Обработка на фрезерных станках

Основные типы станков: 6Н82, 6Н83, 6Р12 (Н - с горизонтальным и Р - с вертикальным шпинделем, 2...3 - габарит станка ).

Основные узлы станка: станина, фрезерная головка, стол станка, хобот.

Основные движения: главное движение - вращение шпинделя с инструментом, подачи - вертикальное S_верт , продольное S_прод и поперечное S_поп перемещение стола ( при настройке - вручную ).

Производимые работы: фрезерование плоскостей и фасонных поверхностей.

Классификация фрез: цилиндрические, торцовые, концевые, фасонные, пазовые ( отрезные ), шпоночные и т.п. фрезы.

Геометрические параметры осевых цилиндрических фрез

Цилиндрические фрезы предназначены для обработки плоскостей. Это многозубый инструмент. Число зубьев

Z = x ,

где x - коэффициент, зависящий от типа фрезы и условий её работы: x = 1 для сборных фрез и x = 1.5...2 для цельных фрез. Зубья фрезы делаются винтовыми, главное лезвие - вин­товая линия.

w - угол наклона винтовой канавки соответствует углу наклона режущей кромки l, для стандартных фрез принимают равным 25...30⁰, а для специальных

фрез его рассчи­тывают из условия осуществления равномерного фрезерования.

Т_т - торцовый шаг зубьев фрезы, расстояние между двумя зубьями по торцу: .

Т₀ - осевой шаг зубьев, расстояние между двумя зубьями вдоль оси фрезы:

.

Передний угол g - угол между плоскостью, касательной к передней поверхности, и нормалью к плоскости, касательной к цилиндрической поверхности, на которой расположены лез­вия фрезы, выбирается в зависимости от механических харак­теристик - твёрдости или прочности - обрабатываемого мате­риала. С их увеличением передний угол уменьшается, изменя­ясь в пределах 5...25°

Задний угол a - угол между плоскостями, касательными к задней поверхности зуба и цилиндрической поверхности, на ко­торой расположены зубья, удобно измерять в плоскости, пер­пендикулярной к оси фрезы. Его величина зависит от подачи, увеличиваясь с её уменьшением. Для фрез с крупным зубом / x = 1.1 / a= I5°, а для фрез с мелким зубом/x = 1.75 / a = 20° .

Геометрические параметры торцовых фрез

Торцовая фреза представляет собой корпус, в котором установлены отдельные зубья, оснащенные пластинками из твёрдо­го сплава. Диаметр торцовой фрезы выбирается в зависимости от ширины фрезеруемой детали: D = ( 1.4...1.5) В.

Режущие лезвия: главное, переходное ( f₀ ), вспомогательное. На торцовых фрезах принимают: j = 45...90°, j^/ =j/2, j₁ = 5° - это углы в плане. g = f( s_В, НВ ) - передний угол, он равен при обработке стали g = - ( 5...15°), при обработке чугуна g = 0...10°, задний угол a = 12...15°. Главное лезвие наклоняют под положительным утлом l: при об­работке сталиl=+( 10...15° ), при обработке чугуна l = +( 5...10°).

Элементы резания и размеры срезаемого слоя

при фрезеровании цилиндрическими фрезами

Движением резания при фрезеровании является вращательное движение фрезы. Если фреза совершает n об/мин, то скорость реза­ния

.

Перемещение детали по касательной к окружности фрезы являет­ся движением подачи. Различают подачи:

S_Z - подача на зуб, мм/зуб;

S₀ - подача на оборот, мм/об;

s_m - минутная подача,мм/мин.

Они связаны между собой зависи­мостями:

S_M = S₀ n = S_Z Z n .

С детали удаляется слой матери­ала, характеризуемый размерами:

t - глубина фрезерования, мм;

В - ширина фрезерования, мм.

Периодически повторяющиеся чередования рабочего и холостого циклов зуба фрезы /циклическая прерывистость процесса резания/ являются первой характерной особенностью фрезерования.

Длительность рабочего хода характеризуется величиной угла Q_М, называемым максимальным углом контакта

.

ОбычноQ_М < 20...25°. Мгновенное положение точки лезвия на поверхности резания можно определить мгновенным углом контак­та Q, изменяющемся от 0 до Q_М. Из треугольника можно найти:

a = S_Z sin Q,

где а - мгновенная толщина срезаемого слоя. Величина а изменяется от 0 до мак­симальной величиныа_max = S_Z sin Q. Переменность величины толщины срезаемого слоя - вторая особенность фрезерования.

Обычно окружная составляющая силы резания при фрезеровании P_Z считается пропорциональной суммарной площади срезаемого слоя

P_Z = С_РZ F_S,

Встречное фрезерование Попутное фрезерование

а составляющие Р_X и Р_Y определяются постоянными относительно P_Z. Стабильность проведения процесса фрезерования и получение заданного качества обрабатываемой поверхности обеспечивается постоянством P_Z во времени. На развертке поверхности резания видно, что процесс резания можно представить как относительное ( осевое ) смещение работающих участков зубьев фрезы по поверхности резания. При этом в определенном промежутке времени участок контакта зуба с припуском будет иметь постоянные параметры b_i - ширину и a_i - толщину срезаемого слоя. Изменение данных параметров возможно только на участках входа и выхода зуба из контакта с припуском. Колебание b_i и a_i на этих участках обеспечит изменение силы резания P_Z и соответственно неравномерность процесса фрезерования. Если на данных участках обеспечить постоянными суммарные параметры b_i и a_i, то процесс резания будет равномерным. Это возможно, если в осевом направлении конечная точка зуба, входящего в припуск будет совпадать с начальной точкой зуба, выходящего из контакта с припуском. То есть осевой шаг зубьев фрезы Т₀ должен быть кратен ширине поверхности резания В

В / Т₀ = N - целое число.

В случае заданных параметров детали В и фрезы Z_ф и D_ф можно за счет рациональной величины угла наклона зуба w обеспечить условия равномерного фрезерования

, откуда .

Элементы резания и размеры срезаемого слоя при фрезеровании

торцовыми фрезами

Скорость резания и подачи при торцовом фрезеровании определя­ются по тем же формулам, что и при фрезеровании осевыми фрезами. Но торцовое фрезерование - процесс несвободного резания, поэтому ширина срезаемого слоя b не равна ширине фрезерования В.

Мгновенный угол контакта Q при торцовом фрезеровании отсчитывается от положения диаметра фрезы, перпендикулярного к нап­равлению движения подачи, он переменен. Максимальный угол кон­такта Q_m определяется по формуле:

справедливой для симметричного фрезерования.

Поперечное сечение срезаемого слоя - параллелограмм с толщи­ной а и шириной b . Толщина срезаемого слоя:

,

следовательно, при Q = 90° a = a _max = S_Z sin j - по мере про­движения зуба по поверхности резания, толщина a изменяется от минимальной в точке входа зуба до максимальной при Q = 90° и опять до минимальной в точке выхода.

В отличие от осевых фрез ширина срезаемого слоя остаётся пос­тоянной:

.

Площадь поперечного сечения слоя, срезаемого одним зубом F = a b = S_Z t sin Q по мере продвижения по поверхности резания изменяется по такому же закону, что и толщина срезаемого слоя.

Силы, действующие на зубе осевой цилиндрической фрезы

Система сил, с которыми зуб осевой фрезы действует на среза­емый слой, показана на рисунке. Реакция силы резания Р разло­жена на три составляющие:

P = P_Z + P_Y + P_X ,

Р_Z - окружная сила, создающая крутящий момент, определяющая расходуемую мощность;

Р_Y - радиальная составляющая /радиальная сила/;

Р_X - осевая сила, стремящаяся сдвинуть деталь вдоль оси фрезы, а её реакция - фрезу вдоль оправки.

Величины этих сил неодинаковы. Среднее соотношение между ними:

Р_X = ( 0.4...0.5 ) Р_Z ; P_Y = ( 0.2...0.4 ) P_Z tg w .

Встречное и попутное фрезерование

Фрезерование называется встречным в случае противоположного направления главного движения ( вращения фрезы ) и подачи заготовки и попутным, если они совпадают.

Преимущества встречного фрезерования:

1. Т.к. толщина срезаемого слоя изменяется от нуля до максимального значения, то зубья более плавно входят в работу.

2. При обработке по литейной или штамповочной корке возмож­но повышение стойкости фрезы, т.к. зубья подходят к корке с нижней стороны, подрывая её.

3. Невозможно резкой колебание подачи на зуб S_Z за счет лю­фтов в механизме подач стола станка.

Преимущества попутного фрезерования:

1. При резании по снятой корке стойкость фрез, работающих с попутным фрезерованием выше. При встречном фрезеровании ин­тенсивное изнашивание наблюдается в начальный момент входа зуба в срезаемый слой: в это время толщина срезаемого слоя меньше радиуса округления режущего лезвия и происходит сминание , выдавливание материала.

2. При прочих равных условиях шероховатость обработанной по­верхности при попутном фрезеровании меньше.

3. Вертикальная сила р_у направлена вниз и прижимает обрабатываемую заготовку к столу станка.

Порядок назначения режима резания

при фрезеровании

Назначение режима резания при фрезеровании ведётся в сле­дующем порядке:

1. Задаёмся глубиной резания t мм, стремясь срезать при­пуск за один проход.

2. Задаёмся величиной подачи: при черновой обработке выби­рают подачу на зуб S_Z мм/зуб в зависимости от глубины реза­ния, диаметра фрезы и т.д; при чистовой обработке назнача­ют подачу на оборотS₀ мм/об в зависимости от требуемой шероховатости обработанной поверхности.

3. Принимаем период стойкости Т мин фрезы.

4. По обобщенной формуле определяем скорость резания V м/мин.

5. Определяем частоту вращения шпинделя n об/мин.

6. Определяем минутную подачу S_M мм/мин.

S_M = S₀ n = S_Z Z n .

7. Определяем эффективную мощность главного привода N_е квт.

8. Подбираем станок и корректируем режим резания в соответст­вии с имеющимся на станке

9.Определяется окружная сила резания P_Z

P_Z = C_PZ S_Z^Yp B^Pp D^gp t^Xp Z_ф^tp K_S

и средний крутящий момент M кгс*м

M = 974 N_E / n кгс*м

и сравнивается с крутящим моментом, допускаемым станком:

M < M _СТ .

10. Определяем основное технологическое время обработки t₀ мин.

.

Длина врезания l_вр зависит от типа фрезы, конфигурации заго­товкии, например, при фрезеровании осевыми цилиндрическими фрезами определится по формуле:

.

Длина перебега l_пер принимается в пределах 2...3 мм.