Обработка на фрезерных станках реферат

Обновлено: 31.05.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ученик 7 Е класса

Устройство и принцип работы фрезерного станка.

Станки общего назначения.

Универсальные фрезерные станки. Преимущества.

Токарно-фрезерные обрабатывающие центры.

Особенности фрезерных станков с ЧПУ.

Фре́зерные станки́ - группа металлорежущих и деревообрабатывающих станков в классификации по виду обработки.

Фрезерные станки предназначены для обработки наружных и внутренних плоских, фасонных поверхностей, уступов, пазов, прямых и винтовых канавок, шлицев на валах, нарезание зубчатых колес и т. д.

Конструкции фрезерных станков многообразны. В общем случае фрезерные станки можно подразделить на две основные группы:

- универсальные фрезерные станки (вертикально-фрезерные, горизонтально-фрезерные, продольно-фрезерные специализированные и специальные фрезерные станки (шлицефрезерные, шпоночно-фрезерные, карусельно-фрезерные, копировально-фрезерные и др.)

Устройство и принцип работы фрезерного станка

Фрезерной станок представляет собой один из самых распространённых подвидов оборудования для обработки различных металлических заготовок и деталей. Основной частью станка является фреза – режущий инструмент с несколькими лезвиями, закреплённый на шпинделе. В универсальных фрезерных станках шпиндель располагается под углом 90° к заготовке, однако другие модели (например, широкоуниверсальный станок) имеют дополнительную шпиндельную головку на выдвижной конструкции, позволяющей менять угол наклона фрезы.

По конструктивным особенностям эти станки подразделяют:

- станки консольные (стол расположен на подъемном кронштейне-консоли)

- станки бесконсольные (стол перемешается на неподвижной станине в продольном

и поперечном направлениях) станки непрерывного действия (карусельные и

а - станок универсальный консольный горизонтально-фрезерный

б - станок широкоуниверсальный консольный горизонтально-фрезерный

в - станок широкоуниверсальный бесконсольно-фрезерный

г - станок консольный вертикально-фрезерный

д - станок бесконсольный вертикально-фрезерный

е - станок бесконсольный горизонтально-фрезерный

ж - станок продольно-фрезерный

з - станок карусельно-фрезерный

и - станок барабанно-фрезерный

Станки общего назначения.

Консольно-фрезерные станки горизонтальные и вертикальные.

Консольно-фрезерные станки горизонтальные и вертикальные - это наиболее распространенный тип станков, применяемых для фрезерных работ.

Название консольно-фрезерные станки получили от консольного кронштейна (консоли), который перемещается по вертикальным направляющим станины станка и служит опорой для горизонтальных перемещений стола.

Универсальный консольно-фрезерный станок имеет горизонтальный шпиндель 2 и выдвижной хобот 1, на который устанавливают серьгу 3, поддерживающую оправку с фрезой, консоль 4 перемещается вертикально по направляющей стойки 5. На консоли расположены салазки 6 и поворотный стол 7.

Горизонтальный консольно-фрезерные станки имеют горизонтально расположенный, не меняющий своего места шпиндель 2. Стол может перемещаться перпендикулярно к оси шпинделя в горизонтальном и вертикальном направлениях. В отличие от Универсального консольного фрезерного станка рабочий стол не поворачивается вокруг вертикальной оси.

Широкоуниверсальный консольно-фрезерный станок (рис. б, в) помимо горизонтального шпинделя имеет шпиндельную головку 1, которая может поворачиваться на хоботе в двух взаимно перпендикулярных направлениях, благодаря чему шпиндель с фрезой можно устанавливать под любым углом к плоскости стола и к обрабатываемой заготовке. На головке 1 монтируют накладную головку 2, предназначенную для сверления, рассверливания, зенкерования, растачивания и фрезерования.

Вертикальный консольно-фрезерный станок (рис. 119, г) имеет вертикальный шпиндель 3, который размещен в поворотной шпиндельной головке 2, установленной на стойке 1.

1 — фреза, 2 — шпиндель, 3 — хобот,

4 — станина, 5 — стол, 6 — салазки,

7 — консоль, 8 — фундаментная плита)

Бесконсольные фрезерные станки.

Бесконсольные вертикально-фрезерные станки (рис. д), служащие для обработки заготовок крупногабаритных деталей, имеют салазки 2 и стол 3, которые перемещаются по направляющим станины 1. Шпиндельная головка 5 перемещается вертикально по направляющим стойки 6. Шпиндель 4 имеет вертикальные осевые перемещения при установке фрезы. Стол перемещается только в продольном и поперечном направлениях.

Продольно-фрезерные станки (рис. ж) предназначены для обработки заготовок крупногабаритных деталей. На станине 1 установлены две вертикальные стойки 6, соединенные поперечиной 7. На направляющих стойках смонтированы фрезерные головки 3 с горизонтальными шпинделями и траверса (поперечина) 4.

На последней установлены фрезерные головки 5с вертикальными шпинделями.

Стол 2 перемещается по направляющим стоек 4.

Карусельно-фрезерные станки (рис. з), предназначенные для обработки поверхностей торцовыми фрезами, имеют один или несколько шпинделей 3 для чистовой и черновой обработки. По направляющим стойки 1 перемещается шпиндельная головка 2. Стол 4, вращаясь непрерывно, сообщает установленным на нем заготовкам вращение подачи. Стол с салазками 5имеет установочное перемещение по направляющим станины 6.

Бесконсольные горизонтально-фрезерные станки (рис. е), служащие для обработки заготовок крупногабаритных деталей, имеют салазки 2 и стол 3, которые перемещаются по направляющим станины 1. Шпиндельная головка 5 перемещается вертикально по направляющим стойки 6. Шпиндель 4 имеет осевые перемещения при установке фрезы.

Барабанно-фрезерные станки (рис. и) используются в крупносерийном и массовом производстве. Заготовки устанавливают на вращающемся барабане 2, имеющем движение подачи. Фрезерные головки 3 (для черновой обработки) и 1 (для чистовой обработки) перемещаются по направляющим стоек 4.

Наличие консоли, сообщая консольно-фрезерным станкам ряд удобств при обслуживании, несколько понижает жесткость при стыке со станиной, поэтому в конструкциях современных станков значительно увеличена длина направляющих консоли, созданы устройства для закрепления подвижных частей станка, повышена жесткость корпусных деталей.

Так как большей частью детали, применяемые в машиностроении, по размерам вписываются в габариты консольно-фрезерных станков общего назначения, парк фрезерных станков в механических цехах в основном укомплектован горизонтально- и вертикально-фрезерными станками консольного типа, а парк инструментальных и ремонтно-механических цехов, кроме того, еще и универсально-фрезерными и широкоуниверсально-фрезерными.

Универсальные

Такие станки для работы по металлу очень удобно использовать для оснащения частных цехов или некрупных мастерских, специализирующихся на ремонтно-механических работах. Универсальные станки позволяют выполнять обработку горизонтальных и вертикальных плоскостей, а также поверхностей спирального типа и штампов.

Такой станок по металлу отличается рядом конструктивных особенностей: узел шпинделя, коробка, а также основные узлы располагаются во внутренней части станины. В конструкции станка предусмотрены вертикальные и горизонтальные направляющие, по которым передвигаются его консоль и рабочий стол. Рабочую поверхность, кроме этого, можно выставить по отношению к шпинделю оборудования под нужным углом, что позволяет обрабатывать с его помощью детали из металла, обладающие даже самой сложной конфигурацией.

Преимущества

Преимуществом универсальных фрезерных станков является возможность производить с одной установки обработку заготовки с разных сторон, что очень важно в инструментальном, ремонтном и опытном производствах, где установка, выверка и закрепление заготовки занимают много времени и требуют высокой квалификации рабочего.

Дополнительная фрезерная головка

В отличие от горизонтального фрезерного станка, универсальный фрезерный станок имеет дополнительную фрезерную головку, смонтированную на выдвижном хоботе, которую можно поворачивать под любым углом в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Возможна раздельная и одновременная работа обоими шпинделями. Для большей универсальности станка на поворотной головке монтируют накладную фрезерную головку, которая позволяет обработать на станке детали сложной формы не только фрезерованием, но и сверлением, зенкерованием, растачиванием и т.д. Широкая универсальность станка позволяет использовать его в экспериментальных и инструментальных цехах для производства кондукторов, зажимных приспособлений всех типов, инструментов, штампов, пресс-форм и других деталей.

Токарно-фрезерные обрабатывающие центры

Тока́рный стано́к — станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов, древесины и других материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют черновое и чистовое точение цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи .

Токарные станки, полуавтоматы и автоматы, в зависимости от расположения шпинделя, несущего приспособление для установки заготовки обрабатываемой детали, делятся на горизонтальные и вертикальные. Вертикальные предназначены в основном для обработки деталей значительной массы, большого диаметра и относительно небольшой длины.

Особенности фрезерных станков с ЧПУ

Главное отличие современного оборудования с ЧПУ от стандартных станков – автоматизация управления скоростью фрезы и перемещением стола в процессе обработки детали. На предприятиях, осуществляющий серийных выпуск деталей со сложной криволинейной поверхностью (лопасти воздушных винтов, лопатки самолётных турбин), используются станки ЧПУ со шпинделем на отдельных салазках, позволяющих режущему инструменту самостоятельно двигаться вертикально и вокруг своей оси.

Отдельный класс также представляют собой копировальные фрезерные станки с ЧПУ , которые задействуются для обработки деталей сложной конфигурации (матриц для штамповки листовых изделий из металла, форм для литья и др.). Подобные модели оборудованы специальным щупом-индикатором, который изучает фигурный профиль детали-образца и передаёт полученные данные через рабочую фрезу для создания аналогичного изделия.

Фрезерные станки широко применяются в ювелирной, мебельной и рекламной промышленности, в интерьере и декорировании, для производства пластиковых дверей и окон. Без фрезерования нельзя представить современное машиностроение и самолетостроение, а также производство медицинского оборудования. Стоит отметить, что фрезерная обработка обладает высокой точностью, а поверхность получается идеально чистой и гладкой

Промышленность выпускает множество фрезерных станков, каждый из которых выполняет определенный набор операций. Тип управления станком может быть ручным, автоматизированным, либо управляемые с помощью системы ЧПУ.

Станки с ЧПУ означают, что устройство снабжено числовым программным управлением, позволяющим автоматизировать процесс фрезеровки. Такой станок повышает производительность, поскольку время обработки каждой детали значительно снижается.

В процессе, который называется фрезеровка, участие принимают два объекта: фреза и будущее изделие, которое пока представлено в виде заготовки. Нет, пожалуй, точной классификации данного вида обработки металла. Все зависит от того, что использовать в качестве отличительного компонента. Если учитывать, что заготовки на фрезерных станках могут по-разному крепиться, то можно разделить фрезерование на вертикальное и горизонтальное. Многие производства сейчас владеют станками обоего вида. К тому же возможно установление определенного угла наклона фрезы. С учетом того, что фреза бывает разной, существует концевая фрезеровка, торцевая, перефирийная, фасонная и т.п.

Работа содержит 1 файл

Документ Microsoft Office Word.docx

Фрезерные работы (фрезерная обработка)

Как только не обрабатывают металл, чтобы придать ему необходимую форму. Среди разных способов воздействия следует отметить фрезерные работы, где средством, с помощью которого преображается металл, становится фреза — режущее колесо с большим количеством зубьев. В процессе, который называется фрезеровка, участие принимают два объекта: фреза и будущее изделие, которое пока представлено в виде заготовки. Нет, пожалуй, точной классификации данного вида обработки металла. Все зависит от того, что использовать в качестве отличительного компонента. Если учитывать, что заготовки на фрезерных станках могут по-разному крепиться, то можно разделить фрезерование на вертикальное и горизонтальное. Многие производства сейчас владеют станками обоего вида. К тому же возможно установление определенного угла наклона фрезы. С учетом того, что фреза бывает разной, существует концевая фрезеровка, торцевая, перефирийная, фасонная и т.п. Тип фрезеровки зависит от типа продукции, которая производится. Разберемся подробнее в каждом из предложенных видом.

Концевое фрезерование используется для изготовления канавок, подсечек, колодцев, окон, карманов. При этом пазы могут быть как сквозные, так и выходящие на одну или несколько поверхностей.

Торцевая фрезеровка предназначена для обработки больших поверхностей. Фасонное — для фрезеровки профилей.

Для того, чтобы добиться высокого качества и производительности при низкой себестоимости при использовании торцевых фрез, стоит обратить внимание на некоторые нюансы подобного дела.

Во-первых, определитесь с тем, что вы будете делать: черновое фрезерование, при котором качество поверхности и точность размера не играет роли, либо чистовое, где эти моменты нельзя обходить стороной. Именно от того, что вы предпочтете, будет зависеть выбор инструмента и режимов фрезерных работ. Мы предлагаем вам остановиться подробнее на том, как фрезерные работы проводить при торцевом фрезеровании. В столице обычно быстрее всего появляется новое оборудование, специалисты проходят обучение за рубежом. Однако фрезерные работы проводят почти одинаково на предприятиях страны.

Во-первых, выбираем корпуса торцевой фрезы. С учетом того, что цена на подобную импортную фрезу будет превышать несколько тысяч рублей, то необходимо подойти с вниманием к тому, чтобы было чем выполнять фрезерные работы .Основной параметр фрезерных работ — шаг пластин фрезы, если диаметр торцевой фрезы 100 мм, то шаг пластин может быть нескольких видов: крупный — 5 пластин, средний — 7 и мелкий — 10. Учитывать стоит и то, что у разных производителей может шаг также отличается, и это надо помнить, когда проводите фрезерные работы или выбираете оборудование для фрезеровки.

При проведении чистого фрезерования глубина резания и подача на зуб меньше, чем при черновом. Поэтому здесь высокая мощность станка ни к чему. А это значит, что можно при подобном виде фрезерной работы использовать фрез с мелким шагом пластин.Если использовать большое количество пластин, то, несмотря на небольшую силу подачи металла на зуб фрезы, проблем со стружкой не возникнет из-за небольшой глубины резки.

Итак, Фрезерование - процесс, при котором происходит обработка металла с помощью зубчатого колеса (фрезы). Каждый зубец способен отрезать кусочек от исходного материала металла. Вращение колеса происходит над передвигающейся поверхностью. Впервые фрезу стал использовать мастер Брама, когда работал над созданием легендарного патентного замка. В то время делал все вручную. Механизировать процесс смогли лишь его ученики и последователи.

Фрезерование является одним из самых распространенных способов механической обработки. Этим способом осуществляют черновую, получистовую и чистовую обработку простых и фасонных поверхностей заготовок из стали, чугуна, цветных металлов и пластмасс.

Фрезерные станки предназначены для фрезерования поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации; контуров сложной конфигурации (типа кулачков, шаблонов и т. д.); поверхностей корпусных деталей. Технологические возможности станков фрезерной группы определяются конструкцией, компоновкой, классом точности станка и технической характеристикой системы ЧПУ.

Фрезерование характеризуется высокой производительностью и позволяет получать поверхности правильной геометрической формы. Применяя фрезы, оснащенные современными режущими материалами ( синтетическими сверхтвердыми, минералокерамикой), фрезерованием можно обрабатывать закаленные до высокой твердости (60HRC3) материалы, заменяя при этом шлифование.

Фрезерные станки разделяют на две основные группы: станки общего назначения и специализированные. К первой группе относят станки консольные, бесконсольные, продольно- фрезерные и непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные). Во вторую группу входят станки копировально- фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др. Типоразмеры станков отличаются площадью рабочей поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке).

Для выполнения большей части фрезерных работ используются вертикально- фрезерные станки. С их помощью производятся самые распространенные работы: сверление, зенкерование, вытачивание отверстий на металлических деталях. Вертикально-фрезерные станки также позволяют работать с пластмассой и сплавами металлов, как для серийного, так и для единичного производства. Кроме того, нередко они дополняются такими элементами, благодаря которым значительно расширяется область их применения. Вертикально-фрезерный станок в этом случае приобретает большие технические возможности. Оборудование данного типа также используется для фрезерной обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей, спиральных деталей, пазов, рамок, зубчатых колес, штампов и других деталей. Даже сталь и чугун с легкостью поддаются обработке на вертикально-фрезерном станке.

Вертикально-фрезерные станки имеют ручное, автоматизированное или управление с системой ЧПУ. В таком станке главное движение задает фреза, а заготовка вращается по мере необходимости и интенсивности ее обработки. Движение заготовки, закрепленной на столе, может быть криволинейным и прямолинейным, оно и называется фрезированием. Вертикально- фрезерный станок получил свое название из-за вертикально расположенного шпинделя, который в некоторых моделях может смещаться вдоль своей оси и оборачиваться вокруг горизонтальной оси. При этом значительно возрастают его технические характеристики. Для фрезерной обработки особо крупных деталей предназначены вертикально-фрезерные станки без консолей. Также они незаменимы для обработки вертикальных и наклонных поверхностей. Ввиду отсутствия консоли, вертикально- фрезерный станок перемещается при помощи салазок и станины, которая установлена на фундамент. Такая конструкция обеспечивает ему особую прочность и надежность с более точной обработкой любых деталей.

Фрезерование можно осуществлять двумя способами: встречное фрезерование (против подачи), когда направление подачи противоположно направлению вращения фрезы и попутное фрезерование (по подаче), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают.

Устройство широкоуниверсальных консольно- фрезерных станков

Наиболее распространенными типами фрезерных станков являются широкоуниверсальные, горизонтальные, вертикальные и универсальные станки.

На консольных горизонтально-фрезерных и универсально-фрезерных станках можно обрабатывать горизонтальные и вертикальные плоские поверхности, пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и др. Универсальные станки, имеющие поворотный стол, можно использовать для фрезерования всевозможных винтовых поверхностей. Технологические возможности этих станков расширяются с применением делительных, долбежных, накладных универсальных головок и других приспособлений.

В горизонтально-фрезерных станках расположение шпинделя горизонтальное, в вертикально-фрезерных — вертикальное. Консольно-фрезерные универсальные станки отличаются от горизонтально-фрезерных наличием конструкции обеспечивающей поворот стола относительно вертикальной оси. Широкоуниверсальные фрезерные станки от универсальных отличаются наличием на станине специального хобота, на котором установлена дополнительная головка со шпинделем и рядом других конструктивных параметров.

В промышленности также широко используют следующие фрезерные станки: продольно-фрезерные — для фрезерной обработки крупных и тяжелых заготовок с большой длиной обрабатываемой поверхности; копировально- фрезерные — для фрезерной обработки заготовок, имеющих различный сложный профиль наружных и внутренних поверхностей: гравировальные — для гравирования надписей и узоров, а также для выполнения мелких копировально-фрезерных работ; специализированные резьбофрезерные станки(шпоночно-фрезерные — для фрезерования шпоночных пазов; карусельно- и барабанно-фрезерные — для непрерывной обработки); с числовым программным управлением — для фпезерной обработки заготовок деталей сложных плоскостных и пространственных форм. Применение этих станков дает возможность намного сократить время фрезерования и время на подготовку производства, так как отпадает необходимость в изготовлении специальной дорогостоящей оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и инструмента), а также трудоемкой ручной доработке и доводке деталей.

Основные правила фрезерных работ

Перед началом фрезерных работ на станке, следует произвести его внешний осмотр и проверить состояние направляющих; правильность регулировки клиньев; состояние зажимов подвижных исполнительных органов; убедиться в отсутствии повреждений на пульте управления и других узлах; проверить систему смазывания станка. Включить насосы смазки и гидростанцию станка на 15. 20 мин для прогрева масла. Убедиться в соответствии перемещений исполнительных органов положениям органов управления на пульте в наладочных режимах. Проверить правильность перемещений исполнительных органов от переключателей и кнопок ручного управления на всех режимах. Проверить работу лентопротяжного механизма пульта УЧПУ и установить ленту с УП.

1) надежно и жестко закреплять приспособления, фрезу и заготовки на фрезерном станке

2) применять средства индивидуальной защиты очки или щитки;

3) при снятии обработанной детали после фрезеровки, а также при ее измерении остерегаться ранения рук о заусенцы или острые кромки. Во избежание ранений пользоваться для снятия заусенцев слесарным инструментом либо абразивным бруском;

Фрезерование – высокопроизводительная обработка поверхностей многолезвийным инструментом – фрезой. Фрезерованием обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные и винтовые поверхности, нарезают шлицы и зубчатые колеса, получают винтовые канавки и пазы. При фрезеровании главное движение вращения совершает инструмент; поступательное движение подачи придается заготовке в направлении любой из координатных осей.

1. Схемы обработки поверхностей на станках фрезерной группы

Рассмотрим схемы обработки поверхностей на универсальных горизонтально-фрезерном (ГФС; имеет горизонтальную ось вращения фрезы) и вертикально-фрезерном (ВФС; имеет вертикальную ось вращения фрезы) станках.

Горизонтальные плоскости фрезеруют цилиндрическими фрезами на ГФС (рис. 24, а) или торцевыми фрезами на ВФС (рис. 25, а). Горизонтальные плоскости чаще обрабатывают торцевыми насадными фрезами, так как они имеют более жесткое закрепление и обеспечивают плавное, безвибрационное резание. При большой ширине обрабатываемой плоскости используют торцевые фрезы и обработку ведут в несколько последовательных рабочих ходов. Узкие горизонтальные плоскости удобно обрабатывать концевыми фрезами.

Вертикальные плоскости на ГФС обрабатывают торцевыми насадными фрезами (рис. 24, б) или фрезерными головками, а на ВФС – концевыми фрезами (рис. 25, б). Большие по высоте вертикальные плоскости удобнее обрабатывать на ГФС с использованием вертикальной подачи. Обработку небольших по высоте вертикальных плоскостей можно производить на ГФС с помощью концевых или дисковых фрез. Наклонные плоскости небольшой ширины обрабатывают на ГФС одноугловой фрезой.

Широкие наклонные плоскости обрабатывают на ВФС с поворотом шпиндельной головки (рис. 25, в) торцевой насадной или концевыми фрезами. Одновременную обработку нескольких поверхностей (вертикальных, горизонтальных и наклонных) ведут на ГФС (рис. 24, г), установив на оправку набор фрез.

Рис. 24. Обработка плоскостей на ГФС: а – горизонтальных; б – вертикальных; в – наклонных; г – нескольких плоскостей одновременно; д – уступов; D_r – движение резания; D_s – движение подачи

Рис. 25. Обработка на ВФС плоскостей: а – горизонтальных; б – вертикальных; в – наклонных; г – уступов

Горизонтальные уступы и пазы обрабатывают дисковыми односторонними (рис. 24, д) и трехсторонними (рис. 26, а) фрезами на ГФС или концевыми фрезами (рис. 25, г; 26, б) на ВФС.

Шпоночные пазы для сегментных шпонок фрезеруют на ГФС дисковой трехсторонней фрезой (рис. 26, е), для прямоугольных шпонок – на ВФС концевой фрезой (рис. 26, ж).

2. Схемы фрезерования

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

При попутном фрезеровании (рис. 27, а) толщина срезаемого слоя изменяется от максимальной до нуля, зуб врезается в заготовку с ударом. Горизонтальная составляющая силы резания направлена по подаче, а вертикальная – вниз, на заготовку. При встречном фрезеровании (рис. 27, б) толщина срезаемого слоя изменяется от нуля до максимальной (зуб плавно врезается в заготовку). Горизонтальная составляющая силы резания направлена против подачи, а вертикальная – вверх.

Рис. 27. Фрезерование: а – попутное; б – встречное; D_r – движение резания; D_S _пр – движение продольной подачи; Р_г, Р_в – соответственно горизонтальная и вертикальная составляющие силы резания; S_z – подача на зуб; v – скорость резания

Рациональность использования какой-либо схемы обусловлена требованием к качеству обработки, условиями обработки заготовки и состоянием фрезерного станка. При черновой обработке литых заготовок (особенно литья в песчано-глинистые формы), имеющих твердую поверхностную корку, использование попутного фрезерования нерационально, так как удар зуба фрезы об эту корку приводит к его выкрашиванию или поломке.

Лучше использовать встречное фрезерование. Зуб начинает работу в мягком материале сердцевины заготовки, подходя к корке, он взламывает ее. При чистовом фрезеровании, наоборот, рациональнее использовать попутное фрезерование. Теоретически при встречном фрезеровании резание начинается с нулевой толщины срезаемого слоя, которая постепенно увеличивается. Однако режущая кромка зуба фрезы имеет радиус округления, равный 0,03–0,05 мм. При чистовом фрезеровании толщина резания невелика. В начале резания зуб не режет, а скользит по обрабатываемой поверхности без снятия стружки. При этом создаются значительные напряжения сжатия в поверхностных слоях заготовки, приводящие к значительному наклепу, повышенному истиранию режущей кромки зуба, вибрациям в системе СПИД и плохому качеству обработанной поверхности. При попутном фрезеровании толщина срезаемого слоя невелика, поэтому ударное вхождение зуба в материал заготовки не вызывает существенных колебаний в системе СПИД, что способствует стабильной работе фрезы, а шероховатость обработанной поверхности улучшается на один класс. Особенно эффективно попутное фрезерование при обработке вязких материалов, склонных к наклепу и налипанию.

При обработке встречным фрезерованием горизонтальных плоско стей нежестких заготовок или заготовок относительно небольшой толщины (до 30 мм) вертикальная составляющая силы резания будет отрывать заготовку от стола, это может привести к неравномерности глубины срезаемого слоя (большая погрешность обработки по толщине заготовки) или к большим усилиям на закрепление заготовки (возможны деформации заготовки). Лучше использовать попутное фрезерование, когда вертикальная составляющая силы резания прижимает заготовку к столу.

3. Особенности процесса и режимы резания при фрезеровании

Особенностями процесса фрезерования является прерывистый характер процесса резания каждым зубом фрезы и переменность толщины срезаемого слоя. Каждый зуб фрезы участвует в резании только на определенной части оборота фрезы, остальную часть проходит по воздуху, вхолостую, что обеспечивает охлаждение зуба и дробление стружки.

При цилиндрическом фрезеровании плоскостей работу резания осуществляют зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы. При торцевом фрезеровании плоскостей работу резания осуществляют зубья, расположенные на цилиндрической и торцевой поверхностях фрезы. К режимам резания при фрезеровании относят скорость резания, подачу (минутную, на оборот и на зуб), глубину резания и ширину фрезерования В. Скорость резания, мм/мин, рассчитывается как окружная скорость вращения фрезы:

где D_ф – наружный диаметр фрезы, мм; n – частота вращения шпинделя станка, мм/об.

Зависимости между подачами: минутной S_м, на оборот S_o и на зуб S_z:

где z – число зубьев инструмента.

Влияние диаметра фрезы на производительность обработки неоднозначно. С увеличением диаметра фрезы повышается расчетная скорость резания при постоянной стойкости; это объясняется тем, что уменьшается средняя толщина срезаемого слоя, улучшаются условия охлаждения зуба фрезы, так как удлиняется время нахождения зуба вне зоны резания.

С целью повышения производительности лучше выбирать фрезы большего диаметра, поскольку с увеличением скорости резания пропорционально увеличиваются частота вращения фрезы и минутная подача (при пропорциональном увеличении числа зубьев фрезы). Возможности увеличения диаметра фрез ограничиваются мощностью и жесткостью станка, размерами инструментального отверстия в шпинделе станка.

4. Виды фрез, их элементы и геометрия

Фреза – многолезвийный инструмент, у которого по окружности или на торце расположены режущие зубья, представляющие собой простейшие резцы. На рис. 28 показаны основные типы фрез, применяемых в машиностроении.

Фрезы подразделяют по типам: цилиндрические (рис. 28, а, б) и торцевые (рис. 28, е), предназначенные для обработки плоских поверхностей; дисковые (рис. 28, в–д), концевые (рис. 28, ж) и угловые – для обработки пазов, канавок и шлицов; фасонные – для обработки фасонных поверхностей; модульные (рис. 28, з) – для нарезания зубьев; червячные (рис. 28, и) – для нарезания зубьев цилиндрических и червячных колес.

Зуб 4 цилиндрической фрезы (рис. 28, а) имеет режущую кромку 2; переднюю 1, заднюю 3 и затылочную 5 поверхности. Между зубьями фрезы находится канавка 6. В сечении фрезы рассматриваются следующие углы: передний γ, задний α, заострения β и резания δ.

Передний угол γ служит для облегчения схода срезаемых элементов стружки и уменьшения их усадки.

При обработке стали γ = 10–20°, чугуна – γ = 10–15°. Для твердых материалов угол γ принимают меньшим, чем для мягких.

Задний угол α выбирают с таким расчетом, чтобы снизить трение между затылочной поверхностью зуба и поверхностью резания. Для различных фрез угол α = 12–25°.

Зубья цилиндрических фрез могут быть прямыми и винтовыми под углом наклона ω к оси фрезы (см. рис. 28, б). У цилиндрических фрез угол ω = 30–40°, у дисковых и торцевых ω = 10–25°.

Фреза изготавливают цельными из инструментальных сталей и сборными, у которых зубья выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы пайкой или механически (ГОСТ Р 53413–2009).

Рис. 28. Основные типы фрез: а – цилиндрическая прямозубая, где 1, 3, 5 – соответственно передняя, задняя и затылочная поверхности; 2 – режущая кромка; 4 – зуб; 6 – канавка; α – задний угол; β – угол заострения; γ – передний угол; δ – угол резания; ω – угол наклона зубьев к оси фрезы; б – цилиндрическая с винтовыми зубьями; в – дисковая пазовая; г – дисковая двухсторонняя; д – дисковая трехсторонняя; е – торцевая; ж – концевая; з – пальцевая модульная; и – червячная

Фреза с прямыми зубьями врезается в обрабатываемую поверхность сразу по всей длине зуба, что приводит к переменной (толчковой) нагрузке на станок и некоторому ухудшению качества обработанной поверхности. Фрезы с винтовыми зубьями работают более плавно, так как зубья фрезы врезаются в деталь постепенно, при этом станок нагружен равномернее.

5. Станки фрезерной группы

В условиях единичного и мелкосерийного производства широко используются универсальные консольно-фрезерные станки: горизонтальнофрезерные без поворотного стола; горизонтально-фрезерные с поворотным столом; вертикально-фрезерные.

Рис. 29. Универсальные фрезерные станки: а – горизонтально-фрезерный; б – вертикально-фрезерный; 1 – фундаментная плита; 2 – станина; 3 – коробка скоростей; 4 – хобот; 5 – шпиндельный узел; 6 – поперечные салазки; 7 – стол; 8 – серьга; 9 – поворотные салазки; 10 – продольные салазки; 11 – консоль; 12 – поворотная планшайба; 13 – шпиндель; в – ГФС MMF-125PD

На рис. 29, а показаны основные узлы горизонтально-фрезерного станка с поворотным столом. На фундаментной плите 1 установлена чугунная станина 2, внутри которой расположены отсек для электрооборудования, коробка скоростей 3 и шпиндельный узел 5. По верхним направляющим станины перемещается хобот 4. Хобот может устанавливаться относительно станины с различным вылетом.

Серьга 8, совместно с хоботом обеспечивающая жесткость фрезерной оправки, перемещается по его направляющим и закрепляется гайкой. С помощью винтового домкрата по вертикальным направляющим станины перемещается консоль 11.

На рис. 29, б показаны основные узлы вертикально-фрезерного станка. Эти станки имеют много общих унифицированных узлов и деталей с горизонтально-фрезерными станками, но отличаются от них вертикальным расположением шпинделя 13, который можно поворачивать под углом до 45° в обе стороны с помощью поворотной планшайбы 12. На фундаментной плите 1 установлена чугунная станина 2. Внутри станины расположены отсек для электрооборудования, коробка скоростей. В верхней части станины установ лена поворотная планшайба 12 с фрезерной головкой и шпинделем 13. С помощью винтового домкрата по вертикальным направляющим станины перемещается консоль 11 с продольными 10, поперечными 6 салазками и столом.

Фрезерная обработка в последнее время набирает большую популярность, поэтому столь же востребована, как сверление деталей и токарная обработка. Суть её заключается в срезании слоя металла при помощи вращающейся, зубчатой фрезы. Фрезерование можно выполнять на заготовках из разных материалов, причем проделывается это как на специальных станках, так и вручную.

Назначение фрезерной обработки

При помощи различного вида фрез, можно более точно и качественно выполнять фрезеровку деталей. Это могут быть различные материалы, но наиболее распространенная обработка на металлах. А при помощи современных станков, оборудованных системами ЧПУ, есть возможность уменьшить количество брака, а также управлять при помощи не сложных числовых программ. Сейчас фреза заменена на лезвие в качестве рабочего инструмента, что и позволило уменьшить вероятность брака, делая заготовки максимально точно.

Для чего же нужна в обработке фрезеровка? При её помощи можно проводить отрезку в металлах, шлифовать, наносить специальные узоры, гравировать, а также делать токарные и другие работы в разных видах деятельности. В набор входит несколько многозубчатых, режущих фрез, а их крепление в станках определяет горизонтальный или вертикальный тип работы. В производстве также может использоваться фрезерование под некоторым углом, для чего предварительно устанавливают фрезу в необходимом направлении. В зависимости от вида обрабатываемой продукции, такое фрезерование имеет несколько способов. Но стоит отметить, что используется немалое количество разнообразных фрез, в частности это цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а также более сложные.

Сферы применения фрезеровки довольно разнообразны, она может использоваться в металлообработке, машиностроении, в ювелирном производстве, деревообработке и даже в дизайне и архитектуре.

Обработка металла фрезерованием производится вне зависимости от его прочности. Фрезы выбирают, исходя из того, какая нужна обработка, для плоскостей используют цилиндрические или торцевые типы фрез, в последних подбирают несимметрические схемы резания. То есть если детали правильной прямоугольной, квадратной и подобной формы, то чаще всего применяется два эти способа. Одинаковую профильную деталь можно сделать цилиндрической фрезой или с торца.

Фрезерная резка алюминия считается в наше время довольно популярной, так как алюминий широко используется в эксклюзивном дизайне, интерьере, для рекламных элементов, операторской техники и пр. Благодаря его легкости, прочности и низкой температуре плавления, он широко используется и с него не сложно вырезать различные изделия. На деталях сувенирных изделий, маркетинговой и кухонной продукции на современных высокотехнологических станках можно делать надписи, узоры, рельефность и пр. При этом они получаются без заусенцев, правильного габарита и формы, а также с идеальными краями.

Не малую популярность в наше время набрала объемная фрезеровка пластика, в особенности в 3D виде. Это довольно востребованные услуги, которые применяются для промышленных изделий, корпусов. Причем детали быстро делаются, так как довольно быстро работает станок фрезерно-гравировального типа, а цена за выполненные работы невысокая. Обрабатываются как шлицевые, так и фасонные и зубчатые детали, а также проделывают обработку отверстий, торцов, пазы. Из пластика в 3Д виде можно фрезеровать декоративные и пр. детали, формы для литья, полимерные корпуса и многое другое, создавая оригинальные и нужные формы изделий.

Классификация фрезерных работ

Как уже упоминалось, в зависимости от используемой фрезы, различают несколько видов фрезерования, а именно:

Торцевое фрезерование, суть которого состоит в получении определенной формы деталей при помощи торцевой фрезы. Это необходимо в большинстве случаев для вырезания в изделиях подсечек, канавок, окошка, а также “колодец”, канавку и т. д. С её помощью также производят обратное фрезерование торца из внутренней части разного плана изделий. Фрезеровка торца нужна для получения деталей более точных габаритов, простоты монтажа и, по сути, срезанные торцы служат для передачи сжимающих усилий.
Концевые, которые нужны для образований уступов в плоскостях вертикальной или горизонтальной формы.
Цилиндрические, отличающиеся получением изделий в плоскостях соответствующей фрезой в обратном положении.
Зубчатое.
Фасонное, заключающееся в создании фасонных (сферы, эллипсы и пр.) деталей неправильной формы. Это фрезерование при помощи специальных фрез, в результате чего получаются фасонные изделия.

Также распространены в разных направлениях деятельности много других видов фрез, которые отличаются многофункциональностью, большими возможностями и точностью в выполнении работ. Используются винтовые канавки для создания зенкер, сверл и другого, отрезной фрезой нарезают различного габарита бруски, к тому же можно получить сложную форму детали криволинейным типом фрезы. Стоит отметить отличие фрезерования двойными дисками, шлицевую лезвию для создания пазов в деталях, а также более сложные формы их. Также можно создать определенную форму при недолгом применении видов фрезерования.

Кроме классификации фрезерования по видам фрез, также существует распределение их на вертикальное расположение в станке, горизонтальное и под углом.

Станки для таких работ, в свою очередь, разделяют на механические и лазерные. Существует направление режущего, движущего элемента совместно с изделием, что принять называть попутным типом обработки. Если же навстречу резцу движется изделие, тогда это считается встречная фрезеровка.

Стоит также отметить профильное фрезерование деталей как деревянных, так и металлических и пр. Это отличается в изделиях, которые идут выпуклой либо вогнутой формы. В этом случае необходимо более тщательно подходить к выбору технологического типа, что зависит в основном от габарита детали и сложности профилирования. Данный вид процесса проходит в три этапа: предварительная грубая и частично чистая фрезеровка, получистая и напоследок окончательная чистая. Часто для получения деталей высокого качества финишную обработку производят с большими подачами, а предыдущие операции выполняют отдельно на разных станках.

Так как для фрезеровки деталей цилиндрическим способом производится при не столь хорошем креплении, то чаще всего профильное фрезерование изделий делается торцевым способом. В основном это универсальный способ для многосерийного промышленного изготовления. В этом случае есть возможность воспользоваться несколькими способами фрезерования разных плоских поверхностей. Это использование двух зубил, фрез большого диаметра и нескольких зубил одновременно.

Работа в таком режиме может происходит значительно быстрее и спокойно, в особенности при использовании нескольких фрез сразу, расположенных с разных сторон от изделия. По этой причине фрезерование плоскостей при помощи торцевых фрез, более применяемое в производстве.

Осуществляется фрезерование, помимо этого, также при помощи ионного луча. Это относительно новый и высокотехнологический процесс, позволяющий удалить максимально точный слой металла. Ионное фрезерование производится под воздействием атома гелия на поверхность, главным условием является контроль напряжения и энергии. Другими словами, сегодня не обязательно полировать или шлифовать детали, это можно сделать на атомном уровне, а на раскаленный металл можно вставлять дополнительные детали.

Технологические этапы процесса

Что касается технологического процесса фрезеровки, то она состоит из несколько последовательностей, которым необходимо следовать:

Изделие осторожно подводят со стороны поверхности, необходимой для обработки, к фрезеру, который в это время вращается.
Отведя стол, отключают шпиндель, чтобы он не вращался.
После этого нужно задать требуемую глубину прорезания.
Запускают шпиндель.
Изделие, расположенное на столе, вместе с ним подводят к стыковке с фрезой.

Обработку металлических деталей цилиндрической фрезой производят при длине фрезы на 10-15 мм более, чем есть изделие, а диаметр её подбирается, исходя из толщины разрезания и ширины. При выборе торцевых фрез работа будет делаться не так шумно, поскольку детали надежнее прикрепляются. Производительность предприятия будет высокой при использовании набора фрез, так как во многом упрощается задача. Все зависит от применяемых фрез, а это: совместные фрезы, зубила, двумя дисками одновременно, набора фрез, расположенных с разных боков заготовки и пр. Фрезерование плоскостей несколькими торцевыми фрезами делает сразу несколько обрезаний, а также исключает удары при работе.

Современные технологии позволяют проводить безопасную и с меньшим процентом брака обработку на токарно-фрезерных станках, оборудованных системами ЧПУ. В некоторых случаях, как при обработке деталей повышенной твердости, можно на них делать шлифовку. Они гарантируют получение изделий по максимуму точной геометрической формы, а также производительность. Бывают как специального назначения, так и общего использования, но небольшие детали дома можно обрабатывать ручным электрическим фрезером. Управление на компьютере позволяет задать все параметры и выполнять максимально точно, к тому же есть возможность рассчитывать и создавать 3D модели непосредственно на станке.

Благодаря современным технологиям, фрезерная обработка приобретает большую популярность в разных отраслях производств. Что касается металла, то можно на станках делать как алюминиевые, так и стальные, титановые изделия. Вне зависимости от материала, фрезерованием можно делать детали специального назначения, эксклюзивные, ювелирные и др. И только на станках, оборудованных системами ЧПУ, можно выполнять лазерную фрезеровку деталей сложной формы. Это дорогостоящая, но качественная обработка возможна без предварительной шлифовки.

Читайте также: