Технология фрезерования, приспособления и оснастка

На фрезерных станках обрабатываются:

• шестерни различного назначения;
• резьбы разного профиля;
• винтовые, прямые канавки;
• фасонные, цилиндрические поверхности;
• внутренние, наружные плоскости.

Для осуществления всех перечисленных операций необходимы качественные фрезы.

Режущий инструмент фрезерных станков – это фрезы различного назначения и конструкции:

• шпоночные;
• фасонные;
• угловые;
• концевые;
• торцовые;
• цилиндрические.

Варианты обработки деталей фрезерованием изображены на рис. 1. 

Рис. 1. 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; B – ширина фрезерования, мм; D_s – направление движения подачи; D_r – направление движения резания; V_s – скорость движения подачи

С целью внесения инновационных решений в технологический цикл фрезерных станков, в процессе работы на них применяется широкое разнообразие вспомогательных механизмов и приспособлений. Они предназначены для крепежа деталей на рабочем столе, установки инструмента, правильного центрирования сопрягаемых изделий.

Инструментальная оснастка – это дополнительные патроны и оправки, в которых крепятся фрезы. Оснастка закрепляется в шпинделе станка разными способами.

На рис. 2 показано закрепление насадной цилиндрической фрезы в оправке с удлиненными размерами. Фрезу 6 регулируют на оправке 3 при помощи проставочных колец 5. Оправка с фрезой жестко соединяются шпонкой 7. В шпиндельное отверстие 2 заходит оправка своим коническим хвостовиком с внутренней резьбой. Затягивается соединение шомполом 7.

Во избежание проворота оправки в шпинделе служат сухари 4. Они заходят с одной стороны в фальц оправочного фланца, с обратной – в фальц шпинделя. Консоль оправки придерживает подвесной подшипник 8. Он закреплен на хоботе станка. 

 

Рис. 2. Установка цилиндрической фрезы на длинной оправке:

1 – шомпол; 2 – шпиндель; 3 – оправка; 4 – сухарь; 5 – проставочные кольца; 6 – фреза; 7 – шпонка; 8 - подвеска

Насадные торцовые фрезы монтируются на станочном шпинделе (рис. 3) либо на оправках различной конструкции. На шпиндель 4 цилиндрическим пояском насаживают фрезу 1 и крепят болтами 3. Усилие вращения шпинделя передается на фрезу посредством торцовой шпонки 2. Изготавливаются концевые фрезы с хвостовиками, имеющими форму цилиндра и конуса.

В шпиндель станка фрезы посредством переходных втулок загоняют коническими хвостовиками. В патронах крепят концевые фрезы с цилиндрическими хвостовиками. Патроны коническими хвостовиками устанавливают в шпиндель. Устройство подобного патрона изображено на рис. 4. В цангу 2 ставится фреза 1, к корпусу патрона 4 крепится гайкой 3.

Немало времени при эксплуатации фрезерных станков занимает затяжка шомпола, когда закрепляют инструмент. Чтобы снизить эти непроизводительные затраты, пользуются разными зажимными приспособлениями быстрого действия.

Рис. 3. Установка торцовых насадных фрез на шпиндель станка: 1 – фреза; 2 – шпонка; 3 – винт; 4 – шпиндель	Рис. 4. Установка концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком в патроне: 1 – фреза; 2 – цанга; 3 – гайка; 4 – патрон

Специальные устройства, помогающие крепить заготовки при обработке на  фрезерных станках: столы, машинные тиски, призмы, угловые плиты, подставки, прихваты, инструменты вспомогательного действия. Они уменьшают время подготовительных операций, автоматизируют и механизируют крепеж изделий. 

На рис. 5, а показаны прихваты, с помощью которых крепят обрабатываемые детали болтами на станине. Один край прихвата 2 опирается на подставку 1 (рис. 5, б).

 

Рис. 5. 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

При необходимости получения плоскостей, расположенных между собой под углом, используются угловые плиты. Они бывают обычными (рис. 6, а) и универсальными. Вторые допускают поворот вокруг одной (рис. 6, б) либо двух осей (рис. 6, в).

 

Рис. 6. Угловые плиты:

а – обычные; б – универсальные, допускающие поворот вокруг одной оси; в - универсальные, допускающие поворот вокруг двух осей

Машинные тиски выпускаются неповоротными простыми (рис. 7, а), поворотными с поворотом вокруг вертикальной оси (рис. 7, б), универсальными с поворотом вокруг двух осей (рис. 7, в) и специальными – для крепления валов (рис. 7, г). Еще тиски бывают с пневмогидроприводом, гидравлическим, пневматическим, ручным приводом.

 

 

Рис. 7. Машинные тиски:

а – неповоротные; б – поворотные; в – универсальные; г - специальные

Установочные платформы для крепления деталей изготавливаются неповоротными (рис. 8, а) и поворотными (рис. 8, б). Они бывают с электрическим, гидравлическим, пневматическим, ручным приводом. С поворотными платформами предоставляется возможность фрезеровать фасонные плоскости детали. Можно использовать способ непрерывной фрезеровки.

 

8. Столы:

а – неповоротный; б – поворотный: 1 – кронштейн для крепления тола на станке; 2 – стопор; 3 – шкала отсчета угла поворота; 4 – рукоятка ручного поворота

Он применяется тогда, когда одновременно при фрезеровании одной детали снимают другие готовые изделия. На их место закрепляют следующие. И так беспрерывно. Постоянное вращение станины возможно благодаря отдельному приводу, либо приводу самого станка. На токарных и фрезерных станках часто детали с цилиндрическими поверхностями крепят с помощью поводковых цанговых и кулачковых патронов (рис. 9).

Рис. 9. 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

Используя автоматизированные и механизированные устройства зажима деталей, получают весьма существенное уменьшение времени на подготовку операций и повышение производительности труда. В крупносерийном производстве приспособления применяют параллельно с устройствами загрузки. Во время фрезерования на станках заготовки крепят с помощью универсальных сборочных приспособлений.

УСП состоят из стандартных нормализованных взаимозаменяемых комплектующих (рис. 10). Изготовив на станке одну партию деталей, устройство разбирается. С комплектующих заново собирается новое приспособление. УСП дают возможность сжать сроки проектирования и производство приспособлений для крепежа деталей. В процессе мелкосерийного и единичного производства это играет важную роль.

Рис. 10. Универсально-сборное приспособление:

1 – базовая плита; 2 – опора; 3 – установочная планка; 4 – крепежный болт; 5 – прихват; 6 – обрабатываемая заготовка

Специальные устройства, значительно увеличивающие диапазон операций, выполняемых фрезерными станками. Делительные головки применяются в работе широкоуниверсальных и консольных станков с целью крепежа детали с проворачиванием ее на заданные углы прерывистым либо непрерывным вращением. Исходя из конструктивных особенностей головки, окружность детали делится на неравные либо равные доли.

Когда нарезаются винтовые канавки, деталь подвергается параллельно поступательному и вращательному движению. Это происходит при фрезеровании канавок отвода стружки для зенкеров, разверток, метчиков, фрез, сверл. Головки используются для производства шлиц, прорезания пазов, нарезки звездочек и шестерен, при изготовлении многогранников.

Делительные головки по принципу действия бывают лимбовые – универсальные либо простые, оптические, безлимбовые, а также с диском для непосредственного деления. Лимбовые делительные головки 2 используются для производства любых работ (рис. 11).

Рис. 11. Лимбовая делительная головка:

1, 2 – центры для крепления детали

Устройства, позволяющие унифицировать технологические операции фрезерных станков. Подобных приспособлений насчитывается два вида:

• которые полностью изменяют специфику выполняемых работ – шлифовальные, сверлильные, долбежные головки;
• которые не изменяют основную специфику фрезерного станка – приспособления для копировальных работ, головки для фрезерной обработки реек, многошпиндельные и дополнительные рейки.

На рис. 12 изображены быстросъемные устройства специального назначения. Они устанавливаются на станки с горизонтально-фрезерным рабочим циклом.

Рис. 12. 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