру (см. рис. 102).


Рис. 104. Компенсация износа ролика и копира

На рис. 105 приведена схема для фрезерования концевой фрезой 5 замкнутых канавок по цилиндрической поверхности с переменным шагом (цилиндрические кулачки). В стойке 3 перемещается шпиндель 7, получающий равномерное вращательное движение от привода подачи стола. На шпиндель жестко посажен торцовый копир 2. На правом конце шпинделя установлен патрон, в котором крепится заготовка 4. Стойка 3 перемещается по направляющим плиты 8, закрепленной на столе вертикально-фрезерного станка. Программа этого движения задается профилем копира 2, в который упирается ролик 7. Постоянный контакт ролика и копира обеспечивается пружиной или пневмоцилиндром 6, поршень которого через шток 9 соединен со стойкой 3.


Рис. 105. Схема копировального фрезерования канавок по замкнутому кругу

Такие поверхности можно фрезеровать на станках с программным управлением (см. гл. XII).

Все о торцевом фрезеровании

Фрезерная технология обработки обретает ныне значительную популярность. Она востребована, прежде всего, своей универсальностью и многообразием. Процесс заключается в снятии заданного слоя металла, вращающейся фрезой, специальным зубчатым инструментом. Фрезерование выполняется на деталях из различных материалов.

Что это такое?

Торцевое фрезерование – крайне востребованная и весьма распространённая сегодня технологическая операция, выполняемая при помощи широкого количества видов инструментов. Используя сменные варианты фрез, обработка заготовок происходит более точно, в оптимально выбранных параметрах. Обрабатываемые материалы различны, но чаще это металлические детали.

Наибольшая точность обработки достигается на фрезерных станках с ЧПУ, позволяющих значительно снизить уровень брака за счёт управления процессом обработки относительно простыми числовыми программами.

При помощи фрезеровки осуществляют операции по отрезке металлов, шлифовке, нанесению особых узоров, гравировке, выполняют токарные и иные виды операций. В используемые комплекты обычно входит ряд вертикально или горизонтально закреплённых фрез. Возможны варианты фрезерования и под определённым углом, что определяется типами крепежа и фрез. Применяемые фрезы могут быть в цилиндрическом, торцевом, концевом, зубчатом, фасонном и усложнённом исполнении.

Сферы применения широки – фрезы применяются в различных видах металлообработки, в машиностроительной области, ювелирной деятельности, деревообработке, дизайнерском деле и архитектуре. Иными словами, фрезеровку производят практически вне зависимости от прочностных качеств обрабатываемых материалов. Выбор фрез напрямую зависит от вида требуемой обработки. Так, обработка плоскостей требует применения цилиндрических или торцевых типов фрез.

Торцевая фреза – это резец, исполненный в цилиндрической (круглой, многогранной) форме, имеющий ряд зубьев, расположенных на боковых частях корпуса.

Каждый зуб фрезы представляет собой отдельное лезвие, которое контактирует с материалом детали независимо и поочередно. Такая особенность конструкции торцевых фрез обеспечивает и высокую производительность процесса обработки, и необходимую точность.

За счёт выгодного расположения кромок инструмента достигается возможность одномоментной расточки 2-х взаимно перпендикулярных плоскостей. Преимущества торцевой фрезеровки очевидны.

К особенностям торцевых фрез по металлу также относят следующие факторы.

  1. Расположение режущих кромок исключительно с торца – это кардинальное их отличие от иных видов инструмента. При этом непосредственно обработка заготовки осуществляется вершинами зубьев, а съём лишнего металла – боковыми участками, при продольной подаче.
  2. Значительное число лезвий контактирует с поверхностью детали по очереди, что обеспечивает длительный срок эксплуатации приспособления.
  3. При помощи таких резцов несложно обрабатывать грани заготовки под наклоном и/или вертикальные уступы при условии, чтобы высота последних не была больше величины зубьев.
  4. Получаемые при обработке углы определяются не припусками, а размерами фрез (их диаметрами).
  5. Применяемое вращение может происходить как влево, так и вправо, но саму операцию рекомендуется начинать с краёв деталей.
  6. Конструктивно торцевые фрезы исполняются и в монолитном варианте, и со сменяемыми лезвиями. При этом каждый вариант обеспечивает высокую степень жесткости всей конструкции (в том числе и крепежа). Это даёт возможность стабильного поддержания высокой производительности, особенно при оптимальном выборе видов смазки и охлаждающих жидкостей.
  7. Что касается геометрии кромок, то она различна – от окружности до ломаных под различными углами линий. Тем не менее такая геометрия должна приводить к плавному съему металла при наименьших припусках.



Весь перечисленный список свойств и особенностей торцевых фрез и определяет их широкое применение в машиностроении для изготовления валов и зубчатых колес, чистовой обработки уступов, пазов и прочего.

Обзор инструментов

При торцевой фрезеровке ось вращения инструмента расположена перпендикулярно по отношению к обрабатываемой заготовке. Выбор же его и режимов работы полностью зависит от вида операции (черновое или чистовое исполнение) и технологических требований к конечному продукту.

Видов торцевых фрез немало, а они, в свою очередь, определяются объемом и актуальностью задач, которые можно решать с их помощью. Все это многообразие делят по ряду категорий и признаков, один из которых – материал изготовления режущих частей.

Эти части могут изготавливаться или из углеродистых сталей (часто), или из минералокерамических сплавов (редко), или из алмазов (например, при шлифовании крайне твердых деталей).

По конструктивным признакам модели торцевых фрез могут быть цельными или сборными (основную категорию выделить сложно). В первом случае это монолитные варианты, где зубья располагаются непосредственно в корпусе изделий; вторые – со вставными кромками.

По своим формам резцы могут быть скругленными, прямыми и криволинейными (сложными). Геометрия резца во многом определяет уровень интенсивности биения инструмента, а значит, и его износа. Более долговечными являются U-образные лезвия, потому они и применяются при исполнении черновых и получистовых обработок.

По способу установки. Устанавливаются фрезы как на хвостовик (концевые), так и в оправу со шпонкой (надсадной вариант). Такие фрезы удобны для съема металла с уступов чугунных заготовок. Оба вида производятся из быстрорежущей стали, а потому и характеризуются отменной прочностью. Надёжность крепления фрез в обоих случаях высокая.



Классификация фрез по группам применения

Торцевые и плунжерные (угол в плане 10-65 градусов)

Эта группа фрез используется при растачивании под воздействием режущих осевых сил. Собственно, этим они и отличаются от фрез традиционных, где тип нагрузок носит радиальный характер.

Для этого типа фрез характерны малый уровень потребления мощности, низкий уровень шумов. Эффективность этих фрез особенно проявляется при выполнении операций по глубоким, узким, закрытым пазам, а также углам карманов (после осуществления операций вчерне).

Сюда же отнесём и изделия с малыми главными углами, особенно привлекательными тем, что они значительно повышают подачу, не перегружая пластины за счет тонкой стружки. Тонкость заключается в том, что не следует приближать лезвие к позиции перпендикулярной поверхности детали, иначе надо будет сильно увеличивать глубину обработки.



Торцевые (угол в плане 45 градусов)

Это общий вариант со следующими особенностями:

  • относительно низкая степень вибраций, в том числе и при нежестких настройках (особенно выгоден при больших вылетах);
  • обладают эффектом снижения толщины стружки, за счет чего можно абсолютно спокойно увеличить производительность исполняемых операций.

С углом в плане 90 градусов

Инструменты для более специфичных операций. В технологическом смысле:

  • детали, закрепляющиеся нежестко;
  • детали, имеющие тонкие стенки;
  • заготовки с уступами под прямым углом (перпендикулярно оси).

Для них характерны небольшие действующие силы, что и обеспечивает их популярность.

С большим радиусом круглые пластины

В значительной мере упрощают процесс врезания под углом, а потому применяются и в сложных случаях, и при общей профильной обработке. Имеют прочнейшие кромки, способные продуктивно снимать слои жаропрочных сплавов с категорией ISO S. Ценно то, что это происходит плавно и с высокой производительностью. В этом смысле изделие незаменимое и универсальное.

Попутное и встречное фрезерование

Значительное количество торцевых операций, исполняемых на нежестком оборудовании, производится двумя способами:

  • схема встречного фрезерования, когда резка и подача стола направляются по разным векторам;
  • схема с попутным фрезерованием (направление резки и подача стола идут по одному вектору).

В пользу второй схемы приводится довод о том, что при встречной схеме операции, которая в начале процесса незначительно нагружает резак, возникает пластическая деформация материала детали, это приводит к некоторому его упрочнению, а значит, и к излишнему износу пластин.

Поэтому, применяя попутную схему, следует устанавливать ширину фрезеровки примерно в 2/3 ширины инструмента. Тогда при входе пластин пластической деформации тела детали можно будет избежать. Может быть также удобным, изменяя ширину фрезеровки, определить эмпирически, какая именно пропорция между диаметром фрезы и шириной фрезеровки будет оптимальной для данного станка и установленной фрезы.

При уменьшении размеров фрезеровки до 1/2 диаметра фрезы процесс деформирования тела детали также наблюдается, происходит это по причине утончения стружки. Поэтому рекомендуется увеличение подачи на зубец фрезы, что приводит к возрастанию стойкости инструмента и общей производительности. В случаях чистового фрезерования параметры подачи регулируют, исходя из соображения необходимых качеств обрабатываемых поверхностей.

К выбору торцевых фрез стоит относиться внимательнейшим образом. Лучше обратиться к специалистам-инструментальщикам или технологам, чтобы не потратить свои деньги зря.

Читайте также: