Фрезерование пазов
Для обработки пазов фрезерованием подбирают инструмент, форма которого соответствует форме будущего паза: как правило, это фасонные, концевые, дисковые фрезы (рис. 1).
Рис. 1. Схемы фрезерования прямоугольных и фасонных пазов:
а – дисковые трехсторонние фрезы; б – дисковые пазовые или концевые фрезы; г – концевые фрезы; Dr – направление вращения фрезы
Точность при фрезеровании пазов имеет немаловажное значение – пазы являются важным соединительным элементом при различных способах крепления деталей в узлах машин и механизмов. Пазы-выемки могут иметь различную форму (плоскую, фасонную, сквозную, замкнутую, внутреннюю и др.), а также в сечении представлять собой:
- прямоугольник;
- сегмент;
- «ласточкин хвост»;
- Т-образную геометрическую фигуру и др.
Вертикальные фрезерные станки относятся к категории универсальных, обладающих широкими возможностями обработки поверхностей плоской и фасонной формы. Замкнутые пазы на станках этого типа обрабатываются с применением концевых фрез с цилиндрическим или коническим хвостовиком, в зависимости от патрона станка. На заготовке выполняется разметка будущего паза, после этого ее закрепляют в тисках, установленных на столе станка. Диаметр фрезы не должен превышать ширину паза. Параметры резания обеспечиваются за счет продольного и вертикального перемещения стола станка, на котором установлена обрабатываемая деталь. Обработка паза по длине происходит при продольном движении стола. Обеспечение заданной чистоты поверхности боковых сторон выемки-паза происходит в несколько проходов фрезы.
Наиболее простая форма пазов – сквозная прямоугольная. Для их обработки лучше использовать дисковые пазовые и трехсторонние (рис. 1, а), а также концевые фрезы (рис. 1, б). Точность резания обеспечивается за счет правильного подбора ширины дисковой фрезы (диаметра концевой фрезы). Фрезерование проводится в несколько проходов, указанные параметры инструментов не должны превышать размеров паза. Следует учитывать, что для осуществления резания необходимо, чтобы винтовые канавки концевой фрезы имели направление, противоположное направлению ее вращения.
Криволинейные профили пазов обрабатывают за один проход фрезы, регулируя направление движения рабочего стола станка в соответствии с вырезаемым профилем. Для повышения точности обработки следует выбирать минимальную скорость подачи, работая при максимальной глубине посадки инструмента.
Пазы со специальным профилем «Т-образным» и «ласточкин хвост» обрабатываются на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Для обработки применяют фасонные фрезы соответствующего профиля (Т-образные и угловые). Скорость подачи инструмента при этом невелика – не более 0,03 мм/зуб, при скорости резания от 20 до 25 м/мин. В первом случае для обработки достаточно трех проходов инструмента, во втором – двух.
Обработка канавок
Особую сложность представляют собой операции фрезерования угловых канавок при изготовлении режущего инструмента. В каждом отдельном случае – при расположении канавок в торце, на цилиндрической или конической части заготовок – следует выбирать специальную конфигурацию фрез (одно- или двухугловых).
Перед фрезерованием канавок, расположенных на цилиндрической части заготовки с передним углом γ= 0°, положение одноугловой фрезы выставляют по угольнику (рис. 2, а). Вершины зубьев фрезы должны касаться наружной диаметральной поверхности заготовки. После этого вершины зубьев инструмента смещают в поперечном направлении на расстояние, равное половине диаметра заготовки. Можно предварительно отметить на торце заготовки эту линию, находящуюся на вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось заготовки (рис. 2, б).
Рис. 2. Схема установок фрез при фрезеровании канавок режущих инструментов:
а, б, в, г – переходы при наладке станка; D – диаметр заготовки; h – глубина фрезерования; x – смещение торца фрезы относительно осевой плоскости заготовки
Если предстоит обработка угловых канавок с передним углом γ˃0, торец одноугловой фрезы располагают на удалении x от диаметральной плоскости (рис. 2, в). Искомое удаление определяется по формуле, где D – диаметр заготовки:
x = D/(2sinγ),
где D – диаметр заготовки
При обработке угловых канавок двухугловой фрезой, инструмент устанавливают по угольнику аналогично вышеизложенному, затем смещают вершины его зубьев на расстояние x (рис. 2, г), формула которого:
x = D/(2sin(γ+δ) - hsinδ/cosγ),
где D – диаметр заготовки, h - глубина канавки, δ – угол рабочей фрезы, γ – передний угол фрезы. Для нулевого значения γ формула выглядит:
x = (D/2 - /0)sinδ
Для осуществления обработки двухугловой фрезой используют закрепление заготовки:
- на оправке – в центрах станка, с использованием делительной головки;
- непосредственно в центрах станка, с использованием делительной головки.
Таким же образом, при помощи двухугловых фрез нарезаются канавки на конической поверхности заготовок. Для закрепления заготовок используют трехкулачковые патроны. Возможно также крепление заготовок, установленных в оправке, в делительной головке шпинделя станка, или в центрах делительной головки и задней бабки (если задана небольшая конусность).
Обработка шпоночных пазов
Для нарезки шпоночных пазов (сквозных, открытых, полузакрытых или закрытых) заготовки устанавливаются в призмах (в зависимости от длины детали выбираются одна или две призмы для крепления). В конструкции основания призмы предусмотрен специальный шип, который фиксирует призму в пазу стола станка (рис. 3). Форма пазов может быть различной, в соответствии с формой шпонок, в том числе:
- призматической;
- клиновой;
- сегментной и пр.
Рис. 3. Установка призмы на столе станка
Открытые пазы, расположенные по окружности, удобно нарезать с помощью дисковых фрез. Радиус дисковой фрезы подбирается в соответствии с радиусом вырезаемой канавки-паза.
При расположении паза вдоль оси детали используют пазовые затылованные, концевые (шпоночные) фрезы. При необходимости нарезания сегментных пазов работы ведутся при помощи концевых и насадных фрез, с использованием вертикальных и горизонтальных фрезерных станков. Движение заготовки – продольное, фрезы – радиальное, по направлению к центру детали (рис. 4).
Рис. 4. Фрезерование шпоночных пазов:
а – дисковыми фрезами с вертикальным или поперечным движение подачи; б – шпоночными фрезами с маятниковым движением подачи; Dr – направление движения резания; h – глубина фрезерования; Da – диаметр концевой фрезы; t- припуск, снимаемый за один проход инструмента
Расстояние S, преодолеваемое шпоночной фрезой, должно быть не более чем 0,02-0,04 мм/зуб при скорости V не более 15-20 м/мин Для дисковых пазовых фрез, соответственно, 0,03-0,06 мм/зуб и 25-40 м/мин.
Точное фрезерование шпоночных пазов может быть получено с использованием шпоночно-фрезерных станков. Глубина фрезерования при обработке на таком специальном оборудовании составляет от 0,2 до 0,4 мм. Обработка паза ведется в два прохода при одинаковой глубине резания, в прямом и обратном направлении. Такой способ фрезерования получил название маятникового.
Как фрезеровать уступы
Формирование уступов на заготовках различных деталей может успешно выполняться на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Технологической картой изготовления деталей могут быть предусмотрено использование различных видов фрез, в зависимости от требуемой формы и размеров детали, площади ее поверхности. При значительных размерах обрабатываемой поверхности предпочтение отдается торцовым фрезам (рис. 5, г). В остальных случаях применяют дисковые, а также концевые фрезы. Для одновременной обработки двух уступов на одной детали используют комплект из дисковых фрез, установленных на одной цилиндрической оправке (рис. 5, а-в).
Дисковую фрезу необходимо подбирать таким образом, чтобы ширина обрабатываемого уступа была меньше ширины фрезы на 5-6 мм, это облегчит обработку и обеспечит расчетную точность поверхности.
Рис. 5. Схема обработки уступов:
а – дисковыми фрезами; б – концевыми фрезами; в – набором фрез; г – торцовыми фрезами; Dr – направление движения резания
Дисковую фрезу с крупными (или нормальными) зубьями используют для фрезерования материалов, легко поддающихся обработке. В этом случае можно задавать большую глубину резания. Детали из труднообрабатываемых материалов фрезеруют с использованием инструмента с мелкими или нормальными зубьями.
В случаях, когда два уступа расположены на детали симметрично, их можно обработать поочередно, используя станки с двухпозиционными поворотными столами. Для этого, обработав первый уступ, стол разворачивают вместе с закрепленной на нем деталью на 180° и обрабатывают следующий уступ.
Отрезка заготовок. Нарезание глубоких пазов
Отрезку частей заготовок и нарезание глубоких пазов проводят с использованием отрезных (прорезных) фрез. При выполнении этих операций следует помнить, что выбор тонкой фрезы большого диаметра может привести к искривлению и нарушению формы отрезаемой заготовки. Это связано с уменьшенной жесткостью фрезы, поэтому при подборе отрезного (прорезного) инструмента следует отдавать предпочтение инструменту с минимально возможным диаметром. Учитывается при этом и скорость резания, различная для разрезания заготовок из различных материалов. Так, для резки стальных деталей скорость резания составляет от 24 до 60м/мин, для серого чугуна – от 12 до 65 м/мин, для ковкого чугуна – от 27 до 75 м/мин.
Крепят детали при разрезании, как правило, в тисках. Листовой металл разрезают с использованием подачи S от 0,01 до 0,08 мм/зуб. Материал фрезы – быстрорежущая сталь.
Рис. 6. Разрезание заготовок:
Dr – направление движения резания
Контроль пазов, успутов и разрезанных заготовок
Эту операцию производят следующим измерительным инструментом:
|
Вид обрабатываемой поверхности |
Режущий инструмент |
Станок |
Приспособление |
Измерительный инструмент |
|
Сквозные прямоугольные пазы |
Дисковая трехсторонняя фреза |
Горизонтально-фрезерный |
Тиски |
Штангенциркуль, рейсмас, индикатор, измерительная линейка, шаблон |
|
Концевая фреза |
Вертикально-фрезерный |
|||
|
Шпоночные пазы |
Дисковая трехсторонняя фреза |
Горизонтально-фрезерный |
Специальные тиски, призмы, прихваты |
Штангенциркуль, рейсмас, шаблон, угольник |
|
Шпоночная фреза |
Вертикально- и горизонтально-фрезерный |
|||
|
Уступ с одной или с двух сторон |
Дисковая двух- и трехсторонняя фреза |
Горизонтально-фрезерный |
Тиски |
Штангенциркуль, рейсмас, измерительная линейка, |
|
Вертикально-фрезерный |
||||
|
Разрезание заготовок |
Дисковая отрезная фреза |
Горизонтально-фрезерный |
Тиски |
Рейсмас, измерительная линейка, штангенциркуль, угольник |