Цилиндрические фрезы применяют для обработки плоскостей. Зубья цилиндрической фрезы располагают по винтовой линии с определенным углом наклона винтовой канавки со.
Цилиндрические фрезы изготовляют по ГОСТ 3752—71 с мелкими зубьями и с крупными зубьями, со вставными ножами по ГОСТ 9926—61 и со вставными ножами составные. Фрезы, оснащенные винтовыми пластинками твердого сплава, изготовляют по ГОСТ 8721 — 69.
Основными размерами цилиндрических фрез являются длина фрезы L, диаметр фрезы Д диаметр отверстия d, число зубьев z.
Цилиндрические фрезы изготовляют из быстрорежущей стали, а также оснащают пластинками твердых сплавов. Изготовление цилиндрических фрез со вставными ножами (зубьями) позволяет более экономно использовать дорогостоящий инструментальный материал.
По направлению вращения фрезы делят на право- и леворежущие. Праворежущими называют такие фрезы, которые при работе должны вращаться по часовой стрелке, если на фрезу смотреть со стороны заднего конца шпинделя (или против часовой стрелки, если смотреть со стороны подвески-серьги). Леворежущими фрезами называют такие фрезы, которые при работе должны вращаться против часовой стрелки, если смотреть со стороны заднего конца шпинделя (или по часовой стрелке, если смотреть со стороны подвески).
Если смотреть на фрезу со стороны подвески, то праворежущая фреза отбрасывает стружку вправо, а леворежущая — влево.
Цилиндрические фрезы в зависимости от того, какой стороной они установлены на оправке, могут быть использованы и как праворежущие, и как леворежущие. Направление резания можно изменить, перевернув фрезу на оправке.
Выбор типа и размера цилиндрической фрезы
Выбор типа и размера фрезы зависит от данных конкретных условий обработки (размеры обрабатываемой заготовки, марка обрабатываемого материала, величины припуска на обработку и др.).
Фрезы с крупным зубом применяют для черновой и получистовой обработки плоскостей, фрезы с мелким зубом — для получистовой и чистовой обработки.
Рис. 31. Номограмма для выбора оптимального типоразмера цельных цилиндрических фрез
На рис. 31 приведена номограмма для выбора оптимального размера цельных цилиндрических фрез с мелкими и крупными зубьями для заданных условий обработки. На рис. 31 приняты следующие обозначения материалов:
Т — труднообрабатываемые материалы (нержавеющая жаропрочная сталь и др.);
С — материалы средней трудности обработки (конструкционная сталь, серый чугун и др.);
Л — легкообрабатываемые материалы (медь и ее сплавы, алюминий и его сплавы и др.);
I — черновая обработка;
II — чистовая обработка.
Порядок пользования номограммой поясним на примере. Требуется определить размеры цельной цилиндрической фрезы при черновом фрезеровании заготовки из стали 45 (σв = 75 кГ/мм2), ширина фрезерования В = 15 мм, глубина резания t = 5 мм.
1. Определяем длину фрезы. Длина фрезы должна быть больше ширины обрабатываемой заготовки. В правой верхней части номограммы по оси абсцисс даны две шкалы: нижняя, по которой откладывается ширина фрезерования В, и верхняя, по которой отложены стандартные значения длины цилиндрических фрез, соответствующие различным значениям ширины фрезерования. Так, для нашего случая для ширины В = 75 мм ближайшая длина фрезы L = 80 мм.
2. Далее необходимо определить диаметр отверстия фрезы (или диаметр оправки). Из точки, соответствующей L = 80 мм, проводим вертикальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей условиям обработки — С-I (черновая обработка материала средней трудности обрабатываемости). Из полученной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с осью d (диаметр оправки). Точка пересечения находится ближе к d — 40 мм. Поэтому выбираем фрезу с диаметром отверстия d = 40 мм.
3. Определяем диаметр фрезы. Из точки, соответствующей d = 40 мм, проводим горизонтальную линию до пересечения с наклонной линией I (черновая обработка). Из полученной таким путем точки проводим вертикальную линию вниз до пересечения с осью D — диаметр фрезы. Как видно из графика, ближайший диаметр фрезы равен 100 мм.
4. Находим число зубьев фрезы. Из точки, соответствующей D = 100 мм, проводим вертикальную линию вниз до пересечения с линией, соответствующей заданным условиям обработки С-Ь Из точки пересечения указанных линий проводим горизонтальную линию до пересечения с осью z (число зубьев фрезы) — нижняя левая часть номограммы. Эта точка находится между z = 12 и z = 14. Принимаем z = 12, так как фрезы полученных параметров с z = 14 по стандарту нет. Таким образом, искомые параметры фрезы: цилиндрическая фреза с крупными зубьями L = 80 мм, D =100 мм, d = 40 мм, z = 12.
Для заданных условий фрезерования определяем по справочникам технолога оптимальные геометрические параметры фрезы: γ = 15°, α = 5°.
На рис. 32 приведена номограмма, по которой можно произвести выбор оптимального типоразмера цилиндрических фрез со вставными ножами.
Рис. 32. Номограмма для выбора оптимального типоразмера цилиндрических фрез со вставными ножами
Наладка и настройка
фрезерного станка для
выполнения различных работ
Наладка — подготовка технологического оборудования и оснастки к выполнению определенной технологической операции (установка оправки на станке; установка фрезы и установочных колец на оправке; проверка биения фрезы; установка приспособления на станке; выверка заготовки относительно инструмента; расстановка упоров, ограничивающих ход стола и др.).
Настройка фрезерного станка заключается в установлении требуемого числа оборотов шпинделя станка, заданной минутной подачи и глубины фрезерования.
Установка и закрепление фрезы. После того как выбран оптимальный для данных условий обработки типоразмер цилиндрической фрезы, производят ее установку и закрепление. В соответствии с размером диаметра отверстия фрезы выбирают необходимый диаметр оправки.
На отечественных заводах применяются оправки стандартных диаметров: 16, 22, 27, 32, 40, 50 и 60 мм. На рис. 33 показана фрезерная оправка 3 для крепления цилиндрической или дисковой фрез или набора фрез с установочными кольцами 5.
Рис. 33. Оправка для закрепления фрез
Фрезерная оправка ставится в конус шпинделя и затягивается шомполом 7. На оправку надевают установочные (проставные) кольца и на требуемом расстоянии от торца шпинделя — фрезу 4. Затем снова надевается ряд колец и конусная втулка 8 под серьгу с учетом желаемого удаления серьги от фрезы. Набор колец с фрезой (или набором фрез) и конусной втулкой затягивается на оправке гайкой 1. После этого серьга подвигается на конусную втулку оправки до отказа и крепится на хоботе гайки 2. Хобот также должен быть закреплен на станине гайками 6. При тяжелых работах устанавливается вторая серьга, для чего в набор включается и вторая конусная втулка.
Для расположения одной или нескольких фрез на оправке пользуются установочными кольцами двух типов различной ширины (рис. 34, а, б).
Рис. 34. Установочные кольца
Нормальный набор установочных колец, прилагаемых к фрезерному станку, состоит и * колец шириной от 1 до 50 мм; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0;10; 15. 20; 30; 40 и 50 мм.
Когда устанавливают на оправке одну фрезу, ее желательно располагать ближе к шпинделю станка, так как в этом положении прогиб оправки будет минимальным. Требуемое расположение фрезы относительно обрабатываемой заготовки при этом достигается соответствующей установкой стола в поперечном направлении.
Если невозможно установить фрезу вблизи шпинделя, рекомендуется применять дополнительную подвесную серьгу 1 (рис. 35). Если на оправке должно быть установлено несколько фрез, не имеющих торцового кантакта, то правильность их взаимного расположения достигается набором промежуточных колец 2, которые устанавливают между ними.
3. Вставить оправку концческим концом в отверстие шпинделя, совместить пазы во фланце оправки с сухарями на конце шпинделя и закрепить оправку шомполом. Конический хвостик оправки должен плотно входить в коническое отверстие шпинделя. Поэтому необходимо оберегать конический хвостик оправки и гнездо в шпинделе от забоин, тщательно очищать их от пыли перед закреплением.
4. Надеть на оправку подобранные установочные кольца и фрезу. Обратить внимание на соответствие направления вращения шпинделя станка направлению винтовых канавок фрезы
Следует запомнить, что надо выбирать обязательно схемы с разноименными направлениями винтовых канавок фрезы и направлением вращения шпинделя.
При работе на горизонтально-фрезерных станках следует применять цилиндрические фрезы с левым направлением винтовых канавок при правом вращении фрезы или с правым направлением винтовых канавок при левом направлении вращения фрезы. Это объясняется тем, что в случаях с разноименным направлением винтовых канавок фрезы и направлением ее вращения осевая составляющая силы резания Рх направлена в сторону шпинделя, т. е. более жесткой опоры. При этом она будет вдавливать оправку в отверстие шпинделя, а не вытягивать фрезу с оправкой из гнезда шпинделя и давить на менее жесткую опору — серьгу. Теперь возвратимся к установке и закреплению фрезы. После того как надели на оправку установочные кольца и фрезу, далее следует надеть на оправку остальные установочные кольца и затянуть гайку на конце оправки. При этом надо следить за тем, чтобы гайка не закрывала шейки оправки, которая входит в подшипник серьги.
5. Установить серьгу так, чтобы конец оправки (шейка) вошел в подшипник серьги (рис. 37, а).
8. Проверить биение фрезы и оправки, которое должно соответствовать существующим нормам. Для проверки биения оправки и фрезы следует пользоваться индикатором со штативом.
Проверка биения фрезы
Для проверки биения фрезы применяют прибор, показанный на рис. 38. Радиальное биение режущих кромок относительно отверстия для фрез диаметром до 100 мм не должно превышать 0,02 мм для двух смежных зубьев и 0,04 для двух противоположных зубьев. Биение опорных торцов при проверке на оправке 0,02 мм для фрез длиной до 50 мм и 0,03 мм для фрез длиной более 50 мм.
Рис. 38. Прибор для проверки фрез на биение
Радиальное биение двух смежных зубьев фрез диаметром от 100 до 125 мм не более 0,02 мм, а фрезы — не более 0,05 мм; для фрез диаметром свыше 125 мм — соответственно 0,03 мм и 0,08 мм.
Применение упоров. Фрезерные станки снабжены устройствами для автоматизации рабочего цикла, которые позволяют настроить станок на быстрый подвод стола, переключение его на рабочую подачу и останов в конечном положении. На рис. 39 показана расстановка упоров, ограничивающих продольный ход стола широкоуниверсального станка 6Р82Ш. Упорные кулачки 7 и 2 устанавливают и закрепляют в боковом продольном пазу стола, в положении, соответствующем началу и окончанию рабочего хода стола, в зависимости от требуемой длины фрезерования. После включения вправо рычагом 3 механической подачи стол с обрабатываемой заготовкой начинает перемещаться слева направо до тех пор, пока кулачок 1 не упрется в выступ рычага 3 и не поставит его в среднее положение, выключив тем самым механическую подачу.
Рис. 39. Растановка упоров для автоматического выключения продольной подачи
После поворота рычага 3 влево стол получит автоматическую подачу справа налево и будет перемещаться до тех пор, пока кулачок 2 не упрется в выступ на рычаге 3 и не поставит его в среднее положение, выключив механическую подачу. Подобные устройства применяют во фрезерных станках для ограничения и автоматического выключения поперечной и вертикальной подачи. В тех случаях, когда по условиям обработки не требуется автоматическое выключение подачи стола, кулачки устанавливают и закрепляют в крайних рабочих положениях стола.
Подача смазочно-охлаждающей жидкости. Следует подобрать для данных условий обработки соответствующую СОЖ (см. § 7) и убедиться в надежности работы системы подачи жидкости.
Выбор режимов фрезерования. Выбрать режимы фрезерования означает, что для заданных условий обработки (материал и марка заготовки, ее профиль и размер) выбрать оптимальный тип и размер фрезы, марку материала фрезы и геометрические параметры режущей части, а также оптимальные параметры режимов фрезерования: ширина фрезерования, глубина фрезерования, подача на зуб, скорость резания, число оборотов шпинделя, минутная подача, эффективная мощность фрезерования и машинное время.
В гл. IX подробно разобран вопрос об установлении режимов фрезерования. Здесь ограничимся лишь некоторыми сведениями по этому вопросу(в серийном производстве все данные для выбора фрезы и режимов фрезерования указывают в операционных технологических картах).
Выбор типа и размера цилиндрических фрез и их геометрических параметров разобран ранее. Режим резания определяют по таблицам, которые приведены в справочниках фрезеровщика, технолога, нормировщика или в справочниках по режимам резания. Ширину фрезерования, как правило, не выбирают, так как она зависит от размеров заготовки детали. Глубина чернового фрезерования зависит от припуска на обработку и мощности электродвигателя станка. Припуск на обработку желательно снять за один проход. При чистовом фрезеровании глубина резания не превышает 1-2 мм.
Подача на зуб фрезы выбирается в зависимости от характера обработки (черновое или чистовое фрезерование). При черновом фрезеровании подача на зуб больше, чем при чистовом, так как чем меньше подача на зуб, тем выше класс шероховатости обработанной поверхности.
По выбранным значениям глубины, ширины фрезерования и подачи на зуб определяют скорость резания. Разберем подробно настройку горизонтально-фрезерного станка 6Р82 на случай чернового фрезерования заготовки из стали 45 (σв 75 кГ/мм2), ширина фрезерования В 15 мм, глубина резания t 5 мм. В данном примере выберем типоразмер цилиндрической фрезы со вставными ножами, а не цельной.
Решение. По номограмме (см. рис. 32) определяем типоразмер цилиндрической фрезы со вставными ножами. Решение примера на рис. 32 показано стрелками. Для ширины фрезерования В = 15 мм ближайший размер длины фрезы равен 100 мм. Из точки с отметкой L = 100 мм проводим вертикальную прямую до пересечения с линией С-I (черновая обработка, материал средней трудности обработки). Далее из полученной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с осью d (диаметр оправки). Ближайший размер оправки d = 40 мм. Из точки с отметкой d = 40 мм проводим горизонтальную прямую до пересечения с линией I (черновая обработка). Затем из полученной точки проводим вниз вертикальную линию до пересечения с осью, на которой обозначен диаметр фрезы D. Получаем промежуточное значение диаметра фрезы (между 90 и 110 мм). Из точки, соответствующей выбранному диаметру, например 110 мм, проводим вертикальную линию до пересечения с линией С-I. Из полученной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с линией z (число зубьев фрезы). Таким образом, для данного случая оптимальные размеры фрезы будут: L = 100 мм, d = 40 мм, D = 90 мм, z = 8 или L = 100 мм, d = 40 мм, D = 110 мм, z = 10.
Рис. 40. График выбора числа оборотов фрезы
Предпочтительнее взять второй вариант, так как здесь z=10, а не 8, как в первом случае. Теперь для заданного обрабатываемого материала и материала режущей части фрезы Р6М5 находим по таблицам оптимальные геометрические параметры режущей части γ = 15°, α = 8°.
В порядке, указанном ранее, определяем режим резания по таблицам. Для фрез со вставными ножами и крупным зубом подача на зуб задается в пределах 0,05—0,4 мм/зуб. Примем подачу на зуб Sz 0,02 мм/зуб. Скорость резания при обработке стали этими фрезами назначается в пределах 35—55 м/мин. Для нашего случая v = 42 м/мин.
Далее в зависимости от диаметра фрезы и принятой скорости резания определяем число оборотов шпинделя по формуле и выбираем ближайшую ступень чисел оборотов, которая имеется на данном станке.
Для определения числа оборотов шпинделя по заданной скорости резания и выбранному диаметру фрезы можно воспользоваться графиком (рис. 40). Из точки, соответствующей принятой скорости резания, проводят горизонтальную линию, а из точки с отметкой выбранного диаметра фрезы — вертикальную. В точке пересечения указанных линий определяют ближайшую ступень чисел оборотов фрезы, имеющихся на данном станке. Так, например, в нашем примере число оборотов шпинделя при фрезеровании цилиндрической фрезой диаметром D = 110 мм при скорости резания 42 м/мин согласно графику будет равно 125 об/мин.
Рис. 40. График выбора числа оборотов фрезы
Искомое число оборотов обычно находится между двумя соседними значениями чисел оборотов шпинделя. В таких случаях выбирают ближайшую ступень чисел оборотов к найденному значению по графику (рис. 40).
Численное значение минутной подачи и соответственно выбор имеющейся на данном станке величины Sм можно определить без подсчета, пользуясь графиком (рис. 41).
Рис. 41. График выбора минутной подачи
Для нашего примера определим минутную подачу при фрезеровании фрезой с числом зубьев z = 10, при sz = 0,2 мм/зуб и n = 125 об/мин. Из точки, соответствующей подаче на зуб, sz = 0,2 мм/зуб, проводим вертикальную до пересечения с наклонной линией, соответствующей числу зубьев фрезы z = 10. Из полученной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с наклонной линией, соответствующей принятому числу оборотов шпинделя n = 125 об/мин. Далее из полученной точки проводим вертикальную линию. Точка пересечения этой линии с нижней шкалой минутных подач, имеющихся на данном станке, определяет ближайшую ступень минутных подач.
Для нашего примера, как видно из графика, минутная подача совпадает с одной из ступеней минутных подач, имеющихся на горизонтально-фрезерных станках серии М и Р, и равна 250 мм/мин. Для других типов станков легко построить подобные графики.
Если бы в разобранном выше примере была бы дана заготовка не из стали, а из серого чугуна твердостью НВ — 180, то при той же ширине фрезерования В = 75 мм и глубине резания t = 5 мм и для той же фрезы со вставными ножами (L = 100 мм, d = 40 мм, D = 110 мм, z = 10) следовало бы внести следующие изменения. Геометрические параметры фрезы для этого случая γ = 0°, α = 15°. Подача на зуб при обработке чугуна выбирается в пределах 0,1—0,5 мм/зуб, т. е. соответственно больше, чем при обработке стали. Скорость резания при обработке чугуна назначается в пределах 15—45 м/мин, т. е. меньше, чем при обработке стали 45.
Режим чистового фрезерования отличается от режимов чернового фрезерования тем, что при чистовом фрезеровании стали и чугуна назначается сравнительно малая подача на зуб фрезы (sz = 0,05-0,12 мм/зуб) при больших скоростях резания (по указанному выше верхнему пределу скоростей для обоих случаев).
Режимы фрезерования обычно указывают в операционных картах механической обработки. Следует иметь в виду, что несоблюдение этих режимов фрезерования приводит к нерациональному использованию станка и инструмента, снижению производительности труда или даже к получению бракованных деталей.
Настройка коробки скоростей и подач на заданное число оборотов в минутную подачу осуществляется путем установки рукоятки и лимба переключения скоростей и подач в соответствующие положения.
Установка на глубину фрезерования. Прежде чем поднимать или опускать стол, надо ослабить затяжку стопорных винтов. При вращающемся шпинделе осторожно подвести вручную стол вместе с закрепленной заготовкой под фрезу до момента легкого касания. Далее ручным перемещением стола в продольном направлении вывести заготовку из-под фрезы.
Затем вращением рукоятки вертикальной подачи поднять стол на величину, равную глубине резания. Отсчет величины перемещения стола производят по лимбу, т. е. кольцу с делениями (рис. 42). Отсчет по лимбу можно принципиально вести от любого деления шкалы, однако для удобства и упрощения отсчета, после того как фреза коснулась обрабатываемой заготовки, лимб следует установить на нулевое положение (т. е. риску лимба с отметкой О совместить с визирной риской).
Рис. 42. Лимб для отсчета перемещений
Ценой деления лимба называется величина, на которую переместится стол станка, если рукоятку винта подачи стола повернуть на одно деление лимба. Если, например, цена деления лимба равна 0,05 мм и лимбовое кольцо имеет 40 делений, то это означает, что за один оборот рукоятки ручного подъема стола он переместится на величину 0,05 х 40 = 2 мм. Чтобы поднять стол на 3 мм, нужно повернуть лимб на 3:0,05 = 60 делений, т. е. на полтора оборота.
При вращении рукоятки вертикальной подачи стола нужно учитывать наличие «мертвого хода». В результате износа винта й гайки в соединении винт-гайка образуется зазор. Поэтому если вращать рукоятку подачи винта в одном направлении, а затем изменить направление вращения винта, то он повернется на какую-то часть оборота вхолостую (пока не будет выбран зазор в соединении винт-гайка), т. е. стол перемещаться не будет.
Поэтому подводить лимб до нужного деления надо очень плавно и по возможности осторожно (без рывков). Если же случайно все-таки повернули, скажем до 40-го деления, а нужно до 35-го, то нельзя исправить ошибку путем поворота лимба в обратном направлении на 5 делений. В таких случаях необходимо повернуть маховичок с лимбом в обратном направлении почти на полный оборот и осторожно подвести лимб заново до требуемого деления.
После установки фрезы на требуемую глубину фрезерования необходимо застопорить консоль и салазки поперечной подачи и установить кулачки включения механической подачи на требуемую длину фрезерования.
После осуществления наладки и настройки станка плавным вращением рукоятки продольной подачи стола подвести обрабатываемую заготовку к фрезе, немного не доводя, включить станок, включить механическую подачу и приступить к работе.
Перед подачей стола в исходное положение (вывод детали из-под фрезы) надо удалить с помощью щетки всю стружку с обработанной поверхности, а стол немного опустить, чтобы не испортить обработанной поверхности детали при обратном ходе. Затем произвести измерение обработанной детали, размеры которой должны соответствовать размерам, указанным в операционной карте. В случае необходимости произвести исправление размера путем дополнительного прохода.
Фрезерование наклонных плоскостей и скосов. Плоскость детали, расположенную под некоторым углом к горизонтальной плоскости, называют наклонной плоскостью. Наклонную плоскость детали, имеющую небольшие размеры, называют скосом. Фрезерование наклонных плоскостей и скосов цилиндрическими фрезами может быть осуществлено путем установки заготовки под требуемым углом к оси фрезы. Этот поворот можно произвести разными путями.
Установка заготовки в универсальных тисках. При установке универсальных тисков на требуемый угол следует иметь в виду, что подлежащая обработке наклонная плоскость должна быть расположена горизонтально, т. е. параллельно оси фрезы.
Установка заготовки на универсальной поворотной плите. На рис. 43 показана заготовка, установленная под требуемым углом на универсальной поворотной плите.
Рис. 43. Фрезерование наклонной плоскости на универсальной поворотной плите
Поворотные плиты позволяют обрабатывать плоскости с любым углом наклона в пределах от 0 до 90° при возможности одновременного поворота обрабатываемой заготовки в горизонтальной плоскости на угол до 180°. Заготовку крепят к столу универсальной плиты прихватами или болтами, как и при закреплении на столе фрезерного станка. Универсальные тиски и универсальные поворотные плиты применяют в единичном или мелкосерийном производстве.
Установка заготовок в специальных приспособлениях. При обработке заготовок с наклонными плоскостями или скосами в условиях крупносерийного и массового производства целесообразно установку заготовок под требуемым углом к оси фрезы производить в специальных приспособлениях.
На рис. 44 показано приспособление для фрезерования наклонных плоскостей. В приспособлении устанавливают две обрабатываемые заготовки и фрезеруют одновременно торцовой или цилиндрической фрезой.
Рис. 44. Приспособление для фрезерования наклонных плоскостей
