Фрезерование пазов и уступов. Возможные методы фрезерования уступов Фрезерование канавок пазов уступов на различных деталях

ФРЕЗЕРОВАНИЕ УСТУПОВ, ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПАЗОВ И КАНАВОК. ОТРЕЗНЫЕ РАБОТЫ

§ 28. ФРЕЗЕРОВАНИЕ УСТУПОВ И ПАЗОВ

В машиностроении часто встречаются плоские детали, имеющие уступы с одной, двух, трех и даже четырех сторон. В качестве примера на рис. 122, а показана призма для установки цилиндрических деталей при фрезеровании, имеющая два уступа.

Уступ, замкнутый с обоих боков, называют пазом . Пазы могут быть прямоугольные и фасонные . На рис. 122, б показана деталь с прямоугольным пазом, а на рис. 122, в - вилка с фасонным пазом.

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 затылованньгми зубьями (рис. 123, а и б).

Дисковые фрезы , имеющие зубья на цилиндрической и на одной торцовой поверхностях, называют двухсторонними (рис. 123, в), а дисковые фрезы, имеющие зубья также и на обеих торцовых поверхностях, называют трехсторонними (рис. 123, г). Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.
Для повышения производительности трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с крупными разнонаправленными зубьями . На рис. 123, д показана такая фреза, у которой зубья, попеременно разнонаправленное, образуют 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.
Концевые фрезы изготовляют двух типов: с цилиндрическим (рис. 124, а и б) и с коническим (рис. 124, в и г) хвостовиком. Каждый из этих типов изготовляется в двух исполнениях: с нормальным (рис. 124, а и в) и с крупным (рис. 124, б и г) зубом. Режущая часть концевых фрез изготовляется из быстрорежущей стали и приваривается к хвостовику, выполняемому из углеродистой стали.

концевые фрезы с крупным зубом применяются для работ с большими подачами при больших глубинах фрезерования; фрезы с нормальным зубом - для обычных работ. Направление винтовых канавок надо выбирать по табл. 4. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром от 3 до 20 мм , с коническим хвостовиком - диаметром от 16 до 50 мм .
На концевые фрезы в 1957 г. по предложению новаторов ленинградского Кировского завода Е. Ф. Савича, И. Д. Леонова и В. Я. Карасева выпущен государственный стандарт (ГОСТ 8237-57). По сравнению с ранее изготовлявшимися концевыми фрезами в новых фрезах уменьшено количество зубьев, увеличен угол наклона винтовой канавки до 30 - 45°, увеличена высота зуба и введен неравномерный окружной шаг зубьев. Спинка зубьев выполнена криволинейной по рис. 36, в.
Фрезы новой конструкции дают повышенную производительность, хорошую чистоту обработанной поверхности и устраняют вибрацию при снятии больших стружек.

Фрезерование уступов дисковой фрезой

Рассмотрим пример фрезерования на горизонтально-фрезерном станке двух уступов в бруске (рис. 125, справа) для получения ступенчатой шпонки.

Выбор фрезы . Фрезерование уступов на горизонтально-фрезерном станке производят обычно двухсторонней дисковой фрезой, но в данном случае следует работать трехсторонней фрезой, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны бруска.
Выберем для фрезерования уступа трехстороннюю фрезу с мелкими разнонаправленными зубьями диаметром 80 мм , шириной 10 мм , с диаметром отверстия под оправку 27 мм , с числом зубьев 18.
Дисковая трехсторонняя фреза выбрана по ГОСТ 9474-60. Если в кладовой имеются фрезы, отличающиеся диаметром от рассмотренной в данном примере, следует подобрать фрезу подходящего диаметра, например 75 мм с соответствующим числом зубьев.
Обработку будем вести на горизонтально-фрезерном станке с закреплением заготовки в машинных тисках.
Подготовка к работе . Установку, выверку и закрепление тисков на столе станка производим по известному нам способу, после чего устанавливаем заготовку в тиски на требуемой высоте (рис. 126). 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 производят так же, как и цилиндрической фрезы, соблюдая чистоту оправки, фрезы и колец.
. По заданному режиму резания настраиваем станок. Дано: диаметр фрезы D = 80 мм , ширина фрезерования В = 5 мм , глубина резания t = 12 мм , чистота поверхности 5, подача s зуб = 0,05 мм/зуб , скорость резания υ = 25 м/мин .
По лучевой диаграмме (см. рис. 54) скорости резания υ = 25 м/мин и D = 80 мм соответствует n 6 = 100 об/мин .
При этом минутная подача составит:

Поставим лимб коробки скоростей на 100 об/мин, а лимб коробки подач на 80 мм/мин .
Таким образом, фрезерование уступа будем производить трехсторонней дисковой фрезой 80X110X27 мм с разнонаправленными зубьями (материал фрезы - быстрорежущая сталь Р18) при глубине резания 12 мм , ширине фрезерования 5 мм , продольной подаче 80 мм/мин , или 0,05 мм/зуб , и скорости резания 25 м/мин ; применяем охлаждение - эмульсию.
Фрезерование уступов . Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:
1. Включить кнопкой вращение шпинделя.
2. Вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач подвести заготовку под фрезу до легкого касания боковой поверхностью. Затем вращением рукоятки вертикальной подачи опустить стол и вращением рукоятки поперечной подачи передвинуть стол в направлении фрезы на 5 мм , пользуясь лимбом поперечной подачи. Поднять стол до легкого касания фрезой верхней плоскости заготовки. Вращением рукоятки продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы и поднять стол на 12 мм , пользуясь лимбом вертикальной подачи. Выключить вращение. Застопорить вертикальные и поперечные салазки.
3. Установить кулачки механического выключения продольной подачи стола на длину фрезерования. Включить вращение, включить охлаждение, вручную подавать заготовку вращением рукоятки продольной подачи стола по направлению к вращающейся фрезе, включить механическую продольную подачу.
После обработки первого уступа (рис. 127, а) 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. 127,6).

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 5 на чертеже, вынимаем деталь из тисков и передаем мастеру на проверку.

Фрезерование уступов концевой фрезой

Фрезерование уступов можно выполнять на вертикально-фрезерном станке, применяя для этой цели концевую фрезу по ГОСТ 8237-57 (см. рис. 124). Выберем для обработки вертикально-фрезерный станок 6М12П. Рассмотрим пример фрезерования концевой фрезой двух уступов в бруске (рис. 125) для получения ступенчатой шпонки.
Выбор фрезы . Выберем концевую фрезу диаметром 16 мм с цилиндрическим хвостовиком и с нормальными зубьями. Такая фреза имеет пять зубьев. Чтобы стружка при обработке транспортировалась вверх, направление винтовых канавок должно быть правым при правом вращении шпинделя.
Подготовка к работе . Заготовка закрепляется в тисках так же, как было изложено при обработке дисковой фрезой. Закрепляем концевую фрезу в патроне (см. рис. 48), протерев тщателыно хвостовик фрезы, разжимную втулку и гайку патрона.
Настройка на режим резания . При одинаковых с предыдущим примером условиях обработки (ширина фрезерования, глубина резания и чистота обработки) подача на один зуб фрезы задана 0,03 мм , так как условия резания здесь труднее. Скорость резания υ задана равной 25 м/мин . При этих условиях число оборотов шпинделя по формуле (2а):

а минутная подача по формуле (4):

Ставим лимб коробки скоростей на 500 об/мин и лимб коробки подач на 80 мм/мин .
Таким образом, фрезерование уступа концевой фрезой будет производиться с такой же скоростью резания и минутной подачей, как фрезерование дисковой фрезой.
Фрезерование уступов . Фрезерование каждого уступа выполняется так, как изложено было при обработке дисковой фрезой.
На рис. 128 показано фрезерование уступов.

Фрезерование сквозных прямоугольных пазов

При фрезеровании сквозных прямоугольных пазов применяют трехсторонние дисковые фрезы (рис. 123, д) или концевые фрезы (рис. 124). При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы или диаметр концевой фрезы должны соответствовать чертежному размеру фрезеруемого паза с допускаемыми отклонениями, что справедливо только в тех случаях, когда установленная дисковая фреза не имеет торцового биения, а концевая фреза - радиального 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 меньше ширины фрезеруемого паза.
Так как трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями, то после последующей переточки торцовых зубьев ширина фрезы уменьшится. Следовательно, данная фреза после заточки уже будет непригодной 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 (см. рис. 123, г), что позволяет регулировать их размер. Для этой цели в разъем такой составной фрезы вставляют прокладки из стальной или медной фольги.
Концевые фрезы не позволяют регулировать их диаметр, поэтому обработка точных пазов возможна только новой фрезой. В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентрицитетом по отношению к шпинделю, т. е. с некоторым регулируемым биением, что позволяет фрезеровать точные пазы концевой фрезой, потерявшей размер после переточки.
Процесс фрезерования прямоугольных пазов, т. е. установка фрезы, закрепление заготовки, а также приемы фрезерования не отличаются от описанных выше приемов фрезерования уступа.

Фрезерование замкнутых пазов

В планке толщиной 15 мм (рис. 129) требуется профрезеровать замкнутый паз шириной 16 мм и длиной 32 мм .

Такая обработка должна производиться концевой фрезой на вертикально - фрезерном или горизонтально-фрезерном станке с накладной вертикальной фрезерной головкой.
Выбор фрезы . Выберем для обработки вертикально - фрезерный станок 6М12П и концевую фрезу диаметром 16 мм с цилиндрическим хвостовиком и нормальными зубьями (число зубьев z=5).
Подготовка к работе . Заготовка поступает на фрезерный станок с размеченным пазом. Так как нужно обработать паз в середине заготовки, ее можно закрепить на уровне губок тисков, но параллельные подкладки надо расположить так, чтобы концевая фреза могла иметь выход между ними (рис. 130).

После установки заготовки фрезу закрепляют в шпинделе станка. Для этого вставляют хвостовик концевой фрезы в патрон по рис. 48, а сам патрон закрепляют в коническом гнезде шпинделя.
Настройка станка на режим фрезерования . Подача фрезы задана 0,01 мм/зуб , скорость резания 25 м/мин , что соответствует 500 об/мин при диаметре фрезы D = 16 мм . При этом минутная подача по формуле (4):

Так как наименьшая подача на станке 31,5 мм/мин , выбираем эту подачу.
Поставим лимб коробки подач станка на минутную подачу 31,5 мм/мин и подсчитаем получающуюся при этом подачу на 1 зуб по формуле (5):

Таким образом, фрезерование паза будем производить концевой фрезой D = 16 мм из быстрорежущей стали Р18 при скорости резания 25 м/мин , или 500 об/мин , и при подаче 31,5 мм/мин , или 0,013 мм/зуб . Применяем охлаждение - эмульсию.
Фрезерование паза , На рис. 131 показано, как фрезеруется паз 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 столу с закрепленной заготовкой вперед и назад, поднимая после каждого двойного хода вручную стол на 4-5 мм, пока паз не будет профрезерован по всей длине.

Скоростное фрезерование уступов и пазов

Скоростники-фрезеровщики широко применяют скоростное фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами с пластинками из твердых сплавов. При скоростной обработке уступов и пазов надо фрезеровать по подаче .
На рис. 132 и 133 показаны конструкции дисковых фрез для скоростного резания, применяемые на ленинградском Кировском заводе.

На рис. 132 показана фреза с припаянными пластинками твердого сплава 2 к стальному корпусу 1 . Такие фрезы применяют при небольшой ширине фрезерования. Одно из преимуществ фрез с припаянными пластинками - возможность частого расположения зубьев, что важно для плавности работы. Другим преимуществом является возможность использовать пластинку в работе почти на весь ее размер. Основными недостатками этих фрез являются невозможность регулировать ширину и диаметр, сложность замены зубьев в случае их поломки и трудность напайки.
На рис. 133 показана дисковая фреза для скоростного фрезерования со вставными в корпус 1 рифлеными ножами 2 , оснащенными пластинками твердого сплава. Для закрепления ножей в корпусе служат клинья 3 .
Для фрезерования уступов и широких пазов более целесообразно применять дисковые фрезы с вставными твердосплавными ножами.

Возможные методы фрезерования уступов

На рис. 134 даны три варианта фрезерования уступов на бруске.

На рис. 134, а каждый уступ фрезеруется одной трехсторонней дисковой фрезой. Такой метод обычно применяют при обработке малого количества заготовок.
На рис. 134, б оба уступа одновременно фрезеруются набором из двух дисковых двухсторонних фрез одинакового диаметра. Чтобы получить заданный размер между уступами, на оправку между фрезами помещают соответствующий набор колец (см. рис. 44, в). Такой метод является более производительным, и его применяют при обработке партии одинаковых заготовок.
На рис. 134, в последовательно обрабатываются оба уступа одной двухсторонней дисковой фрезой на двухпозиционном приспособлении. После фрезерования первого уступа (первая позиция) приспособление поворачивают и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа. Такой метод обработки требует специального приспособления и применяется при изготовлении партии одинаковых деталей. По сравнению с обработкой по первому методу (рис. 134, а) он дает большую точность и сокращает время на перестановку детали для фрезерования второго уступа, но он менее производителен, чем второй метод (рис. 134,6).
В зависимости от количества пускаемых одновременно в обработку заготовок (размер партии) каждый из трех изложенных вариантов фрезерования уступов может оказаться наиболее рациональным.

На рис. 8 даны три варианта фрезерования уступов на бруске.

На рис. 8, а каждый уступ фрезеруется одной трехсторонней дисковой фрезой. Такой метод обычно применяют при обработке малого количества заготовок.

На рис. 8, б оба уступа одновременно фрезеруются набором из двух дисковых двухсторонних фрез одинакового диаметра. Чтобы получить заданный размер между уступами, на оправку между фрезами помещают соответствующий набор колец. Такой метод является более производительным, и его применяют при обработке партии одинаковых заготовок.

Рисунок 8 - Фрезерование уступов

На рис. 8, в последовательно обрабатываются оба уступа одной двухсторонней дисковой фрезой на двухпозиционном приспособлении. После фрезерования первого уступа (первая позиция) приспособление поворачивают и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа. Такой метод обработки требует специального приспособления и применяется при изготовлении партии одинаковых деталей. По сравнению с обработкой по первому методу (рис. 8) он дает большую точность и сокращает время на перестановку детали для фрезерования второго уступа, но он менее производителен, чем второй метод (рис. 8).

В зависимости от количества пускаемых одновременно в обработку заготовок (размер партии) каждый из трех изложенных вариантов фрезерования уступов может оказаться наиболее рациональным. Последовательность обработки по второму варианту дадим лишь в общем виде.

Так как в нашем случае ширина выступа составляет 89 мм, а ширина фрезы равна 18 мм, то для перемещения стола в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс ширина фрезы, т. е. на 89+18 = 107 мм, потребовалось бы сделать свыше 17 оборотов лимба поперечной подачи (при шаге винта поперечной подачи t = 6 мм). Поэтому в таких случаях получения точного размера выступа можно достичь путем фрезерования за два перехода - предварительный и окончательный. Предварительное фрезерование можно производить по разметке, оставляя припуск по длине выступа на окончательное фрезерование в пределах 1-2 мм. После предварительного фрезерования произвести измерение длины выступа и в соответствии с полученным размером, определить число делений, на которое следует повернуть лимб поперечной подачи, не нарушая установки по высоте, и произвести окончательное фрезерование второго уступа. Второй вариант обработки уступов в единичном и мелкосерийном производстве является предпочтительным. 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, если биение торцовых зубьев фрезы равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезерованного 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 рейсмуса 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.

Рисунок 9 - Фрезерование паза

В том случае, когда обработка производится без специального приспособления, задача усложняется и решение ее зависит, прежде всего, от того, какие размеры должны быть выдержаны при обработке паза. Поясним это на примере. Допустим, требуется профрезеровать прямоугольный паз шириной b с размерами а и h, определяющими его положение на детали. На рис. 9 размер h отсчитывается от верхней плоскости заготовки, а на рис. 10 размер h задается от нижней опорной поверхности заготовки.

Рисунок 10 - Метод фрезерования

Порядок установки дисковой фрезы в первом случае (см. рис. 9) следующий. Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности обрабатываемой заготовки до касания в виде следа (положение I). Затем опустить стол так, чтобы фреза оказалась выше верхней поверхности заготовки и переместить его рукояткой поперечной подачи на размер а. Затем поднять стол на высоту, при которой фреза оставит легкий след на верхней поверхности детали. Далее, надо продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за габариты обрабатываемой заготовки и, подняв стол на размер h, включить продольную подачу и отфрезеровать паз (положение II).Порядок установки на размер h, заданный от основания детали (см. рис. 10). Поднять стол до соприкосновения фрезы с поверхностью стола, если деталь установлена непосредственно на столе, или до соприкосновения с опорой, если деталь установлена в приспособлении (положение I). Затем опустить стол на размер h (положение II). После этого включить вращение фрезы и переместить стол до соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой и образования слабого следа от фрезы (положение III). Продвинуть теперь стол в продольном направлении, вывести фрезу за габариты обрабатываемой заготовки и переместить стол рукояткой поперечной подачи на размер а (положение IV). Включить продольную подачу и произвести фрезерование паза.

Если вместо размера а в обоих случаях был бы задан размер с, то перемещение стола в поперечном направлении следовало бы производить на величину с+В, где В - ширина фрезы. Точную установку фрез на заданную глубину производят с помощью специальных установок или габаритов, предусмотренных в приспособлении. На рис. 83 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку или угольник, закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп 2 толщиной 3-5 мм, во избежание соприкосновения зуба фрезы 3 с закаленной поверхностью установа.

Если обработку одной и той же поверхности производят за два перехода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.

Фрезерование плоскостей

Фрезеруют плоскости обычно цилиндрическими и тор­цовыми фрезами. Ширину фрезерования, как правило, устанавливают по условиям на обработку. Ширину фрезы выбирают несколько больше ширины фрезеруемой поверх­ности. Глубину резания определяют, учитывая припуск на обработку и требования к чистоте.

Подачу на оборот фрезы при обработке цилиндрическими фрезами определяют по таблице 68 в зависимости от вида обработки, принятой глубины резания, диаметра и коли­чества зубьев фрезы.

При обработке торцовыми фрезами подачу устанавли­вают по таблице 69 в зависимости от обрабатываемого мате­риала, вида обработки, принятой глубины резания, диа­метра и количества зубьев фрезы.

Скорость резания при обработке плоскостей цилиндри­ческими фрезами определяют по таблице 70 в зависимости от принятой глубины резания, подачи, диаметра, коли­чества зубьев и ширины фрезы.

Скорость резания при обработке плоскостей торцовыми фрезами находят по таблице 71 в зависимости от принятой глубины резания, подачи, диаметра и количества зубьев фрезы. В указанных таблицах приведены также и значения чисел оборотов.

Таблица 68

Выбранные из таблиц скорости резания и числа оборотовдолжны быть откорректированы, если условия обра­ботки отличаются от условий, предусмотренных таблицами.

Таблица 69

Корректирование заключается в умножении табличной скорости и числа оборотов на соответствующие коэффициен­ты. Значения их указаны в таблицах 12, 13, 14, 15.

Прямоугольные пазы и уступы фрезеруют дисковыми или концевыми фрезами. Ширину фрезерования устанавливают в соответствии с условиями на обработку и в связи g этим выбирают фрезу по ширине равной ширине паза, а при обработке уступа - несколько больше ширины фрезеруе­мой поверхности.

Глубину резания определяют, учитывая припуск на обработку.

Скорость резания и число оборотов при фрезеровании плоскостей цилиндрическими фрезами (фреза Р9 g охлажде­нием) показана ниже (табл. 70).

Таблица 70

Скорость резания и число оборотов при фрезеровании плоскостей торцевой фрезой(Р9 с охлаждением) следующая (табл. 71).

При фрезеровании пазов и уступов дисковыми фрезами подачу на оборот фрезы берут из таблицы 72 в зависимости от принятой глубины резания, диаметра и количества зубьев.фрезы и ширины паза.

Таблица 71

В таблице 73 приведены значения подач при обработке пазов и уступов концевыми фрезами в зависимости от глубины паза (уступа), диаметра и количества зубьев фрезы и обрабатываемого материала.

Скорость резания и число оборотов при обработке пазов и уступов дисковыми фрезами выбирают по таблице 74 в зависимости от принятой глубины резания, подачи и диаметра фрезы.

Таблица 72

Таблица 73

Таблица 74

В таблице 75 приведены значения скорости резания и числа оборотов при обработке пазов и уступов концевыми фрезами. Скорость резания и число оборотов определяют в зависимости от принятой глубины резания, диаметра и количества зубьев фрезы и принятой подачи.

Выбранные из таблиц 74 и 75 значения скорости реза­ния и числа оборотов должны быть пересчитаны на попра

Таблица 75

вочные коэффициенты, если условия обработки отличаются от табличных.

Подача при обработке пазов и уступов дисковыми фре­зами, мм/об, следующая (табл. 72).

Подачи при обработке пазов и уступов концевыми фре­зами, мм/об, показаны в таблице 73.

Скорость резания и число оборотов при фрезеровании пазов и уступов дисковыми фрезами (фреза Р9 с охлажде­нием) видны по таблице 74.

Скорость резания и число оборотов при фрезеровании пазов и уступов концевыми фрезами (фреза Р9 с охлажде­нием).

Таблица 76

Фрезерование пазов – ответственная процедура, точность и правильность ее выполнения напрямую влияет на надежность и качество сопряжений в различных механических устройствах, где используются шпонки.

1 Виды шпоночных пазов и требования к их обработке

Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных устройствах. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких сопряжений бывают клиновыми, сегментными и призматическими, реже встречаются изделия с другими видами сечений.

Шпоночные пазы принято подразделять на следующие типы:

• с выходом (иначе говоря – открытые);
• сквозные;
• закрытые.

Любые из этих пазов необходимо фрезеровать максимально точно, так как от качества проведенной операции зависит надежность посадки изделий, сопрягаемых с валом, на шпонку. Квалитет точности пазов после обработки должен иметь такие показатели:

• 8 класс точности – длина;
• 5 класс – глубина;
• 3 либо 2 класс – ширина.

Квалитет точности должен соблюдаться неукоснительно. В противном случае после фрезерования придется выполнять трудоемкие и очень сложные работы по подгонке, в частности, подпиливание сопрягаемых элементов конструкции либо непосредственно шпонок.

Нормативные документы выдвигают строгие требования к точности расположения шпоночного паза, а также величине шероховатости его поверхности.

Квалитет шероховатости стенок (боковых) паза не может быть ниже пятого класса, а его грани обязаны размещаться абсолютно симметрично по отношению к проходящей через ось вала плоскости.

2 Фрезы для обработки шпоночных пазов

Чтобы обеспечить требуемый квалитет точности различных пазов, для их обработки применяются разные виды пазовых фрез:

1. Затылованные по Госстандарту 8543. Они могут иметь сечение 4–15 и 50–100 мм. После переточки такой инструмент не изменяется по своей ширине. Затачивают затылованные фрезы исключительно по передней поверхности.
2. Дисковые по стандарту 573. Их зубья располагаются на цилиндрической части. Дисковый режущий инструмент рекомендован для обработки пазов небольшой глубины.
3. С цилиндрическим и коническим хвостовиком. Они бывают сечением 16–40 мм (конические) и 2–20 мм (цилиндрические). Для изготовления подобных фрез обычно применяются твердые сплавы (например, ВК8). Инструмент имеет 20-градусный угол наклона канавки. Режущее приспособление из твердого сплава дает возможность выполнять фрезерование уступов и пазов из плохо поддающихся обработке материалов и сталей прошедших закалку. Такой инструмент в несколько раз увеличивает квалитет точности и шероховатости поверхности, а также существенно повышает производительность работ.
4. Насадные под шпонки сегментного типа по Госстандарту 6648. Фрезы, позволяющие обрабатывать любые разновидности пазов под сегментные шпонки сечением от 55 до 80 мм. В этом же стандарте описывается и хвостовой инструмент под такие шпонки. С их помощью фрезеруют изделия сечением не более 5 мм.

Основным инструментом для обработки пазов на являются специальные шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя зубьями с режущими торцовыми кромками, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как рабочие кромки данных фрез направлены в тело инструмента, а не наружу.

Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей (как на ), они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки. Переточка подобного инструмента осуществляется по зубьям, расположенным в торцевой части фрезы, благодаря чему ее начальное сечение почти не изменяется.

3 Особенности обработки шпоночных уступов и пазов

Фрезерование элементов шпоночного соединения производится на валах. Для удобного крепления заготовок валов используют призму – специальное приспособление, облегчающее процесс обработки. Если вал имеет большую длину, применяют две призмы, если небольшую – достаточно и одной.

Призматическое приспособление для уступов и пазов должно располагаться максимально точно. Этого добиваются за счет наличия в его основании шипа, который вводится в паз рабочего стола. Для закрепления валов используют прихваты. Они опираются непосредственно на вал, что исключает вероятность прогиба последнего. Обычно под прихваты укладывают латунную либо медную (небольшую по толщине) пластинку. Она предохраняет готовую поверхность изделия от повреждений.

Крепление валов выполняют в обычных тисках, которые монтируют на стол так, чтобы их можно было развернуть на 90 градусов. За счет возможности поворота тиски без проблем устанавливают на вертикально- и горизонтально-фрезерные агрегаты.

На призме вал фиксируется губками (посредством маховичка его зажимают), вращающимися вокруг пальцев. Описываемое приспособление для обработки уступов и шпоночного паза имеет в своей конструкции упор. Он позволяет монтировать вал по длине.

Чаще всего применяются призмы с магнитом (оксидно-бариевым) постоянного действия. Призматический корпус сделан из двух частей. Между этими половинками и устанавливается магнит. Как видим, приспособление для фрезерования уступов и шпоночных соединений выполнено достаточно просто, но при этом гарантирует эффективную обработку изделий.

4 Как фрезеруют закрытые пазы?

Обработка пазов закрытого типа осуществляется на горизонтально-фрезерных агрегатах. Для работы используется описанное выше приспособление, которое снабжается призмами либо самоцентрирующимися тисками. Установка валов на них производится стандартным образом.

Кроме того, существует еще один вариант установки валов. Специалисты называют его "монтажом по яблочку". В этом случае вал размещается по отношению к рабочему инструменту (концевая либо шпоночная фреза для уступов и пазов) на глаз. Затем запускают режущее приспособление и аккуратно подводят его к валу до момента их взаимодействия.

При контакте фрезы и вала на последнем остается слабый след рабочего инструмента. Когда след получается в виде неполного круга, стол требуется слегка сместить. Если же рабочий видит перед собой полный круг, никаких дополнительных действий производить не нужно, можно начинать фрезерование.

Закрытые пазы, которые впоследствии слегка пригоняются, обрабатывают по двум разным схемам:

1. Врезанием фрезы (ручная операция) на всю глубину уступа и механической подачей в продольном направлении.
2. Ручным врезанием инструмента на заданную глубину и механической продольной подачей в одну сторону, а затем еще одним врезанием и подачей, но уже в противоположную сторону.

Первая методика обработки уступов и пазов используется для фрез сечением 12–14 мм. В остальных случаях рекомендована вторая схема.

5 Тонкости обработки открытых и сквозных пазов и уступов

Такие элементы фрезеруют только после того, как все работы по их цилиндрической поверхности полностью завершены. Дисковый инструмент применяют в ситуациях, когда радиусы фрезы и канавки одинаковые.

Обратите внимание – эксплуатация фрез допускается до некоторого момента. При каждой новой заточке инструмента его ширина становится меньше на определенную величину. После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине.

Рассмотренное ранее приспособление подходит для обработки уступов и пазов сквозного и открытого типа. Здесь важно обеспечить правильную установку режущего инструмента на оправку. Монтаж нужно производить так, чтобы биение фрезы по торцу было как можно меньшим. Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках.

Точность монтажа фрезы проверяют штангенциркулем и угольником. Процесс выглядит следующим образом:

• инструмент ставят поперечно со стороны конца вала, который выступает из тисков, на заданную заранее дистанцию;
• при помощи штангенциркуля проверяют правильность выставленной дистанции;
• с другого конца вала устанавливают угольник и опять выполняют проверку.

Совпадение результатов замеров говорит о том, что фреза смонтирована правильно.

Добавим, что сегментные шпонки обрабатываются специальными фрезами (насадными либо хвостовыми). Двойной радиус канавок таких шпонок определяет диаметр инструмента, который можно использовать для фрезерования. При выполнении таких работ подача выполняется вертикально (по отношению к оси вала – в перпендикулярном направлении).

6 Шпоночно-фрезерные агрегаты для обработки валов

Если пазы должны иметь максимально точную ширину, их обработку следует выполнять на специальных шпоночных станках. Они работают шпоночным двузубым режущим инструментом, а подача на таких агрегатах выполняется по маятниковой схеме.

Шпоночно-фрезерное станочное оборудование обеспечивает обработку паза по всей его протяженности при врезании рабочего инструмента на глубину от 0,2 до 0,4 миллиметров. Причем фрезерование проводится дважды (врезание и подача в одну сторону, затем – те же операции в обратную сторону).

Описываемые станки оптимальны для массового и серийного изготовления шпоночных валов. Работают они в автоматическом режиме – после обработки изделия подача бабки в продольном направлении отключается автоматически и шпиндельный узел перемещается в начальное положение.

Кроме того, данные агрегаты гарантируют высокую точность получаемого паза, а фреза по периферии почти совсем не изнашивается, так как фрезерование ведется ее торцовыми частями. Минусом применения такой технологии считается ее длительность. Стандартная обработка пазов за два или один проход осуществляется в несколько раз быстрее.

Размеры пазов при использовании шпоночно-фрезерного оборудования контролируется либо калибрами, либо измерительным штрих-инструментом. В качестве калибров применяют круглые пробки. Замеры при помощи штангенглубиномера и штангенциркуля выполняются стандартно (устанавливается сечение, ширина, длина, толщина паза).

На современных предприятиях активно эксплуатируются два шпоночных станка: 6Д92 – для обработки концевым немерным инструментом закрытых пазов, и МА-57 – для фрезерования трехсторонним инструментом открытых пазов. Эти агрегаты, как правило, интегрируют в автоматизированные технологические линии.

Операции фрезерования уступов:

• Фрезерование тонкостенных деталей

Фрезерование уступов/торцевое фрезерование

Успешное фрезерование уступов/торцевое фрезерование

При фрезеровании уступов одновременно обрабатывается две поверхности, что требует периферийного фрезерования в сочетании с торцевым фрезерованием. Одно из самых важных требований - формирование уступа с углом девяносто градусов. Уступы можно фрезеровать традиционными фрезами для прямоугольных уступов, а также концевыми, длиннокромочными и трёхсторонними дисковыми фрезами. Ввиду этих многочисленных опций необходимо тщательно взвесить эксплуатационные требования, чтобы сделать оптимальный выбор.

Выбор инструмента

Фрезы для обработки уступов

Торцевые фрезы обычной конструкции для обработки уступов часто способны фрезеровать строго прямоугольные неглубокие уступы. Многие торцевые фрезы для обработки уступов универсальны и могут эффективно использоваться для изготовления отверстий. Они представляют собой хорошую альтернативу обычным торцевым фрезам при обработке поверхностей, отклоняющихся в осевом направлении, и при фрезеровании рядом с вертикальными поверхностями.

Концевые фрезы

Концевые фрезы со сменными пластинами и цельные твердосплавные концевые фрезы – хорошие решения для фрезерования уступов, где требуется геометрическая проходимость.

Длиннокромочные фрезы

Длиннокромочные фрезы применяются для фрезерования более глубоких уступов.

Особенности применения

Фрезерование неглубоких уступов

Эта распространённая операция выполняется, как правило, торцевыми фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. При небольшой высоте уступа возможна обработка с большой радиальной глубиной резания. Зачастую такие фрезы могут заменить традиционную торцевую фрезу, особенно в условиях, когда необходимо снизить усилия резания на деталь в осевом направлении, а также если затруднен доступ к заготовке, вызванный особенностями крепежного приспособления. Фрезы для обработки уступов с увеличенным диаметром режущей части обеспечивают оптимальную геометрическую проходимость при фрезеровании глубоко расположенных небольших уступов.

Фрезерование глубоких уступов

Выполняется за несколько проходов фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. Для минимизации дефектов поверхности, таких как гребешки и переходные кромки между проходами, требуется высокоточная фреза, позволяющая получить строго прямоугольные уступы. Если глубина уступа меньше 75% от длины режущей кромки, уровень качества вертикальной поверхности обычно не требует дополнительной чистовой обработки.

Обработка уступа длиннокромочной фрезой за один проход

​Длиннокромочные фрезы подходят для обработки более высоких, протяженных уступов, требующих снятия большого объема металла. У них высокий показатель скорости съёма металла, и они, как правило, используются для чернового фрезерования, поскольку на обработанной поверхности образуются следы от рядов пластин.

Для этих фрез важны:

• Стабильность
• Состояние шпинделя
• Эвакуация стружки
• Закрепление инструмента
• Мощность

Радиальные силы значительны, что обусловливает сложность фрезерования уступов.

Более короткие длиннокромочные фрезы подходят для:

• обработки широких, но неглубоких уступов
• фрезерования на всю ширину паза с глубиной, равной диаметру фрезы, что может компенсировать ограничения станка

Более длинные исполнения предназначены для:

• фрезерования уступов с умеренной шириной резания
• обработки кромок на мощных, стабильных станках

Фрезерование глубоких уступов

Фрезы для обработки уступов увеличенного размера обеспечивают оптимальную геометрическую проходимость при фрезеровании глубоко расположенных небольших уступов. Для уступов, располагающихся на ещё большей глубине, используйте удлинители с соединением Coromant Capto. Длиннокромочные фрезы также предлагаются увеличенного размера для глубоко расположенных крупных уступов. Однако ширина резания здесь более ограниченная.

• Попутное фрезерование всегда является первым выбором и особенно важно для фрезерования уступов ввиду главного угла в плане 90°
• Обработку следует выполнять таким образом, чтобы силы резания были по возможности направлены к опорным точкам крепления. Поэтому встречное фрезерование может в некоторых случаях быть хорошей альтернативой
• Выбор шага зубьев фрезы зависит от стабильности всей системы, включая станок, заготовку и её крепление, а также обрабатываемый материал
• На станках ISO 40 и менее крупных рекомендуется использовать фрезы с большим шагом зубьев – в силу ограниченной стабильности
• Фрезы с крупным шагом также рекомендуются для обработки деталей, закрепленных при помощи универсального наладочного приспособления
• Особое внимание следует обратить на положение фрезы относительно заготовки
• При D c /a e >10 для получения хорошего результата и во избежание поломки режущей кромки подачу f z следует откорректировать согласно значению hex
• Если глубина уступа меньше 75% от длины режущей кромки, уровень качества вертикальной поверхности обычно не требует дополнительной чистовой обработки
• Выбирайте более прочную твердосплавную пластину, чем для торцевого фрезерования
• При использовании длиннокромочных фрез обработка выполняется в сложных условиях, поэтому может потребоваться ещё более прочный сплав
• Чем больше глубина резания, тем более чувствительна система к вибрациям и поэтому обработку рекомендуется вести на пониженных скоростях.
• При возникновении вибрации уменьшите v c и повысьте f z , при условии соблюдения рекомендаций по толщине срезаемой стружки hex!
• Убедитесь, что мощность станка достаточна для выбранных режимов резания

Закрепление инструмента

• Особое внимание следует уделять требованиям по мощности, необходимой на осуществление нагруженных проходов, имеющих место при обработке длиннокромочными фрезами
• Надежность закрепления инструмента оказывает огромное влияние на результаты обработки фрезами диаметром менее 50 мм
• Чем больше глубина резания, тем важнее становится размер и стабильность соединения, поскольку при работе торцевыми фрезами для уступов, особенно длиннокромочными, радиальные силы значительны
• Соединения Coromant Capto® обеспечивают оптимальную стабильность и минимальное отжатие у всех типов фрез, что особенно важно для инструментов с большим вылетом

Врезание по дуге

• Плавное врезание необходимо для предотвращения вибрации и продления ресурса инструмента, особенно при фрезеровании уступов
• Запрограммируйте фрезу на вход в резание по дуге; на выходе толщина стружки должна равняться нулю: это позволит повысить и подачу, и стойкость инструмента
• Данный метод наиболее применим для операций обработки наружных углов, потому что он позволяет избегать больших нагрузок при врезании
• Обеспечивайте непрерывный контакт фрезы и заготовки.

Фрезерование уступов трёхсторонними дисковыми фрезами

Трёхсторонние дисковые фрезы также применяются для обработки уступов, особенно если форма узкая и к тому же протяжённая. Обычно эти фрезы обеспечивают единственно возможную обработку поднутрений на закрытых уступах.

Обработка кромок периферией фрезы

Что такое успешная обработка кромок периферией фрезы?

Обработка кромки – это, на самом деле, фрезерование уступа, выполняемое методом контурной обработки. Торцевое фрезерование и контурное фрезерование – это разновидности фрезерования периферийной частью фрезы.

Выбор инструмента

• Тонкие стенки обычно обрабатывают концевыми фрезами, обработку более глубоких или широких стенок ведут за несколько проходов концевыми фрезами, однако высокую стенку можно обработать за один проход длиннокромочной фрезой
• Уступы глубиной в два диаметра эффективно фрезеруются длиннокромочными или цельными твердосплавными фрезами. Для обработки таких глубоких уступов рекомендуемая глубина резания должна составлять половину диаметра фрезы.
• Трёхсторонние дисковые фрезы также можно использовать для обработки кромок или фрезерования периферией
• Большой угол подъёма обеспечивает участие достаточного количества зубьев в резании и плавную обработку кромок с небольшой глубиной резания
• Для обработки кромок особенно подходят фрезы с мелким и очень мелким шагом зубьев. Это также относится к фрезерованию более тонких кромок и неглубоких широких уступов концевыми фрезами 90º

Особенности применения

Шероховатость поверхности – цилиндрическое фрезерование

При отсутствии биения фрезы высота гребешка h
будет одинаковой и может быть вычислена по формуле:
Глубина профиля/высота гребешка

При наличии биения фрезы подача на зуб f z
и, соответственно, высота гребешка h будут изменяться в зависимости от TIR.

f z	f z биение

Как упоминалось ранее, шероховатость получаемой поверхности может ограничивать значение подачи, особенно при малой радиальной глубине резания.

При работе цилиндрической частью концевой фрезы на профиле образуются серии ‘гребешков’ Высота гребешка h определяется следующими параметрами:

• Диаметр фрезы, D c
• Подача на зуб, f z
• Показание индикатора биения инструмента, TIR

У фрез со сменными пластинами всегда будет более высокое значение TIR, чем у цельных твердосплавных. Кроме того, чем больше диаметр фрезы, тем больше количество зубьев, что увеличивает высоту гребешков.

Для получения оптимального качества обработанной поверхности:

• Используйте цельные твердосплавные фрезы
• Используйте высокоточный гидропластовый патрон с соединением Coromant Capto®
• Используйте минимально возможный вылет

• Фрезы со сменными пластинами, начальное значение f z = 0,15 мм/зуб
• Цельные твердосплавные фрезы, начальное значение f z = 0,10 мм/зуб

Примечание: Наихудшее качество поверхности получается тогда, когда из-за сильного биения фрезы поверхность создаётся за счёт лишь одной режущей кромки.

• Наиболее важным фактором при фрезеровании периферийной частью является выбор подходящей подачи на зуб, f z
• Величину подачи, f z , необходимо корректироать при врезании фрезы, что влияет на толщину стружки
• Значение подачи на зуб, f z , следует умножить на коэффициент подачи. Результирующая подача будет больше с меньшей дугой врезания и, в то же время, толщина стружки будет достаточной величины Тем не менее, коэффициентом увеличения подачи не всегда можно пользоваться: ограничения по шероховатости поверхности будут ограничивать значение подачи.

Фрезерование тонких нежёстких стенок

Для обработки уступов:

• С малым отношением высоты к толщине < 15:1
• Со средним отношением высоты к толщине < 30:1
• С большим отношением высоты к толщине > 30:1
• Тонкостенных деталей

На что обратить внимание:

• Стратегия обработки тонкостенных участков должна выбираться в зависимости от высоты и толщины стенки
• Число проходов во всех случаях определяется размерами стенки и осевой глубиной резания
• Учитывайте стабильность и фрезы, и стенки
• Для обработки тонких стенок целесообразно применять метод высокоскоростной обработки, характеризующийся небольшими a p /a e и высокой v c . Такие параметры обработки сокращают длительность врезания и, как следствие, уменьшают силовой воздействие и отжатие.
• Рекомендуется попутное фрезерование
• Для обработки алюминия и титана используются одинаковые методы фрезерования

Малое отношение высоты к толщине стенки < 15:1

Проходы следует выполнять по зигзагообразной траектории.

Фрезерование​ тонких стенок:

• Обработку одной стороны стенки следует вести неперекрывающимися проходами
• Повторите процедуру с другой стороны
• Оставьте припуск с обеих сторон для последующей чистовой обработки

Среднее отношение высоты к толщине стенки < 30:1

Фрезерование в одной плоскости:

• Фрезерование с чередованием сторон стенки с разной начальной глубиной резания при непересекающихся проходах.

Фрезерование с подержкой стенки:

• Аналогичный подход, но с перекрытием проходов обработки двух сторон стенки: это обеспечивает большую поддержку в обрабатываемой точке. Первый проход следует выполнять при уменьшенной глубине резания, a p /2
• В обоих случаях оставляйте с обеих сторон припуск на последующую чистовую обработку 0,2–1,0 мм


Припуск на чистовую обработку

Фрезерование тонкостенного основания



Обработка тонких оснований:

• Применяйте круговое фрезерование с врезанием под углом в центре основания на требуемую глубину
• Фрезеруйте наружу от центра по круговой траектории с врезанием под углом

Если при этом потребуется фрезерование поверхности, противоположная сторона которой уже обработана:

• Используйте инструмент с минимальным количеством режущих кромок
• Необходимо минимальное силовое воздействие с этой стороны при обработке

Если деталь имеет отверстие в центре основания:

• Оставьте поддерживающую опору в том месте при обработке с одной стороны.
• Обработайте другую сторону
• После обработки обеих сторон уберите опору