Обработка плоских поверхностей фрезерованием. Фрезерование

Фрезерование плоских поверхностей.

Геометрически плоской поверхность считается в случае: если, соединив любые две точки, принадлежащие поверхности, прямой все точки этой прямой будут находиться на поверхности. Качество плоской поверхности легко проверить, приложив к ней ребро лекальной линейки. Чем меньше образующийся зазор, тем выше качество поверхности. Качество обработки плоскостей характеризуется следующими показателями:

Точность размеров, ᴛ.ᴇ. соответствие фактических размеров детали, указанным на чертеже;

Допустимые отклонения от правильной геометрической формы полученной поверхности не должны выходить за пределы допуска на неточность изготовления (допуск прямолинейности, допуск плоскостности).

Отклонение расположения отдельных граней детали относительно других поверхностей должны быть в заданных пределах (отклонение от параллельности, перпендикулярности, наклона, симметричности и др.)

При фрезеровании плоскостей торцовыми и цилиндрическими фрезами различают: грубую черновую, черновую, получистовую, чистовую обработку. Грубая черновая обработка – обработка с большим и неравномерным припуском – более 8 мм, а также работа по корке. Черновая обработка – обработка плоскостей с относительно равномерным припуском, без корки, с глубиной резания от 3 до 8 мм. Получистовая обработка – обработка плоскости с равномерным припуском и глубиной резания от 1,5 до 3 мм и высотой микронеровностей обработанной поверхности не более Rz=40 мкм. Чистовая обработка – обработка плоскости с равномерным припуском и глубиной резания до 1,5 мм и высотой микронеровностей обработанной поверхности не более Ra=20 мкм.

Фрезерование цилиндрическими фрезами . Зубья цилиндрической фрезы располагаются по винтовой линии с определенным углом наклона винтовой канавки ω. Основными размерами цилиндрических фрез являются длина фрезы L, диаметр фрезы D, диаметр отверстия d, число зубьев z.

По направлению вращения фрезы делят на право- и леворежущие. Выбор типа и размера фрезы зависит от конкретных условий обработки. Фрезы с крупным зубом применяют при черновой обработке, с мелким при получистовой и чистовой.

Выбор оптимального размера фрезы для заданных условий можно осуществить по следующей номограмме:

Порядок пользования номограммой следующий: сначала выбирается длина фрезы в соответствии с шириной фрезерования. При этом длина фрезы должна быть больше ширины фрезерования на 5%. Далее в соответствии с условиями обработки определяется диаметр посадочного отверстия, затем диаметр фрезы, и наконец число зубьев. При этом используются следующие обозначения: Т – труднообрабатываемые материалы; С – материалы средней трудности обработки; Л – легкообрабатываемые материалы. I – черновая обработка; II – чистовая обработка.

Фрезерование торцевыми фрезами по сравнению с цилиндрическими имеет ряд преимуществ. Более жесткое крепление на оправке или шпинделе, более плавная работа большого числа одновременно работающих зубьев. По этой причине обработку плоскостей целесообразно производить торцевыми фрезами.

Основными размерами торцевых фрез являются диаметр, длина, диаметр отверстия, число зубьев. Стандартом предусмотрено, что у торцовых фрез, каждому диаметру фрезы соответствует определенное значение длины, диаметра отверстия, и числа зубьев. Данное обстоятельство следует учитывать при выборе типа фрезы.

Диаметр фрезы исходя из ширины фрезерования t выбирается по следующей формуле:

При этом минимально возможный диаметр фрезы выбирают из соотношения:

Фрезы меньшего диаметра имеют меньшую стоимость, а соответственно им крайне важно отдавать предпочтение. Также предпочтение следует отдавать фрезам оснащенным пластинами из твердого сплава, минимально возможного для данной ширины фрезерования, диаметра, так как при этом сокращается основное машинное время обработки за счёт увеличения минутной подачи. Для повышения чистоты обработки крайне важно снизить подачу на зуб, и увеличить скорость резания.

Фрезерование набором фрез осуществляют группой фрез установленных на одной оправке. Такой метод позволяет одновременно обработать несколько поверхностей. Применение набора фрез распространено в крупносерийном и массовом производстве.

При фрезеровании плоских поверхностей цилиндрическими и торцовыми фрезами, возможны следующие виды дефектов:

Несоблюдение размеров детали;

Погрешности формы, возникает в случае обработки заготовок с большим и особенно неравномерным припуском, а также при недостаточной жесткости технологической системы;

Погрешности расположения обработанных плоскостей. Причина – неправильная установка заготовки, плохая очистка опорной поверхности приспособления от стружки, наличие заусенцев на установочной поверхности детали. При работе набором фрез указанный дефект может возникнуть вследствие неправильного расположения фрез на оправке;

Повышенная шероховатость может возникнуть при неправильной заточке фрезы, большого износа режущих кромок, неправильного выбора режимов резания, недостаточно жесткой системе СПИД;

Эффект подрезания возникает в случае остановки подачи, когда рабочий ход не закончен. При этом фреза продолжает вращении и врезается в заготовку под действием упругих сил оправки, которая ранее (до выключения подачи) под действием сил резания была изогнута. Другим условием возникновения эффекта подрезания является наличие большого зазора в соединении винт-гайка, при попутном фрезеровании. В этом случае процесс резания протекает толчками. В случае если своевременно не прекратить обработку, то дальнейшая работа может привести, кроме порчи обработанной поверхности, к износу винтовой пары, поломки оправки или фрезы. В этом случае крайне важно использовать метод встречного фрезерования. При этом следует учитывать, что при встречном фрезеровании эффект подрезания может возникнуть если установлена чересчур большая подача на зуб.

Вибрации отрицательно сказываются на качестве обработанной поверхности. Вибрации при фрезеровании возникают из-за неравномерности процесса резания. Для уменьшения вибраций крайне важно стремиться к тому, чтобы число одновременно работающих зубьев фрезы было как можно больше, соблюдать условия попутного и встречного фрезерования, а также условие равномерности фрезерования.

Фрезерование плоских поверхностей. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Фрезерование плоских поверхностей." 2017, 2018.

ОБРАБОТКА ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обработку плоских поверхностей режущим инструментом можно

производить на различных станках: строгальных, долбежных,

фрезерных, протяжных, карусельных, расточных, токарных и шабровочных; обработку абразивным инструментом - на шлифовальных станках

Наиболее широкое применение получили строгание, фрезерование, протягивание и шлифование.

1. Обработка плоских поверхностей строганием и долблением

Строгание производится на продольно- и поперечно строгальных станках (последние называются шепингами). При строгании на продольно-строгальных станках стол с закрепленной на нем деталью (или деталями) совершает возвратно – поступательнoe движение; подача в поперечном направлении придается резцу путем перемещения резцового суппорта, которое осуществляется прерывисто после каждого рабочего хода. Стружка снимается во время хода стола в одном направлении, т. е. рабочего хода, хотя обратный - холостой ход - совершается со скоростью, в 2-3 раза большей, чем скорость рабочего хода, тем не менее потеря времени при холостых ходах делает строгание менее производительным способом обработки, чем другие способы (например, фрезерование).

Рис. 1. Схема строгания плоскости.

Схема строгания плоскости представлена на рис.1. На поперечно-строгальных станках возвратно-поступательное движение имеет резец, который закреплен в суппорте ползуна. Обрабатываемая деталь, закрепляемая на столе станка, получает поперечную подачу благодаря прерывистому перемещению стола в поперечном направлении после каждого рабочего хода. Продольно-строгальные станки изготовляются одностоечными и двухстоечными, с одним, двумя и четырьмя суппортами. Одностоечные строгальные станки применяются для деталей, которые не помещаются полностью на столе, а свешиваются с него.

Продольно-строгальные и поперечно-строгальные станки широко применяются в единичном, мелко- и среднесерийном производстве вследствие их универсальности, простоты управления, достаточной точности обработки и меньшей цены по сравнению с фрезерными станками.

На долбежных станках, относящихся к классу строгальных, долбяк с закрепленным в нем резцом совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Стол станка, на котором закрепляется обрабатываемая деталь, имеет движение подачи в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Долбежные станки применяются в единичном производстве для получения шпоночных канавок в отверстиях, а также для обработки квадратных, прямоугольных и других форм отверстий. Для этих работ в серийном и массовом производстве применяют протяжные станки.

Строгание, так же как и точение, разделяется на черновое и чистовое. Чистовое строгание производится с малой подачей или резцами с широким лезвием.

При строгании крупных литых и сварных деталей особенное значение имеет правильность закрепления их на столе станка. Необходимо избегать при закреплении деформации детали, так как в противном случае после окончания обработки и освобождения детали от прижимов она примет свою первоначальную форму и обработанная поверхность окажется искривленной.

Наличие внутренних напряжений в отливках сильно отражается на точности строгания. Когда при строгании удаляется поверхностный слой металла, равновесие внутренних напряжений нарушается и деталь деформируется. Для устранения или уменьшения внутренних напряжений стальные детали подвергают отжигу, а чугунные отливки – искусственному или естественному старению.

Основное время для строгальных работ на продольно-строгальных станках определяется также по основной формуле, причем значение равно длине обработки в направлении подачи. Так как в строгальных станках подача идет по направлению строгания, т. е. по ширине детали, то в этом случае будет обозначать ширину строгания, которая сложится из ширины строгаемой поверхности, врезания и боковых сходов резца; тогда эта формула примет вид:

,мин,

где ; - ширина строгаемой поверхности в мм; - врезание резца и; Ь 2 - боковые сходы резца в мм; i - число ходов; п - число двойных ходов стола в минуту; s - подача резца за один двойной ход стола в мм;

где р.х - скорость рабочего хода стола; L - длина хода стола, равная длине строгаемой поверхности 1 плюс подход 2 и перебег 3 в начале и конце рабочего хода в мм. . – отношение скорости рабочего хода стола к скорости холостого хода.

Тогда получим:

, мин,

врезание резца: ,мм,

где - глубина резания в мм; - главный угол резца в плане; =0,5-2 мм - подход при рабочей подаче. Боковые сходы b 2 = 2–5 мм. Подход 2 и перебег 3 резца в продольном направлении, входящие в величину , принимаются:

Длина хода стола L в мм	мм

Если число двойных ходов стола для упрощения подсчетов принять по средней скорости хода стола (по отношению к скорости рабочего и холостого хода стола), что несколько менее точно, то: .

где - средняя скорость хода стола в м/мин.

Основное время для работ на поперечно-строгальных станках определяется также по формуле:. ,мин, Число двойных ходов п определяется по тем же формулам, что и для продольно-строгальных станков.

Подход и перебег резца в продольном направлении, входящие в величину L, принимаются для поперечно-строгальных станков по следующим данным:

Длина хода резца L в мм	Сумма подхода и перебега резца ( 2 + 3) в мм

Врезание резца = 2-5 мм.

2. Обработка плоских поверхностей фрезерованием

При фрезеровании поверхность обрабатывается не однолезвийным инструментом - резцом, как при строгании, а многолезвийным вращающимся инструментом - фрезой. Подача осуществляется путем перемещения обрабатываемой детали, закрепленной на столе станка. Фреза получает вращение от шпинделя станка.

Плоские поверхности можно фрезеровать торцовыми и цилиндрическими фрезами. Фрезерование торцовыми фрезами более производительно, чем цилиндрическими. Это объясняется тем, что при торцовом фрезеровании происходит одновременное резание металла несколькими зубьями, причем возможно применение фрез большого диаметра с большим числом зубьев.

Фрезерование цилиндрическими фрезами производится двумя способами. Первый способ - встречное фрезерование (рис. 2, а), когда вращение фрезы направлено против подачи; второй способ - попутное фрезерование (рис. 2, б), когда направление вращения фрезы совпадает с направлением подачи.

Рис. 2. Схемы фрезерования: a - встречное; б - попутное

При первом способе фрезерования толщина стружки постепенно увеличивается при резании металла каждым зубом фрезы, достигая величины а тах. Перед началом резания происходит небольшое проскальзывание режущей кромки зуба по поверхности резания, что вызывает наклеп обработанной поверхности и затупляет зубья.

При втором способе фрезерования толщина стружки постепенно уменьшаеся. Производительность может быть больше и качество обработанной поверхности лучше, чем при первом, но при втором фрезерования зуб фрезы захватывает металл сразу на полную глубину резания и, таким образом, резание происходит с ударами. Ввиду этого второй способ фрезерования можно применять только для работы на станках с большой жесткостью конструкции и устройством для устранения зазоров в механизмах подачи. По этой причин первый способ фрезерования применяется чаще, чем второй.

Фрезерные станки разделяются на следующие виды: 1) горизонтально-фрезерные, 2) вертикально-фрезерные, 3) универсально – фрезерныe, 4) продольно-фрезерные, 5) карусельно – фрезерцые, 6) барабанно – фрезерные и 7) специальные.

Фрезерные станки первых трех видов являются станками общего назначения и применяются во всех видах производства; остальные относятся к высокопроизводительным и применяются в серийном, преимущественно крупносерийном и массовом производстве. На горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках можно устанавливать на стол станка 3 одну деталь 1 или несколько деталей рядами, обрабатывая их одновременно или последовательно (рис. 3) фрезами 2, закрепленными в приспособлении 4

Рис. 3. Фрезерование деталей, установленных рядами:1 - обрабатываемые детали; 2 - набор фрез; 3 - стол станка; 4 - приспособление.

Рис. 4. Производительные методы фрезерования:

1 и 2 - обрабатываемые детали; 3 - стол станка; 4 - поворотный стол

На рис. 4, а показано фрезерование деталей торцовой фрезой на вертикально-фрезерном станке так называемым методом маятниковой подачи (подача в обе стороны); при этом вспомогательное время затрачивается только на передвижение стола 3 на длину расстояния между деталями. Применение этого метода может значительно повысить производительность станка. Универсально-фрезерные станки в отличие от горизонтально-фрезерных имеют поворотный стол, которому можно придавать положение в горизонтальной плоскости под углом к оси шпинделя. Это дает возможность фрезеровать винтовые поверхности при использовании универсальной делительной головки.

Продольно-фрезерные станки бывают с горизонтальными и вертикальными шпинделями в различном сочетании: с одним горизонтальным или с одним вертикальным шпинделем; с двумя горизонтальными; с двумя горизонтальными и одним вертикальным; с двумя горизонтальными и двумя вертикальными. Такие станки бывают больших размеров (с ходом стола до 8 м, а иногда и более); их применяют для обработки крупных деталей - одновременно с двух или трех сторон.

На рис. 4, показано высокопроизводительное фрезерование на продольно-фрезерном (а) и горизонтально-фрезерном (б) станках с применением поворотного стола 4, благодаря которому смена обработанных деталей 1, 2 производится во время фрезерования; вспомогательное время затрачивается только на обратный отвод стола и поворот его, что не превышает 0,2-0,5 минуты на две детали.

Карусельно-фрезерные станки имеют круглые вращающиеся столы большого диаметра и один (рис. 5, а) или два (рис. 5, б) вертикально расположенных шпинделя.

Рис. 5. Примеры фрезерования деталей на фрезерных станках.

карусельно-фрезерном с одним шпинделем; б - шпинделями; барабанно-фрезерном; 1 - фрезы; 2 - обрабатываемые детали; 3 - стол станка; 4 - барабан.

На этих станках обрабатываются плоские поверхности торцовыми фрезами. Детали устанавливают для обработки и снимают их по окончании обработки во время вращения стола; таким образом, детали обрабатываются непрерывно. Если на станке два шпинделя, то одним шпинделем производится черновая обработка, другим - чистовая (рис. 5, б). Такие станки применяют в крупносерийном и массовом производствах. -Барабанно-фрезерные станки служат для обработки параллельных плоскостей детали одновременно с двух сторон (рис. 5, в). Детали подлежащие обработке, устанавливают на барабан 4, который вращается внутри станины, имеющей портальную форму. Фрезы 1 помещены на расположенных с двух сторон четырехшпиндельных бабках, с каждой стороны по две. Одна фреза с каждой стороны производит черновое фрезерование, другая - чистовое. Нa этих станках детали устанавливают и снимают на ходу станка, таким образом, фрезерование идет непрерывно. Такие станки отличаются большой производительностью и применяются в крупносерийном и массовом производстве.

Фрезерные полуавтоматы и автоматы широко применяются в массовом производстве для фрезерования деталей малых размеров. Основное время при цилиндрическом и торцовом фрезеровании определяется по формуле:

Или ,мин,

где – расчетная длина обработки фрезой в мм; i - число ходов; – подача в мм/мин; s 2 - подача на зуб фрезы в мм; z - число

зубьев фрезы; п - число оборотов фрезы в минуту.

Величина врезания фрезы для цилиндрического фрезерования определяется (рис. 6 а) по формуле:

где t - глубина фрезерования в мм; D - диаметр фрезы в мм.

Рис. 6. Схемы фрезерования:

а - цилиндрической фрезой; б - торцовой фрезой

Для торцового симметричного фрезерования (рис. 6, б) величина врезания фрезы равна:

,мм,

Где b - ширина фрезерования в мм; - главный угол фрезы в плане.

Перебег фрезы п принимается равным 2-5 мм в зависимости от диаметра фрезы.

Основное время для фрезерования с круговой подачей стола определяется: ,мин. В крупносерийном и массовом производстве =l.

3. Обработка плоских поверхностей протягиванием

Протягивание наружных плоских поверхностей (как и фасонных) благодаря высокой производительности и низкой себестоимости обработки находит все большее применение в крупносерийном и массовом производстве; этот метод экономически выгоден, несмотря на высокую Себестоимость оборудования и инструмента. Многие операции вместо фрезерования выполняются посредством наружного протягивания. К числу таких операций относится протягивание пазов, канавок, плоскостей блоков двигателей и других деталей, зубьев шестерен и т. д. При обработке протягиванием наружных черных (предварительно не обработанных) поверхностей за один ход протяжки достигаются высокая точность и чистота поверхности. В процессе обработки каждый режущий зуб протяжки снимает слой металла, составляющий часть припуска, а калибрующие зубья зачищают поверхность, при этом они долго не теряют своей режущей способности и формы.

Рис. 7. Схемы плоских протяжек:а - обычные; 6, в, г - прогрессивные.

При обработке черных поверхностей поковок и отливок более целесообразно применять не обычные плоские протяжки (рис. 7, а), а прогрессивные (рис. 7, б, в, г). У обычных плоских протяжек каждый зуб снимает стружку по всей ширине обрабатываемой поверхности; поэтому при обработке черной поверхности, имеющей. корку, первые зубья протяжки быстро тупятся или выкрашиваются. У прогрессивных протяжек режущие зубья делают переменной ширины, постепенно увеличивающейся, и каждый режущий зуб срезает металл не по всей ширине обрабатываемой поверхности, а полосой, причем ширина этих полос с каждым зубом увеличивается, и только калибрующие зубья зачищают обрабатываемую поверхность, по всей ее ширине.

Для обработки наружным протягиванием широких плоскостей (более 50 мм) устанавливают несколько протяжек рядом.

Протягивание наружных поверхностей производится большей частью на вертикально-протяжных станках - полуавтоматах и автоматах. На рис. 8 показаны детали, поверхности которых обрабатываются наружным протягиванием (обрабатываемые поверхности обозначены буквой ).

Рис. 8. Детали, обрабатываемые протяжками

Применение наружного протягивания для обработки лысок на концах валика изображены на рис. 9, а. Одновременно обрабатываются два валика; каждый валик обрабатывается двумя протяжками. На рис. 9, б изображена схема протягивания крышки и головки шатуна автомобильного двигателя. Цилиндрическая поверхность крышки протягивается круглыми протяжками 1 и 3, которые по мере затупления одной половины повертываются на 180°, и в работу вступает другая половина. Протяжки 2 и 4 обрабатывают плоскости разъема крышки. Головка шатуна обрабатывается протяжками 5,6,7 и 8. Протяжки делают из трех секций по длине - обдирочной, получистовой и калибровочной. После износа калибровочная секция перетачивается и ставится на место полу чистовой, а полу чистовая - на место обдирочной.

В массовом производстве применяют высокопроизводительные протяжные станки непрерывного действия. Станки с цепным приводом имеют цепь, вращающуюся на звездочках (подобно гусенице тракторов), которая перемещает детали, закрепленные на ней; когда цепь двигает детали мимо протяжек, находящихся в верхней части станка, протяжки снимают стружку с оббатываемой поверхности.

Рис. 9. Схемы протягивания:

в - лысок на валиках; 6 - крышки и головки шатуна

Нa станках непрерывного действия с карусельным столом (рис. 10, а) или с барабаном (рис. 10, б), по окружности которых детали 1 располагаются в приспособлениях, стол или барабан при вращении перемещает детали мимо протяжек 2, которые обрабатывают поверхности деталей.

Рис. 10. Схемы работы станках для непрерывного протягивания с карусельным столом:

1 - обрабатываемые детали; 2 - протяжка

4. Обработка плоских поверхностей шлифованием

Шлифование плоских поверхностей применяется как для обдирочной, так и для черновой и чистовой обработки. Обдирочное шлифование плоскостей может быть предварительной или окончательной операцией, если не требуется большой точности и чистоты поверхности. Припуск для обдирочного шлифования должен быть значительно меньше, чем для фрезерования и строгания. При больших припусках обдирочное шлифование оказывается неэкономичным. Обдирочное шлифование плоскостей применяется в том случае, когда наличие твердой корки на поверхности детали или большая твердость материала затрудняют фрезерование или строгание. Оно применяется

также при обработке плоских поверхностей деталей с малой жесткостью.

Обдирочное шлифование применяется для чугунных отливок, поковок и сварных конструкций и реже - для стальных отливок.

Черновое и чистовое шлифование плоскостей производится для получения большой точности и чистоты поверхности, когда не представляется возможным строгание. Оно применяется достигнуть этого фрезерованием или строганием.

Круги больших диаметров для шлифования изготовляют составными из отдельных частей - брусков и сегментов, прикрепленных к металлическому диску (рис. 11). При работе такими кругами уменьшается выделение тепла, улучшается удаление пыли и мелкой стружки, образующихся при шлифовании, повышается безопасность шлифовальных работ.

Рис. 11. Составные шлифовальные круги

Чистовое шлифование плоскостей производится мелкозернистыми, большей частью цельными кругами. Шлифование производится торцовой частью круга и периферией круга. При шлифовании торцевой частью круга применяют круги чашечной или тарельчатой формы. При такой форме круга изнашивается только та часть его, которая находится в соприкосновении с обрабатываемой поверхностью, и поэтому отпадает необходимость править всю поверхность круга. Кроме того, при такой форме различие скоростей вращения отдельных точек торца круга меньше влияет на точность и качество обработки поверхности.

Шлифование торцом круга более производительно, чем шлифование

периферией, так как в процессе работы торцом круга большая площадь круга находится в соприкосновении с обрабатываемой поверхностью и большее количество абразивных зерен одновременно работает; к тому же этот способ шлифования обеспечивает достаточно высокую точность; в силу указанных

Шлифование периферией круга менее производительно, но с его помощью достигается более высокая точность, чем при шлифовании торцом круга, поэтому шлифование периферией круга применяют обычно для окончательной отделки деталей измерительных инструментов, приборов и др. Плоскошлифовальные станки изготовляются для обдирочного, чернового и чистового (точного) шлифования.

Станки для обдирочного шлифования бывают:

а) односторонние (для обработки с одной стороны) - с горизонтальным или вертикальным расположением шпинделя;

б) двусторонние (для обработки с двух сторон) - двухшпиндель-Кые с горизонтальным расположением шпинделей (рис. 12). Станки для чернового и чистового (точного) шлифования изготовляются:

причин этот способ шлифования является весьма распространенным.

Рис. 12. Схема расположения шпинделей у двусторонних станков для об

дирочного шлифования.

а) для работы торцовой частью круга с прямоугольным и круглым столом; последние бывают одношпиндельные и двухшпиндельные; на рис. 13 показана схема работы станка;

б) для работы периферией круга с прямоугольным и круглым столом.

Для шлифования пластин, торцов колец и подобных тонких деталей используют плоскошлифовальные станки с магнитным столом или с применением магнитных плит, дающие весьма чистую поверхность и высокую точность.

Магнитный стол

Рис. 13. Схема работы двухшпиндельного плоскошлифовального станка

Основное время для плоского шлифования торцом круга на станках карусельного типа (рис. 14, а) определяется по формуле: ,мин,

Где – припуск на сторону в мм; -вертикальная подача круга на один оборот стола в мм; п – число оборотов стола в минуту т – количество деталей, одновременно устанавливаемых на столе- k - коэффициент, учитывающий точность шлифования.

Рис.14. Схемы плоского шлифования.

Основное время для шлифования торцом круга на станках продольного типа (рис. 14,6 - ширина шлифуемой поверхности В я принимается в долях высоты круга.

Основное время для шлифования периферией круга на станках карусельного типа (рис. 14, г) определяется по формуле:

,мин.

5 Отделка плоских поверхностей абразивами и шабрением

Окончательная чистовая обработка плоских поверхностей - отделка - кроме шлифования может производиться с применением абразивов - доводкой, притиркой, полированием. Помимо этого, для окончательной чистовой обработки применяется шабрение. Отделка плоских поверхностей с применением абразивов производится аналогично отделке наружных цилиндрических поверхностей.

Шабрение плоских поверхностей можно выполнять с помощью шабера вручную или механическим способом.

Первый способ требует большой затраты времени и высокой квалификации исполнения, но обеспечивает сравнительно высокую точность.

Второй способ - механический - осуществляется при помощи специальных станков, на которых шабер получает возвратно-поступательное движение от электродвигателя небольшой мощности. Такой способ шабрения требует меньшей затраты времени, однако его нельзя использовать для шабрения сложных поверхностей и поэтому применение его ограничено. Первый способ имеет широкое расппространение.

Проверка плоскостности обрабатываемых поверхностей производится с помощью поверочных плит и линеек на краску (по числу пятен). Поверочная плита покрывается краской и при соприкосновении с шабреной поверхностью детали оставляет пятна краски на последней в местах соприкосновения.

Число пятен краски, приходящееся на квадрат обработанной поверхности размером 25X25 мм 2 , характеризует неровность поверхности. Так, для поверхности высокой точности (детали измерительных приборов и инструментов) число пятен должно быть 25-30; для поверхностей средней, обычной точности - 20-25 и для поверхностей пониженной точности - 12-20 пятен.

6. Особенности обработки плоскостей у крупных литых деталей сложной формы

При обработке крупных литых деталей сложной формы (например, станин металлорежущих станков или других подобных деталей) возникает вопрос о целесообразности применения строгания или фрезерования.

Прежде всего следует отметить, что при том и другом способе обработки чистовую обработку надо отделять от черновой, потому что станки более продолжительное время сохраняют точность на чистовой обработке и, кроме того, крупные литые детали после черновой обработки подвергаются естественному или искусственному старению. ни получается экономия времени. Однако в ряде случаев оказывается целесообразным такие детали не фрезеровать, а строгать.

Затраты на станки и инструмент, применяемые при строгании меньше, чем аналогичные затраты при фрезеровании (фрезерные станки изнашиваются значительно быстрее), но при строгании требуется высокая квалификация рабочих.

При строгании сила резания и нагрев обрабатываемых плоскостей значительно меньше, вследствие чего и деформация обрабатываемых деталей меньше, чем при фрезеровании. Эти преимущества имеют качение при чистовой обработке крупных деталей, тем более что при фрезеровании набором фрез оправки часто прогибаются, вследствие чего искажается профиль обрабатываемой поверхности, т. е. понижается точность обработки. Черновое фрезерование наборами фрез крупных литых деталей дает экономию времени только при большой партии деталей, так как наладка станка занимает много времени. Применение этого способа обработки ограничивается быстрым затуплением фрез, работающих по корке, а также трудностью заточки набора фрез, размеры которых должны быть точно выдержаны после переточки.

Значительно экономичнее способ фрезерования крупных литых деталей сложной фермы торцовыми фрезами. Стойкость инструмента здесь значительно выше, режимы резания более высокие и заточка торцовых фрез проще, чем наборных. Таким образом, фрезерование торцовыми фрезами имеет преимущества перед фрезерованием наборами фрез; по сравнению со строганием этот способ также экономичен, как менее трудоемок.

Из всего сказанного видно, что для черновой обработки выгодно применять фрезерование торцовыми фрезами, в особенности при большом объеме выпуска деталей, когда можно рационально использовать ммогошпиндельные станки.

На заводах тяжелого машиностроения для обработки широких и длинных плоскостей применяют фрезы больших диаметров. При использовании фрезы диаметром 700 мм и более на расточном станке она крепится на планшайбе станка болтами с гайками.

Горьковским заводом фрезерных станков изготовлены мощные фрезерные станки, работающие фрезами диаметром 2250 мм и снимающие припуск за один проход до 20 мм. Мощность электродвигателя станка 155 кВт, что позволяет добиться резкого сокращения основного времени при обработке плоскостей шириной до 2000 мм и повышения производительности труда в 5 - 7 раз.

Фрезерование – наиболее распространенный, продуктивный и популярный метод получения плоских прямолинейных поверхностей, хотя только ними не ограничиваются технологические возможности процесса фрезерования.

Протяженные плоские поверхности обрабатываются при помощи торцевых фрез. При этом желательно выполнения условия: длина обрабатываемой поверхности меньше диаметра фрезы.

Для обработки различного рода уступов (как правило, нешироких) используются цилиндрические двусторонние фрезы. Канавки и открытые пазы получаются применением дисковых фрез. Полуоткрытые пазы обрабатываются дисковыми и концевыми фрезами. Закрытый паз является наиболее трудоемким по своему исполнению и требует использования специальных шпоночных фрез на станках-полуавтоматах методом маятниковой подачи. Концевая фреза не используется в данном случае, поскольку не имеет возможности вертикального врезания. Одним из вариантов обработки закрытого паза концевой фрезой является предварительное засверливание отверстия, диаметром равного ширине паза, и начало обработки с него.

При помощи специального набора фрез обрабатываются Т-образные пазы под крепление станочных болтов: первый проход – обработка обычного вертикального паза концевой или дисковой фрезой, второй проход осуществляется специальной фрезой для Т-образных пазов, выполняя нижнюю широкую ступень.

Обработка прямолинейных поверхностей, расположенных под разными углами относительно друг друга, может вестись набором стандартных фрез: скажем, комплект из двух дисковых фрез, дисковой и цилиндрической, нескольких угловых фрез и так далее.

Фасонные специальные фрезы позволяют получать поверхности сложных профилей: закругленный паз, бочкообразный паз и т.д. Байонетные (винтовые) пазы на валах также обрабатываются концевыми фрезами при строгом совмещении поворота заготовки с движением инструмента (используется специальное приспособление или универсальная делительная головка). Большая резьба с крупным шагом и сложным профилем также может нарезаться на фрезерном оборудовании.

При любом виде фрезерования возможны две схемы обработки: встречное и попутное фрезерование.

Встречное фрезерование характеризуется изменением толщины среза от нуля до максимума. При этом одна из составляющих сил резания стремится оторвать заготовку от стола, что нарушает общую жесткость технологической системы. Но врезание, происходящее по нарастающей, уменьшает нагрузку и износ режущего инструмента.

Попутное фрезерование срезает припуск в динамике от максимума к нулю. Вертикальная составляющая силы резания прижимает заготовку к столу, тогда как горизонтальная – воздействует на пару винт-гайка в механизме перемещения стола станка. Подача может идти рывками, если зазор в передаче стола достаточно велик. Инструмент работает с удара на врезании, что отрицательно сказывается на его состоянии. Шероховатость повышена по сравнению с встречным фрезерованием.

Вышеуказанное актуально как к цилиндрическим, так и к дисковым фрезам. Торцовая фреза использует обе схемы, в зависимости от установки инструмента относительно поверхности перед началом обработки.
Черновое фрезерование позволяет получить 12-ый квалитет точности и шероховатость Rа 6,3 микрометров, чистовое – 9-ый квалитет точности и шероховатость Rа 3,2 микрометра, тонкое фрезерование обеспечит точность вплоть до 6-ого квалитета и параметр чистоты поверхности Ra 1,25..0,63 микрометра.

Плоскостью называют поверхность, которая прямолинейна во всех направлениях. Если к плоскости приложить в любом направлении ребро лекальной линейки, то между ним и проверяемой плоскостью можно обнаружить лишь незначительный просвет, равномерно расположенный вдоль всей линии касания. Чем более точно изготовлена плоскость, тем меньше просвет. Наличие значительного просвета на различных участках касания показывает, что плоскость изготовлена неточно.В деталях машин, станков и механизмов многие поверхности имеют форму плоскости, например, рабочая поверхность стола фрезерного станка, поверхности направляющих станины, поверхность основания тисков, поверхность подошвы угольника и т. д.; в связи с этим фрезерование плоскостей является наиболее распространенным видом фрезерной обработки.Фрезерование плоскостей можно производить на горизонтально- и на вертикально-фрезерных станках.Фрезерование плоскостей на горизонтально-фрезерных станках производится главным образом цилиндрическими фрезами, а фрезерование плоскостей на вертикально-фрезерных станках - торцовыми фрезами или фрезерными головками.

Фреза в процессе резания Цилиндрическая фреза

На рис. 81, а показана цилиндрическая фреза в процессе резания. Фреза вращается в направлении, указанном стрелкой. Стрелка на заготовке показывает направление подачи, которое в данном случае идет против направления вращения фрезы. Это общепринятое направление подачи. Такое фрезерование называетсяфрезерованием против подачи (встречным фрезерованием).

На рис. 81, б фреза вращается в противоположную сторону по сравнению с фрезой на рис. 81, а. Подача в этом случае идет по направлению вращения фрезы. Такое фрезерование называетсяфрезерованием по подаче (попутным фрезерованием).В обоих случаях фреза снимает каждым зубом стружку в виде запятой, с той разницей, что при фрезеровании против подачи (рис. 81, а) зуб забирает стружку с ее тонкого конца и заканчивает резание при наибольшей толщине стружки, а при фрезеровании по подаче (рис. 81, б) зуб начинает срезать стружку наибольшей толщины и заканчивает резание у ее тонкого конца.Переменная толщина стружки, меняющаяся от начала врезания зуба до его выхода, требует переменного усилия для ее снятия. Усилие, потребное для снятия стружки каждым зубом цилиндрической фрезы, возрастает от нуля до наибольшей величины при фрезеровании против подачи и, наоборот, падает от наибольшей величины до нуля при фрезеровании по подаче. Такое резкое изменение усилия резания вызывает колебание нагрузки станка, что в свою очередь вызывает удары в приводном механизме и приводит к вибрации станка.При фрезерованиипротив подачи(рис. 81, а) зуб не начинает резание в точке А. Какую-то часть пути s ск, как это видно на рис. 82, зуб скользит по поверхности, обработанной предыдущим зубом, пока в зависимости от величины е, зависящей от пружинения оправки, биения фрезы и остроты режущей кромки, толщина слоя под зубом будет достаточной, чтобы зуб не мог дальше проскальзывать и начал резать. С этого момента начинается образование стружки. Возникающая в процессе скольжения зуба теплота требует обильного охлаждения. Износ задней поверхности зуба вследствие нагрева при скольжении является большим недостатком этого метода фрезерования.

Прифрезеровании по подаче(рис. 81, б) зуб начинает резание в точке Б, т.е. в точке наибольшей толщины стружки, и заканчивает резание в точке А, т. е. в точке наименьшей толщины, так что зуб сразу, не скользя, врезается в обрабатываемую поверхность. При этом методе фрезерования тепла возникает меньше, износ задней поверхности происходит менее интенсивно, что позволяет вести фрезерование с большими скоростями резания.Фрезерование по подаче является более передовым методом обработки плоскостей, однако оно может применяться лишь в случае отсутствия зазоров в механизме перемещения стола (винт-тайка) и только при жестком креплении заготовки. Этим методом нельзя работать по корке (литье или поковка), так как зуб, начиная врезаться со стороны корки или окалины, быстро тупится.Фрезерование по подаче является наиболее целесообразным при обработке поверхностей тонких деталей, при прорезных и отрезных работах.

Фрезерование - это метод обработки поверхностей, основанный на поочередной работе зубьев фрезы. Существует огромное разнообразие инструментов в зависимости от их функционального назначения, обрабатываемых материалов, характеристик изготавливаемых деталей.

Особенности процесса

Процесс фрезерования, как и все существующие методы обработки материалов резанием, основан на главном и вспомогательном движениях. Первый - это вращение инструмента, а второй - подача его на рабочий ход.

Фрезерование поверхности обычно производится в несколько последовательных этапов:

Черновое - первоначальное снятие объемной стружки с целью оформления необходимого общего профиля, имеет невысокий класс точности. Припуск на обработку (толщина снимаемого слоя с учетом всех дополнительных факторов) может составлять от 3 до 7 мм в зависимости от материала заготовки.
Получистовое - второй этап зачистки намеченного фрезеровального объекта, стружка меньше, точность работ повышается и достигает 4-6-го классов.
Чистовое - тщательная отделка обеспечивает высокое качество поверхности и контуров, высокую точность (6-8-й классы). Припуск должен составлять 0,5-1 мм.

Реализация каждого из этапов обработки имеет собственные отличительные требования к рабочим инструментам по характеру их конструкции, материалу, количеству и качеству режущих кромок. К примеру, приспособление для фрезерования, имеющее назначение черновой обработки, характеризуется крупными зубьями, в то время как чистовая фреза имеет мелкую многозубчатую структуру.

Виды фрезерных работ

Широкий диапазон существующих фрез позволяет проводить обработку материалов различной сложности и конфигурации, под любым углом. Все виды процессов можно разделить на несколько групп:

Работа с плоскими поверхностями. Совершается черновая и чистовая зачистка необъемных плоскостей, имеющих горизонтальное, вертикальное или наклонное положение.
Обработка объемных фасонных заготовок и деталей. Осуществляется объемная зачистка, придание объектам определенной формы.
Разделение. Производится разделение деталей на несколько частей, отрезание излишнего материала.
Модульная отделка. Основана на формировании необходимого профиля имеющейся заготовки, оформлении зубьев, фасонных углублений.

Для каждого отдельного метода чаще всего используется отдельное приспособление для фрезерования. Заготовки особой сложности обрабатываются с помощью комплекта из фрез. Так, фрезерование широких поверхностей осуществляется с использованием набора инструментов, которые имеют разнонаправленные винтовые зубья с целью уменьшения осевых сил.

Разновидности фрез в зависимости от назначения

Известно несколько классификационных признаков, по которым распределяются все известные фрезеровальные приспособления: по материалу, по типу ножей, по форме, в зависимости от направления рабочего хода. Основным параметром все же является назначение.

Цилиндрические - обработка фрезерованием всех горизонтальных и вертикальных плоскостей.
Торцевые - отделка всех плоскостей в любом положении.
Концевые - работы разной сложности, возможность осуществления плоского, фасонного, модульного, художественного фрезерования.
Угловые и фасонные - снятие стружки с боковых поверхностей заготовок, профильных объектов, зачистка конусообразных углублений.
Отрезные, разрезные, шлицевые - разделение, нарезание зубцов на заготовках, формирование канавок.

Один и тот же тип инструментов может иметь отличия по диаметру, количеству ножей и их особенностям.

Конструкционные отличия фрез

Характеристики ножей и способы их закрепления являются важными параметрами, определяющими назначение фрезы, в частности, по качеству осуществляемой обработки.

Цельные. Изготавливаются из инструментальной легированной и быстрорежущей сталей. Чаще всего - цилиндрические, дисковые, шлицевые, отрезные фрезы.
Составные. Существует два варианта. В первом хвостовик из приварен к режущей головке - из инструментальной, реже - из твердого сплава. Во втором - быстрорежущие или твердосплавные ножи напаиваются на корпус приспособления. Применяются в торцевых и концевых фрезах.
Сборные. Ножи, чаще всего твердосплавные, механически соединены с основным телом.

Цельные фрезы имеют большее количество зубьев, что позволяет осуществлять более точную обработку. Та же возможность имеется у составных инструментов, состоящих из твердосплавной головки и конструкционного хвостовика. Их недостатком является высокая степень износа. Чаще всего это оборудование задействовано в получистовых и чистовых этапах снятия стружки.

Сборные фрезы характеризуются высокой степенью стойкости к износу, прочностью, твердостью и остротой ножей, простотой точения и демонтажа. Однако количественно, в соотношении на одну головку, они значительно проигрывают. Такие преимущественно задействованы при черновой обработке.

Станки

Требующие выполнения фрезеровочные работы определяют необходимое оборудование, в том числе тип станка, на котором они будут производиться.

Горизонтально-фрезерные предназначены для обработки горизонтальных плоскостей и фасонных поверхностей, изготовления оформления некоторых профильных объектов. Их устройство обусловливает горизонтальное крепление инструмента, чаще всего цилиндрической, дисковой или торцевой фрезы.

Те же но с отличительными особенностями, позволяет выполнять вертикальный станок для фрезерования. Особенностью является вертикальное крепление инструмента и, следовательно, преимущественное использование торцевых, концевых и модульных фрез.

Универсальные фрезеровочные станки обладают дополнительными устройствами поворотности стола в 3 плоскостях, что позволяет работать с горизонтальными, вертикальными и фасонными поверхностями.

В серийном производстве деталей, имеющих одинаковый профиль, применяются копировальные фрезерные установки, позволяющие выполнять повторяющиеся узоры или углубления на плоскости с повышенной точностью.

Оборудованием будущего являются станки с ЧПУ. Они обеспечивают выполнение запрограммированного комплекса действий, преимущественно для художественного фрезерования или несерийного производства деталей. Применяются концевые, торцевые и модульные фрезы с различным количеством режущих кромок.

Фрезерование - это работа на специальном режущем станке, который обеспечивает рабочий ход инструмента и подачу заготовки.

Влияние режимов резания на результаты работ

Результаты определяет не только рационально подобранное оборудование. Их качество зависит от того, насколько правильно подобраны режимы фрезерования.

Необходимо точно определить необходимый диаметр фрезы, ее конструкцию, материал, количество зубьев, установить соотношения между размерами инструмента и толщиной снимаемого слоя. Профессионалу важно стремиться к тому, чтобы необходимая толщина металла снималась за один проход.
Размер инструмента определяет устанавливаемую скорость его вращения и, соответственно, скорость работ. Они задаются на станке путем установки частот вращения шпинделя - основополагающей оси для закрепления фрезы. Слишком медленные или слишком быстрые основные рабочие движения режущей головки приводят к низкому качеству обработки.
Важным является подача. Существует разделение в этом цельном понятии. Первоначально определяется подача фрезы на один зуб. Она выбирается по справочникам в соответствии с используемым инструментом и типом рабочей поверхности. После определяется подача за один оборот и за минуту, соответственно.

Расчет фрезерования производится на основе информации о допустимых мощностях оборудования, типе обрабатываемой поверхности и выбранных инструментах. Существуют номинальные таблицы, наполненные требуемыми и контрольными значениями. Рациональный подбор и расчет основных параметров работы определяет ее качество.

Сопровождающие явления

Фрезерование - это процесс снятия стружки, который характеризуется повышенными тепловыми эффектами и механическими воздействиями, которые могут негативно отразиться на способностях инструментов и особенностях отделки. Некоторые явления, оказывающие влияние на результаты фрезеровочных работ:

Налипание и усадка стружки. Слипание металла на режущей поверхности, прессование его портит процесс отделки и сами ножи. Это более актуально для мягких материалов.
Наклеп. Повышение твердости, снижение прочности и пластичности поверхностного слоя детали - побочный эффект пластической деформации, снимаемый последующей термообработкой.
Трение, повышение тепла в рабочей зоне, вибрация - факторы, снижающие работоспособность фрезы.

Для предотвращения побочных эффектов необходимо использовать дополнительные технологии и средства.

Защита обрабатываемых изделий и инструмента

Чтобы избежать или минимизировать негативные влияния процессов резания на инструмент и обрабатываемый материал, используются следующие приемы:

Применение охладительных и смазывающих веществ и жидкостей, подача их непосредственно в зону фрезерной работы уменьшает трение, образование наклепа, налипание стружки, сохраняет длительный срок службы ножей.
Предусмотренная система отвода стружки ликвидирует влияние усадки, а рациональный подбор режимов резания для особо мягких металлов предотвращает ее налипание.
Вибрации возможно снижать за счет подбора передних и задних углов режущих кромок, нужных скоростей и использования виброгасителей.

Фрезерование с минимальными побочными процессами требует высокого профессионализма и опыта.

Фрезерование - это сложный комплексный процесс отделки разнообразных поверхностей, успешность которого определяется рациональным выбором оборудования, инструментов, режимов резания, смазочно-охладительных веществ и дополнительных приспособлений, повышающих качество работ.