Фрезерование плоскостей взаимосвязанных предполагает предъявление к ним особых требований на параллельность и перпендикулярность. Поэтому надо делать так, чтобы взаимосвязанные поверхности обрабатывались за одну установку. Точность фрезерной обработки сопряженных плоскостей во многом зависит от технологических возможностей станка и от метода обработки. В качестве примера рассмотрим обработку граней прямоугольной пластины (рис. 1) на вертикально-фрезерном станке.
Рис. 1. Обрабатываемая пластина: 1-6 - грани
Заготовкой пластины служит брусок размером 110x70x45 мм (рис. 2), вырезанный автогеном из стального листа толщиной 45 мм; материал - конструкционная сталь (твердость HB 270).
Рис. 2. Заготовка пластины
Заготовку обрабатывают используя вертикально-фрезерные станки, где основными приспособлениями являются машинные тиски, размерные подкладки и прихваты.
Учитывая высокие требования к готовой детали по точности основных размеров, и взаимного расположения плоскостей, принимаем такую последовательность обработки.
Устанавливаем заготовку в тисках (рис. 3) на размерную подкладку и предварительно зажимаем. Индикатором или рейсмасом (с точностью 0,5 мм) выверяем правильность установки заготовки по грани 5 (при необходимости выравниваем заготовку, постукивая медным молоточком по грани 5).
Рис. 3. Зажим заготовки в тисках
Торцовой твердосплавной фрезой (Ø160 мм; z=12) за два хода (4 мм +1 мм) обрабатываем грань 5 заготовки на глубину 5 мм при ширине фрезерования 110 мм (при этом усилия резания должны прижимать деталь к неподвижной губке тисков). Режимы обработок: при первом ходе - минутная подача Sм=192 мм/мин, частота вращения фрезы n=160 об/мин, v=80 м/мин, Sz=0,1 мм/зуб; при втором ходе - Sм=307 мм/мин, v=160 м/мин, Sz=0,06 мм/зуб, n=320 об/мин.
Устанавливаем заготовку обработанной плоскостью 5 на мерную подкладку и прижимаем (со стороны граней 2 и 4) двумя прихватами (рис. 4). Продольным ходом стола с помощью рейсмаса выставляем деталь по грани 1 с точностью 1 мм, после чего окончательно зажимаем заготовку.
Рис. 4. Зажим заготовки прихватами
Концевой быстрорежущей фрезой (Ø50 мм, z=6) обрабатываем грани 1 и 3, оставив припуск (по 1 мм на сторону) на окончательную обработку. Режим обработки: Sм=72 мм/мин, n=200 об/мин, v=33 м/мин, Sz=0,06 мм/зуб.
Устанавливаем заготовку в тисках (плоскостью 6 вверх), базируя по обработанным граням 1 и 3, и выставляем ее по плоскости 5 (с точностью 0,05-0,1 мм) с помощью индикатора (с ценой делений 0,01 мм).
Торцовой твердосплавной фрезой за два хода (так же, как плоскость 5) обрабатываем плоскость 6; режимы резания те же, что при обработке плоскости 5. После первого хода замеряем толщину пластины и назначаем соответственную глубину фрезерования, стремясь получить размер 35-0,5 мм.
Устанавливаем заготовку обработанной плоскостью 6 на мерную подкладку и прижимаем двумя прихватами (см. рис. 4) со стороны граней 1 и 3. Поперечным ходом стола выставляем деталь по грани 1 с точностью 0,05-0,1 мм, после чего окончательно зажимаем заготовку.
Концевой твердосплавной фрезой (Ø50 мм, z=6) обрабатываем грани 2 и 4 на глубину 5 мм за два хода (4 мм +1 мм). Режим обработки: при первом проходе - Sм=300 мм/мин, n=500 об/мин, v=80 м/мин, Sz=0,1 мм/зуб; при втором ходе - Sм=360 мм/мин, n=1000 об/мин, v=160 м/мин, Sz=0,06 мм/зуб.
Поворачиваем заготовку на 90° и зажимаем ее (со стороны граней 2 и 4), выверяя по грани 2 с точностью 0,02 мм.
Окончательно обрабатываем грани 1 и 3 твердосплавной концевой фрезой (Ø50 мм). Режим обработки: Sм=360 мм/мин, n=1000 об/мин, v=160 м/мин, Sz=0,06 мм/зуб.
При обработке этой же пластины используя консольные горизонтально-фрезерные станки можно полностью использовать описанную маршрутную технологию со следующими изменениями: на операциях 2 и 6 вместо торцовых фрез использовать цилиндрические фрезы; на операциях 4, 8 и 10 вместо концевых фрез диаметром 50 мм использовать торцовые фрезы (Ø80 мм), оснащенные ножами из твердого сплава Т15К6.
Линейные размеры готовой пластины проверяют с помощью штангенциркуля (с ценой деления 0,05 мм).
Плоскостность поверхностей и параллельность смежных поверхностей контролируют на плите с помощью индикаторной стойки (рис. 5) Индикатор (на магнитной стойке) жестко устанавливают на плите и настраивают на размер детали. Затем замеряют образующую плоскость в нескольких точках и строят (по показаниям индикатора) кривую отклонения размера по длине плоскости. При замере образующей деталь плотно прижимают к плите и проводят под ножкой индикатора, которая (с помощью пружины) постоянно поджимается к детали.
Рис. 5. Контроль плоскостности детали
Перпендикулярность смежных плоскостей контролируют следующим образом (рис. 6): на контрольную плиту устанавливают точный измерительный угольник (с углом 90°); обработанный брусок плоскостью 1 или 3 прижимают к вертикальной грани угольника; индикатор со стойкой перемещают по грани 4 в продольном направлении; нарастающие показания определяют отклонение от перпендикулярности двух смежных плоскостей.
Рис. 6. Контроль перпендикулярности плоскостей
Достижимая точность обработки плоскостей на фрезерных станках приведена на рис. 7.
Рис. 7. Точность обработки (мм) плоскостей на длине 300 мм на фрезерных станках
Брак при обработке поверхностей
При обработке отдельных или сопряженных поверхностей корпусных деталей могут быть следующие виды брака: недопустимая шероховатость обработанной поверхности; отклонение плоскостности обработанной поверхности; отклонения от параллельности и перпендикулярности сопряженных плоскостей.
На шероховатость поверхности при фрезеровании влияют следующие факторы:
- Режим обработки (скорость резания, подача на зуб, глубина фрезерования и вид охлаждающей жидкости). Для уменьшения шероховатости обрабатываемой поверхности следует повышать скорость резания, уменьшать подачу на зуб и глубину резания.
- Жесткость системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь). Для повышения жесткости системы СПИД необходимо: подтянуть зажимные винты приспособления; если используются гидравлические зажимные устройства и пневматические зажимные устройства, то - проверить давление в сети; отрегулировать частоту вращения шпинделя, чтобы выйти из зоны резонансных колебаний; повысить жесткость зажима инструмента; удалить грязь из отверстия в шпинделе.
- Настройка станка, точности геометрических параметров и степень износа зубьев фрезы. При обслуживании станка следует правильно установить поворотную фрезерную головку, уменьшить вспомогательный угол в плане на фрезе, улучшить качество заточки инструмента, контролировать зубья фрезы, качество режущих кромок инструмента и его износ.
- Механические свойства которые имеет обрабатываемый материал и режущий инструмент. Необходимо проверять твердость заготовки (в нескольких точках), качество заточки инструмента и его твердость, своевременно изменять режимы резания (например, при наклепе).
Отклонение от плоскостности обработанной поверхности характеризуется выпуклостью, вогнутостью, волнистостью и зависит от наклона фрезы, деформации обрабатываемой детали, неудовлетворительного состояния направляющих (их повышенного износа или недостаточной затяжки клиньев и планок).
Отклонения от параллельности и перпендикулярности сопряженных плоскостей зависят от точности станка (если обе поверхности обработаны за одну установку); точности установки (выверки) детали в приспособлении (если сопряженные плоскости обрабатываются за несколько установок); качества выверки приспособления на станке; состояния базовых поверхностей (отсутствия грязи, стружки и др.).
