2020-05-21
110
Фрезерование – процесс обработки плоскостей, фасонных и винтовых поверхностей, нарезания шлицев и зубчатых колес, получения винтовых канавок, пазов и т. д. Процесс фрезерования осуществляется специальным многолезвийным инструментом – фрезой. При фрезеровании главное (вращательное) движение получает фреза, а движение подачи (прямолинейное и перпендикулярное к оси фрезы) – заготовка, закрепленная на столе станка. В зависимости от конструктивных особенностей различают следующие типы фрез (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1 – Типы фрез: 1 – цилиндрическая; 2, 3 - торцовые; 4,11,15 – дисковые; 5 – циркульная пила; 6 - концевая; 7, 8 – угловые; 9,12 – пальцевые; 10 – фасонная; 16 – червячная модульная; 13 – гребенчатая
По назначению фрезы разделяются на следующие основные типы: для обработки плоскостей, прорезные, пазовые, угловые, фасонные, зубонарезные, резьбовые и специальные.
К фрезам для обработки плоскостей относятся торцовые фрезы 2 (рис. 3.1), а также цилиндрические фрезы1 (рис. 3.1) с прямыми и спиральными зубьями.
|
|
|
Прорезные фрезы 5 (рис. 3.1) являются циркульными пилами и служат для прорезания шлицев, канавок и разрезания материалов.
Фрезы для обработки пазов бывают различных конструкций: трехсторонняя, дисковая фреза 4 (рис. 3.1) служит для прорезания прямоугольных пазов, пальцевые фрезы 9 (рис. 3.1) используют для обработки тавровых пазов и пазов типа «ласточкин хвост». Концевой фрезой 6 (рис. 3.1) обрабатывают шпоночные пазы, окна и криволинейные пазы.
Фасонные фрезы 10 (рис. 3.1) применяют для обработки фасонных профилей, вогнутых, выпуклых и криволинейных.
К зубонарезным фрезам относятся дисковые модульные фрезы 11 (рис. 3.1), пальцевые модульные фрезы 12 (рис. 3.1) и червячные модульные фрезы 16 (рис. 3.1). Все они служат для нарезания зубчатых колес. Сюда же относятся специальные фрезы для нарезания конических зубчатых колес.
Резьбовые фрезы бывают двух типов: дисковые 14 (рис. 3.1) и гребенчатые 13 (рис. 3.1). Первые применяют для фрезерования длинных и глубоких по профилю резьб, вторые - для нарезания коротких крепежных резьб.
Варианты использования фрез для выполнения различных технологических операций представлены на рисунках 3.2 – 3.4.
а) б)
Рисунок. 3.2 – Обработка плоскостей торцевой фрезой (а) и фрезерование пазов (б)
а) б)
Рисунок. 3.3 – Фрезерование шпоночных канавок
а) б) в)
Рисунок. 3.4 – Обработка зубчатых колес модульными пальцевыми фрезами (а, б) и дисковыми модульными фрезами (в)
Элементы резания при фрезеровании. При фрезеровании, так же как и при других видах обработки, режимы резания характеризуются скоростью резания, величиной подачи, глубиной резания и дополнительно шириной фрезерования.
|
|
|
Скорость резания υ, м/мин - окружная скорость наиболее удаленных точек режущих кромок зубьев фрезы, определяется по формуле
,
где D – диаметр фрезы (мм).
Глубина резания t, мм– кратчайшее расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью, т. е. толщина снимаемого за один проход слоя материала (рис.3.5).
Ширина фрезерования В, мм– ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном к оси фрезы; для торцового фрезерования – в направлении, перпендикулярном к оси фрезы (рис. 3.5).
Подача на зуб Sz, мм/зуб–величина перемещения заготовки относительно фрезы за время ее поворота на один зуб (рис. 3.5).
. 
Рисунок 3.5 – Схема резания при фрезеровании цилиндрической фрезой: 1 - обрабатываемая поверхность; 2 - обработанная поверхность; 3 - поверхность резания
На практике при расчетах обычно пользуются всеми видами подач, однако предпочтение отдают подаче на зуб Sz. Эта подача характеризует интенсивность нагрузки зуба и, следовательно, стойкость фрезы. При необоснованных больших величинах Sz возможно забивание стружечных канавок, выкрашивание и поломки зубьев фрезы. Величины Sz определяют на основании стойкостных исследований.
Подача на оборот Sоб, мм/об – величина перемещения заготовки относительно фрезы за один ее оборот.
Минутная подача Sм, мм/мин–скорость перемещения заготовки относительно фрезы в минуту.
В зависимости от направления вращения фрезы и поступательного перемещения обрабатываемой детали различают следующие виды фрезерования плоских поверхностей:
- встречное фрезерование применяется при черновой обработке заготовок с коркой (литье) или окалиной (поковка). Заготовка подается навстречу вращению фрезы (рис. 3.6, а);
- попутное фрезерование используют при чистовых работах. Направление подачи заготовки совпадает с направлением вращения фрезы (рис. 3.6, б).
Рисунок 3.6 – Схема работы цилиндрической фрезы: а − встречное фрезерование; б – попутное фрезерование
Различают черновое, чистовое и тонкое фрезерование. Черновое фрезерование применяют для предварительной обработки заготовок. Чистовое фрезерование используют для финишных операций. Тонкое фрезерование применяют для отделочных операций. Параметры точности и качество обработанных поверхностей при различных вилах фрезерования приведены в таблице 3.1.
Глубина резания выбирается в зависимости от припуска на обработку. Припуск выгодно всегда снимать за один проход, если это позволяет мощность станка и точность обработки. При высоких требованиях к точности обработки фрезерование осуществляется в два прохода (черновое и чистовое). При черновом проходе глубину резания выбирают t = 2... 6 мм, при чистовом проходе t = 0,75... 2 мм.
Элементы режима резания выбираются в зависимости от обрабатываемого материала, типа фрезы, материала инструмента.
1. Глубина (припуск) резания при обработке выбирается по таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Припуск на сторону при обработке плоскостей деталей из черных металлов (размеры в мм)
| Метод обработки плоскости | Наибольший размер обрабатываемой поверхности | |||||||
| До 50 | Св. 50 до 120 | Св. 120 до 260 | Св. 260 до 500 | Св. 500 до 800 | Св. 800 до 1250 | Св. 1250 до 2000 | Св. 2000 до 3150 | |
| Черновое фрезерование после литья: в песчаную форму в постоянную форму (кокиль) в оболочковую форму по выплавляе- мой модели Получистовое фрезерование после чернового Чистовое фрезерование после получистового | 0,9−1,0 0,7 0,5 0,3 0,25 0,16 | 1,1−1,2 0,8 0,6 0,4 0,25 0,16 | 1,5−1,6 1,0 0,8 0,5 0,3 0,16 | 2,2−2,3 1,6 1,4 0,8 0,3 0,16 | 3,1−3,2 2,2 2 − 0,35 0,16 | 4,5−4,6 3,1 2,9 − 0,4 0,16 | 7,0−7,1 4,6 − − 0,5 0,2 | 10−11 7,0 − − 0,65 0,2 |
|
|
|
2. Подача на зуб sz выбирается по таблице 3.2.
Таблица 3.2 Подачи Sz, мм/зуб, при черновом фрезеровании плоскостей торцевыми фрезами при мощности станка 5–10 кВт
| Быстрорежущая сталь Р18 | Из пластин твердого сплава | |||||
| Фрезы | Жесткость системы СПИД | Обраба-тываемый материал | Марка твердого сплава | Подача (табл.) | ||
| средняя | пониженная | повышенная | ||||
| С круп- ным зу бом | 0,04−0,06 | 0,04−0,06 | 0,12−0,2 | Сталь, σв < 600 МПа | Т5К10 Т15К6 | 0,15–0,18 0,12–0,15 |
| Сталь, σв ≥ 600 МПа | Т5К10 Т15К6 | 0,12–0,14 0,09–0,11 | ||||
| С мелким зубом | 0,04−0,06 | 0,04−0,06 | 0,08−0,12 | Чугун, НВ < 180 | ВК6 ВК8 | 0,19–0,24 0,24–0,29 |
| Чугун, НВ ≥ 180 | ВК6 ВК8 | 0,14–0,18 0,20–0,24 | ||||
3. Подача на оборот S об выбирается по таблице 3.3.
Таблица 3.3 Подачи при чистовом фрезеровании плоскостей торцевыми фрезами S об, мм/об
| Из быстрорежущей стали Р18 | С пластинами твердого сплава | ||||||||
| Обрабаты- ваемый материал | Шероховатость обрабатываемой поверхности | Обрабаты- ваемый материал | Вспомога- тельный угол в плане, град | Шероховатость обрабатываемой поверхности | |||||
| Rz 80 | Rz 20 | Rz 6,3 | Rz 20 | Rz 6,3 | Rz 3,2 | Rz 1,6 | |||
| Сталь 45 прокат | 2,7–1,2 | 1,2–0,5 | 0,5–0,23 | Сталь, σв < 600 МПа | 5 | 0,9–0,6 | 0,6–,45 | 0,3–0,25 | 0,2 |
| Сталь 35 | 3,1–1,4 | 1,4–0,5 | 0,5–0,30 | 2 | 1,8–1,2 | 1,3–0,9 | 0,6–0,45 | 0,4 | |
| Сталь 45 улучшенная | 5,6–2,6 | 2,6–1,0 | 1,0–0,40 | Сталь, σв ≥ 600 МПа | 5 | 1,2–0,8 | 0,7–0,6 | 0,35–0,2 | 0,25–0,2 |
| Стали 10, 20, 20Х | 3,9–1,8 | 1,8–0,7 | 0,7–0,3 | 2 | 2,3–1,6 | 1,4–1,1 | 0,7–0,5 | 0,45–0,3 | |
4. Подачи при фрезеровании связаны между собой следующей зависимостью:
|
|
|
,
где z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы, об/мин.
Окончательно минутная подача S м корректируется по станку, т.е. выбирается ближайшая из имеющихся подач. После этого определяются реальные подачи:
и 
Скорость резания назначается по табл. 3.4 и табл. 3.5 в зависимости от свойств обрабатываемого материала и материала режущей части фрезы, ее диаметра, подачи, глубины резания, числа зубьев фрезы и т.д.
Таблица 3.4 Cкорость резания V (м/мин) при фрезеровании стали σв > 600 МПа торцевыми фрезами цельными из быстрорежущей стали Р18
| Диаметр фрезы D, мм | Число зубьев z | Припуск t, мм | Подача Sz, мм/зуб | ||||||
| 0,03 | 0,05 | 0,1 | 0,13 | 0,18 | 0,24 | 0,33 | |||
| 40 | 12 | 3 10 | 72 | 64 | 50 | 45 | 39 | 39 | 35 |
| 64 | 50 | 45 | 39 | 35 | 35 | 32 | |||
| 60 | 10 | 3 10 | 69 | 61 | 55 | 49 | 43 | 38 | 34 |
| 61 | 55 | 49 | 43 | 38 | 34 | 31 | |||
| 60 | 16 | 3 10 | 67 | 59 | 53 | 47 | 41 | 37 | 33 |
| 59 | 53 | 47 | 41 | 37 | 33 | 30 | |||
| 75 | 18 | 3 10 | 67 | 60 | 52 | 47 | 41 | 37 | 33 |
| 60 | 52 | 47 | 41 | 37 | 33 | 30 | |||
Таблица 3.5 Скорости резания V (м/мин) при фрезеровании конструкционных сталей торцевыми фрезами с пластинами твердого сплава
| Диаметр фрезы D, мм | Число зубьев z | Припуск t, мм | Подача Sz, мм/зуб | |||||
| 0,07 | 0,1 | 0,13 | 0,18 | 0,24 | 0,33 | |||
| 80 | 5 | 1,5 | 442 | 390 | 350 | 314 | 276 | 244 |
| 5 | 390 | 350 | 314 | 276 | 244 | 217 | ||
| 110 | 4 | 1,5 | 442 | 390 | 350 | 314 | 276 | 244 |
| 5 | 390 | 350 | 314 | 276 | 244 | 217 | ||
| 150 | 6 | 5 | 390 | 350 | 312 | 276 | 244 | 217 |
| 16 | 350 | 312 | 276 | 244 | 217 | 196 | ||
| 200 | 8 | 5 | 372 | 330 | 262 | 232 | 206 | 206 |
| 16 | 330 | 262 | 232 | 206 | 186 | 186 | ||
| 250 | 8 | 5 | 372 | 330 | 296 | 262 | 232 | 206 |
| 16 | 330 | 296 | 262 | 232 | 206 | 186 | ||
| 320 | 10 | 5 | 368 | 318 | 280 | 250 | 221 | 197 |
| 16 | 318 | 280 | 250 | 221 | 197 | 175 | ||
| 400 | 12 | 5 | 330 | 296 | 262 | 232 | 206 | 186 |
| 16 | 296 | 262 | 232 | 206 | 186 | 129 | ||
Зная табличное значение скорости резания, определяют число оборотов фрезы (об/мин):
Затем подбирают по станку ближайшее число оборотов n ст. По принятому числу оборотов находят действительную скорость резания:
В таблице 3.6 представлены справочные данные характеризующие точность и качество обработанных поверхностей при фрезеровании.
Таблица 3.6
| Вид фрезерования | Шероховатость, мкм | Квалитет | Глубина нарушенного слоя, мкм | Отклонение от плоскости и прямолинейности на 1 мм длины,мм |
| Черновое | Rz = 16... 20 | 11... 9 | 100... 50 | 0.15... 0,3 |
| Чистовое | Ra = 1,25 | 11... 8 | 50... 20 | 0,04... 0,08 |
| Тонкое | Ra= 1,25...0,32 | 8... 6 | 30... 10 | 0,02... 0,04 |
