Фрезерование пазов концевой фрезой. Фрезы для обработки уступов и пазов. Среднее отношение высоты к толщине стенки

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

При фрезеровании канавок и пазов зачастую предпочтительней применять трёхсторонние дисковые фрезы, чем концевые.

• Обрабатываемые пазы или канавки могут иметь различную геометрию – быть короткими или протяженными, открытыми или закрытыми, прямолинейными или криволинейными, глубокими или мелкими, широкими или узкими
• Обычно выбор инструмента определяется шириной и глубиной канавки и, в некоторой степени, её длиной
• Тип станка и серийность производства определяют, какую фрезу следует использовать – концевую, длиннокромочную или дисковую
• Трехсторонние дисковые фрезы являются более эффективным решением для обработки длинных и глубоких пазов, особенно при использовании горизонтальных станков. Однако распространение вертикальных фрезерных станков и обрабатывающих центров означает, что концевые и длиннокромочные фрезы также часто используются для целого ряда операций по фрезерованию канавок

Сравнение различных типов фрез

Трёхстороннее фрезерование

+ Открытые пазы
+ Глубокие пазы
+ Регулируемая ширина/допуски
+ Фрезерование набором фрез
+ Отрезка
+ Широкий ассортимент разной ширины/глубины
– Закрытые пазы
– Только прямолинейные канавки
– Эвакуация стружки

Концевые фрезы

+ Закрытые пазы
+ Неглубокие пазы
+ Нелинейные пазы
+ Универсальность (дополнительные методы):

• Трохоидальное фрезерование пазов на деталях из труднообрабатываемых материалов (закаленные стали, жаропрочные сплавы и т.д.)
• Плунжерное фрезерование для решения задач при работе с большими вылетами
• Возможность выполнения другого типа операций получистового или чистового фрезерования
• Концевые фрезы можно использовать не только для фрезерования пазов

– Глубокие пазы
– Большие силы резания
– Склонность к вибрации при отжатии

Трёхстороннее фрезерование

Трёхсторонние дисковые фрезы более эффективны при обработке длинных, глубоких, открытых пазов и обеспечивают оптимальную стабильность и производительность в этом виде фрезерования. Для одновременной обработки нескольких пазов в одной плоскости операция может быть осуществлена набором фрез.

Особенности применения

• Размер фрезы, шаг зубьев и расположение фрезы в совокупности должны обеспечивать постоянное наличие в зацеплении хотя бы одного зуба
• Контролируйте толщину срезаемой стружки для достижения оптимального значения подачи на зуб
• При фрезеровании в сложных условиях проверьте требования к мощности и крутящему моменту. При креплении фрезы на оправке, чрезвычайно важным является жесткость последней и величина вылета наладки
• Необходимо обеспечить жесткость и надежность закрепления детали и самой оправки для того чтобы противостоять усилиям резания встречного фрезерования

Попутное фрезерование:

• Предпочтительный метод фрезерования
• Используйте жёсткий упор в направлении тангенциальных сил резания для предотвращения сдвига заготовки Направление подачи совпадает с направлением сил резания, что накладывает высокие требования к жёсткости станка и отсутствию зазоров в ШВП

Встречное фрезерование:

• Хорошая альтернатива при недостаточной жёсткости или при работе с труднообрабатываемыми материалами
• Является хорошим решением при возникновении проблем с эвакуацией стружки при прорезке глубоких пазов.

Фрезерование с использованием маховика:

• Дополнительный метод фрезерования при малой жесткости системы и при недостаточных мощностных характеристиках станка
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту
• Повышение надежности закрепления заготовки всегда способствует хорошим результатам обработки

Фрезерование открытых пазов трёхсторонними дисковыми фрезами

Расчёт подачи на зуб

Критическим фактором при фрезеровании трёхсторонними дисковыми фрезами является достижение подходящей подачи на зуб, f z . Недостаточная подача на зуб становится причиной серьёзных недостатков, поэтому при вычислениях необходимо проявлять особую внимательность.

Подачу на зуб, f z , следует уменьшать при фрезеровании глубоких пазов и увеличивать при фрезеровании неглубоких пазов для поддержания рекомендуемой максимальной толщины стружки. Например, при фрезеровании на всю ширину паза с применением геометрии M30 начальное значение максимальной толщины стружки должно составлять 0,12 мм.

Примечание: Поскольку при фрезеровании на всю ширину паза вместе работают две пластины, для вычисления подачи берётся половина количества пластин z n .

a e / D cap (%)​	f z (мм/зуб)	​h ex (мм)
​25	0,14​	0,12
​10	0,20	0,12
​5	0,28	0,12

Глубина резания

Для более глубоких пазов можно заказать специальную фрезу. При обработке глубоких пазов следует уменьшить подачу на зуб. Если паз неглубокий, увеличьте подачу.

Примечание: глубина обрабатываемого паза может быть ограничена диаметром оправки, прочностными характеристика шпоночного соединения и условиями эвакуации стружки.

Использование маховика на горизонтальных станках

При трехстороннем фрезеровании в зацеплении находится небольшое число зубьев, из-за чего в процессе резания возникают вибрации. Это отрицательно сказывается на результате обработки и производительности.

• Установка маховика на фрезерную оправку зачастую является эффективным методом борьбы с вибрациями. Проблемы, вызванные недостаточной мощностью, крутящим моментом и стабильностью станка, часто решаются путём грамотного использования маховиков
• Необходимость в использовании маховика тем выше, чем ниже мощность предполагаемого для обработки станка или чем выше уровень его износа
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту.
• Использование маховика делает обработку более плавной, что в свою очередь ведёт к снижению шума и вибрации и повышает стойкость инструмента
• Маховик рекомендуется использовать совместно с встречным методом фрезерования
• Для дальнейшего повышения стабильности при работе трёхсторонней дисковой фрезой используйте маховик максимально большого размера, который допустим на конкретной операции
• В качестве маховика можно использовать несколько стальных дисков с отверстиями, соответствующими диаметру фрезерной оправки

Обработка пазов набором фрез с шахматным расположением зубьев

Фрезы, имеющие крепление с 2 шпонками, можно располагать в шахматном порядке для одновременного фрезерования нескольких пазов. Смещение фрез относительно друг друга помогает избежать вибрации. Также снижается потребность в маховиках.

Фрезерование узких и неглубоких пазов и канавок

Универсальные фрезы имеют многокромочные пластины различных форм, подходящих для обработки большинства типов канавок небольшой глубины. К распространённым областям применения относится фрезерование внутренних канавок под стопорные (пружинные) и уплотнительные кольца, а также небольших прямых или круговых наружных канавок, особенно на невращающихся деталях.

Обработка внутренних канавок

• При круговом фрезеровании необходимо запрограммировать плавный вход инструмента в резание.
• Учитывайте отношение диаметра фрезы к диаметру отверстия, D c /D w . Чем меньше это соотношение, тем больше будет длина линии контакта инструмента и обрабатываемого материала

Обработка пазов концевыми фрезами

Концевые фрезы используются, когда необходимо получить короткие неглубокие канавки, в частности, закрытые пазы и карманы, а также шпоночные пазы. Концевые фрезы – единственные инструменты, способные фрезеровать закрытые пазы со следующими характеристиками:

• Прямые, изогнутые или расположенные под углом
• Более широкие, чем диаметр используемой фрезы

Более тяжёлое фрезерование пазов зачастую выполняется длиннокромочными фрезами.

Выбор инструмента

Концевые и длиннокромочные фрезы

​​	​	​	​	​
	Цельные твердосплавные концевые фрезы	Концевые фрезы для фрезерования уступов​	Длиннокромочные фрезы	Концевые фрезы со сменными головками ​
Размер шпинделя/станка	​ISO 30, 40, 50	ISO 40, 50​	ISO 40, 50​	​ISO 30, 40, 50
Требования к стабильности	Высокие​	Средние	Высокие​	Низкие​
Черновая обработка ​	Очень хорошая	​Хорошая	Очень хорошая	​Приемлемая
​Чистовая обработка	Очень хорошая	​Хорошая	​Приемлемая	Очень хорошая
​Глубина резания a p	Большая	Средняя	Большая	Маленькая
​Универсальность	Очень хорошая	​Хорошая	​Приемлемая	Очень хорошая
Производительность	Очень хорошая	​Хорошая	Очень хорошая	​Хорошая

Особенности применения

• Используйте концевые фрезы для ненагруженного резания с высокой прогнозируемой стойкостью совместно с высокопроизводительными патронами
• Для получения минимально возможного вылета минимизируйте расстояние от патрона до режущей кромки
• Для получения стружки удовлетворительной толщины обеспечьте соответствующую подачу на зуб Во избежание образования тонкой стружки, которая может стать причиной вибрации, заусенцев и неудовлетворительного качества обработанной поверхности используйте фрезы с крупным шагом зубьев
• Для получения оптимального соотношения диаметра/длины и стабильности используйте инструмент максимально возможного диаметра
• Для достижения наиболее благоприятного режущего действия используйте попутное фрезерование
• Обеспечьте эвакуацию стружки из канавки. Во избежание скопления стружки используйте сжатый воздух
• Для получения оптимальной стабильности и поддержки в направлении шпинделя используйте соединение Coromant Capto®

Фрезерование канавок концевыми фрезами

При фрезеровании канавки или паза, которое часто называют фрезерованием на всю ширину паза, обрабатывается три поверхности:

• Закрытые с обоих концов пазы – карманы – требуют концевых фрез, способных работать с осевой подачей
• Фрезерование на всю ширину паза концевой фрезой – сложная операция. Глубина резания в осевом направлении, как правило, должна составлять 70% длины режущей кромки. При определении оптимального метода обработки паза следует также учитывать жёсткость станка и эвакуацию стружки
• Концевые фрезы чувствительны к воздействию сил резания. Ограничивающими факторами могут быть отжатие и вибрация, особенно при высоких скоростях обработки и больших вылетах

Обработка шпоночных пазов

Эта операция требует отдельных указаний в дополнение к общим рекомендациям по фрезерованию плоскостей и канавок. Направление сил резания и отжим инструмента при фрезеровании закрытого шпоночного паза не позволяют получить точного прямоугольного сечения. Точность обработки может быть повышена, если использовать фрезу несколько меньшего диаметра и обрабатывать паз за два прохода:

1. Фрезерование шпоночных пазов – черновое фрезерование на полную ширину паза
2. Фрезерование уступов – обработка паза по контуру методом встречного фрезерования для обеспечения перпендикулярности стенок.

На чистовых этапах обработки необходимо работать с небольшой глубиной резания, чтобы минимизировать отжим инструмента, что является определяющим фактором качества обработанной поверхности и геометрической точности паза (угол в 90°).

Фрезерование шпоночных пазов за два прохода

Методы расфрезеровывания закрытого паза или кармана в цельной заготовке

​При подготовке к фрезерованию длинных и узких пазов на всю ширину самым распространённым после сверления методом раскрытия карманов является линейное фрезерование с врезанием под углом.
– Глубокие пазы обрабатываются за несколько проходов

Трохоидальное фрезерование

+ Низкие радиальные силы резания – меньше склонность к вибрации
+ Минимальное отжатие при фрезеровании глубоких канавок
+ Производительный метод для:

• обработки сталей высокой твёрдости и жаропрочных сплавов (ISO H и S)
• областей применения, чувствительных к вибрации

+ Диаметр фрезы должен быть не более 70% ширины паза
+ Хорошая эвакуация стружки
+ Выделяется немного тепла
– Требуется больше программирования

Плунжерное фрезерование

​+ Отлично показывает себя при склонности к вибрации:

• с большим вылетом инструмента
• при фрезеровании глубоких пазов
• при недостаточной жёсткости станка или наладки

– Низкая производительность в стабильных условиях
– Требуется остаточное фрезерование/чистовая обработка
– Фрезерование концевыми фрезами может привести к трудностям с эвакуацией стружки
– Ограниченный выбор инструментов

Черновое фрезерование пазов длиннокромочными фрезами

• Фрезы с высоким показателем скорости съёма металла обычно используются для черновой обработки
• Более короткие версии способны фрезеровать пазы глубиной, равной диаметру фрезы, на стабильных и мощных фрезерных станках
• Для таких операций выбирайте станки с 50 конусом, так как работа фрез данного типа сопровождается высокими радиальными усилиями резания
• Проверьте требования к мощности и крутящему моменту, поскольку они зачастую являются ограничивающими факторами для получения оптимальных результатов
• Подбирайте оптимальный шаг зубьев для каждого типа операции

Более длинные исполнения фрез главным образом
предназначены для обработки кромок (по контуру).

Шаг	​L	​​M	​​H
Область применения	Длинные сборки	Универсальные​	Короткие сборки​
​Фрезерование уступов	​Большая глубина a p /a e	​Средняя глубина a p /a e	Небольшая глубина a p /a e
	Небольшая глубина a p /a e	​Ограничения	​__
v c м/мин	​	​	​

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.

Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два, три и более уступов (рис. 55).

Рис. 55. Уступы

Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Г-образные и фасонные (рис. 56, а, 6, в, г, д, е).

Рис. 56. Типы пазов по форме

Пазы любого профиля могут быть сквозными (рис. 57, а), открытыми или с выходом (рис. 57, в) и закрытыми (рис. 57, в).

Рис. 57. Пазы сквозные, с выходом и закрытые

Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках.

К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования оказывают влияние на выбор метода обработки.

Фрезерование уступов и пазов производят дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.

Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами

Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов.

Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (ГОСТ 3964-69), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-72), трехсторонние с прямыми зубьями (по ГОСТ 3755-69). трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями (ГОСТ 8474-60). Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-69). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлением канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными. Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.

Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние (ГОСТ 6469-69). Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние для фрезерования уступов и плоскостей.

Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°.Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежущих фрез).

Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.

Выбор типа и размера дисковых фрез . Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - D, B, d и z. Для фрезерования легко обрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным и крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубьями

Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра фрезы возрастает ее стоимость.

Рис. 58. Выбор диаметра дисковых фрез

Как видно на рис. 58, при глубине фрезерования t и гарантированном зазоре между установочным кольцом и заготовкой в пределах (6÷8) мм должно быть выполнено условие

D - d 1 = 2(t + (6÷8)) мм,

откуда получим выражение для выбора минимального диаметра фрезы

D = 2t + d 1 + (12÷16) мм,

где d 1 - диаметр ступицы фрезы (установочного кольца).

В таблице приведена зависимость диаметра ступицы фрезы d 1 от диаметра отверстия для дисковых фрез.

Наладку и настройку станка на фрезерование уступов дисковыми фрезами поясним на примере обработки уступов призмы (рис. 59, а, б). Выбор типоразмера дисковой фрезы зависит от размеров уступа, марки обрабатываемого материала, мощности электродвигателя станка и других условий.

Рис. 59. Призма

Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно производят двусторонней дисковой фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать трехстороннюю фрезу, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны призмы (рис. 60, а, б). Выбираем трехстороннюю фрезу со вставными ножами по ГОСТ 5348-69, оснащенными пластинками твердого сплава Т15К6. Дцаметр фрезы D = 100 мм, ширина В = 18 мм, число зубьев z = 8. При фрезеровании пазов и уступов тиски должны быть выверены с помощью рейсмуса или индикатора со стойкой и закреплены. Установку и закрепление заготовки производим в машинных тисках с подкладкой. Закрепление дисковой фрезы на оправке производят так же, как и цилиндрической. Режимы фрезерования выбирают либо по справочникам, если они не указаны в операционных картах, либо непосредственно по операционным или инструкционным картам.

Рис. 60. Фрезерование уступа дисковой фрезой

Режим фрезерования для нашего случая: В = 13 мм, t = 4 мм, s z = 0,06 мм/зуб, v = 335 м/мин. По графику (см. рис. 40) определяем число оборотов шпинделя станка - 1000 об/мин.

По графику (см. рис. 41) определяем минутную подачу - s м = 500 мм/мин. Затем производим настройку станка на требуемое число оборотов шпинделя станка и требуемую минутную подачу. Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:

1. Нажатием кнопки «Пуск» включить электродвигатель. Шпиндель должен вращаться в направлении, противоположном направлению винтовой канавки фрезы.

2. Подвести заготовку ручным перемещением стола рукоятки продольного, поперечного и вертикального перемещения под вращающуюся фрезу до легкого касания боковыми режущими кромками заготовки. Затем вращением рукоятки вертикальной подачи опустить стол до выхода фрезы за пределы обрабатываемой заготовки. Далее вращением рукоятки поперечной подачи передвинуть заготовку в направлении фрезы на 13 мм, пользуясь лимбом поперечной подачи. Поднять стол до легкого касания вращающейся фрезой верхней плоскости заготовки. Вращением рукоятки продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы, выключить станок и поднять стол на 4 мм, пользуясь лимбом вертикальной подачи. Застопорить вертикальные и поперечные салазки.

3. Установить кулачки механического выключения продольной подачи стола на длину фрезерования. Включить вновь вращение шпинделя, подать вручную заготовку вращением рукоятки продольной подачи стола по направлению к вращающейся фрезе, включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование первого уступа (см. рис. 60, а). Выключить станок, не производя перемещений стола.

Проверить размер обработанного уступа по ширине и глубине с помощью штангенциркуля. Если размер выдержан неточно, следует исправить дефекты обработки.

4. Порядок установки фрезы относительно заготовки при обработке второго уступа (см. рис. 60, б) зависит от того, какой из размеров надо выдержать точно (размер 13 мм или размер выступа между уступами 89 мм). Так как в нашем примере задан размер 13 мм, то порядок обработки второго уступа будет точно такой же, как и первого. Если бы требовалось выдержать размер выступа по длице, то после обработки первого уступа обработку второго уступа можно проводить по одному из двух вариантов в зависимости от длины выступа. При сравнительно короткой длине выступа следует возвратить стол в исходное положение до выхода фрезы за пределы обрабатываемой заготовки. Затем переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс ширины фрезы, и профрезеровать второй уступ.

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 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 фрезерованием за два перехода - 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 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 рейсмаса 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.

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. 61 размер h отсчитывается от верхней плоскости заготовки, а на рис. 62 размер h задается от нижней опорной поверхности заготовки.

Рис. 61. Установка фрезы на размер h заданный от нижней плоскости

Порядок установки дисковой фрезы в первом случае (см. рис. 61) 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 (рис. 62). 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 пределы 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 установов или габаритов, предусмотренных в приспособлении. На рис. 63 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 63, а) или угольник (рис. 63, б, в), 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.

Рис. 63. Применение установов для фрез

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

Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез

При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез (см. рис. 52). Для получения требуемого размера между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец (см. рис. 34).

При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец.

При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов.

Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры.

На рис. 64 показана схема расположения индикаторных упоров 1 и 2 на горизонтальнофрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола.

Рис. 64. Схема расположения индикаторных упоров

Для упрощения отсчета перемещений стола вместо лимба фрезеровщик Кировского завода Н. М. Пронин предложил приспособление, снабженное счетчиком величин перемещения стола. Подъем и опускание стола на заданную величину с помощью такого приспособления можно производить при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.

Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.

Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами

Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.

Концевые фрезы (ГОСТ 8237-57) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком.

Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.

Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями по ГОСТ 4675-71 предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, свободной ковкой и т. д.

Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 8720-69) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).

В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев 3.

Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.

Получение точного размера по ширине паза можно достичь путем его обработки за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер. В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением.

На рис. 65 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика 5. В это отверстие вставляется втулка под цанги 1 с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами 3. При повороте втулки с помощью гайки 2 при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбе 4 соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).

Рис. 65. Патрон для фрезерования мерных позов стандартнами фрезами

При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке фрезы, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно лишь в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Р х при этом будет направлена вниз и стремиться вытолкнуть фрезу из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая сила резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в шпиндель.

Рис. 66. Фрезерование уступа концевой фрезой

Наладка и настройка на фрезерование уступа . Рассмотрим пример фрезерования уступов в детали (см. рис. 59). Выбираем концевую фрезу с пластинками твердого сплава Т15К6 и коническим хвостиковым диаметром D = 40 мм, с числом зубьев z = 6. Чтобы стружка отводилась вверх по винтовым канавкам для правого направления шпинделя, выбираем фрезу с правым направлением винтовых канавок.

Заготовку устанавливают, выверяют и закрепляют точно так же, как и в случае фрезерования дисковой фрезой. Концевую фрезу закрепляем в переходной втулке и вместе с втулкой вставляем в коническое отверстие шпинделя, предварительно протерев все посадочные поверхности, и закрепляем шомполом. Для детали (см. рис. 59) ширина фрезерования В = 13 мм, глубина резания t = 4 мм.

Принимаем подачу на зуб s z = 0,05 мм/зуб. Скорость резания для концевой фрезы с пластинками твердого сплава составляет v = 180 м/мин. По графику (см. рис. 40) определяем ближайшую ступень чисел оборотов. Принимаем n = 1250 об/мин. Фактическая скорость резания при этом будет v = 160 об/мин. Определяем минутную подачу (см. рис. 41): s = 400 мм/мин.

Обработка первого уступа (рис. 66, а) включает следующие приемы. Вращающуюся фрезу довести до контакта с торцовой поверхностью заготовки призмы; опустить стол до выхода фрезы за габариты заготовки, рукояткой поперечной подачи передвинуть стол с заготовкой в направлении фрезы на 13 мм; поднять стол до легкого касания верхней плоскости заготовки с вращающейся фрезой; вывести заготовку из-под фрезы и поднять стол на 4 мм; включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование.

Обработку второго уступа (рис. 66, б) также можно производить двумя способами, в зависимости от длины выступа. При небольшой длине выступа надо вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс диаметр фрезы. Затем включить продольную подачу и профрезеровать второй уступ. Обработать второй уступ в том случае, если ширина выступа достаточно велика, можно за два перехода: черновой и чистовой.

Наладка станка на обработку пазов , как и в случае их обработки дисковыми фрезами, зависит от способа отсчета размера h. Сначала разберем случай, когда размер h задан от верхней плоскости заготовки (рис. 67). Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности заготовки (положение I). Опустить стол и переместить рукояткой поперечной подачи на размер а (положение II). Далее поднять стол до касания фрезы с верхней поверхностью обрабатываемой заготовки. Затем продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и поднять стол на размер h; включить продольную подачу и профрезеровать паз.

Рис. 67. Установка фрезвы на размер h, заданный от верхней кромки

Теперь рассмотрим случай, когда размер паза отсчитывается от нижней опорной поверхности заготовки, установленной непосредственно на столе или на подкладке (рис. 68). В этом случае следует сначала фрезу довести до соприкосновения с подкладкой или очень аккуратно до соприкосновения с поверхностью стола, если заготовка установлена непосредственно на столе (положение I). Далее надо опустить консоль на размер h (положение II) Включить вращение фрезы и переместить стол в поперечном направлении до легкого соприкосновения с боковой поверхностью заготовки (положение III). Продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить поперечные салазки на размер а (положение IV).

Рис. 68. Установка фрезвы на размер h, заданный от нижней кромки

В ряде случаев для достижения требуемого размера паза по ширине целесообразно обработку производить за две операции: черновую и чистовую. При этом чистовую обработку желательно производить твердосплавными концевыми фрезами.

Фрезерование закрытых пазов

Закрытые пазы обрабатывают на вертикально-фрезерных или горизонтально-фрезерных станках с вертикальной накладной головкой концевыми фрезами. Фрезерование закрытых пазов поясним на примере. В планке из стали 45 толщиной 12 мм необходимо профрезеровать закрытый паз шириной 16 мм и длиной 40 мм.

Выбор типоразмера фрезы . Диаметр фрезы определяется шириной паза. В данном случае D = 16 мм. Примем концевую фрезу с цилиндрическим хвостовиком и нормальными зубьями (z = 4) из быстрорежущей стали Р6М5.

Наладка и настройка станка . Заготовка поступает на фрезерную операцию размеченной, с просверленными отверстиями для выхода концевой фрезы и образования радиуса закругления (рис. 69, а). Заготовку закрепляют в тисках. Верхняя плоскость находится на уровне губок тисков. Следует обратить внимание на правильность расположения параллельных подкладок - они не должны мешать свободному выходу фрезы при фрезеровании паза (рис. 69, б).

Рис. 69. Фрезерование закрытого паза

Настройка станка на режимы фрезерования . Обработку паза производим за три прохода с глубиной резания В 4 мм, подачей на зуб sz - 0,01 мм/зуб, скоростью резания v = 60 мм/мин. Ближайшая ступень чисел оборотов по графику (см. рис. 40) n = 1250 об/мин Минутную подачу определяем по графику (см. рис. 41) или непосредственно по формуле s м = 0,01 х 4 х 1250 = 50 м/мин.

На рис. 69, б показано фрезерование паза. После ввода фрезы в ранее просверленные отверстия сначала дают ручную вертикальную подачу стола на глубину фрезерования (4 мм). Затем включают механическую продольную подачу в одну сторону, выключают ее, дают вертикальную подачу на глубину резания, измеряют направление подачи, включают механическую подачу в другую сторону и т. д., попеременно изменяя направление движения стола и давая подачу на глубину на каждый ход стола. Надо соблюдать особую осторожность при подаче на глубину перед последним проходом в момент выхода фрезы со стороны нижней опорной поверхности.

Другие виды работ, выполняемых концевыми фрезами

Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально-фрезерных и горизонтально-фрезерных станках.

Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных.

На рис. 70 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно производить обработку различных выемок (гнезд).

Рис. 70. Фрезерование наклонной плоскости в тисках

На рис. 71 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовках производится по разметке.

Рис. 71. Фрезерование выемки корпусной детали

Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.

В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.

Фрезерование уступов торцовой фрезой

Фрезерование уступов можно производить как на вертикально-фрезерных, так и на горизонтально-фрезерных станках.

Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно производить при закреплении заготовок в двухпозиционных приспособлениях или в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа (см. рис. 212).

02.11.2018

Действия фрезеровщика при обработке уступов подчиняются логической схеме и в основном осуществляются так же, как и при обработке плоскостей. Поэтому в этом параграфе рассматриваются только некоторые специфические особенности назначения режимов резания и приемов выполнения работ.

При выборе режимов резания для фрезерования уступов необходимо руководствоваться следующими соображениями.

Ширину фрезерования и глубину резания целесообразно выбирать такими, чтобы обработка уступа выполнялась за минимальное количество проходов. Неглубокие уступы (до 15...20 мм) обычно обрабатывают дисковыми фрезами за один проход. Для концевых фрез глубину уступа, фрезеруемую за один проход, ориентировочно принимают равной 0,3...0,5 диаметра фрезы. Более глубокие уступы фрезеруют за два и более проходов. Причем при предварительной обработке по ширине уступа оставляют припуск 0,5...1 мм, который срезают во время окончательного прохода.

Подачу на зуб в зависимости от условий резания можно принимать: для дисковых фрез sz = 0,05...0,12 мм/зуб, для концевых - sz = 0,02...0,08 мм/зуб. При обработке более прочных и твердых материалов, при больших значениях ширины фрезерования и глубины резания, для концевых фрез меньшего диаметра и при более высоком классе шероховатости поверхностей уступа подачу следует принимать соответственно меньшей в указанных пределах.

Выбирая скорость резания, можно руководствоваться ее ориентировочными значениями для обработки плоскостей.

Приемы фрезерования уступов дисковыми и концевыми фрезами принципиально не отличаются между собой. Фреза устанавливается на ширину и глубину уступа методом касания по лимбам поперечной и вертикальной подачи стола. Для этого, пользуясь соответствующими маховичками ручного перемещения стола, подводят боковую сторону заготовки до легкого касания с вращающейся фрезой. Опускают стол настолько, чтобы фреза оказалась немного выше края заготовки. Переводят лимб поперечной подачи на нуль и перемещают стол с заготовкой поперечно на ширину уступа b (рис. 58).

Установка фрезы на глубину уступа h выполняется касанием верхней стороны заготовки с вращающейся фрезой. Затем продольной подачей заготовку выводят из-под фрезы, переводят лимб вертикальной подачи на нуль и поднимают стол на требуемую величину.

Иногда глубина уступа задается на чертеже от нижней плоскости детали. В этом случае установка фрезы на глубину уступа осуществляется в два приема: вначале предварительно от верхней стороны детали на несколько меньшую величину, а затем окончательно по результатам измерения фактически полученного размера.

Детали, имеющие два противоположных уступа, рационально обрабатывать набором дисковых фрез. При точном расстоянии между уступами фрезы располагают на центровой оправке с помощью комплекта точных установочных колец. Для этой же цели можно воспользоваться установочными кольцами нормальной точности совместно с регулируемым кольцом (рис. 59), конструкция которого состоит из двух взаимно свинченных колец 1 и 2, снабженных микрометрическим отсчетным устройством.

Измерение и контроль точности обработки уступов выполняют измерительной линейкой, штангенциркулем, лекальной линейкой, угольником и образцами шероховатости.