Установка фрез. Крепление инструментов на оправке Схема закрепления фрез в шпинделе станка

Режущий инструмент па фрезерных станках базируют и закрепляют при помощи приспособлений - вспомогательного инструмента (центровых и концевых оправок, переходных втулок, установочных колец, цанговых патронов и др.).

Центровые оправки (рис. 3.46) применяют для установки цилиндрических, дисковых, угловых и фасонных фрез па горизонтально-фрезерном станке. Оправку коническим хвостовиком 2 устанавливают в коническом отверстии шпинделя и крепят натяжным винтом (тягой) 1. Для восприятия крутящего момента от сил резания прямоугольные пазы на фланце оправки совмещают с поводковыми шпонками 1 и 2 (рис. 3.47), расположенными в пазах торца шпинделя.

На цилиндрическую часть 4 (рис. 3.46) оправки со шпоночной канавкой насаживают установочные кольца 3 и фрезу. Комплект закрепляется гайкой 6. Второй сводный конец оправки поддерживается подшипником подвески, закрепляемой на хоботе (см. рис. 3.1).

Рис. 3.46.

а - с направляющей цапфой; 1 - натяжной винт (тяга); 2 - конический хвостовик (конусность 7:24); 3 - установочные кольца; 4 - цилиндрическая часть; 5 - шпонка; 6 - гайка; 7 - направляющая опора; б - с поддерживающей вращающейся буксой: 1-4, 6 - обозначения те же, что и в части а; 5 - гайка; 7 - поддерживающая букса

Рис. 3.47.

1,2 - поводковые шпонки

В подшипники подвески вводится направляющая опора 7 (см. рис. 3.46, а) или поддерживающая букса 7 (см. рис. 3.46, б).

Диаметр цилиндрической части оправки и отверстия установочных колец (от 13 до 50 мм) выбирают в зависимости от диаметра фрезы. Установочные кольца, прилагаемые к оправке, могут иметь ширину от 1 до 50 мм. Точные установочные кольца с допуском на ширину ±0,01 и ±0,013 мм применяют как промежуточные для установки заданного расстояния между дисковыми фрезами комплекта.

Концевые оправки (рис. 3.48) служат для закрепления насадных торцовых фрез на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Их закрепляют в шпинделе станка так же, как и центровые оправки. Крутящий момент от сил резания концевая оправка воспринимает продольной призматической шпонкой 2 (см. рис. 3.48, а), торцовой шпонкой (рис. 3.48, б) или вкладышем 5 (см. рис. 3.48, в), который входит в торцовый паз фрезы. Последний вариант применяют для установки торцовых фрез большого диаметра с коническим посадочным отверстием.

Некоторые насадные торцовые фрезы большого диаметра крепят непосредственно на цилиндрическом буртике переднего конца шпинделя (рис. 3.49). Крутящий момент от сил резания воспринимается торцовой шпонкой 3. Шпиндель станка должен иметь четыре резьбовых отверстия (см. рис. 3.47).

Концевые фрезы 1 с коническим хвостовиком устанавливаются в шпиндель 5 станка (рис. 3.50, а), используя переходные втулки 4,

Рис. 3.48.

1 - установочный конус; 2 - шпонка; 3 - шейка для фрезы; 4 - винт; 5 - вкладыш; 6 - втулка; 7 - винт

внутренний конус которых соответствует конусу инструмента, а наружный - конусу шпинделя. Крутящий момент передается от шпинделя на ведомый фланец 2 посредством шпонки 3. Комплект закрепляется тягой 6. Концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в патроне, который своим коническим хвостовиком устанавливается в шпиндель станка. Конструкция одного из таких патронов показана на рис. 3.50, б. Фрезу устанавливают в цангу 7 и гайкой 8 закрепляют в корпусе патрона 9.

При фрезеровании пазов, точных по ширине, изношенными фрезами удобно использовать патрон (рис. 3.50, в ) с регулируемым эксцентриситетом. Фрезу закрепляют винтами 10 во втулке 13, которую устанавливают в корпус 11 и затягивают колпачковой гайкой 12. Так как ось отверстия в корпусе смещена по отношению к оси его посадочного конуса, а ось отверстия для фрезы во втулке не совпадает с осью втулки, то поворотом втулки можно смещать ось фрезы относительно оси ее вращения, изменяя ширину фрезеруемого паза.

Рис. 3.49. Закрепление фрез на шпинделе фрезерного станка: 1 - фреза; 2, 4 - винты; 3 - шпонка; 5 - шпиндель станка

Рис. 3.50.

а - с коническим хвостовиком; б - с цилиндрическим хвостовиком; в - с регулируемым эксцентриситетом; 1 - заготовка; 2 - подставка; 3 - тиски; 4 - верхняя плоскость; 5 - шпиндель; 6 - тяга; 7 - цанга; 8, 12 - гайки; 9 - патрон; 10 - винт; 11 - корпус; 13 - втулка

Рис. 3.51.

1 - фреза; 2 - гайка; 3 - патрон; 4 - винт; 5 - втулка

Значительные затраты времени связаны с затяжкой тяги при креплении инструмента, особенно на вертикально-фрезерных станках. Для сокращения этих затрат при креплении концевых фрез с коническим хвостовиком применяется патрон, показанный на рис. 3.51. В корпус патрона,?, установленного в шпинделе станка, вставляют сменную переходную втулку 5 с закрепленной в ней посредством винта 4 фрезой 1. При установке втулки в корпус патрона ее поводки проходят через соответствующие вырезы в гайке 2, навернутой на корпус 3 , и входят в пазы, имеющиеся в торце корпуса патрона. Закрепление сменной втулки в корпусе осуществляется поворотом гайки 2 на 45... 115°.

Размерную настройку при фрезеровании плоскостей инструментов выполняют методом пробных проходов (рис. 3.52). Коснувшись боковой плоскости 4 заготовки 1, установленной в тисках 3 на подставке 2, вращающейся концевой фрезой, выводят поперечной подачей заготовку из-под фрезы и поднимают стол на величину у Затем, коснувшись верхней плоскости 5, продольной подачей выводят заготовку от контакта с фрезой и поперечной подачей перемещают стол на величину (х А$ - А). Выполнив пробный проход (не обязательно на всей длине заготовки), измеряют полученные размеры и вводят коррекцию размерной настройки Ах = Л - А и Дг/ = - Н. Значения коррекционных перемещений

отсчитывают по лимбам поперечной и вертикальной подач.

Некоторые методы размерной настройки на расположение прямоугольного паза показаны на рис. 3.53. Положение дисковой

Рис. 3.52.

1 - тиски; 2 - заготовка; 3 - подставка; 4 - боковая плоскость; 5 - верхняя плоскость

Рис. 3.53. Методы размерной настройки на положение прямоугольного паза (а-е )

Рис. 3.54. Установка заготовок относительно фрезы при фрезеровании шпоночных пазов (а-г )

или концевой фрезы в горизонтальном направлении контролируется штангенциркулем (см. рис. 3.53, а, б) или угольником (исходное положение, см. рис. 3.53, в, г). Размерная настройка на глубину паза выполняется методом пробных проходов.

Исходные положения фрезы в горизонтальном направлении можно определить, коснувшись вращающейся фрезой вертикальной плоскости заготовки (см. рис. 3.53, д, е ).

Схема размерной настройки при фрезеровании шпоночных пазов показана на рис. 3.54. Перемещая стол в нужных направлениях, устанавливают заготовку под фрезой (см. рис. 3.54, а). Угольник располагают на столе так, чтобы его вертикальная полочка касалась боковой стороны заготовки. При помощи штангенциркуля или микрометра измеряют расстояние А. Затем, переставив угольник на другую сторону, измеряют расстояние Б. Смещение стола поперечной подачей выполняется на расстоянием = (Б-Л)/2. Тогда плоскость симметрии фрезы будет проходить через ось заготовки.

Возможен и другой способ размерной настройки дисковой шпоночной фрезы при помощи угольника (см. рис. 3.54, б). Перемещая стол поперечной подачей, совмещают угольник с торцом фрезы. Затем в обратном направлении перемещают стол на величину Н= (d- В )/2 (здесь В - ширина фрезы).

Исходные положения фрезы и заготовки можно определить путем соприкосновения торца дисковой или цилиндрической поверхности концевой (шпоночной) вращающейся фрезы с заготовкой (см. рис. 3.54, в, г). Затем стол перемещают на величину Н:

Рис. 3.55. Установка одноугловой фрезы в диаметральной плоскости: а - начальное положение; 6 - положение при смещении относительно

заготовки

H=(d + В) /2 - для дисковой фрезы; Н = (d + D )/2 - для концевой фрезы.

Аналогично осуществляют размерную настройку на начальное положение одноугловой фрезы (рис. 3.55, а), которую затем смещают относительно заготовки согласно рис. 3.55, 6.

Размерную настройку при обработке направляющих типа «ласточкин хвост» осуществляют методом пробных проходов. Однако измерение размера В (рис. 3.56) универсальным измерительным инструментом практически невозможно, а размер Л из-за заусенцев и сколов также нельзя точно измерить. Поэтому на практике

Рис. 3.56.

Рис. 3.57.

широко применяют косвенный метод с использованием гладких цилиндрических калиброванных роликов диаметром d. Тогда, если измерить размер С, размеры В и Л можно вычислить с помощью выражений

Для того чтобы соединение типа «ласточкин хвост» сопрягалось, необходимо обеспечить равенство В = (рис. 3.57). Измеряться при этом будут размеры С и С. Тогда должно соблюдаться равенство

Средства измерения для фрезерных работ приведены в табл. 3.5.

Характеристики некоторых средств измерения для фрезерных работ

Таблица 35

Инструмент

Внешний вид

измерения,

Точность

Назначение и краткая характеристика

измерительная

мм1 2 3 4 5 61 27 28 29 30 О ^ ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||1Ш _/

0...150 0...300 0...500 0...1000

Для измерения линейных размеров. Грубое измерение

Штангенциркуль

0 1 2 ЛП 7 8 9 10 11 12 13 14 15 мм® __ ....................|.|imjiwi. l ln.......1щ|и...1.........1.........1.........1.........1.........1.........1.........1.........1 ® 4

Измерение наружных, внутренних размеров, глубин и высот

Штангенциркуль

Л и 1 гг "П гт-арп Y №***?- ^ -il,I

0...160 0...250

Измерение наружных, внутренних размеров. Ширина губок для внутренних измерений - 10 мм. Точное измерение

З.б. Базирование, закрепление и размерная настройка инструмента

Окончание табл. 3.5

Штангеи- глубш io- мер

у// J 0 1 (3 4 5 6) 1 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0...160 0...250

Измерение глубины пазов, уступов, канавок

Микрометр гладкий

0...300 с интервалом 25 мм, 300...600 с интервалом 100 мм

Для точных наружных измерений

Микрометр рычажный

Ф 1 -П II. И (ШП /С -^

0...25 25...50

Для очень точных наружных измерений. Целые и сотые доли миллиметра отсчитываются по нониусу, а тысячные - по шкале скобы

Работа 3. Обработка заготовок фрезерованием

3 . 6 . Базирование, закрепление и размерная настройка инструмента

Фрезерные станки предназначены для обработки наружных и внутренних плоских, цилиндрических и фасонных поверхностей, прямых и винтовых канавок, резьб, зубчатых колес и т.п.

Режущий инструмент - это фрезы: цилиндрические, торцовые, концевые, угловые, шпоночные, фасонные и пр. Виды работ, выполняемых фрезерованием, показаны на рис. 5.6. Схема работы фрезы, ее элементы и геометрия, а также выбор режимов резания при фрезеровании приведены в гл. 2.

Рис. 5.6. Виды работ, выполняемых фрезерованием, и применяемые фрезы:
а - цилиндрические с прямыми и винтовыми зубьями; б - торцовая; в - дисковая; г - прорезная (отрезная); д - концевые; е - угловая; ж - фасонная; з - шпоночная (с обработкой пазов на всю глубину и с маятниковой подачей); t - глубина резания, мм; В - ширина фрезерования, мм; D s - направление движения подачи; D r - направление движения резания; V s - скорость движения подачи

При работе на фрезерных станках используют большое количество различных приспособлений, которые служат для установки инструмента и закрепления заготовок, а также для расширения технологических возможностей фрезерных станков.

Инструментальная оснастка . Фрезы закрепляют на оправках и в патронах, которые, в свою очередь, различным образом крепят в шпинделе станка.

На рис. 5.7 показана установка цилиндрической насадной фрезы на длинной оправке. Положение фрезы 6 на оправке 3 регулируется проставочными кольцами 5. Фреза и оправка связаны шпонкой 7. Конический хвостовик оправки, имеющий внутреннюю резьбу, вставляют в отверстие шпинделя 2 станка и затягивают шомполом 1. Для предотвращения проворачивания оправки, в шпиндель устанавливают сухари 4, которые входят в пазы шпинделя и фланца оправки. Свободный конец длинной оправки поддерживает подвеска 8, установленная на хоботе станка.

Рис. 5.7. Установка цилиндрической фрезы на длинной оправке:
шомпол; 2 - шпиндель; 3 - оправка; 4 - сухарь; 5 - проставочные кольца; 6 - фреза; 7 - шпонка; 8 - подвеска

Торцовые насадные фрезы можно устанавливать на оправках или непосредственно на шпинделе станка (рис. 5.8). Фрезу 1 цилиндрическим пояском надевают на шпиндель 4 станка и притягивают винтами 3. Крутящий момент от шпинделя к фрезе передается торцовой шпонкой 2.

Рис. 5.8. Установка торцовых насадных фрез на шпиндель станка:
1 - фреза; 2 - шпонка; 3 - винт; 4 - шпиндель

Концевые фрезы выпускают с коническим и цилиндрическим хвостовиками. Фрезы с коническим хвостовиком устанавливают в шпиндель станка, используя переходные втулки. Концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в патроне, который коническим хвостовиком вставляют в шпиндель станка. Конструкция одного из таких патронов показана на рис. 5.9. Фрезу 1 устанавливают в цангу 2 и гайкой 3 закрепляют в корпусе патрона 4.

Рис. 5.9. Установка концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком в патроне:
1 - фреза; 2 - цанга; 3 - гайка; 4 - патрон

В процессе работы на фрезерных станках много времени занимает затяжка шомпола при креплении инструмента. Для сокращения этих непроизводительных затрат применяют различные быстродействующие зажимные приспособления.

Приспособления для установки и закрепления заготовок на фрезерных станках - это различные прихваты, подставки, угловые плиты, призмы, машинные тиски, столы и вспомогательные инструменты, механизирующие и автоматизирующие закрепление заготовок и тем самым сокращающие вспомогательное время.

Прихваты (рис. 5.10, а) используют для закрепления заготовок или каких-либо приспособлений непосредственно на столе станка с помощью болтов. Нередко один из концов прихвата 2 опирается на подставку 1 (рис. 5.10, б).

Рис. 5.10. Прихваты и подставка:
а - прихваты для крепления детали непосредственно на столе станка; б - прихват, опирающийся на подставку: 1 - подставка; 2 - прихват; 3 - болт; 4 - заготовка

Если при обработке заготовок необходимо получить плоскости, расположенные под углом одна к другой, то применяют угловые плиты: обычные (рис. 5.11, а) и универсальные, допускающие поворот вокруг одной (рис. 5.11,б) или двух осей (рис. 5.11, в).

Рис. 5.11. Угловые плиты:
а - обычные; б - универсальные, допускающие поворот вокруг одной оси; в - универсальные, допускающие поворот вокруг двух осей

Машинные тиски могут быть простыми неповоротными (рис. 5.12, а), поворотными (поворот вокруг вертикальной оси, рис. 5.12, б), универсальными (поворот вокруг двух осей, рис. 5.12, в) и специальными (например, для закрепления валов, рис. 5.12, г): с ручным, пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим приводом.

Рис. 5.12. Машинные тиски:
а - неповоротные; б - поворотные; в - универсальные; г - специальные

Столы для установки и закрепления заготовок бывают неповоротными (рис. 5.13, а) и поворотными (рис. 5.13, б) с ручным, пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом. Поворотные столы позволяют обрабатывать на станке фасонные поверхности заготовки, а также применять метод непрерывного фрезерования, когда во время обработки одной заготовки уже готовые детали снимают и на их место устанавливают новые заготовки. Непрерывное вращение стола обеспечивает отдельный привод или привод станка.

Рис. 5.13. Столы:
а - неповоротный; б - поворотный: 1 - кронштейн для крепления стола на станке; 2 - стопор; 3 - шкала отсчета угла поворота; 4 - рукоятка ручного поворота

Нередко на фрезерных станках (как и на токарных) для закрепления заготовок, имеющих цилиндрические поверхности, используют кулачковые поводковые и цанговые патроны (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Патроны:
а - кулачковый: 1 - кулачки; 2 - корпус; 3 - коническая шестерня с отверстием под ключ; 4 - зубчатая рейка для перемещения кулачков; б - поводковый: 1 - поводок; 2 - винт крепления поводка; 3 - скоба для крепления поводка; 4 - задний центр; 5 - винт крепления заготовки; 6 - заготовка; в - цанговый: 1 - винт крепления патрона; 2 - хвостовик; 3 - цанга; 4 - заготовка

Значительного сокращения вспомогательного времени и повышения производительности труда при фрезеровании достигают благодаря применению механизированных и автоматизированных зажимных приспособлений, которые в условиях крупносерийного производства нередко используют вместе с загрузочными устройствами.

При работе на фрезерных станках для закрепления заготовок широко применяют универсально-сборные приспособления (УСП), которые собирают из готовых нормализованных взаимозаменяемых деталей (рис. 5.15). После обработки на станке партии заготовок такое приспособление разбирают и из его деталей конструируют новые приспособления. Универсально-сборные приспособления позволяют значительно сократить сроки на проектирование и изготовление устройств, необходимых для закрепления заготовок, что особенно важно в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Рис. 5.15. Универсально-сборное приспособление:
1 - базовая плита; 2 - опора; 3 - установочная планка; 4 - крепежный болт; 5 - прихват; 6 - обрабатываемая заготовка

Приспособления, расширяющие возможности фрезерных станков . Делительные головки используют в основном на консольных и широкоуниверсальных станках для закрепления заготовки и поворота ее на различные углы путем непрерывного или прерывистого вращения. В зависимости от конструкции головки окружность заготовки может быть разделена на равные или неравные части. При нарезании винтовых канавок заготовке сообщаются одновременно непрерывное вращательное и поступательное движения, как, например, при обработке стружечных канавок у сверл, фрез, метчиков, разверток и зенкеров. Такие головки применяют при изготовлении многогранников, нарезании зубчатых колес и звездочек, прорезании пазов, шлиц и т. п.

По принципу действия делительные головки подразделяют на лимбовые (простые и универсальные), оптические, безлимбовые и с диском для непосредственного деления. Лимбовые делительные головки 2 применяют для выполнения всех видов работ (рис. 5.16).

Рис. 5.16. Лимбовая делительная головка:
1, 2 - центры для крепления детали

Конструкция лимбовой делительной головки и методы ее наладки подробно рассмотрены в гл. 9.

Специальные приспособления, расширяющие технологические возможности фрезерных станков. Существуют две группы таких приспособлений:

• не изменяющие основное назначение фрезерного станка (дополнительные и многошпиндельные фрезерные головки, головки для фрезерования реек, копировальные приспособления и т. п.);
• в корне меняющие характер выполняемых работ (долбежные, сверлильные и шлифовальные головки).

Некоторые специальные быстросъемные приспособления, монтируемые на горизонтально-фрезерных станках, показаны на рис. 5.17.

Рис. 5.17. Специальные приспособления, расширяющие технологические возможности фрезерных станков:
а - дополнительная вертикально-фрезерная головка; б - приспособление для фрезерования реек; в - двухшпиндельная фрезерная головка; г - сверлильная головка; д - шлифовальная головка; е - долбежная головка; ж - общий вид станка; 1 - устройство для крепления на станке; 2 - инструментальная головка; 3 - концевая фреза; 4 - хобот станка; 5 - шпиндель станка; 6 - фреза; 7 - приводной электродвигатель; 8 - корпус головки; 9 - салазка инструмента; 10 - инструментальная оправка; 11 - шпиндель шлифовальной головки

Контрольные вопросы

1. Расскажите об инструментальной оснастке фрезерных станков.
2. Какие приспособления для крепления заготовок используют на фрезерных станках?
3. Какие специальные приспособления, расширяющие технологические возможности фрезерных станков, вы знаете?

Чтобы иметь возможность обрабатывать стальные заготовки, придавая им нужную форму, на производстве широко используют . Благодаря фрезам по металлу для фрезерных станков получают изделия в точном соответствии с инженерным проектом. Типы фрез, представленные сегодня на отечественном рынке, отличаются большим разнообразием, что позволяет подобрать наиболее подходящий для конкретного случая вариант.

Принципы классификации фрез по металлу

Различные виды фрезерных станков обусловлены конструкцией и назначением инструмента, а также способом подачи фрезы, среди которых можно выделить винтовой, вращательный и прямолинейный. Рабочие кромки режущего инструмента, каждая из которых, по сути, представляет из себя резец, изготавливаются из особо твердых сплавов стали или из таких материалов, как керамика, алмаз, кардная проволока и прочих.

Разнообразие фрез дает возможность осуществлять выборку материала на самых сложных участках, в результате чего заготовке придается требуемая форма и она превращается в конкретную деталь.

Классификация фрез производится по следующим параметрам:

• расположение зубьев (резцов);
• конструкция (сборная, цельная);
• конструкция зубьев;
• направление зубьев;
• способ крепления режущих элементов;
• материал режущих элементов.

Типы фрез по металлу

Любому начинающему мастеру, столкнувшемуся с необходимостью обработки металла, приходится искать информацию о том, какие бывают фрезы. Опишем наиболее распространенные виды фрез по назначению.

Дисковые

Дисковые фрезы используются для следующих типов работ:

• обрезки заготовок;
• прорезания пазов;
• выборки металла;
• снятия фасок и т.д.

Режущие элементы таких инструментов могут располагаться как с одной, так и с двух сторон. В зависимости от вида обработки (от предварительной до финишной) меняется размер фрезы и ее зубьев. Твердосплавные дисковые фрезы работают в самых сложных условиях при высокой вибрации и невозможности эффективно выводить стружку из области резания.

Из разновидностей таких инструментов можно выделить:

• пазовые;
• прорезные;
• отрезные;
• предназначенные для обработки детали из металла с двух или трех сторон.

Названия этих инструментов определяются их назначением: так, отрезные фрезы нужны для отрезки заготовок из металла на фрезерных станках, а с помощью прорезных производят прорезку пазов и шлицев.

Торцевые

Такие фрезы работают с плоскими и ступенчатыми поверхностями деталей из металла. Из самого названия понятно, что торцевая часть инструмента является рабочей, соответственно, ось его вращения перпендикулярна обрабатываемой плоскости детали. Чаще всего такие фрезы довольно массивны, благодаря чему в них удобно использовать сменные пластины. Большое количество зубьев на участке соприкосновения с деталью из металла позволяет добиться высокой скорости обработки и плавности работы инструмента.

Цилиндрические

Фрезы такого типа могут быть как с прямыми, так и с винтовыми зубьями. Первыми обрабатывают узкие плоскости, а вторые работают плавнее и потому получили универсальное применение.

Цилиндрическая фреза

Осевые усилия, возникающие при определенных режимах работы фрез с винтовыми зубьями, бывают весьма высокими. В этих случаях применяют сдвоенные инструменты, зубья которых расположены с разным направлением наклона. Благодаря этому решению возникающие в процессе резания осевые усилия уравновешиваются.

К этому типу также относятся рашпильные фрезы типа «кукуруза», с их помощью обрабатывают уступы и прорезают канавки.

Угловые

Край такой фрезы по металлу, используемой для обработки наклонных поверхностей, а также угловых пазов, имеет коническую поверхность. Существуют как одноугловые, так и двухугловые типы инструментов, отличающиеся между собой расположением режущей кромки (в двухугловых моделях они расположены на двух смежных конических поверхностях, а в одноугловых – на одной конической поверхности). С помощью таких фрез можно выполнять стружечные канавки в инструментах разного рода.

Для формирования пазов со скошенными боковыми поверхностями применяются одноугловые инструменты по металлу типа «ласточкин хвост» и перевернутый «ласточкин хвост».

Концевые

Чаще всего концевые (или пальчиковые) фрезы по металлу применяют для создания пазов, контурных уступов и выемок, обработки взаимно перпендикулярных плоскостей.

Концевые фрезы делятся на несколько разновидностей по следующим признакам:

• монолитные или припаянными режущими элементами;
• с коническим или цилиндрическим хвостовиком;
• для конечной обработки металла (мелкие зубцы) или для грубой (крупные зубцы).

Концевые фрезы

Концевые твердосплавные фрезы применяются для работы с плохо обрабатываемыми металлами – сталью, чугуном и др. Среди концевых фрез выделяют также сферические (шаровые), необходимые для обработки выемок сферической формы, радиусные, служащие для выборки пазов разнообразных форм, грибковые – твердосплавные фрезы для Т-образных пазов на заготовках из чугуна, стали, цветных металлов. К концевым также относятся граверы или фрезы для гравировки, которые используются для обработки драгоценных металлов, меди, латуни и других материалов.

Фасонные

Из названия становится ясно, что данный тип режущего инструмента призван обрабатывать фасонные поверхности. Такие фрезы активно применяются для обработки деталей из металла со значительным соотношением длины заготовки к ее ширине, так как фасонные поверхности деталей небольшой длины на крупных производствах чаще изготавливают методом протягивания. Фасонные фрезы с затылованным углом сложнее всего подвергать заточке.

По типу зубьев фасонные фрезерные инструменты по металлу делятся на два типа:

• с остроконечными зубьями;
• с затылованными зубьями.

Червячные

Обработка выполняется методом обката за счет точечного касания заготовки инструментом. Червячные фрезы подразделяются на ряд подвидов по следующим параметрам:

• цельные или сборные;
• правые или левые (направление витков);
• много- или однозаходные;
• с нешлифованными или со шлифованными зубьями.

Кольцевые фрезы (или корончатые сверла)

Такие инструменты служат для получения отверстий, причем кольцевые фрезы обеспечивают более высокую скорость резания в сравнении со спиральными сверлами приблизительно в 4 раза.

Существуют фрезы по металлу не только для станков с ЧПУ, но и для дрели. Иначе их еще называют борфрезами. В их конструкции предусмотрена специальная шпилька для зажима в патроне дрели. В продаже борфрезы можно встретить только в виде комплектов, поскольку работа с металлом с помощью дрели требует точности и соответствующих конкретной задаче форм фрезы.

Для ручного фрезера фрезы тоже покупают комплектом. Существуют кромочные инструменты с подшипником и без него. Первые применяются для обработки на ручном фрезере кромки детали, вторые могут быть использованы на любом участке заготовки, однако для более точной их работы требуются шаблоны. На отечественном рынке встречаются, как правило, китайские режущие инструменты для ручного фрезера, однако их качество можно оценить как достаточно высокое.

И предназначаются для передачи вращающего момента шпинделя инструменту. Они используются во фрезерных станках всех типов. Конструкция фрезерной оправки зависит от типа станка и используемого инструмента.

Оправка для фрезерного станка имеет такие основные элементы:

1. Конический хвостовик используется для установки оправки в коническое отверстие соответствующего размера шпинделя станка , в зависимости от типа зажима оправки и типа конуса шпинделя на станке, существует большое количество вариантов исполнения.

Конуса фрезерных оправок стандартизированы для удобства подбора инструмента. Весьма популярные в отечественных станках оправки фрезерные 7:24 выполненные по ГОСТ 24644-81 эти оправки имеют зарубежные аналоги, такие как ISO, CAT, BT и т. д. которые различаются только размерностью и вспомогательными элементами. Также часто используется конус Морзе и HSK. Последний вариант применяется на станках с высокой скоростью вращения шпинделя - 15000 об/мин и выше. Если конус оправки не совпадает с конусом шпинделя, то можно использовать переходные втулки.

2. Часть оправки для закрепления инструмента. В зависимости от типа инструмента, существую различные версии этой части.

Основные виды фрезерных оправок:

Примечание: конструкции оправок могут отличаться от указанных ниже, т.к. здесь приведены лишь наиболее популярные виды.

1. Для торцевых фрез

Торцевые фрезы, а также некоторые дисковые, устанавливают на оправках которые имеют короткую цилиндрическую часть. На торце оправки имеются два направляющих сухаря, который защищает фрезу от проворачивания на оправке. Затяжка фрезы производится винтом, вкручиваемым в торец оправки.

2. Для цилиндрических фрез

К фрезам этого типа также относятся дисковые, прорезные, отрезные, фасонные и угловые фрезы, поэтому их крепление выполняется таким же образом. По способу крепления эти фрезы называют насадными, поскольку они надеваются на оправки.

Оправки этого типа могут иметь различную длину части, на которой закрепляются фрезы. В большинстве случаев для защиты инструмента от проворота, посадка на валу оправки осуществляется с помощью шпонки в пазу, который фрезеруют на всю возможную длину установки фрезы. На конце оправки нарезана резьба, на которую накручивается поджимная гайка. Для установки фрезы в нужной части оправки используются втулки, набор которых входит в комплект фрезерного станка. Втулки имеют разную ширину, и путем их подбора фреза размещается в требуемом месте. Для установки удобны регулируемые втулки, которые изменяют свою длину при вращении корпуса.

Длинная оправка для горизонтально фрезерного станка закрепляется вторым концом в серьге хобота. Это обеспечивает достаточную жесткость и позволяет установить на оправку более одного инструмента.

3. Для концевых фрез и сверл

При выборе патрона необходимо определить для каких целей он будет использоваться:

• для зажима концевой фрезы, сверла, метчика или
• для обработки стали, чугуна, нержавейки или цветных металлов
• для черновых, получистовых или чистовых работ
• большой объем производства или небольшими партиями
• без применения СОЖ, наружная подача СОЖ через трубки или подача СОЖ через инструмент под давлением

Концевые фрезы имеют меньший диаметр, чем оправка, поэтому они крепятся не поверх нее, а в отверстии. Закрепление фрез и сверл с цилиндрическим хвостовиком диаметром до 20 мм удобнее всего производить в цанговых патронах ER. При больших нагрузках, у цанговых патронов есть вероятность вытягивания фрезы из патрона, однако достаточно неплохая точность по биению и гибкость делает их универсальным патроном для сверления и чистового и получистового фрезерования.

Для чернового фрезерования используют специальные усиленные цанговые патроны с цилиндрической цангой.

Для сверл с цилиндрическим хвостовиком небольшого диаметра так же применяются универсальные сверлильные патроны, в которые можно зажимать инструмент в очень широком диапазоне диаметров, но только сверла, т.к. данные патроны не воспринимают радиальную нагрузку. Усилие зажима у этих патронов меньше чем у цанговых, вследствие меньшей площади контакта с хвостовиком фрезы, а следовательно и вероятность проворота больше. Для выполнения точных работ применяются прецизионные сверлильные патроны.

Так же существует гидравлический цанговый патрон, в которым зажим цанги осуществляется за счет давления специальной жидкости – гидропласта, необходимое давление достигается путем поджима винтом мембрану внутри оправки. Гидравлическая мембрана обеспечивает высокое усилие зажима и точность по биению. Патрон очень прост в обращении и не требует отдельного оборудования, но имеет довольно высокую стоимость.

Другим вариантом зажима инструмента с цилиндрических хвостовиком является патрон с термообжимом. Отверстие в патроне немного меньше, чем диаметр хвостовика, для смены инструмента патрон нагревают индукционной катушкой, чтобы он расширился. Точность по биению очень хорошая при усилии зажима от среднего до высокого.

Необходимо различное тепловое расширение держателя и хвостовика инструмента, поэтому патроны с термообжимом используются в основном для цельных твердосплавных инструментов. Для смены инструмента необходимо специальное нагревательное оборудование, каждый патрон предназначен только для одного диаметра хвостовика и подвода СОЖ. Поэтому термообжим лучше всего подходит для специального производства с инструментальным участком для смены инструмента.

Для более высоких крутящих моментов используются инструменты имеющие хвостовик с лыской, для их зажима используются два типа патрона: патрон для сверл с хвостовиком ISO9766 и патрон Weldon для инструмента с хвостовиком DIN 6535-HB. Лыски обеспечивают сопротивление крутящему моменту и повышают надежность от вытягивания, но радиальное биение инструмента в данных патронах значительно выше чем в цанговых, что предопределяет их использование в основном для черновых работ.

Патрон для сверл с хвостовиком ISO9766 отличается от патрона Weldon лыской во всю длину хвостовика а не короткой, и шлифованной внутренней поверхностью.

Для зажима концевых фрез и сверл с коническим хвостовиком используются специальные патроны с внутренним Конусом Морзе. Для фиксации сверл в таких патронах используется паз под лапку на торце сверла, а для фиксации фрез используется болт заворачивающийся в торец фрезы.

для сверл

4. Для нарезания резьбы метчиком

Для нарезания резьбы применяются патроны с посадкой под квадратный хвостовик метчика.
Существует довольно много конструкция патронов для нарезания резьбы но можно выделить основные.

На современных фрезерных станках существует два варианта нарезания резьбы метчиком:

А) Обычное резьбонарезание без синхронизации частоты вращения шпинделя с подачей по оси Z

Жесткое нарезание резьбы с синхронизацией частоты вращения шпинделя с подачей по оси Z
При первом варианте нарезания резьбы необходимо использовать специальные компенсирующие погрешность шага по оси Z патроны.

При втором варианте в теории использовать патроны с компенсацией не обязательно, для этого можно применять цанговые патроны с зажимом квадрата метчика четырьмя винтами

или использованием резиновых цанг

Для нарезания резьбы в глухих отверстиях необходимо использовать патроны с предохранительной муфтой, которая защищает оправку от превышения крутящего момента.

Так же используются оправки с быстросменным держателем, которые идут с набором патронов под каждый размер метчика. В таких оправках обычно предусмотрена осевая компенсация, но так же применяются и предохранительные муфты. Иногда предохранительная муфта предусмотрена в конструкции самого патрона цанги.

Для универсальных фрезерных станков предусмотрены патроны с реверсом, для вывода метчика из отверстия.

Наладка станка на фрезерование поверхности или системы поверхностей на заготовке включает: установку и закрепление фрезы, установку приспособления, наладку режима фрезерования и размерную наладку - установку заготовки относительно фрезы в положение, обеспечивающее выполнение заданного размера на детали.

Установка и закрепление фрезы на станке. Цилиндрические и дисковые фрезы, которые имеют посадочные отверстия, расположенные по оси инструмента, устанавливают на цилиндрической оправке. Диаметр оправки принимают равным диаметру осевого отверстия фрезы (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Установка фрезы на оправке

Для того чтобы фреза оказалась расположенной на необходимом участке оправки, по обе её стороны размещают так называемые установочные кольца (рис. 1.19, а ), осевые отверстия которых, также как и у фрезы, равны диаметру оправки. Сама оправка, снабжённая с одного конца коническим хвостовиком, вводится этим хвостовиком в такое же отверстие шпинделя. Свободный конец фрезерной оправки поддерживается подшипником серьги (рис. 1.19, б ).

Фрезы, имеющие конический хвостовик, закрепляют непосредственно в таком же отверстии шпинделя станка. Для прочного удержания фрез и фрезерных оправок с конусообразным хвостовиком служит натяжной болт, который пропускается через отверстие полого шпинделя и ввинчивается в резьбовое отверстие хвостовика фрезы или оправки.

Установка и закрепление заготовки с помощью УДГ. При необходимости периодического поворота заготовки в процессе обработки её установка и закрепление на станке могут быть реализованы путем использования УДГ следующими способами (рис. 1.20):

В центрах делительной головки и задней бабки (рис. 1.20, а );

– на оправке, установленной в центрах делительной головки и задней бабки (рис. 1.20, б );

На оправке, установленной в коническом отверстии шпинделя делительной головки (рис. 1.20, в );

В трёхкулачковом самоцентрирующем патроне, навёрнутом на резьбовой конец шпинделя делительной головки (рис. 1.20, г );

В цанговом патроне, установленном в коническом отверстии шпинделя делительной головки.

Рис. 1.20. Способы установки заготовки с использованием универсальной делительной головки

После установки и закрепления фрезы и заготовки необходимо перемещениями консоли, поперечных салазок и продольного стола расположить заготовку относительно фрезы так, чтобы после обработки были выполнены требования чертежа по расположению на детали обработанной поверхности. Пример такой установки при фрезеровании впадины зубчатого колеса показан на рисунке 1.14, у .

Расчёт и наладка режима резания. Элементами режима резания при фрезеровании являются: скорость главного движения резания υ, подача заготовки S , глубина резания t и ширина фрезерования В .

Скорость главного движения резания υ равна окружной скорости точек режущих кромок лезвия фрезы, наиболее удалённых от оси фрезы. При известной частоте вращения фрезы n фр скорость резания υ, м/мин, определяют по формуле

υ = πD фр ∙n /1000, (1.8)

где D фр - диаметр фрезы, мм (рис. 1.21, а ); n - частота вращения фрезы, об/мин.

Скорость резания выбирают по справочнику в зависимости от обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента, его материала и ряда других условий фрезерования. Наладку станка на выбранную скорость главного движения резания υ осуществляют в следующей последовательности:

Рассчитывают частоту вращения шпинделя n расч по формуле

n расч = 1000υ/πD фр ;

Рис. 1.21. Схема фрезерования (а ) и схема размерной наладки (б)

Выбирают по табличным данным станка частоту вращения шпинделя, выполняя условие n ст ≤ n расч ;

Устанавливают рукоятки коробки скоростей в положения, обеспечивающие выбранное значение n ст .

Подача S - величина перемещения заготовки относительно фрезы в единицу времени. Подачу выбирают, исходя из прочностей обрабатываемого материала и режущего инструмента, глубины резания и требований к шероховатости обработанной поверхности.

При фрезеровании различают три вида подач:

Минутную подачу S м , мм/мин, которая соответствует величине перемещения стола с заготовкой за минуту;

Подачу на оборот S о, мм/об, равную значению перемещения стола с заготовкой за один оборот фрезы;

Подачу на зуб S z , мм/зуб, которая равна перемещению стола с заготовкой за время поворота фрезы на угловой шаг её зубьев (рис. 1.21, а ). Подачу на зуб S z выбирают по справочнику. Она является исходной для расчёта S о и S м по формулам (1.9) и (1.10).

S o = S z z фр ; (1.9)

S м = S z z фр n. (1.10)

Исходя из принятой частоты вращения шпинделя n = n ст , числа зубьев фрезы z фр и подачи на зуб S z по формуле (1.10) рассчитывают минутную подачу. На станке устанавливают ближайшее меньшее значение минутной подачи , которое выбирают из таблицы коробки подач станка.

Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки по нормали к обработанной поверхности (см. рис. 1.14). Установку фрезы на необходимую глубину резания t (для схемы, представленной на рисунке 1.21, а ) при фрезеровании осуществляют с помощью лимба, расположенного на рукоятке вертикального перемещения консоли станка.

Лимб представляет собой кольцо, на окружности которого нанесены деления. Поворот рукоятки и винта с лимбом на одно его деление соответствует перемещению узла станка на расстояние, равное цене деления лимба.

Для установки глубины резания t следует:

Подвести заготовку до касания обрабатываемой поверхности с фрезой вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач;

Отвести рукояткой продольного перемещения стола станка заготовку от фрезы;

Переместить консоль с заготовкой на глубину резания t поворотом рукоятки вертикальной подачи на k делений по лимбу, определив k по формуле k = t/а , где а – цена деления лимба;

Включить механическую подачу стола и фрезеровать поверхность заготовки.

Размерная наладка станка ставит целью получение в процессе обработки заданного на детали размера h (рис. 1.12, б ). При снятии припуска с поверхности заготовки за один рабочий ход её нужно проводить в следующей последовательности:

Измерить на заготовке размер h 1 ;

Сообщить фрезе вращательное движение;

Подвести фрезу до касания с обрабатываемой поверхностью 1 заготовки вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач;

Установить «0» на лимбе механизма вертикального перемещения заготовки;

Отвести заготовку от фрезы;

Вращением рукоятки вертикальной подачи переместить стол с заготовкой на глубину резания немного меньшую, чем требуемая глубина резания t = h 1 - h ;

Фрезеровать поверхность заготовки ручным движением подачи на длину 3–5 мм, после чего отвести стол в исходное положение;

Выключить вращение шпинделя n ст и дождаться полной остановки шпинделя с фрезой;

Измерить полученный размер h и переместить стол в направлении требуемой глубины резания на расстояние, равное разности между получившимся и требуемым размерами;

Включить вращение шпинделя и механическую подачу стола, фрезеровать поверхность заготовки.

Лабораторная работа включает: изучение видов фрезерных работ и типов фрез, устройства, назначения и основ наладки горизонтально-фрезерного станка модели 6Т82 и УДГ, выбор схем фрезерования поверхностей заготовки при выполнении индивидуального задания, разработку последовательности обработки заготовки и оформление этой последовательности в виде технологического документа.