Фрезы

Фрезерование является одним из наиболее распространенных методов обработки. По уровню производительности фрезерование превосходит строгание и в условиях крупносерийного производства уступает лишь . наружному протягиванию. Кинематика процесса фрезерования характеризуется быстрым вращением инструмента вокруг его оси и медленным движением подачи, которое может быть прямолинейнопоступательным, вращательным или винтовым. При прямолинейном движении подачи фрезами производится обработка плоскостей, всевозможных пазов и канавок, фасонных цилиндрических поверхностей (рис. 2.11).

При вращательном движении подачи фрезерованием обрабатываются поверхности вращения, а при винтовом — всевозможные винтовые поверхности, например, стружечные канавки инструментов, впадины косозубых колес и т. п.

 

Фрезы

Фреза представляет собой исходное тело вращения, которое в процессе обработки касается поверхности детали и на поверхности которого образованы режущие зубья. Форма исходного тела, вращения зависит от формы обработанной поверхности и расположения оси фрезы относительно детали. Меняя положение оси инструмента относительно обработанной поверхности, можно спроектировать различные типы фрез, предназначенных для изготовления заданной детали. Многообразие операций, выполняемых на фрезерных станках, обусловило разнообразность типов, форм и размеров фрез.
 

Цилиндрические фрезы применяются на горизонтально-фрезерных станках при обработке плоскостей. Эти фрезы могут быть с прямыми и винтовыми зубьями. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно, они широко применяются на производстве. Фрезы с прямыми зубьями используются лишь для обработки узких плоскостей, которые трудно обработать фрезами с винтовым зубом. При работе цилиндрических фрез с винтовыми зубьями возникают осевые усилия, которые при угле наклона зуба ω = 30...45° достигают значительной величины. Поэтому применяют цилиндрические сдвоенные фрезы (рис. 2.12, а), у которых винтовые режущие зубья имеют разное направление наклона. Это позволяет уравновесить осевые усилия, действующие на фрезы в процессе резания. В месте стыка фрез предусматривается перекрытие режущих кромок одной фрезы режущими кромками другой. Цилиндрические фрезы изготовляются из быстрорежущей стали и оснащаются твердосплавными плоскими и винтовыми пластинками (рис. 2.12, б).

Торцевые фрезы широко применяются при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Ось их устанавливается перпендикулярно к плоскости обрабатываемой детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими, т. е. формируют обработанную поверхность, у торцевых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцевые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности.

Поскольку на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцевой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, самые разнообразные. В практике находят применение торцевые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Углы в плане φ торцевых фрез могут изменяться в широких пределах. На торцевых фрезах наиболее часто принимается φ = 90° или 45...60°. С точки зрения стойкости фрезы φ целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность обработки детали.

Торцевые фрезы обеспечивают плавную работу даже при небольшой величине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцевых фрез не зависит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диаметром фрезы. Торцевая фреза может быть более массивной и жесткой по сравнению с цилиндрической фрезой, что позволяет удобно размещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами.

Наибольшее распространение в промышленности получили сборные твердосплавные фрезы. Фрезы относительно малых размеров изготовляются в большинстве случаев с твердосплавными пластинами, припаянными непосредственно к корпусу (рис. 2.12, в). Эти фрезы обладают тем недостатком, что при выкрашивании или большом износе одной или нескольких пластин приходится затачивать все зубья.

Операция заточки твердосплавной пластины весьма трудоемка из-за плохой шлифуемости пластин твердого сплава. Поэтому широкое распространение находят сборные фрезы со вставными ножами (рис. 2.12, а). Ножи, оснащенные твердым сплавом, закрепляются в пазах корпуса инструмента. По своей конструкции ножи напоминают резцы с припаянными пластинками из твердого сплава. Предварительная заточка ножей может осуществляться отдельно от корпуса, а окончательная — в собранном виде.

В последнее время широкое распространение получили фрезы с механическим креплением многогранных или круглых неперетачиваемых пластинок твердого сплава. Такие фрезы просты в эксплуатации, обеспечивают повышение стойкости, сокращение затрат на инструмент. На рис. 2.12, д показана разработанная Всесоюзным научно-исследовательским инструментальным институтом (ВНИИ) конструкция фрезы с механическим креплением неперетачиваемых твердосплавных

 

 

Фрезы

 

 

Фрезы

 
 

круглых пластинок. Фреза состоит из корпуса 1, кольца, 2 вставных ножей 5 с запрессованными штифтами 3, на которых свободно сидят круглые пластинки 4. При ввертывании винтов 7 ножи перемещаются в осевом направлении, благодаря чему пластинки прижимаются к базовой поверхности корпуса. Для удобства сборки пластинки предварительно прижимаются к корпусу пружинами 6. После износа пластинку поворачивают вокруг своей оси и вводят в работу неизношенную часть режущей кромки. При полном же износе режущих кромок производится смена комплекта пластин. Требуемая точность размеров пластинок достигается их шлифованием по диаметру и торцу.

У фрезы, оснащенной пятигранными неперетачиваемыми твердосплавными пластинами, при износе одной из режущих граней пластинка поворачивается и в работу вступает следующая грань (рис. 2.12, ё). Заменять или поворачивать пластинки можно непосредственно на станке.

При снятии значительных припусков целесообразна ступенчатая установка ножей. Преимущества ступенчатой схемы резания известны давно. Но эти фрезы не нашли широкого применения из-за сложности заточки. Этого недостатка лишены ступенчатые фрезы (рис. 2.12, ж) с механическим креплением многогранных неперетачиваемых пластинок. Фреза состоит из корпуса 3, в который вставляется кольцо 2, фиксируемое винтами 1. Ножи 8 имеют штифты 7, на которые одеваются многогранные пластины 9. Пластинки к базовым поверхностям ступенчатого кольца и корпуса прижимаются винтом 6 через кольцо 5. Для удобства сборки применяются пружины 4. Базы под пластинки благодаря съемности кольца легко восстанавливаются проточкой. Ступенчатая схема резания позволяет снимать повышенные припуски, обеспечивая без вибрационную работу инструмента, что особенно важно для фрез, оснащенных твердым сплавом. Торцевое фрезерование обеспечивает обычно большую производительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцевыми фрезами.

Дисковые фрезы пазовые, двух- и трехсторонние используются при фрезеровании пазов и канавок. Пазовые дисковые фрезы имеют зубья только на цилиндрической поверхности и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов (рис. 2.12, и). Для уменьшения трения по торцам на пазовых фрезах предусматривается вспомогательный угол в плане φ1 ≈ 30', т. е. толщина фрезы на периферии больше, чем в центральной части у ступицы. Важным элементом пазовой фрезы является ее толщина, которая выполняется с допуском 0,04... 0,05 мм. По мере стачивания зубьев, в результате поднутрения, толщина фрезы уменьшается. Однако это не имеет практического значения, так как величина уменьшения невелика.

Дисковые двухсторонние (рис. 2.12, к) и трехсторонние (рис. 2.12, л) фрезы имеют зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на одном или обоих торцах. Главные режущие кромки располагаются на цилиндре. Боковые режущие кромки, расположенные на торцах, принимают незначительное участие в резании и являются вспомогательными. Дисковые фрезы имеют прямые или наклонные зубья. У фрез с прямыми зубьями на торцевых кромках передние углы равны нулю, что ухудшает условия их работы. Чтобы получить у двухсторонних фрез на боковых кромках положительные передние углы, нужно применять фрезы с наклонными зубьями. С этой же целью трехсторонние фрезы выполняются с разнонаправленными зубьями (рис. 2.12, м). Они работают всеми зубьями, расположенными на цилиндре. На торцах же половина зубьев, имеющих отрицательные передние углы, срезана. Однако эти фрезы обладают высокой производительностью, несмотря на частично срезанные зубья.

Для прорезания узких пазов и шлицев на деталях, а также разрезания материалов применяются тонкие дисковые фрезы, которые называют пилами. У таких фрез поочередно то с одного, то с другого торца затачиваются фаски под углом 45°. Фаска срезает обычно 1/5. ..1/3 длины режущей кромки. Поэтому каждый зуб срезает стружку, ширина которой меньше ширины прорезаемого паза. Это позволяет более свободно размещаться стружке во впадине зуба и улучшает ее отвод. При ширине среза, равной ширине паза, торцы стружки соприкасаются с боковыми сторонами прорезаемого паза, что затрудняет свободное завивание и размещение стружки во впадине зуба и может привести к заклиниванию зубьев и поломке фрезы.

Угловые фрезы используются при фрезеровании угловых пазов и наклонных плоскостей. Одноугловые фрезы (рис. 2.12, н) имеют режущие кромки, расположенные на конической поверхности и торце. Двухугловые фрезы (рис. 2.12, о) имеют режущие кромки, расположенные на двух смежных конических поверхностях. Угловые фрезы находят широкое применение в инструментальном производстве для фрезерования стружечных канавок различных инструментов. В процессе работы одноугловыми фрезами возникают осевые усилия резания, так как срезание металла заготовки производится в основном режущими кромками, расположенными на конической поверхности. У двухугловых же фрез осевые усилия, возникающие при работе двух смежных угловых кромок зуба, несколько компенсируют друг друга, а при работе симметричных двухугловых фрез (рис. 2.12, п) они взаимно уравновешиваются, Поэтому двухугловые фрезы работают более плавно. Угловые фрезы малых размеров изготовляются концевыми с цилиндрическим или коническим хвостовиком.

 

Толщина среза угловых фрез изменяется по длине кромки. Она имеет максимальное значение на вершине зуба и уменьшается при удалении от нее вдоль режущей кромки, т. е. при уменьшении радиусарассматриваемой точки кромки. Это может привести к тому, что участками кромок, расположенными у малых торцов, могут срезаться незначительные толщины среза, соизмеримые с радиусом округления режущей кромки. Это неблагоприятно отражается на характере протекания процесса резания, так как при значительных отрицательных передних углах на радиусе округления в зоне контакта наблюдаются значительный нагрев, большие усилия и быстрый износ инструмента. Чтобы на этих участках обеспечить нормальные условия работы, целесообразно уменьшить число работающих зубьев вдвое, срезая их через один зуб. Необходимость уменьшения числа зубьев на малых диаметрах иногда вызывается тем, что при проектировании угловых фрез возникают затруднения в выборе числа зубьев. В зоне, расположенной ближе к центру, трудно бывает разместить число зубьев, равное числу зубьев на вершине фрезы. Это объясняется большой разницей в окружных шагах зубьев на наибольшем и наименьшем диаметрах фрезы. Зубья, расположенные на меньшем диаметре, получаются небольшими по высоте, что может привести к забиванию канавок стружкой. Вершину угловой фрезы необходимо закруглять во избежание быстрого износа.

Концевые фрезы (рис. 2.12, р) применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях, контурных выемок, уступов, взаимноперпендикулярных плоскостей. Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком. У этих фрез основную работу резания выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцевые режущие кромки только зачищают дно канавки. Такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев доходит до 30...45°. Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки. Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двухзубые фрезы (рис. 2.12, с, у). Рассматриваемые шпоночные фрезы, подобно сверлу, могут углубляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки. В момент осевой подачи основную работу резания выполняют торцевые кромки. Одна из них должна доходить до оси фрезы, чтобы обеспечить сверление отверстия.

Переточка таких фрез производится по задним поверхностям торцевых кромок, поэтому их диаметр сохраняется неизменным.

Для обработки Т-образных пазов, часто встречающихся в станкостроении, применяют Т-образные фрезы (рис. 2.12, т). Они работают в тяжелых условиях и часто ломаются, что объясняется затрудненным отводом стружки. Каждый зуб работает два раза за один оборот фрезы. Такие фрезы делаются с разнонаправленными зубьями и имеют поднутрения с углом φ1 = 1° 30'...2° на обоих торцах. Для улучшения условий размещения стружки производят заточку фасок на зубьях то с одного, то с другого торца под углом 30° и шириной 0,5 мм.

 

Фасонные фрезы получили значительное распространение при обработке разнообразных фасонных поверхностей. Преимущества применения фасонных фрез особенно сильно проявляются при обработке заготовок с большим отношением длины к ширине фрезеруемых поверхностей. Короткие фасонные поверхности в условиях крупносерийного производства лучше обрабатывать протягиванием.

Фасонные фрезы по конструкции зубьев разделяются на фрезы с затылованными зубьями и с остроконечными (острозаточенными) зубьями.

Фасонные затылованные фрезы (рис. 2.13, а) имеют плоскую переднюю поверхность, по которой перетачиваются в процессе эксплуатации. Новой и переточенной фрезой можно обрабатывать одни и те же детали, если форма фасонной режущей кромки при переточках не изменяется. Это обеспечивается за счет выбора соответствующей формы задней поверхности зуба фрезы.

Задняя поверхность зуба затылованной фрезы с передним углом γ = 0 — это совокупность фасонных режущих кромок, постоянных по форме и размещенных в радиальных плоскостях Р на различных расстояниях от оси фрезы. При переходе от передней плоскости новой фрезы к спинке зуба расстояние от оси до режущей кромки уменьшают, чтобы обеспечить получение положительных задних углов на режущей части.

Фасонные фрезы с остроконечными зубьями (рис. 2.13, б), в отличие от затылованных фрез, затачивают по задним поверхностям зубьев. Остроконечные фасонные фрезы дают более чистую поверхность,

 
 

Фрезы

 

 

имеют повышенную стойкость по сравнению с затылованными фасонными фрезами. Однако изготовление и переточка этих фрез требуют специальных приспособлений и копировальных устройств, обеспечивающих получение точного контура фасонных режущих кромок, как при их изготовлении, так и при их перетачивании. Поэтому фасонные фрезы с остроконечными зубьями применяются в условиях крупносерийного и массового производства.

Находят применение также сборные фасонные фрезы, у которых требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов. Так, на рис. 2.13,в приведена конструкция сборной фасонной фрезы с круглыми пластинками твердого сплава для обработки профиля железнодорожных колес. Фреза состоит из корпуса 1, в пазах которого крепятся рейки 2 с закрепленными на них круглыми твердосплавными пластинами диаметром 12... 16мм. Для получения необходимой чистоты обработанной поверхности гнезда под пластинки на смежных рейках смещены относительно друг друга на 1,5...2,0 мм.

 

 

Смотрите также