К атегория:
Фрезерные работы
Фрезерование шпоночных пазов на валах
Шпоночные соединения весьма распространены в машиностроении. Они могут быть с призматическими, сегментными, клиновыми и другими сечениями шпонок. На рабочих чертежах вала должны быть проставлены размеры для вала с призматической шпонкой и для вала с сегментной шпонкой.
Шпоночные пазы делятся на сквозные, открытые (с выходом) и закрытые. Фрезерование шпоночных пазов является весьма ответственной операцией. От точности шпоночного паза зависит характер посадки на шпонку сопрягаемых с валом деталей. К обработанным фрезерованием шпоночным пазам предъявляются жесткие технические требования. Ширина шпоночного паза должна быть выполнена по 2-му или 3-му классу точности: по глубине шпоночный паз должен быть выполнен по 5-му классу точности; длина паза под шпонку - по 8-му классу точности. Невыполнение этих требований при фрезеровании шпоночных пазов влечет за собой трудоемкие пригоночные работы при сборке - припиливание шпонок или других сопрягаемых деталей.
Кроме указанных выше требований, в отношении точности к шпоночному пазу предъявляется также требование в отношении точности его расположения и шероховатости поверхности. Боковые грани шпоночного паза должны быть расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось вала; шероховатость поверхности боковых стенок должна находиться в пределах 5-го класса шероховатости, а иногда и выше.
Сопоставляя допуски на фрезы с допусками на размер шпоночного паза, можно убедиться в трудности выполнения паза требуемой точности на станках, работающих мерным инструментом. Возьмем для примера паз шириной 12ПШ
Практика показывает, что для обработки шпоночного, паза, укладывающегося в поле допуска ПШ, приходится тщательно подбирать. фрезы и делать пробные проходы. В серийном и массовом производстве стремятся по возможности шпоночные соединения заменять шлицевыми.
Дисковые фрезы пазовые (СТ СЭВ 573-77) предназначаются для фрезерования неглубоких пазов. Они имеют зубья только на цилиндрической части.
Пазовые фрезы затылованные по ГОСТ 8543-71 предназначаются также для обработки пазов. Их затачивают только по передней поверхности. Достоинством этих фрез является то, что они не теряют размера по ширине после переточек. Они выпускаются диаметром от 50 до 100 мм,от 4 до 16 мм.
Шпоночные фрезы по ГОСТ 9140-78 применяются для фрезерования шпоночных пазов и изготовляются с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Шпоночные фрезы имеют два режущих зуба с торцовыми режу
щими кромками, выполняющими основную работу резания. Режущие кромки фрезы направлены не наружу, как у сверла, а в тело инструмента. Такие фрезы могут работать с осевой подачей (как сверло) и с продольной подачей. Переточка фрез производится по торцовым зубьям, вследствие чего диаметр фрезы практически остается неизменным. Это очень важно для обработки пазов.
Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют для диаметра от 2 до 20 мм, с коническим хвостовиком - от 16 до 40 мм. В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные шпоночные фрезы диаметром 3, 4, 6, 8 и 10 мм с углом наклона винтовой канавки 20° из сплава ВК8. Эти фрезы применяют главным образом при обработке закаленных сталей и труднообрабатываемых материалов. Применение этих фрез позволяет увеличить производительность труда в 2-3 раза и повысить класс шероховатости обработанной поверхности.
Фрезы для пазов под сегментные шпонки хвостовые по ГОСТ 6648-68* предназначаются для фрезерования всех пазов под сегментные шпонки диаметром 4-5 мм.
Фрезы для пазов под сегментные шпонки насадные по ГОСТ 6648-68* предназначаются для фрезерования всех пазов под сегментные шпонки диаметром 55-80 мм.
Закрепление заготовок. Заготовки валов для фрезерования в них шпоночных пазов и лысок удобно закреплять в призмах. Для коротких заготовок достаточно одной призмы. При большей длине вала заготовку устанавливают на двух призмах. Правильность расположения призмы на столе станка обеспечивается шипом в основании призмы, входящим в паз стола, как показано на рисунке справа. Валы закрепляют прихватами. Во избежание прогиба вала при закреплении необходимо следить, чтобы прихваты опирались на вал над призмами. Под прихваты следует положить тонкую медную или латунную прокладку, чтобы не повредить окончательно обработанной цилиндрической поверхности вала. На рис. 4 показаны тиски для закрепления валов. Тиски на столе можно закреплять либо в положении, показанном на рис., либо можно повернуть их на 90°. Поэтому они пригодны для закрепления валов как на горизонтально-, так и на вертикально-фрезерных станках. Вал устанавливается цилиндрической поверхностью на призму и при вращении маховичка зажимается губками, которые поворачиваются вокруг пальцев. Призму можно установить в тисках другой стороной закрепления вала большего диаметра. Упор служит для установки вала по длине.
Рис. 1. Вал со шпоночными пазами
Рис. 2. Схема расположения полей допусков шпоноч-ною паза и фрезы
Рис. 3. Закрепление вала на оизмах
Рис. 4. Тиски для закрепления валов
На рис. 5 показана магнитная призма с постоянным магнитом. Корпус призмы состоит из двух частей, между которыми размещен оксидно-бариевый магнит. Для закрепления валика достаточно повернуть рукоятку выключателя на 90°. Сила зажима вполне достаточна для фрезерования на валиках шпоночных пазов, лысок и т. д. Одновременно с закреплением детали призма притягивается к опорной поверхности стола станка.
Фрезерование сквозных шпоночных пазов. Шпоночные пазы фрезеруют после окончательной обработки цилиндрической поверхности. Сквозные и открытые пазы с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, обрабатывают дисковыми фрезами. Превышение размера ширины паза по сравнению с шириной фрезы составляет 0,1 мм и более. После заточки дисковых пазовых фрез ширина фрезы несколько уменьшается, поэтому использование фрез возможно лишь до определенных пределов, после чего их применяют для других работ, когда не столь важен размер по ширине.
На рис. 6 показана установка заготовки и фрезы при.фрезеровании сквозного шпоночного паза. При установке фрезы на оправку необходимо добиться, чтобы фреза имела минимальное биение по торцу. Заготовку закрепляют в машинных тисках с медными или латунными накладками на губках.
При правильно установленных тисках точность установит закрепленного в них вала можно и не проверять. Установить фрезу следует так, чтобы она была расположена симметрично относительно диаметральной плоскости, проходящей через ось вала. Для выполнения этого условия пользуются следующим приемом. После закрепления фрезы и проверки ее биения индикатором фрезу устанавливают предварительно в диаметральной плоскости вала. Точная установка осуществляется угольником и штангенциркулем.
Для установки фрезы необходимо поставить ее в поперечном направлении на размер S со стороны одного из выступающих над тисками концов вала. Проверить этот размер штангенциркулем. Затем поставить угольник с другой стороны вала, как это показано на рис. 7 пунктиром, и еще раз проверить размер S.
Рис. 5. Магнитная призма для закрепления валов
дить одновременно медленный подъем стола до касания с фрезой и перемещение в продольном направлении. Установив момент касания фрезы с валом, отвести стол из-под фрезы. Выключить станок и вращением рукоятки вертикальной подачи поднять стол на глубину шпоночной канавки.
Фрезерование закрытых шпоночных пазов. Фрезерование закрытых шпоночных пазов можно производить на горизонтально-фрезерных станках. Для закрепления вала пользуются специальными самоцентрирующими тисками или призмами. Так как установка для фрезерования по рис. 9, а отличается от установки по рис. 9, б лишь расположением шпинделя, разберем только порядок фрезерования шпоночного паза на горизонтально-фрезерном станке.
Рис. 9. Фрезерование закрытых шпоночных пазов
Другой способ установки («по яблочку») шпоночной или концевой фрезы в диаметральной плоскости фрезы состоит в следующем. Вал устанавливают по возможности точно (на глаз) относительно фрезы и вращающуюся фрезу медленно приводят в соприкосновение с обрабатываемым валом до тех пор, пока на поверхности вала не появится едва заметный след фрезы. Если этот след получается в виде полного круга, то это означает, что фреза расположена в диаметральной плоскости вала. Если след имеет форму неполного круга, то необходимо сместить стол.
Установка на глубину паза. Обрабатываемый вал, диаметральная плоскость которого совпадает с осью фрезы, подводят до соприкосновения с фрезой. При этом положении стола отмечают показание лимба винта поперечной или вертикальной подачи, затем перемещают или поднимают стол на глубину резания В.
Закрытые шпоночные пазы, допускающие пригонку, фрезеруют одним из двух способов:
а) врезанием вручную на определенную глубину и продольной механической подаЧей, затем снова врезанием на ту же глубину и продольной подачей, но в другом направлении;
б) врезанием вручную на полную глубину паза и дальнейшей механической продольной подачей. Этот способ применяют при фрезеровании шпоночными фрезами диаметром свыше 12-14 мм.
Рис. 10. Схема установки концевой фрезы в диаме! ральной плоскости вала
Контроль ширины шпоночного паза следует производить калибром согласно допуску, указанному на чертеже.
Фрезерование открытых шпоночных пазов с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, производят дисковыми фрезами. Пазы, в которых не допускается выход канавки по радиусу окружности, фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами.
Фрезерование пазов сегментных шпонок осуществляют хвостовыми или насадными фрезами под сегментные шпонки, диаметр которых должен быть равен двойному радиусу канавки. Подача производится в вертикальном направлении, перпендикулярном оси вала (рис. 11).
Фрезерование валов на шпоночно-фрезерных станках. Для получения точных по ширине пазов обработку ведут на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей, работающих двузубыми шпоночными фрезами. При этом способе фреза врезается на 0,2-0,4 мм и фрезерует паз по всей длине, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении. Отсюда и происходит название метода - «маятниковая подача».
Рис. 11. Фрезерование шпоночных пазов под сегментные шпонки
Рис. 12. Схема фрезерования шпоночных пазов способом «маятниковая подача»
Рис. 13. Контроль размером паза калибрами
По окончании фрезерования шпиндель автоматически возвращается в исходное положение и выключается продольная подача фрезерной бабки. Этот метод является наиболее рациональным при изготовлении шпоночных валов в серийном и массовом производстве, так как дает точный паз, обеспечивающий взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовыми режущими кромками, она долговечнее, так как не изнашивается по периферии. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени по сравнению с фрезерованием за один-два прохода.
Фрезерование пазов на автоматизированных шпоночно-фрезерных станках немерным инструментом производится с осциллирующим (колебательным) движением инструмента. Регулируя размах осциллирования от нуля до требуемой величины, можно фрезеровать шпоночные пазы с требуемой точностью по ширине.
При фрезеровании с осциллированием ширина фрезы меньше ширины обрабатываемог о паза. Так, станок МА-57 предназначается для фрезерования открытых шпоночных пазов на валах электродвигателей дисковыми трехсторонними фрезами в автоматизированном производстве. Станок 6Д92 предназначен для фрезерования закрытых шпоночных пазов немерными концевыми фрезами. Требуемая ширина паза достигается за счет того, что фрезе придается осциллирующее движение в направлении, перпендикулярном продольной подаче. Станок может быть встроен в автоматическую линию.
Контроль размеров пазов и канавок. Контроль размеров пазов и канавок можно производить как штриховыми измерительными инструментами (штангенциркуль, штангенглуби-номер), так и калибрами. Измерение и отсчет размеров пазов с помощью универсальных инструментов не отличаются от измерений других линейных размеров (длина, ширина, толщина, диаметр). Ширину паза можно контролировать круглыми и листовыми предельными калибрами-пробками. На рис. 13, а показан контроль ширины паза, заданного размером 20+см мм. В этом случае проходная сторона калибра имеет размер 20,0 мм, а непроходная- 20,1 мм.
Симметричность расположения шпоночного паза относительно оси вала контролируется специальными шаблонами и приспособлениями.
Фрезерование уступов и пазов
К атегория:
Фрезерные работы
Фрезерование уступов и пазов
Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов. Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные. Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми или с выходом и закрытыми.
Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках. К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования определяют метод обработки.
Фрезерование уступов и пазов осуществляют дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.
Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами. Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (СТ СЭВ 573-77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-71), трехсторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755-78), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-78). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлениями канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными: Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.
Рис. 1. Уступы
Рис. 2. Типы пазов по форме
Рис. 3. Лазы: сквозные, с выходом и закрытые
Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние. Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние- для фрезерования уступов и плоскостей. Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°. Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежу-щих фрез).
Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.
Выбор типа и размера дисковых фрез. Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - В, D, d и z. Для фрезерования легкообрабаты-ваемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.
Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает ее стойкость.
Рис. 4. Выбор диаметра дисковых фрез
На рис. 5, а, б показана схема фрезерования двух уступов на детали. Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно осуществляют дисковой двусторонней фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать дисковую трехстороннюю фрезу, так как надо обработать поочередно по одному уступу с каждой стороны детали.
Рис. 5. Фрезерование уступа дисковой фрезой
Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами. При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3-5 мм).
При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, когда биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезеро-ванного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду,’ особенно при обработке точных по ширине пазов.
Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмаса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.
При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением.
Точную установку фрез на заданную глубину производят специальными установками или габаритами, предусмотренными в приспособлении. На рис. 6 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 6, а) или угольник (рис. 6, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп толщиной 3-5 мм во избежание соприкосновения зуба фрезы с закаленной поверхностью установа. Если обработку одной и той же поверхности осуществляют за два прохода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.
Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез. При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез. Для получения требуемого расстояния между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец.
При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец. При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов. Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры. На рис. 7 показана схема расположения индикаторных упоров на горизонтально-фрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола. Поднимать и опускать стол на заданную величину с помощью такого приспособления можно при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.
Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.
Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами. Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Концевые фрезы (ГОСТ 17026-71*) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.
Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями (ГОСТ 4675-71) предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, ковкой.
Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 20533-75-20539-75) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).
Рис. 6. Применение установок для фрез
В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев три. Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.
Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.
Получить точный размер по ширине паза можно его обработкой за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер.
В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением. На рис. 8 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика. В это отверстие вставляется втулка под цанги с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами. При повороте втулки гайкой при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбг соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).
При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз для выталкивания фрезы из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя.
Рис. 8. Патрон для фрезерования мерных пазов стандартными фрезами
Рис. 9. Фрезерование наклонной плоскости в тисках
Рис. 10. Фрезерование выемки корпусной детали
Другие виды работ, выполняемые концевыми фрезами. Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.
Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных. На рис. 9 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно обрабатывать различные выемки (гнезда). На рис. 10 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовке производится по разметке. Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.
В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку, чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.
Фрезерование уступов торцовой фрезой. Уступы можно фрезеровать как на вертикально-, так и на горизонтально-фрезерных станках. Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно осуществлять при закреплении заготовок в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа.
В машиностроении часто встречаются плоские детали, имеющие уступы с одной, двух, трех и даже четырех сторон. В качестве примера на рис. 194, а показана призма для установки цилиндрических деталей при фрезеровании, имеющая два уступа.
Фрезерование уступов и пазов
Уступ, замкнутый с обоих боков, называют пазом. Пазы могут иметь прямоугольную форму - тогда их называют прямоугольными, или фасонную форму - тогда их называют фасонными. На рис. 194, б изображена деталь, имеющая прямоугольный паз, а на рис. 194, в - вилка, имеющая фасонный паз.
Фрезы для обработки уступов и пазов. Фрезерование уступов и прямоугольных пазов производят либо дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках, либо концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках.
Неширокие цилиндрические фрезы называют дисковыми. Дисковые фрезы можно изготовлять с остроконечными и затылованными зубьями (рис. 195, а и б).
Дисковые фрезы, имеющие зубья на цилиндрической и на одной из двух торцовых поверхностей, называют двухсторонними
(рис. 195, б), а имеющие зубья на обеих торцовых поверхностях называют трехсторонними (рис. 195, г). Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.
Для повышения производительности трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с крупными разнонаправленными зубьями. На рис. 195, д изображена такая фреза, у которой зубья попеременно разнонаправлены, образуя торцовые режущие кромки через зуб.
Такая форма зубьев, подобно разведенным зубьям циркульных и продольных пил по дереву, позволяет снимать большее количество стружки и лучше ее отводить.
На рис. 196 изображены концевые фрезы, предложенные новаторами ленинградского Кировского завода Е. Ф. Савичем, И. Д. Леоновым и В. Я. Карасевым. На эти фрезы выпущен государственный стандарт (ГОСТ 8237-57). По сравнению с ранее изготовляемыми фрезами в них уменьшено количество зубьев, увеличен угол наклона винтовых зубьев до 30-45°, увеличена высота зуба и введен неравномерный окружной шаг зубьев. Спинка зубьев этих фрез выполнена криволинейной по рис. 51, в.
Фрезы этой конструкции дают повышенную производительность и чистоту обработанной поверхности и устраняют вибрацию. Концевые фрезы изготовляют двух типов: с цилиндрическим хвостовиком (рис. 196, а и б) и с коническим хвостовиком (рис. 196, виг). Каждый из этих типов изготовляется в двух исполнениях: с нормальным зубом (рис. 196, абв) и с крупным зубом (рис. 196, б и г). Режущая часть концевых фрез изготовляется из быстрорежущей стали.
Концевые фрезы с крупным зубом применяются для работ с большими подачами при больших глубинах фрезерования; фрезы с нормальным зубом - для обычных работ.
Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром от 3 до 20 мм, с коническим хвостовиком - диаметром от 16 до 50 мм.
Фрезерование уступов. Рассмотрим пример фрезерования на горизонтально-фрезерном станке двух уступов в бруске (рис. 197, слева) для получения ступенчатой шпонки.
Выбор фрезы. Фрезерование уступов на горизонтально- фрезерном станке производят обычно двухсторонней дисковой фрезой, но в данном примере необходимо работать трехсторонней фрезой, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны бруска.
Выберем для фрезерования уступа трехстороннюю фрезу с разнонаправленными зубьями диаметром 75 мм, шириной 10 мм, диаметром отверстия под оправку 27 мм и числом зубьев 18.
Обработку будем вести на горизонтально-фрезерном станке с закреплением заготовки в машинных тисках.
Подготовка к работе. Установку, выверку и укрепление тисков на столе станка производим по известному нам способу, после чего устанавливаем деталь в тиски на требуемой высоте (рис. 198). Правильность положения (горизонтальность) выверяем рейсмасом по разметочным рискам, после чего накрепко зажимаем тиски. На губки тисков надо надеть накладки из мягкого металла (латунь, медь, алюминий), чтобы не испортить обработанных граней бруска.
Закрепление дисковой фрезы на оправке производим таким же образом, как и цилиндрической фрезы, соблюдая чистоту оправки, фрезы и колец.
Настройка станка на режим фрезерования. Выбор режима резания при фрезеровании уступов дисковыми быстрорежущими фрезами производим по табл. 212 «Справочника молодого фрезеровщика».
Даны: диаметр фрезы Z) = 75 мм, ширина фрезерования В = = 5 мм, глубина резания =12 мм, чистота поверхности V 5; по таблице выбираем скорость резания при подаче на один зуб S3y6 = 0,05 мм/зуб.
Выбранная скорость резания а = 21,7 м/мин соответствует 92 об/мин фрезы и подаче 83 мм/мин. Тогда поставим лимб коробки скоростей на 95 об/мин и лимб коробки подач на 75 мм/мин.
Таким образом, фрезерование уступа будем производить трехсторонней дисковой фрезой 75x10x27 мм с разнонаправленными зубьями (материал фрезы - быстрорежущая сталь Р9 или Р18) при глубине резания 12 мм, ширине фрезерования 5 мм, продольной подаче 75 мм/мин или 0,04 мм/зуб и скорости резания 22 м/мин применяем охлаждение - эмульсию.
Процесс фрезерования. Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:
1) включить кнопкой вращение шпинделя;
брать стружку, включить механическую продольную подачу (рис. 199, а).
После обработки первого уступа передвинуть стол на расстояние, равное ширине выступа (17 мм) плюс ширина фрезы (10 мм), т. е. на 27 мм, и профрезеровать с другой стороны, соблюдая все изложенные приемы работы (рис. 199,6);
4) по окончании обработки детали, не вынимая ее из тисков, промерить штангенциркулем глубину и ширину уступа с каждой стороны по размерам чертежа с допуском ±0,2 мм. Если размеры детали соответствуют чертежу и поверхность обработки получилась чистой, как требует знак V5 на чертеже, вынимаем деталь из тисков и передаем мастеру на проверку.
Фрезерование сквозных прямоугольных пазов. При фрезеровании сквозных прямоугольных пазов применяют трехсторонние дисковые фрезы, подобные изображенной на рис. 195, г. Ширина фрезы должна соответствовать чертежному размеру фрезеруемого паза с допускаемыми отклонениями, что справедливо только в тех случаях, когда установленная фреза не имеет торцового биения. Если фреза будет бить, то ширина отфрезерованного паза окажется больше ширины фрезы, или, как говорят, фреза разобьет паз, что может привести к браку.
Поэтому трехстороннюю фрезу выбирают по ширине несколько меньшей ширины фрезеруемого паза.
Так как трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями, то после последующей переточки торцовых зубьев ширина фрезы уменьшается. Следовательно, данная фреза после заточки уже не будет пригодной для фрезерования прямоугольного паза в следующей партии деталей. Для сохранения необходимой ширины трехсторонних дисковых фрез после переточки их изготовляют составными с перекрывающими друг друга зубьями (рис. 195, е), что позволяет регулировать их размер. В разъем такой составной фрезы вставляют прокладки из стальной или медной фольги.
Процесс фрезерования прямоугольных пазов, т. е. установка фрезы, закрепление детали, а также приемы фрезерования, не отличаются от описанных выше примеров фрезерования уступа.
Режимы резания при фрезеровании пазов дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали выбирают по табл. 213 «Справочника молодого фрезеровщика».
Фрезерование замкнутых пазов. На рис. 200 изображен чертеж планки толщиной 15 мм, в которой требуется профрезеровать замкнутый паз шириной 16 мм и длиной 32 мм.
Такая обработка должна производиться концевой фрезой на вертикально-фрезерном станке.
Подготовка к работе. Выберем для обработки вертикально-фрезерный станок 6Н12. Для фрезерования паза шириной £=16 мм берем концевую фрезу диаметром 16 мм с конусным хвостовиком; такая фреза имеет число зубьев z = 5.
Деталь поступает на фрезерный станок с размеченным пазом. Так как нужно обработать паз в середине детали, деталь можно закрепить на уровне губок тисков, но параллельные подкладки надо расположить так, чтобы концевая фреза могла иметь выход между ними (рис. 201).
После установки детали фрезу закрепляют в шпинделе станка.
Настройка станка на режим фрезерования. Режим резания для фрезерования пазов концевыми быстрорежущими фрезами выбираем по табл. 211 «Справочника молодого фрезеровщика».
Примем подачу s3y6 - = 0,01 мм/зуб. При диаметре фрезы D -16 мм, ширине паза В =16 мм, числе зубьев 2 = 5, подаче s3y6 = = 0,01 мм/зуб по таблице находим о = 43,3 м/мин, или я = 860 об/мин, и 5 =
43 мм/мин. Поставим лимб коробки скоростей станка на 750 об/мин и подсчитаем полученную при этом скорость резания по формуле (1):
Поставим лимб коробки подач станка на минутную подачу 37,5 мм/мин и подсчитаем получающуюся при этом подачу на один зуб по формуле (5):
Таким образом, фрезерование паза будем производить концевой фрезой D=16 мм из быстрорежущей стали Р9 при продольной подаче 37,5 мм/мин, или 0,01 мм/зуб, и скорости резания 37,8 м/мин; применяем охлаждение - эмульсию.
Процесс фрезерования. На рис. 202 показан процесс фрезерования паза в планке. Обычно после установки фрезы в исходное положение сначала дают небольшую ручную вертикальную подачу, чтобы фреза врезалась на глубину 4-5 мм. После этого включают механическую продольную подачу, давая, как указано стрелкой, движение вперед и назад столу с закрепленной деталью и поднимая после каждого двойного хода вручную стол на 4-5 мм, пока паз не будет профрезерован по всей глубине.
При фрезеровании замкнутых пазов фреза находится в наиболее тяжелых условиях во время врезания на глубину, поэтому ручная подача при врезании должна быть небольшой.
Уступы в ступенчатой шпонке по рис. 197 можно фрезеровать также на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой диаметром 20 мм. Подумайте, как построить операцию. Режимы резания надо взять по табл. 211 «Справочника молодого фрезеровщика» для подачи на один зуб =0,03 мм/зуб.
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.
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