animateMainmenucolor
activeMenucolor
Главная / Фрезерный станок с ЧПУ / Обработка Уступов И Пазов На Фрезерном Станке

Обработка Уступов И Пазов На Фрезерном Станке

Уступом называется углубление с края детали, открытое в поперечном сечении с двух сторон. Паз - углубление на поверхности детали, открытое в поперечном сечении с одной стороны. Пазы небольших размеров принято называть канавками.

В продольном направлении уступы, пазы и канавки бывают: открытые (рис. 1, а и б), закрытые (рис. 1, в и г) и полуоткрытые (рис. 1, д и е). Кроме того, пазы и канавки в поперечном сечении делятся на глухие (рис. 1, е) и сквозные (рис. 1, ж). У первых имеется дно, у вторых его нет.

Рис. 1. Разновидности уступов, пазов и канавок

Точность обработки уступов, пазов и канавок в общем случае определяется:

  • точностью выполнения размеров;
  • правильной геометрической формой;
  • точностью расположения относительно других поверхностей детали;
  • шероховатостью сторон.

Возможные погрешности не должны превышать допустимых отклонений, обусловленных техническими требованиями чертежа.

Фрезы для обработки уступов, пазов, канавок

Для обработки уступов, пазов, канавок предусмотрены дисковые и концевые фрезы. Дисковые пазовые фрезы изготавливаются цельными из быстрорежущих сталей с остроконечными (рис. 2, а) и затылованными зубьями (рис. 2, б). Они предназначены для фрезерования точных по ширине пазов и выпускаются в двух исполнениях:

  • для пазов с точностью обработки по девятому квалитету H9 или десятому - 10;
  • для шпоночных пазов с предельными отклонениями ширины по ПШ (посадка шпонок), которые маркируются на торце фрезы.
Дисковые пазовые фрезы

Рис. 2. Дисковые пазовые фрезы: а - фреза с остроконечными зубьями; б - фреза с затылованными зубьями

Для фрезерования уступов могут быть использованы дисковые двусторонние фрезы преимущественно сборной конструкции (рис. 3). По действующему стандарту такие фрезы выпускаются право- и леворежущими, что позволяет выполнять одновременную обработку двух уступов комплектом фрез, устанавливаемых на центровых оправках.

Более универсальными являются дисковые трехсторонние фрезы, которыми можно обрабатывать как уступы, так и пазы. Они бывают цельными из быстрорежущей стали либо сборными с ножами из быстрорежущей стали или оснащенными твердым сплавом.

Рис. 3. Фреза дисковая двусторонняя сборная со вставными ножами, оснащенными твердым сплавом

Цельные трехсторонние фрезы изготавливаются с прямыми (рис. 4, а) или с разнонаправленными зубьями (рис. 4, б), ширина которых, как и у пaзовых фрез, выполняется по десятому квалитету Н10 или по ПШ. Поэтому их можно применять для обработки точных по ширине пазов. Сборные трехсторонние фрезы (рис. 4, в и г) имеют невысокую точность по ширине и изготавливаются только с разнонаправленными зубьями.

Фрезы дисковые трехсторонние

Рис. 4. Фрезы дисковые трехсторонние

Уступы и пазы могут быть обработаны также концевыми фрезами из быстрорежущей стали (рис. 5, а), которые состоят из рабочей части 1, шейки 2 и хвостовика 3. Хвостовики выполняются цилиндрическими (для фрез диаметром до 20 мм) и коническими по системе инструментальных конусов Морзе. Стандартами предусмотрен выпуск таких фрез диаметром 3...50 мм с нормальными и крупными зубьями, которые располагаются по окружности неравномерно с целью создания более спокойных условий резания.

Промышленностью также освоен выпуск концевых фрез, оснащенных винтовыми твердосплавными пластинами (рис. 5, б), с монолитной рабочей частью и коронками из твердого сплава, которые значительно повышают производительность фрезерования, особенно при обработке высокопрочных сталей и сплавов.

Для чернового фрезерования отливок, поковок с увеличенными припусками на обработку выпускаются обдирочные фрезы с затылованными зубьями (рис. 5, в) диаметром 25...80 мм. На главных режущих кромках таких фрез в шахматном порядке выполнены стружкоразделительные канавки, благодаря чему фрезы способны срезать значительные слои металла за один проход, обладают более высокой стойкостью и виброустойчивостью по сравнению с обычными концевыми.

Фрезы концевые

Рис. 5. Фрезы концевые

Выбор фрез для обработки уступов и пазов

Более высокая производительность обработки уступов и пазов на фрезерном станке обеспечивается применением дисковых фрез, которые по сравнению с концевыми имеют большее число зубьев, более прочны и жестки и в связи с этим способны работать с большей глубиной резания и подачей. Вместе с тем концевые фрезы незаменимы при обработке полуоткрытых и закрытых пазов и уступов, при работах на вертикально фрезерных станках, особенно при обработке крупногабаритных деталей, имеющих несколько уступов и пазов.

Точные пазы фрезеруют пазовыми и цельными трехсторонними фрезами, пазы невысокой точности - трехсторонними сборными и концевыми фрезами.

Трехсторонние и концевые фрезы после переточки по задним поверхностям зубьев теряют первоначальный размер. В связи с этим при отсутствии требуемого размера их выбирают несколько меньшими по ширине (на 1...2 мм) и выполняют фрезерование пазов за два прохода - вначале по одной стороне, затем окончательно по второй.

Рис. 6. Схема для определения минимального диаметра дисковой фрезы

Диаметр дисковых фрез следует выбирать возможно меньшим, так как в этом случае уменьшается момент силы сопротивления резанию, фреза приобретает большую жесткость и виброустойчивость. Минимально возможный диаметр D дисковой фрезы можно определить по рис. 6 из равенства

(D-d1)/2=t+(6...8),

где - глубина паза (уступа), мм; d1 - диаметр установочного кольца (см. таблицу на рис. 7), мм; 6...8 - гарантированный зазор между установочным кольцом и заготовкой, мм.

Преобразуя равенство, получим

D=2t+d1+(12..16).

Если уступ обрабатывается концевой фрезой, ее диаметр можно определить в зависимости от ширины уступа В по формуле

D=(1,4...1,7)В.

Рис. 7. Диаметр установочных колец d1 в зависимости от размеров центровых оправок d

Особенности установки фрез на станке при фрезеровании уступов и пазов.

Установка на станке дисковых фрез принципиально не отличается от ранее рассмотренных правил установки цилиндрических фрез на центровых оправках. Особенностью в данном случае являются более высокие требования, предъявляемые к торцовому биению дисковых фрез при обработке пазов, которое не должно превышать 0,02...0,03 мм.

Концевые фрезы с коническим хвостовиком устанавливаются в отверстие шпинделя при помощи переходных втулок и затягиваются через его сквозное отверстие шомполом.

При необходимости частой смены концевых фрез с коническим хвостовиком целесообразно пользоваться быстросменным патроном (рис. 8, а), который состоит из корпуса 4, переходной втулки 3 и гайки 2. Установка фрезы 1 с помощью такого патрона осуществляется в следующем порядке. Корпус патрона с навернутой гайкой устанавливается в отверстие шпинделя и затягивается шомполом. Затем коническим хвостовиком фрезу вводят в отверстие переходной втулки и затягивают винтом 5. После этого втулку вставляют в отверстие корпуса патрона так, чтобы ее поводковые выступы 7 прошли через пазы гайки и вошли в такие же торцовые пазы корпуса. Закрепление втулки осуществляется затяжкой гайки накидным ключом. Винт 6 ограничивает поворот гайки и позволяет (при левом крайнем положении) быстро совмещать ее пазы с пазами корпуса. Патроны снабжаются сменными переходными втулками с коническими отверстиями Морзе различных номеров.

Концевые фрезы с цилиндрическими хвостовиками устанавливаются на станке при помощи цангового патрона, одна из конструкций которого приведена на рис. 8, б. В корпус 1 патрона вставляется сменная упругая цанга 2 совместно с фрезой. Закрепление фрезы производится завинчиванием гайки 3. При этом цанга, продвигаясь в отверстие корпуса, за счет конического сопряжения сжимается и прочно закрепляет фрезу.

Рис. 8. Патрон для концевых фрез: а - быстросменный; б - цанговый

Методы обработки уступов

Методы обработки уступов призматической заготовки показаны на рис. 9, из которого видно, что два уступа кулачка можно обработать следующими способами: фрезерованием концевой фрезой используя вертикально-фрезерные станки (рис. 9, а); фрезерованием торцовой фрезой используя горизонтально-фрезерные станки (рис. 9, б); последовательным фрезерованием трехсторонней дисковой фрезой сначала одного, а затем другого уступа (рис. 9, в); одновременным фрезерованием двух уступов набором из двух трехсторонних фрез, установленных на оправке горизонтально-фрезерного станка (рис. 9, г); набором из трех фрез (рис. 9, д) (при этом одновременно с уступами обрабатывают и верхнюю площадку кулачка).

Рис. 9. Методы обработки уступов кулачка

Призматическую заготовку 2 кулачка (рис. 10) зажимают в тисках (перемещением подвижной губки 3), предварительно установив ее на мерную подкладку 4. При обработке необходимо стремиться, чтобы силы резания прижимали заготовку 2 к неподвижной губке 1 тисков, которая служит базой.

Рис. 10. Схема зажима призматической заготовки

Методы обработки пазов

Рассмотрим метод обработки пазов на вертикально-фрезерном станке концевой твердосплавной фрезой Ø40 мм (число зубьев z=6) за два хода, который является наиболее производительным при обработке пазов кулачка (см. рис. 9) при длине паза l=60 мм.

На столе фрезерного станка устанавливают машинные тиски таким образом, чтобы плоскость губок была параллельна продольному ходу стола. Тиски закрепляют болтами через сухари, установленные в Т-образных пазах стола. Точность установки тисков проверяется индикатором, который крепится на фрезерной бабке и упирается в неподвижную губку тисков. При контроле точности установки тисков стол станка перемещают в продольном направлении. Перед установкой инструмента в шпиндель фрезерной головки концы шпинделя и оправки тщательно протирают технической салфеткой.

Перед установкой на станок концевую фрезу собирают на оправке и настраивают на размер (вне станка, на специальном приспособлении). Особенно точная настройка инструмента на размер необходима при работе на станках с ЧПУ, так как от этого зависит точность фрезерной обработки.

Базирование призматической заготовки происходит в тисках (см. рис. 10) по ее длинной стороне с таким расчетом, чтобы верхняя грань заготовки выступала над тисками на 22-25 мм, для чего деталь устанавливают на подкладку 4. Затем заготовку поджимают к заранее выставленной неподвижной губке 1 тисков и к подкладке 4 и зажимают подвижной губкой 3. Как правило, подвижная губка 3 имеет большой зазор в паре винт - гайка, поэтому точность базирования определяется губкой 1.

Режим обработки выбирают в зависимости от свойств обрабатываемого материала, марки инструмента и припусков на обработку: Sz=0,08 мм/зуб; v=120 м/мин (что соответствует частоте вращения шпинделя 1000 об/мин при диаметре фрезы 40 мм). Тогда минутная подача Sм=Szzn=0,08x6x100=480 мм/мин.

Так как на станке ближайшая подача равна 500 мм/мин, то фактическая подача на зуб Sz=(Sм/zn)=500/(6x1000)=0,083 мм/зуб.

Таким образом, фактические параметры режима обработки следующие: инструмент - твердосплавная фреза Ø40 мм из твердого сплава Т15К6; v=120 м/мин; n=1000 об/мин; Sм=500 мм/мин; Sz=0,083 мм/зуб; применяемая СОЖ - эмульсия.

Рис. 11. Обработка пазов кулачка

Обработку производят в такой последовательности (рис. 11):

  • Предварительно настроенную (вместе с оправкой) фрезу устанавливают в шпиндельную бабку станка и зажимают.
  • Заготовку (см. рис. 9) зажимают в тисках.
  • Устанавливают необходимую частоту вращения шпинделя и включают станок.
  • Вращающуюся фрезу вручную подводят до касания (периферией) с наибольшей стороной заготовки. Лимб поперечной подачи станка устанавливают на нуль и заготовку уводят вправо.
  • Заготовку (по лимбу) подают на фрезу на размер 10 мм, равный ширине уступа.
  • Вертикальной подачей заготовку опускают вниз так, чтобы она была ниже торца фрезы, а под фрезу.
  • Вручную (вертикальной подачей стола) заготовку поднимают и доводят до касания с вращающейся фрезой; лимб устанавливают на ноль.
  • Заготовку снова отводят вправо и затем поднимают на необходимый размер 20+0,2 мм.
  • Вручную (продольной подачей стола) заготовку подводят к фрезе (с зазором 2-4 мм) и затем включают автоматическую продольную подачу.
  • После окончания резания и выхода центра фрезы за пределы заготовки на 1-3 мм заготовку (поперечной подачей) на быстром ходу выводят из зоны резания и перемещают в крайнее правое положение.
  • Поперечной подачей (по лимбу, от нулевой точки) заготовку перемещают на величину l=10+15+40=65 мм, где 10 мм - ширина уступа, 15 мм - ширина перемычки, 40 мм - диаметр фрезы.
  • Заготовку на быстром ходу подводят к фрезе (с зазором 2-4 мм) и включают рабочую подачу.
  • После окончания обработки деталь выводят из зоны резания и выключают станок.
  • Не снимая детали со стола станка, контролируют обработанные поверхности с помощью штангенциркуля (с ценой деления 0,05 мм).