Фрезерование пазов. Фрезерование специальных пазов. Подготовка к работе и выполнение операции

Фрезерование пазов – ответственная процедура, точность и правильность ее выполнения напрямую влияет на надежность и качество сопряжений в различных механических устройствах, где используются шпонки.

1 Виды шпоночных пазов и требования к их обработке

Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных устройствах. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких сопряжений бывают клиновыми, сегментными и призматическими, реже встречаются изделия с другими видами сечений.

Шпоночные пазы принято подразделять на следующие типы:

• с выходом (иначе говоря – открытые);
• сквозные;
• закрытые.

Любые из этих пазов необходимо фрезеровать максимально точно, так как от качества проведенной операции зависит надежность посадки изделий, сопрягаемых с валом, на шпонку. Квалитет точности пазов после обработки должен иметь такие показатели:

• 8 класс точности – длина;
• 5 класс – глубина;
• 3 либо 2 класс – ширина.

Квалитет точности должен соблюдаться неукоснительно. В противном случае после фрезерования придется выполнять трудоемкие и очень сложные работы по подгонке, в частности, подпиливание сопрягаемых элементов конструкции либо непосредственно шпонок.

Нормативные документы выдвигают строгие требования к точности расположения шпоночного паза, а также величине шероховатости его поверхности.

Квалитет шероховатости стенок (боковых) паза не может быть ниже пятого класса, а его грани обязаны размещаться абсолютно симметрично по отношению к проходящей через ось вала плоскости.

2 Фрезы для обработки шпоночных пазов

Чтобы обеспечить требуемый квалитет точности различных пазов, для их обработки применяются разные виды пазовых фрез:

1. Затылованные по Госстандарту 8543. Они могут иметь сечение 4–15 и 50–100 мм. После переточки такой инструмент не изменяется по своей ширине. Затачивают затылованные фрезы исключительно по передней поверхности.
2. Дисковые по стандарту 573. Их зубья располагаются на цилиндрической части. Дисковый режущий инструмент рекомендован для обработки пазов небольшой глубины.
3. С цилиндрическим и коническим хвостовиком. Они бывают сечением 16–40 мм (конические) и 2–20 мм (цилиндрические). Для изготовления подобных фрез обычно применяются твердые сплавы (например, ВК8). Инструмент имеет 20-градусный угол наклона канавки. Режущее приспособление из твердого сплава дает возможность выполнять фрезерование уступов и пазов из плохо поддающихся обработке материалов и сталей прошедших закалку. Такой инструмент в несколько раз увеличивает квалитет точности и шероховатости поверхности, а также существенно повышает производительность работ.
4. Насадные под шпонки сегментного типа по Госстандарту 6648. Фрезы, позволяющие обрабатывать любые разновидности пазов под сегментные шпонки сечением от 55 до 80 мм. В этом же стандарте описывается и хвостовой инструмент под такие шпонки. С их помощью фрезеруют изделия сечением не более 5 мм.

Основным инструментом для обработки пазов на являются специальные шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя зубьями с режущими торцовыми кромками, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как рабочие кромки данных фрез направлены в тело инструмента, а не наружу.

Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей (как на ), они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки. Переточка подобного инструмента осуществляется по зубьям, расположенным в торцевой части фрезы, благодаря чему ее начальное сечение почти не изменяется.

3 Особенности обработки шпоночных уступов и пазов

Фрезерование элементов шпоночного соединения производится на валах. Для удобного крепления заготовок валов используют призму – специальное приспособление, облегчающее процесс обработки. Если вал имеет большую длину, применяют две призмы, если небольшую – достаточно и одной.

Призматическое приспособление для уступов и пазов должно располагаться максимально точно. Этого добиваются за счет наличия в его основании шипа, который вводится в паз рабочего стола. Для закрепления валов используют прихваты. Они опираются непосредственно на вал, что исключает вероятность прогиба последнего. Обычно под прихваты укладывают латунную либо медную (небольшую по толщине) пластинку. Она предохраняет готовую поверхность изделия от повреждений.

Крепление валов выполняют в обычных тисках, которые монтируют на стол так, чтобы их можно было развернуть на 90 градусов. За счет возможности поворота тиски без проблем устанавливают на вертикально- и горизонтально-фрезерные агрегаты.

На призме вал фиксируется губками (посредством маховичка его зажимают), вращающимися вокруг пальцев. Описываемое приспособление для обработки уступов и шпоночного паза имеет в своей конструкции упор. Он позволяет монтировать вал по длине.

Чаще всего применяются призмы с магнитом (оксидно-бариевым) постоянного действия. Призматический корпус сделан из двух частей. Между этими половинками и устанавливается магнит. Как видим, приспособление для фрезерования уступов и шпоночных соединений выполнено достаточно просто, но при этом гарантирует эффективную обработку изделий.

4 Как фрезеруют закрытые пазы?

Обработка пазов закрытого типа осуществляется на горизонтально-фрезерных агрегатах. Для работы используется описанное выше приспособление, которое снабжается призмами либо самоцентрирующимися тисками. Установка валов на них производится стандартным образом.

Кроме того, существует еще один вариант установки валов. Специалисты называют его "монтажом по яблочку". В этом случае вал размещается по отношению к рабочему инструменту (концевая либо шпоночная фреза для уступов и пазов) на глаз. Затем запускают режущее приспособление и аккуратно подводят его к валу до момента их взаимодействия.

При контакте фрезы и вала на последнем остается слабый след рабочего инструмента. Когда след получается в виде неполного круга, стол требуется слегка сместить. Если же рабочий видит перед собой полный круг, никаких дополнительных действий производить не нужно, можно начинать фрезерование.

Закрытые пазы, которые впоследствии слегка пригоняются, обрабатывают по двум разным схемам:

1. Врезанием фрезы (ручная операция) на всю глубину уступа и механической подачей в продольном направлении.
2. Ручным врезанием инструмента на заданную глубину и механической продольной подачей в одну сторону, а затем еще одним врезанием и подачей, но уже в противоположную сторону.

Первая методика обработки уступов и пазов используется для фрез сечением 12–14 мм. В остальных случаях рекомендована вторая схема.

5 Тонкости обработки открытых и сквозных пазов и уступов

Такие элементы фрезеруют только после того, как все работы по их цилиндрической поверхности полностью завершены. Дисковый инструмент применяют в ситуациях, когда радиусы фрезы и канавки одинаковые.

Обратите внимание – эксплуатация фрез допускается до некоторого момента. При каждой новой заточке инструмента его ширина становится меньше на определенную величину. После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине.

Рассмотренное ранее приспособление подходит для обработки уступов и пазов сквозного и открытого типа. Здесь важно обеспечить правильную установку режущего инструмента на оправку. Монтаж нужно производить так, чтобы биение фрезы по торцу было как можно меньшим. Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках.

Точность монтажа фрезы проверяют штангенциркулем и угольником. Процесс выглядит следующим образом:

• инструмент ставят поперечно со стороны конца вала, который выступает из тисков, на заданную заранее дистанцию;
• при помощи штангенциркуля проверяют правильность выставленной дистанции;
• с другого конца вала устанавливают угольник и опять выполняют проверку.

Совпадение результатов замеров говорит о том, что фреза смонтирована правильно.

Добавим, что сегментные шпонки обрабатываются специальными фрезами (насадными либо хвостовыми). Двойной радиус канавок таких шпонок определяет диаметр инструмента, который можно использовать для фрезерования. При выполнении таких работ подача выполняется вертикально (по отношению к оси вала – в перпендикулярном направлении).

6 Шпоночно-фрезерные агрегаты для обработки валов

Если пазы должны иметь максимально точную ширину, их обработку следует выполнять на специальных шпоночных станках. Они работают шпоночным двузубым режущим инструментом, а подача на таких агрегатах выполняется по маятниковой схеме.

Шпоночно-фрезерное станочное оборудование обеспечивает обработку паза по всей его протяженности при врезании рабочего инструмента на глубину от 0,2 до 0,4 миллиметров. Причем фрезерование проводится дважды (врезание и подача в одну сторону, затем – те же операции в обратную сторону).

Описываемые станки оптимальны для массового и серийного изготовления шпоночных валов. Работают они в автоматическом режиме – после обработки изделия подача бабки в продольном направлении отключается автоматически и шпиндельный узел перемещается в начальное положение.

Кроме того, данные агрегаты гарантируют высокую точность получаемого паза, а фреза по периферии почти совсем не изнашивается, так как фрезерование ведется ее торцовыми частями. Минусом применения такой технологии считается ее длительность. Стандартная обработка пазов за два или один проход осуществляется в несколько раз быстрее.

Размеры пазов при использовании шпоночно-фрезерного оборудования контролируется либо калибрами, либо измерительным штрих-инструментом. В качестве калибров применяют круглые пробки. Замеры при помощи штангенглубиномера и штангенциркуля выполняются стандартно (устанавливается сечение, ширина, длина, толщина паза).

На современных предприятиях активно эксплуатируются два шпоночных станка: 6Д92 – для обработки концевым немерным инструментом закрытых пазов, и МА-57 – для фрезерования трехсторонним инструментом открытых пазов. Эти агрегаты, как правило, интегрируют в автоматизированные технологические линии.

2018-08-16

обработки пазов, уступов;

объемного копирования;

фасонной обработки поверхностей;

снятия свесов у щитов, облицованных различными материалами;

контурной обработки деталей;

выполнения иных операций.

В этой статье мы расскажем в деталях о концевых фрезах и технологиях обработки уступов, скосов, а также пазов различных форм.

Фотография №1: фрезерование концевой фрезой

Конструктивные особенности и виды концевых фрез

Монолитные и сборные обычные (цилиндрические) и иные концевые фрезы состоят из рабочих частей и хвостовиков. Они могут быть цилиндрическими и коническими, а зубья - нормальными и мелкими. Инструменты с нормальными зубьями применяют для получистовой и чистовой обработки, а крупнозубые фрезы - для черновой.

Изображение №1: концевая фреза с конусом Морзе (коническим)

Важно! Концевые фрезы имеют небольшие диаметры (3–60 мм). Из-за этого для обеспечения оптимальных скоростей резания инструменты вращаются с высокими частотами. При относительно небольших скоростях подачи нагрузка на 1 зуб минимальна. Это обеспечивает высокое качество обработки.

Монолитные концевые фрезы могут быть:

целиком изготовлены из быстрорежущей или легированной стали;

целиком выполнены из твердых сплавов;

спаянными (материал хвостовика - конструкционная сталь, а рабочей части - твердый сплав).

Кроме этого существуют концевые фрезы с твердосплавными пластинами.

Изображение №2: цилиндрическая концевая фреза с твердосплавными пластинами

Главное преимущество таких фрез - возможность смены пластин без снятия режущего инструмента. Твердосплавные концевые фрезы (с пластинами и без) применяют для получения пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Инструменты могут иметь затылованные и остроконечные зубья. Такие модели называют обдирочными. Их применяют для черновой обработки заготовок, полученных литьем и свободной ковкой.

Изображение №3: обдирочная концевая фреза с затылованными зубьями

Инструменты с острозаточенными зубьями имеют неравномерный окружной шаг. Такие обдирочные фрезы отличаются более высокими производительностью (+ 60–70 %), вибростойкостью и сроком службы.

Изображение №4: обдирочная концевая фреза с остроконечными зубьями

Кроме цилиндрических инструментов существуют концевые фрезы специального назначения. К ним относятся шпоночные, угловые и Т-образные модели.

Их применяют для фрезерования шпоночных пазов. Инструменты имеют 2 режущих зуба и торцевые режущие кромки. Они направлены не наружу (как у сверл), а внутрь инструментов.

Изображение №5: шпоночная концевая фреза

Шпоночная фреза может углубляться в материал при осевой подаче (высверливается отверстие), а затем двигаться в сторону при продольной. В результате получается шпоночный паз.

Важно! Переточку таких фрез производят по задним поверхностям торцевых кромок. После операций диаметры инструментов не изменяются.

Угловые концевые фрезы

Их применяют для фрезерования наклонных плоскостей и пазов, имеющих угловые профили. Инструменты бывают одноугловыми и двухугловыми. У первых режущие кромки расположены на конических поверхностях и торцах, а у вторых - только на конических поверхностях. Причем двухугловые фрезы могут быть симметричными. У таких инструментов усилия, возникающие при работе угловых кромок зубьев уравновешиваются. Такие фрезы работают более плавно.

Изображение №6: рабочие части угловых концевых фрез

Вершины угловых фрез закругляют. Это продлевает срок службы инструментов.

Т-образные концевые фрезы

Их применяют для обработки Т-образных пазов.

Изображение №7: конструкция и характеристики Т-образных концевых фрез

Эти фрезы часто ломаются. Это обусловлено сложностью обработки Т-образных пазов, при которой отвод стружки сильно затрудняется. Такие фрезы имеют разнонаправленные зубья и угловые поднутрения.

Оборудование для фрезерования концевыми фрезами

Для фрезерования концевыми фрезами применяются горизонтальные и вертикальные фрезерные станки. Инструменты устанавливают в различные по конструкции патроны.

Патроны для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Концевые фрезы с фиксируют при помощи таких патронов.

Изображение №8: патрон для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Они состоят из корпусов (1), гаек (2) и кулачков (3). Корпус устанавливается в шпинделе и затягивается шомполом. Кулачки зажимают инструмент при помощи кольцевой (4) и промежуточных пружин.

Патроны для концевых фрез с коническими хвостовиками

Имеют такую конструкцию.

Изображение №9: патрон для концевых фрез с коническими хвостовиками

Корпус (3) закрепляется в шпинделе станка при помощи шомпола. В сменной втулке (4) имеется винт (5), предназначенный для фиксации фрезы. Пояски втулки проходят через отверстия навернутой на корпус гайки (2) и вставляются в имеющиеся на торце пазы. Положение гайки регулируется при помощи специального винта (6).

Важно! Сменные втулки имеют стандартные размеры, соответствующие конусам Морзе.

Цанговые патроны

Предназначены для крепления концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками.

Изображение №10: цанговый патрон

Конический хвостовик такого патрона затягивается в шпинделе станка при помощи шомпола. Спереди имеется выточка. В нее входит цанга (1). Это коническая разрезная втулка имеющая отверстие, диаметр которого соответствует диаметру хвостовика закрепляемой фрезы. Для ее фиксации цанга сжимается гайкой (2).

Патроны с регулируемыми эксцентриситетами

Состоят из корпусов (1), колпачковых гаек (3) и втулок (2).

Изображение №11: патрон с регулируемым эксцентриком

Втулка в таком патроне эксцентрично закреплена по отношению к оси вращающейся фрезы (4). Она крепится при помощи двух винтов (5). При поворачивании втулки регулируется ширина паза.

Выбор скорости подачи фрез

Выбор скорости подачи фрезы напрямую зависит от материала заготовки.

Алюминий и сплавы на его основе - 200–420 м/мин.

Бакелит - 40–110 м/мин.

Нержавеющая сталь - 45–95 м/мин.

Термопласты и древесина - 300–500 м/мин.

Латунь - 130–320 м/мин.

Бронза - 90–150 м/мин.

ПВХ - 100–2500 м/мин.

Основные технологии фрезерования концевыми фрезами

Расскажем об основных технологиях фрезерования концевыми фрезами на примере конкретных операций.

Фрезерование уступов концевыми фрезами

Рассмотрим фрезерование двух уступов в бруске. Цель - получение ступенчатой шпонки.

Основные параметры

Ширина фрезерования - 5 мм.

Глубина резания - 12 мм.

Чистота поверхности - 5.

Выбор инструмента

Для этой операции отлично подойдет с нормальными зубьями и цилиндрическим хвостовиком. Чтобы стружка отводилась вверх, винтовые канавки должны быть направлены вправо.

Расчет режима резания

Рассчитаем частоту вращения шпинделя. При скорости подачи 25 м/мин. она будет равна:

n = (1000*v)/(π*d) = (1000*25)/(3,14*16) = 500 об./мин.

Подача на один зуб - 0,03 мм. Вычислим минутную подачу.

s = s зуб *z (чистота поверхности)*n = 0,03*5*500 = 75 мм/мин.

Фрезерование каждого уступа проходит по следующей схеме.

Закрепите заготовку в тисках, а фрезу - в патроне шпинделя станка.

Установите лимб коробки подач на 80 мм/мин., а лимб коробки скоростей - на 500 об./мин.

Запустите вращение шпинделя.

Подведите заготовку под фрезу.

Поднимите стол до легкого касания фрезой верхней плоскости заготовки.

Установите кулачки выключения продольной подачи на длину фрезерования.

Обработайте деталь с двух сторон.

Изображение №12: фрезерование уступов концевой фрезой

Фрезерование сквозных пазов концевыми фрезами

Для фрезерования сквозных пазов обычно берут концевые фрезы, диаметры которых соответствуют чертежным размерам пазов с допустимыми отклонениями.

Важно! Так делают в случаях, если концевые фрезы не имеют радиального биения. При его наличии ширина паза получится больше заданной. Итог- брак.

Для обработки сквозных пазов чаще всего берут новые концевые фрезы. При работе с переточенными инструментами для соблюдения точности пазов можно использовать патроны с регулируемыми эксцентриками. Технология фрезерования сквозных пазов не отличается от описанной выше.

Фрезерование замкнутых пазов концевыми фрезами

Задача - профрезеровать в планке замкнутый паз. Длина - 32 мм. Ширина - 16 мм.

Изображение №13: чертеж планки

Выбор инструмента

Подойдет та же самая фреза с пятью зубьями (z = 5).

Расчет режима резания

Заданная подача фрезы - 0,01 мм/зуб. Скорость резания - 25 м/мин. Частота - 500 об./мин. Вычислим минутную подачу.

s = s зуб *z*n = 0,01*5*500 = 25 мм/мин.

Минимальная подача на станке - 31,5 мм/мин. Устанавливаем именно ее. Рассчитаем фактическую подачу на один зуб.

s зуб = s/(z*n) = 31,5/(5*500) = 0,013 мм/зуб.

Выполнение операции

При фрезеровании сквозных пазов:

сначала дают ручную вертикальную подачу для того, чтобы фреза врезалась в материал на 4–5 мм;

после этого включают механическую продольную подачу и вырезают глухой паз нужной длины;

постепенно поднимают стол до получения сквозного отверстия.

Изображение №14: закрепление заготовки и фрезерование сквозного паза

Фрезерование наклонных плоскостей цилиндрическими концевыми фрезами

Для фрезерования наклонных плоскостей концевыми фрезами применяют две технологии.

1. Фрезерование с поворотом заготовок

Эта технология предполагает использование универсальных поворотных тисков. Заготовки в них крепятся так же, как и в обычных.

Изображение №15: фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой с поворотом заготовки

Важно! Обрабатываемая наклонная плоскость должна располагаться параллельно столу.

2. Фрезерование с поворотом шпинделя станка

Это возможно как на вертикальных, так и на горизонтальных фрезерных станках. Первые для этого должны обладать функцией поворота бабки со шпинделем вокруг горизонтальной оси, а вторые - накладными вертикальными головками. Для фрезерования просто устанавливают нужные углы наклона.

Изображение №16: фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой под углом 60°

Фрезерование наклонных плоскостей угловыми концевыми фрезами

Выполняется на горизонтальных фрезерных станках. Обработка заготовок угловыми фрезами происходит на меньших скоростях подачи и резания. Это связано с трудными условиями работы.

К примеру, при глубине фрезерования 12 мм назначают скорость резания 11,8 м/мин. Частота вращение шпинделя - 50 об./мин.

Изображение №17: фрезерование наклонной плоскости угловой концевой фрезой

Обратите внимание! Чтобы избежать брака при фрезеровании наклонной плоскости:

перед операцией удостоверьтесь в точности разметки;

закрепите заготовку максимально надежно;

тщательно очистите тиски и стол от стружки;

проверьте угол наклона инструмента или универсальных тисков.

Фрезерование закрытых шпоночных канавок шпоночными концевыми фрезами

Выполняется на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках. Рассмотрим фрезерование шпоночной канавки с шириной 10 мм и глубиной 4 мм.

Изображение №18: фрезерование закрытой шпоночной канавки

Выбор инструмента

Для этой операции возьмем шпоночную фрезу с диаметром 10 мм. Если она перетачивалась, необходимо проверить диаметр рабочей части микрометром.

Расчет режима резания

Заданная скорость резания - 25,2 м/мин. Частота вращения - 800 об./мин. Подача - 0,03 мм/зуб. Количество зубьев - 2. Рассчитаем минутную подачу.

s = 0,03*2*800 = 48 мм/мин.

Подготовка к работе и выполнение операции

После закрепления фрезы в патроне проверьте ее радиальное биение по индикатору. Ширина канавки не должна выйти из допуска. Фрезерование шпоночных канавок происходит так же, как и рассмотренная выше обработка замкнутых пазов.

Обработка концевыми фрезами специальных пазов

К ним относятся Т-образные пазы и пазы типа «ласточкин хвост». Их фрезерование обычно выполняется на вертикальных фрезерных станках.

Фрезерование Т-образных пазов

Фрезерование простых Т-образных пазов включает в себя 2 этапа.

При помощи Т-образной фрезы делают паз Т-образным.

Если необходимо получить паз с заваленными кромками, делают третий переход. Фаски снимают при помощи угловой фрезы.

Изображение №19: три этапа фрезерования Т-образного паза с заваленными кромками

Фрезерование паза типа «ласточкин хвост»

Также происходит за 2 этапа.

При помощи цилиндрической концевой фрезы получают прямоугольный паз.

При помощи угловой фрезы типа «ласточкин хвост» завершают операцию.

Изображение №20: фрезерование паза типа «ласточкин хвост»

Контурное фрезерование концевыми фрезами

Существуют две основные технологии контурного фрезерования концевыми фрезами.

С комбинированием ручных подач

Технология выглядит так.

Заготовка фиксируется на столе или в тисках.

Деталь обрабатывается концевой фрезой по размеченному контуру (стол при этом перемещается в продольном и поперечном направлениях).

Обратите внимание! За один раз профрезеровать контур невозможно. Деталь сначала обрабатывают начерно, а затем - начисто.

Изображение №21: фрезерование криволинейного контура с комбинированием ручных подач

С использованием круглого поворотного стола

При фрезеровании заготовок на круглых поворотных столах контуры дуг образуются за счет их круговых подач. Приспособления бывают ручными и механическими. По этой технологии получают высокоточные контуры.

Изображение №22: круглый поворотный стол с ручной подачей

Обратите внимание! Выше мы рассмотрели лишь основные сферы применения концевых фрез. Об иных операциях и особенностях их выполнения читайте в специальной литературе.

Станок, его шпиндель и стол должны быть чистыми.

Не используйте неподходящие рукоятки и ключи.

При фиксации в тисках поковок, черных отливок и заготовок из проката одевайте на губки накладки из латуни, меди или алюминия.

Накладки также нужны при фрезеровании обработанных деталей и заготовок.

Заготовки и зажимные приспособления должны быть очищены от стружки.

Не забывайте снимать заусенцы после переходов.

Не зажимайте слишком сильно тонкие заготовки.

Перед опусканием и поднятием стола не забывайте проверять затяжку.

В процессе фрезерования следите за инструментом. О том, что фреза затупилась, можно понять по вибрациям станка и чрезмерному нагреву стружки.

Не подводите детали под фрезы резко.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

-

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Выбор режимов резания.

Рекомендуемые режимы резания при фрезеровании пазов приведены в табл. 2 и 3. Исходя из условий обработки (материала детали, режущего инструмента, точности и шероховатости поверхности) табличным способом определяют необходимые скорости резания и подачу для каждого технологического перехода. В целях уменьшения вспомогательного времени на изменение режимов резания, желательно, чтобы большее количество технологических переходов имело одинаковые режимы резания.

По принятому табличному значению скорости резания определяем число оборотов шпинделя станка по формуле:

(1)

где, n-число оборотов шпинделя, об/мин

V-скорость фрезерования, м/мин

D-диаметр фрезы, мм

Полученное значение n корректируют до ближайшего паспортного и уточняют фактическую скорость резания.

Ширина паза или уступа b, мм	Твердость обрабатываемого материала, НВ	Обрабатываемый материал
Сталь	Чугун
Глубина резания t, мм
≤3	≤5	>5	≤3	≤5	>5
		Дисковые фрезы из быстрорежущей стали
-	≤229	0,06-0,10	0,07 - 0,12
-	230 -287	0,04 - 0,08	0,06 - 0,10
-	>287	0,03 - 0,06	0,04 - 0,08
		Дисковые фрезы с пластинами из твердого сплава
	≤229	0,06-0,10	0,07 - 0,12
-	230 -287	0,04 - 0,08	0,06 - 0,10
-	> 287	0,03 - 0,06	0,04 - 0,08
		Фрезы концевые из быстрорежущей стали
	≤287	0,15 - 0,25	0,12 - 0,2	0,1 -0,15	-	-	-
	≤287	0,12 - 0,2	0,1 -0,15	0,08 - 0,12	-	-	-
	≤287	0,1 -0,15	0,08 - 0,1	0,06-0,1	-	-	-
		Фрезы концевые с твердосплавными пластинками
	≤287	-	-	-	0,12-0,18	0,10-0,15	0,08-0,01
	>287	-	-	-	0,01 - 0,15	0,04-0,10	0,05-0,08

Материал рабочей части режущего инстру­мента	Глуби­на реза­ния, t, мм	Скорость резания мм/мин при подаче на зуб фрезы, мм/зуб.
0,02	0,04	0,06	0,1	0,15	0,2	0,3	0,02	0,04	0,06	0,01	0,15	0,2	0,3	0,4
Сталь	Чугун
		Дисковые фрезы
Быстроре­жущая сталь								-								-
Твердый сплав		420 350 280	340 310 250	310 280 220	280 220 180	220 160 140	120 100	-	200 160 140	180 140 120		140 110	110 100	110 90	100 80	-
		Прорезные фрезы из быстрорежущей стали
Быстроре­жущая сталь		-				-	-	-	-	40 30 22 15		25 18 13	-	-		-
		Цилиндрические фрезы
Твердый сплав	50* >50*	-	-	.	-	-	-	-	.							.

* Ширина паза или уступа, b

z - число зубьев фрезы

n - число оборотов шпинделя, об/мм

Полученное значение S M - корректируют до ближайшего по паспорту станка.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

6.1 Основные данные горизонтально-фрезерного станка модели 6П80Г:

6.2 Заготовка - деталь общемашиностроительного применения с параллельными плоскостями и четырехугольным контуром в плане с прямыми углами без отверстий. Рекомендуемое конструктивное исполнение детали приведено на рис. 8. Материал деталей - сталь средней твердости: сталь 35 ГОСТ 1050-88. Возможен чугун СЧ 20 ГОСТ 1412-88. Исходной заготовкой может быть поковка (из стали) или простейшая отливка (из чугуна). Допускается - сортовой горячекатаный прокат квадратного сечения по ГОСТ 2591-88.

Рис. 8 Конструктивное исполнение обрабатываемой детали.

6.3 Бланки операционных карт по ГОСТ 3.1404-86, форма 2, 2а к 3 и карты эскизов по ГОСТ 3.1105-84, форма 7 и 7а для оформления технологической документации в виде приложения к отчету.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

7.1. Инструктаж по технике безопасности.

7.2. Подготовительный этап.

7.2.1 Изучают общую компоновку станка, органы управления. Запоминают движения рабочих органов, которые могут быть основными (рабочими) и вспомогательными. Вычерчивают общую компоновочную схему станка, которая затем войдет как составная часть в отчет по работе.

7.2.2 Изучают технологический процесс изготовления заданной детали, подробно вникая в содержание операции, режимы обработки и контроля исполнительных размеров. Вычерчивают эскиз обрабатываемой детали.

7.2.3 Рассматривают содержание работ по наладке и настройке станка на выполнение заданной операции.

7.2.4 Рассматривают упоминаемый в техпроцессе режущий и измерительный инструмент, технологическую оснастку.

7.3 Исполнительный этап.

7.3.1 По операционной карте техпроцесса осуществляют наладку и настройку станка.

7.3.1.1 Установка фрезы. Сначала фреза закрепляется на оправке, затем этот комплект с помощью тонкой оси проходящей внутри шпинделя, закрепляется одним концом в коробке скоростей, а вторым - в опоре подвесного кронштейна.

7.3.1.2 Установка приспособления на стол станка. Подъемно-транспортным устройством поворотные тиски опускают на стол станка и закрепляют с помощью специальных болтов, головки которых располагаются в Т-образных пазах стола, а также шайб и гаек.

7.3.1.3 Включив станок, проверяют работоспособность рабочих органов, обеспечивающих основные движения: вращение шпинделя, продольное, поперечное и вертикальное перемещение стола и его консоли.

7.3.1.4 Настройка станка на установленный режим работы состоит в установлении маховиком коробки скоростей частоты вращения шпинделя фрезы и установлении подачи стола с помощью рукоятки на коробке подач.

7.3.1.5 Установка и закрепление заготовки в тисках производится в соответствии с указанными в операционной карте технологическими базами.

7.3.2 Установка стола относительно фрезы в вертикальной плоскости производят "методом пробных стружек". Для этого расположив заготовку под фрезой, поднимают стол до касания с зубьями фрезы, затем отводят его в сторону. По лимбу вертикальной подачи стола, поднимают стол на величину глубины резания чернового фрезерования.

7.3.3 Установка стола относительно фрезы в горизонтальной плоскости производят по лимбу поперечной подачи стола.

7.3.4 Производят черновое фрезерование паза и отводят стол станка в исходное положение.

7.3.5 Точно измеряют полученный размер паза и производят вертикальное перемещение стола вверх на величину, недостающую до заданного размера (глубину паза).

7.3.6 Производится чистовое фрезерование, контроль поверхности и размеров паза после обработки.

7.3.7 В процессе обработки детали в соответствующие графы операционной карты заносят фактические данные о режимах резания, режущем и измерительном инструменте.

7.4 Выполняют графическую часть работы: операционный эскиз, отдельные приемы настройки и наладки станка, общую компоновочную схему станка, эскиз обрабатываемой детали.

ОБРАБОТКА ПАЗОВ ФРЕЗЕРОВАНИЕМ

Процесс фрезерования является одним из основных в сущест­вующих технологических процессах механической обработки деталей машин и механизмов. На фрезерных станках разрезают заготовки, фрезеруют плоскости, пазы, уступы, обрабатывают криволинейные и винтовые поверхности тел вращения, нарезают резьбу. Из всех способов обработки пазов наибольшее распространение получили раз­личные виды фрезерования. Фрезерование проводится различными фрезами: - дисковыми трехсторонними и двухсторонними, концевыми, угловыми и др. Фрезерованием концевыми фрезами обеспечивается шероховатость поверхности в пределах R a =25 6,3мкм, чистовым фрезерованием можно достичь шероховатости R a =6,3 1,6 мкм. Точность обработки пазов соответствует 8 14 квалитетам точности.

При обработке фрезерованием, как правило, вращательное движение получает режущий инструмент, а закрепленной в при­способлении обрабатываемой детали сообщается поступательное движение в направлении подачи.

При обработке пазов наряду с качеством (шероховатостью) обрабатываемых поверхностей необходимо обеспечить:

Точность координирующих размеров;

Точность формы обрабатываемой поверхности (паза, уступа, канавки);

Точность расположения обрабатываемой поверхности относительно других, заданных поверхностей детали (параллельность, соосность, перпендикулярность).

Фрезерование пазов деталей средних размеров производят на горизонтально- и вертикально - фрезерных станках.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Научиться разрабатывать технологические процессы фрезерных операций на современных фрезерных станках и получить навыки наладки этих станков для обработки пазов в деталях общемашино­строительного применения.

Ознакомиться с теоретическими положениями по технологии и методам фрезерования пазов.

Ознакомиться с горизонтально- фрезерным станком, режущим инструментом, лабораторным оборудованием, инструментом, оснасткой и другими материалами.

- Ознакомиться с методикой к порядком выполнения лабораторной работы.

На основании исходных данных спроектировать технологический процесс фрезерования паза.

Выполнить наладку станка и пробную обработку заданной детали.

Оформить отчет по лабораторной работе с представлением необходимой технологической документации, выполненной с соблюдениями требований стандартов ЕСКД и ЕСТД.

Ответить на вопросы для самопроверки.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Фрезерование специальных пазов

В машиностроении широко применяют детали со специальными пазами. Рассмотрим два наиболее распространенных паза, метод их обработки и инструмент, необходимый при выполнении фрезерных работ.

Фрезерование пазов типа «ласточкин хвост»

Паз типа «ласточкин хвост» служит, в основном, в качестве направляющей для подвижных элементов машин - это консоли, салазки стола, направляющие суппорта токарных станков, серьги фрезерных станков… Основной инструмент для получения подобного паза - концевая угловая фреза названная по типу паза «ласточкин хвост». Фрезы «ласточкин хвост»
изготавливаются одноугловыми (режущая кромка, как правило, только на
конической части фрезы) или двухугловыми (режущая кромка с двух смежных сторон). Нагрузка на двухугловые фрезы распределяется более равномерно, поэтому они работают более плавно и более долговечны. Фрезы «ласточкин хвост» изготавливаются из быстрорежущих сталей Р6М5, Р9 и твердых сплавов ВК8, Т5К10 и Т15К6.

Фрезерование паза «ласточкин хвост» является завершающей операцией фрезерной обработки детали поэтому очень важен подбор инструмента и правильное закрепление заготовки. Выверка заготовки производится непосредственно в станочных тисках или, если деталь крупная, на столе фрезерного станка с помощью штангенрейсмаса, угольников и индикаторов относительно направления подачи.

Обработка паза производится в два этапа:

Первый - фрезеруется прямоугольный паз концевой фрезой или, если позволяют условия, трехсторонней фрезой.

Второй - угловой фрезой(«ласточкин хвост») поочередно обрабатываются боковые стороны.

Учитывая тяжелые условия резания подачу инструмента необходимо несколько занизить - приблизительно до 40% от обычных условий работы (при данном материале, ширине срезаемого материала, подачи охлаждающей жидкости и т.д.).

Измерение производятся с помощью штангенинструмента, угловые размеры - универсальным угломером(сама фреза), шаблонами от базовой поверхности детали, двумя калиброванными цилиндрическим роликами по специальным формулам.

При фрезеровании паза типа «ласточкин хвост» необходимо обратить на следующие проблемы, которые могут возникнуть:

Глубина паза и углы наклона боковых сторон не одинаковы по всей длине - причина неточная выверка детали в горизонтальной плоскости;

Угол наклона боковых сторон не соответствует заданной величине - неправильный расчет угла фрезы, износ фрезы вследствие несоответствия режима обработки и материала инструмента;

Разная ширина паза по всей длине - смещение стола станка в направляющих консолях;

Шероховатость поверхности - работа с неправильно заточенным инструментом, несоответствие подачи.

Поломка фрезы - вследствие большой нагрузки при обработке данного паза на сопрягаемые режущие кромки ломается верхушка фрезы - необходимо ее предварительно закруглять, делать с небольшим радиусом.

Фрезерование Т-образных пазов

Т-образные пазы применяют, в основном, в машиностроении для крепления деталей. Их щироко применяют в столах станков различного назначения(шлифовальные, сверлильные, фрезерные, строгальные и т.д.). Они служат для размещения в них головок крепежных болтов, а также для выверки приспособления на столе станка. Т-образные пазы характеризуются общей глубиной, толщиной между пазом и рабочей поверхностью стола, а также шириной узкой верхней и широкой нижней части. Пазы этого типа регламентированы стандартом. Каждому размеру соответствуют строго определенные другие размеры, т.к. под них в промышленных масштабах изготавливаются специальные болты, крепежные приспособления, оснастка.

Для изготовления Т-образного паза требуются:

Концевая фреза диаметром равной узкой ширине паза или меньшего диаметра при нескольких проходах;

- при производстве нескольких пазов удобнее работать трехсторонней фрезой толщиной равной узкой части Т-образного паза. Паз получается точнее и скорость обработки выше чем концевой фрезой, да и процент брака ниже;

Специальная Т-образная концевая фреза. Фреза для Т-образных пазов состоит из рабочей части с элементами и геометрией дисковых пазовых фрез, коническог
о или цилиндрического хвостовика и гладкой цилиндрической шлифованной шейки, диаметр которой обычно подбирают равной ширине узкой части паза(можно и меньше). Рабочая часть фрезы может быть с разнонаправленными зубьями и изготавли вается из быстрорежущих сталей Р6М5, Р18 или оснащаться твердосплавными пластинами ВК8, Т5К10, Т15К6 и др.;

Фреза типа «ласточкин хвост» или зенковка для снятия внутренней и наружной фасок.

Последовательность фрезерования Т-образного паза похожа на фрезеровку пазов типа
«ласточкин хвост».Первоначально фрезеруют прямоугольный паз шириной равной или меньшей узкой части паза и глубиной равной глубине паза.

Далее подбирают фрезу для Т-образных пазов. В зависимости от размеров паза принимают решениео проходе одной фрезой или несколькими, т.к. при большой глубине и ширине паза рабочий инструмент испытывает большие нагрузки, подбирают одну или несколько фрез с одинаковой высотой рабочей части и, желат
ельно, с соответствующим размером шейки. Таким образом, достигается более щадящий режим обработки, т.к. уменьшается толщина срезаемого слоя в заготовке. При работе нужно обратить особое внимание на удаление стружки, т.к. в закрыто м пазу это приобретает очень важное значение и предусмотреть обязательную подачу СОЖ(смазочно-охлаждающей жидкости) для отвода лишнего тепла во избежание перегрева рабочей фрезы. Скорость подачи при данном виде работ необходимо максимально уменьшить.

Завершающая операция предусматривает снятие наружных и внутренних фасок. При этом применяются концевые одноугловые или двухугловые фрезы. Дл
я наружной фаски - возможно применение зенковок, для внутренней - фрезы типа «ласточкин хвост». Основное условие - диаметр угловой фрезы должен быть больше размера узкой части Т-образного паза для получения более ровной фаски и большей производительности труда.

Измерение и контроль размеров Т-образного паза производят штангенциркулем, штангенрейсмасом, нутромером, индикаторами, а также специальными шаблонами.

При фрезеровании Т-образных пазов могут быть следующие виды брака:

- высота паза по все длине детали неодинакова - - заготовка не выверена при установке в горизонтальной плоскости;
- ширина внутренней части паза в конце меньше размера в начале заготовки - несвоевременное удаление стружки, вследствие чего - повышенный износ инструмента;
- ширина узкой части превышает заданный размер - неправильная заточка инструмента, биение режущей части фрезы, недостаточная жесткость(люфт) стола станка.

Удачи всем и успехов!

Фрезерование паза – это операция представляющая собой выемку металла с детали ограниченной плоскими или фасонными поверхностями. В зависимости от формы пазы подразделяются на прямоугольные, «ласточкин хвост», Т-образные, фасонные, сквозные, открытые и др. Вырезание пазов является одной из основных операций в фрезеровании и ниже мы рассмотрим её особенности.

Особенности выбора и применения инструмента

При выборе фрез для нарезания пазов и канавок, а также в процессе их нарезки, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

• Для сквозных прямоугольных пазов желательно использовать дисковые трехсторонние, концевые или дисковые пазовые фрезы.
• Фрезерование точных размеров производится инструментом меньшего диаметра в несколько проходов.
• Работа с концевой фрезой требует правильного выбора направления вращения – взаимно противоположным относительно винтовых канавок инструмента.
• Для замкнутых пазов необходима концевая фреза с обработкой на вертикальном станке диаметром на 1-2 мм меньше чем требуемая ширина.
• Врезка замкнутого паза осуществляется путем продольного и поперечного перемещения стола. Далее, при продольном движении стола производится фрезерование на требуемую глубину и чистовые проходы по боковым сторонам.
• Фрезеровка криволинейных пазов осуществляется за один проход на полную глубину. В местах изменения направления ведётся обработка фрезой с минимальным вылетом и сниженной скоростью.
• Для специального Т-образного профиля необходимо три прохода фрезы с подачей не более 0,03 мм/зуб и скоростью реза 20-25 м/мин.

Фрезерование шпоночных пазов

Методика фрезерования шпоночного паза зависит от его типа – сквозного, открытого, закрытого или полузакрытого. Для фрезерования используются пазовые дисковые, шпоночные, пазовые затылованные или насадные фрезы. При нарезке открытых пазов с выходом по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, используется дисковый инструмент. Если выход канавки по окружности не допускается, то необходимы концевые или шпоночные фрезы. Для сегментных шпонок используются насадные или хвостовые фрезы при направлении подачи строго к центру вала.

При высоких требованиях к точности шпоночного паза используются шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей инструмента. Особенностью данного способа металлообработки является поочередный заход инструмента с противоположных направлений – по 0,2 – 0,4 мм съёма за проход по всей длине сначала с одной, затем с другой стороны.

• Дисковые пазовые. Скорость реза от 25 до 40 м/мин, подача от 0,03 до 0,06 мм/зуб.
• Шпоночные. Скорость реза от 15 до 20 м/мин, подача от 0,02 до 0,04 мм/зуб.

Прорезание канавок производится аналогично фрезерованию пазов. Данная операция может производиться на торцовой, цилиндрической или конической части детали с помощью одно- или двухугловых фрез.

Особенности фрезерования закрытых пазов

Для нарезания данного типа пазов используется две схемы. В первом случае применяется ручная операция врезания инструмента на всю глубину уступа. Далее производится механическая подача в продольном направлении. Второй способ – это маятниковая подача. Производится ручное врезание на требуемую глубину и продольная подача, затем повторение цикла, но движение осуществляется в противоположную сторону. Данный способ применяется для фрез сечением более 14 мм.