Конспект_Тема_11-1. 4 Обработка фрезерованием Фрезерование является производительными универсальным технологическим способом механической обработки резанием
 Скачать 0.89 Mb.
|
|
85 4.3. Обработка фрезерованием Фрезерование является производительными универсальным технологическим способом механической обработки резанием. В качестве инструмента для фрезерования используются различные конструкции фрез, основным достоинством которых является большое количество режущих элементов — зубьев, поэтому фрезерование характеризуется высокой эффективностью обработки резанием. 4.3.1. Общие сведения о фрезеровании. Типы фрез В машиностроении фрезерованием обрабатываются различные поверхности (горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, уступы, канавки, пазы, прорези, шлицы, фасонные поверхности, зубчатые венцы на колесах и др. Фрезерование осуществляется на различных фрезерных станках универсально-фрезерных, вертикально-фрезерных, горизон- тально-фрезерных, продольно-фрезерных, фрезерно-расточных, зу- бофрезерных, резьбофрезерных, специальных. Точность фрезерования находится в пределах 7…9 квалитета, шероховатость обработанной поверхности — 5 мкм. Для фрезерования используется широкая номенклатура стандартных и специальных фрез, которые различаются по внешнему виду, размерами конструкции (рис. 44). Цилиндрические фрезы (риса) используются при обработке плоских поверхностей на горизонтально-фрезерных станках. Диаметр этих фрез от 40 до 100 мм, они имеют центральное базовое отверстие со шпоночным пазом для установки на станке. Концевые фрезы (рис. 44, б) применяются для обработки отверстий пазов, углублений, уступов главным образом на вертикально- фрезерных станках. Диаметр этих фрез от 3 до 50 мм. На станках закрепляются с помощью цилиндрического (диаметры фрезы до 14 мм) или конического (конус Морзе — КМ) хвостовика. Торцовые фрезы (рис. 44, в) имеют диаметры от 60 до 600 мм, служат для обработки плоских поверхностей на мощных станках. Устанавливаются на станке подобно цилиндрическим фрезам. Дисковые фрезы (рис. 44, г) диаметром от 60 до 110 мм предназначены для фрезерования пазов и канавок. Могут иметь режущие зубья на цилиндрической поверхности, а также на одной (двухсторонние) или на обеих (трёхсторонние) торцовых поверхностях. 86 Отрезные фрезы (рис. 44, д) применяются для разрезки катаных прутков на мерные заготовки. Диаметр их от 60 до 200 мм и ширина от 1 до 5 мм. Зубья у этих фрез выполнены только на внешнем диаметре. Угловые фрезы (рисе) предназначены для фрезерования профильных угловых канавок обычно в инструментальном производстве. Диаметры этих фрез от 35 до 90 мм. Применяются обычно на горизонтально-фрезерных станках. Фасонные фрезы (рис. 44, ж) имеют различный профиль лезвий, применяются для фрезерования канавок и выступов фасонного профиля. Диаметры этих фрез от 45 до 90 мм. Рис. 44. Типы фрез цилиндрическая (а, концевая (б, торцовая (в, дисковая (г, отрезная (д, угловая (е, фасонная (жаб) в) где) ж) КМ 87 4.3.2. Режимные параметры фрезерования, элементы срезаемого слоя. Равномерность фрезерования Скорость резания при фрезеровании определяется вращением фрезы и рассчитывается по формуле 1000 n D V , м/мин, где D — диаметр фрезы, мм n — частота вращения, об/мин. Вспомогательное движение, направленное перпендикулярно оси вращения фрезы, определяет подачу, которая при фрезеровании может быть подачей на зуб фрезы — z S , мм/зуб; подачей наоборот фрезы — z S S z o , мм/об., где z — число зубьев фрезы, и минутной подачей — мин, мм/мин. Значение z S используют при расчете режимов резания, мин — при наладке станка. Режущие зубья фрезы находятся в контакте с обрабатываемой заготовкой только на части оборота, период времени контакта называется рабочим циклом, а угол поворота лезвия за время рабочего цикла называется углом контакта и обозначается буквой Каждый зуб фрезы работает прерывисто, испытывая ударные нагрузки и, вовремя работы, описывает относительно заготовки циклоиду. Выходя из контакта с заготовкой, зуб успевает частично охладиться. Стружка снимается в виде запятой, толщина которой изменяется от нуля до некоторой величины. Условия резания при фрезеровании определяются сочетанием направлений главного движения и движения подачи. Когда векторы этих движений направлены навстречу друг другу, имеет место встречное фрезерование (риса, при совпадении их направлений попутное фрезерование (рис. 45, б. Рис. 45. Встречное (аи попутное (б) фрезерование а) б) t t S S V V 88 Сравнительная характеристика встречного и попутного фрезерования представлена в таблице 5. Таблица 5 Сравнительная характеристика встречного и попутного фрезерования Фрезерование Преимущества Недостатки Встречное При врезании зуба уменьшается зазор между ходовым винтом и гайкой стола Плавность подачи Возможность фрезеровать заготовки с твердой коркой Зуб фрезы отрывает заготовку, вызывая вибрации и повышая шероховатость Каждый последующий зуб работает по наклепанной поверхности Попутное Зуб фрезы прижимает заготовку к столу Более высокая стойкость, особенно при малых подачах на зуб Затрачивается меньше мощности При врезании зуба действующие силы увеличивают зазор между ходовым винтом и гайкой стола Стол работает рывками Повышается вероятность поломки зуба Нельзя фрезеровать заготовки с твёрдой коркой Кратчайшее расстояние между поверхностью, в которой лежат точки начала контакта фрезы, и поверхностью, в которой лежат точки конца контакта, является глубиной фрезерования и обозначается буквой t (рис. 46). Глубина фрезерования, всегда измеряется в плоскости вращения фрезы (перпендикулярно оси фрезы. Ширина фрезерования измеряется вдоль оси фрезы перпендикулярно глубине фрезерования. Лезвие зуба фрезы входит в контакт с металлом заготовки Рис. 46. Элементы срезаемого слоя при фрезеровании j t D О 1 1’ 2’ 2 t j t x' x" z S S z a j 89 в точке 1, врезается в него, и за рабочий цикл, который кончается в точке 2, срезает с заготовки и превращает в стружку элемент металла. Расстояние между точками дуги, измеренное по радиусу фрезы, определяет толщину слоя z a металла, срезаемого зубом фрезы i z z S a sin , где i — текущее значение угла контакта. Следует обратить внимание на то, что толщина срезаемого слоя при фрезеровании является величиной переменной. Ширина b слоя, срезаемая зубом фрезы, равна ширине фрезерования B в тех случаях, когда зубья фрезы прямые (рис. 47). Если фреза имеет винтовые зубья, то ширина слоя, срезаемого винтовым зубом в течение рабочего цикла, является величиной переменной. Непостоянство толщины и ширины срезаемого слоя органично присуще фрезерованию. Это ведёт к колебаниям сил резания, к вибрациям, ухудшается точность и качество обрабатываемой поверхности, увеличивается износ инструмента. При использовании фрез с винтовыми зубьями можно создать условия, когда суммарная толщина срезаемого слоя в любой момент времени будет постоянной, тем самым обеспечив равномерность фрезерования. На схеме (рис. 48) показана развертка на плоскость трёх одновременно работающих зубьев фрезы. Каждый зуб начинает резание в точке 1, заканчивает в точке 4. Расстояние между зубьями, измеренное в плоскости вращения фрезы, называется торцевым шагом z D l 1 , где D — диаметр фрезы, мм z — число зубьев фрезы. Расстояние между смежными зубьями вдоль оси фрезы называется осевым шагом K B l 2 , где B — ширина фрезерования, мм K — коэффициент кратности, пока- Рис. 47. Параметры срезаемого слоя при фрезеровании прямыми винтовым зубом 1 z a 2 z a b b B B 1 b 2 b 3 b 90 зывающий, сколько раз осевой шаг укладывается на ширине фрезерования. Условие равномерности фрезерования постоянство суммарной ширины и площади сечения слоя, срезаемого одним или несколькими зубьями фрезы при целых значениях коэффициента кратности K Рис. 48. Формирование параметров среза тремя одновременно работающими зубьями 4.3.3. Геометрические параметры зубьев фрез Главный угол в плане на чертежах фрез не задается, так как положение главных режущих кромок полностью определяется диаметром фрезы, числом зубьев z и углом наклона винтового зуба. Вспомогательный угол в плане 1 измеряется между торцевой плоскостью, в которой лежит вектор движения подачи, и вспомогательными режущими кромками. Вспомогательные режущие кромки, располагающиеся на торцевых поверхностях, затачиваются под вспомогательным углом 8 2 1 °. Угол наклона главных режущих кромок на чертежах фрез не проставляется. Положение их определяется углом наклона винтовых зубьев или поперечным углом ну сборных фрез с наклонными зубьями. Передние углы у фрез подразделяются на инструментальные н, измеряемые в плоскости, нормальной к направлению зуба, и кинематические к, находящиеся в плоскости вращения фрезы. Первый необходим для изготовления фрезы, второй характеризует направление схода стружки. Задние углы, как и передние, также подразделяются на инструментальный и кинематический. Геометрические параметры фрез показаны на рис. 49. Рис. 49. Геометрические параметры фрез 4.3.4. Физические особенности и режимные параметры фрезерования Из-за периодичности смены рабочих и холостых циклов зубьев фрез температура нагрева лезвий не превышает 400 °, что примерно в 2 раза ниже, чем при точении и сверлении. При обработке хрупких материалов (чугун, бронза) нагрев лезвий зубьев незначителен и использование СОЖ не требуется. Обработка стальных заготовок быстрорежущими фрезами обычно ведётся с применением СОЖ. При использовании твёрдосплавных фрез применение СОЖ может привести к растрескиванию и выкрашиванию пластин твёрдо- го сплава из-за большого перепада температур, поэтому фрезерование выполняется без охлаждения СОЖ. A-A A-A B-B A A A A Б Б Б-Б A A A-A Б Б f 1 к к к к н н к к н н 92 При фрезеровании наиболее интенсивному изнашиванию подвергаются угловые участки сопряжения главных и вспомогательных лезвий. Если врезании участвуют только главные лезвия, то измерение ведется по значению з h Стойкость фрезы определяется как сумма основных технологических времён до момента достижения на задних поверхностях лезвий зуба фрезы допустимого нормативами износа доп з h Стойкость фрезы может быть оценена суммой продолжительности рабочих циклов каждого зуба, в этом случае стойкость зуба фрезы меньше стойкости фрезы враз в зависимости от угла контакта. Режимные параметры при фрезеровании определяются по существующим эмпирическим формулам. 4.4. Протягивание Такой метод обработки металлов резанием как протягивание широко применяется в машиностроении главным образом в крупносерийном и массовом производстве благодаря высокой производительности и точности обработки деталей. 4.4.1. Общие сведения о протягивании Протягивание является технологическим способом обработки металлов резанием с помощью специальных инструментов — протя- жек, прошивок и протяжных блоков. Протяжка — специальный инструмент для окончательной обработки отверстий круглого, квадратного, шестигранного, шлице- вого, другого фасонного сечения, а также шпоночных пазов. Протяжка риса многолезвийный инструмент обычно большой длины ( 1500 l мм) при малых поперечных размерах. Размер каждого режущего зуба протяжки больше размера предшествующего и меньше размера последующего зуба. В процессе резания протяжка с силой P протягивается сквозь предварительно выполненное отверстие, осуществляя его качественную обработку. Прошивка (рис. 50, б) обычно меньшей длины, чем протяжка. При резании прошивка проталкивается через предварительно подготовленное отверстие. |