Приспособлением для фрезерной обработки называется дополнительное оборудование к фрезерному станку, позволяющее устанавливать, ориентировать и зажимать заготовку соответственно требованиям технологического процесса.
По степени специализации фрезерные приспособления делятся на следующие виды: специальные, универсальные, универсально-наладочные, универсально-сборные.
Повышение производительности труда, снижение себестоимости и повышение точности обработки во многом определяются оптимальным выбором станочных приспособлений.
Станочные приспособления подразделяются на универсальные и специальные. Универсальные приспособления предназначены для установки и закрепления разнообразных по форме и размерам заготовок и применяются в единичном и мелкосерийном производстве. Специальные приспособления предназначены для установки и закрепления одинаковых по форме и размерам заготовок и применяются в крупносерийном и массовом производстве. Установка и крепление детали в приспособлениях на станке может производиться вручную, полуавтоматически или автоматически.
Специальные фрезерные приспособления
Специальные приспособления - это технологическая оснастка, предназначенная для закрепления конкретных деталей при их обработке на одной операции. Специальные приспособления применяются в крупносерийном и массовом производстве и наиболее полно отвечают требованиям по точности и производительности обработки.
Специальные, предназначенные для выполнения одной операции при обработке определенной детали (или группы однотипных деталей). Применяются преимущественно в массовом и крупносерийном производствах, отчасти и в серийном.
Применение специальных приспособлений особенно эффективно в условиях крупносерийного производства, так как при единичном производстве использование специальных расточных приспособлений целесообразно только для особо точных и повторяющихся в производстве деталей. Точность обработки детали определяется точностью самого приспособления и инструмента и почти не зависит от состояния станка и квалификации рабочего.
Целесообразность применения приспособления зависит от серийности и трудоемкости обработки детали. Производительность труда при использовании приспособлений значительно возрастает (в 2-10 раз).
Универсальные фрезерные приспособления
Универсальные приспособления - это технологическая оснастка к универсальным металлорежущим станкам, расширяющая их технологические возможности и поставляемая, как правило, со станком. К таким приспособлениям относятся машинные тиски, делительные головки, поворотные столы, крепежные наборы (рис. 1), прихваты и др. Универсальные приспособления применяются в основном в индивидуальном и мелкосерийном производстве.
Рис. 1. Крепежный набор: 1 - заготовка; 2 - гайка; 3 - прихват; 4 - регулируемая опора; 5 - болт; 6 - стол станка
Универсальные приспособления актуальны когда происходит фрезерная обработка деталей на станках с ЧПУ (зажимные тиски, самоцентрирующие патроны, делительные головки, поворотные столы, круглые столы и другие нормальные принадлежности и приспособления), которые могут быть налажены для установки, фиксации и закрепления данной заготовки. Универсальные приспособления и принадлежности к фрезерным станкам значительно расширяют область выполняемых фрезерным станком работ, упрощают работу на станке, сокращают вспомогательное время и увеличивают производительность. Универсальные приспособления для фрезерования и принадлежности иногда называют нормальными. Их широко применяют в единичном и мелкосерийном производствах, а также в ремонтных, инструментальных и экспериментальных цехах.
Универсально-наладочные фрезерные приспособления
Универсально-наладочные, предназначенные для обработки деталей, близких по конструктивно-технологическим параметрам, но требующих переналадки на каждый типоразмер детали (тиски со сменными губками, круглые и поворотные столы, делительные устройства и т. д.); переналадка приспособления осуществляется путем установки сменных элементов (наладок) или регулировки их положения.
Универсально-сборные фрезерные приспособления
Универсально-сборные приспособления - это переналаживаемая технологическая оснастка, включающая в себя унифицированные базовые детали и сменные переналаживаемые элементы. Универсально-сборные приспособления наиболее широко применяются в мелкосерийном и серийном производстве. Они являются специализированными приспособлениями, которые компонуются из деталей и сборочных единиц, объединенных в комплекты в зависимости от ширины Т-образного паза стола станка или базовой плиты.
Универсально-сборные (УСП), собираемые из нормализованных деталей и узлов, находящихся в комплекте на складе. После использования УСП разбирают на составные элементы, из которых затем можно собрать новое приспособление.
По степени механизации и автоматизации различают следующие группы приспособлений для фрезерной обработки:
- ручного действия, в которых загрузка и выгрузка, зажим и раскрепление обрабатываемых деталей производятся вручную;
- полуавтоматические, в которых зажим и раскрепление обрабатываемых деталей производятся автоматически, а установка и съем - вручную;
- автоматические, в которых все движения, связанные с установкой, зажимом, раскреплением и снятием деталей, производятся автоматически, т. е. без вмешательства рабочего.
Приводы станочных приспособлений классифицируются по источнику энергии и методам компоновки с приспособлениями.
По источнику энергии приводы делятся на пневматические, пневмогидравлические, гидравлические, пружинно-пневматические (рабочий ход и зажим под действием пружины), электромеханические, магнитные, вакуумные, центробежно-инерционные.
По методам компоновки различают приводы: встроенные, когда отверстия под поршни или полости под диафрагмы силового привода расточены непосредственно в корпусе приспособления, и отделенные, когда привод полностью отделен от приспособления и представляет собой самостоятельный силовой агрегат, используемый в компоновках с различными приспособлениями.
Отделенный привод является наиболее прогрессивным в области проектирования и эксплуатации станочных приспособлений.
Основные направления в проектировании приспособлений для фрезерования
В условиях массового, серийного и единичного производств к конструкциям приспособлений для фрезерной обработки и их приводов предъявляются различные требования, в зависимости от которых определяются степень специализации приспособлений, уровень их механизации и автоматизации и основные направления дальнейшего развития.
В крупносерийном и массовом производствах экономически оправдывается применение специальных приспособлений для фрезерования с встроенным и отделенным пневматическим, пневмогидравлическим или гидравлическим приводом. Помимо общих требований - точность, жесткость, компактность - главная задача сводится к максимальной механизации и автоматизации приспособлений с целью повышения производительности и облегчения труда рабочих. Широко внедряются многоместные, полуавтоматические и автоматические приспособления, столы для непрерывной обработки, автоматические поворотные и делительные столы для позиционной обработки, многошпиндельные приставные и агрегатные головки, загрузочные устройства и т. п.
В серийном производстве, как и в массовом, задача повышения производительности и облегчения труда рабочих является главной, поэтому и здесь приспособления должны быть быстродействующими, т. е. максимально оснащенными механизированными силовыми приводами, а в ряде случаев полуавтоматическими.
Наряду с этим в мелкосерийном и единичном производствах к конструкциям приспособлений для фрезерной обработки предъявляется ряд дополнительных требований, вытекающих из специфики этих производств:
- сокращение сроков и стоимости подготовки производства, что в условиях большой номенклатуры и частой смены объектов производства имеет решающее значение;
- сокращение времени на переналадку оборудования, что очень важно при внедрении групповых технологических процессов и организации групповых потоков в серийном машиностроении;
- экономичность приспособлений.
В наибольшей степени указанным требованиям отвечают переналаживаемые (групповые и универсальные) и универсально-сборные (система УСП) приспособления.
Как выбрать рациональное станочное приспособление для фрезерования?
Фрезеровщику редко приходится самому конструировать станочное приспособление, также вряд ли ему приходится производить расчет его на жесткость, точность закрепления и базирования. Однако квалифицированный фрезеровщик должен знать правила базирования заготовок, чтобы сознательно подойти к установке ее при выполнении операции; он должен знать основные типы, назначение и область применения установочных, зажимных и направляющих элементов станочного приспособления, чтобы дать технологу и конструктору свои предложения по улучшению, модернизации и даже новой конструкции применяемого для данной операции приспособления; он должен быть в курсе современных конструкций универсальных (нормальных и переналаживаемых) приспособлений, позволяющих механизировать и автоматизировать фрезерную операцию.
Приспособление для фрезерования торцов
Приспособление для фрезерования торцов (рис. 2) применяются на предприятиях имеющих горизонтально-фрезерные станки. Приспособление располагает корпусом 4, который хвостовиком-шпонкой вставляют в паз стола станка и закрепляют к столу болтом 6 и гайкой 2. Деталь прижимают к корпусу приспособления в положении, когда ее обрабатываемый торец слегка выступает за край стола, и закрепляют на столе двумя прихватами 3. Прихваты можно сдвигать относительно пазов стола. Штифт 1 предотвращает поворот прихвата при закреплении детали. Для деталей шириной свыше 100 мм следует применять два комплекта приспособлений. Приспособление позволяет устанавливать и закреплять несколько деталей одновременно с упором (в угольник 5) торцами, противоположными обрабатываемым; фрезеровать детали под углом 90° относительно базовых поверхностей, которыми деталь прижимается к корпусу приспособления и поверхности стола.
Рис. 2. Приспособление для фрезерования торцов
Приспособление для фрезерования деталей типа крышек и планок
Универсальное приспособление для фрезерования деталей типа крышек и планок (рис. 3) закрепляют на столе фрезерного или плоскошлифовального станка. Базирование деталей происходит на неподвижной планке 3 и подвижной опоре 4, которую устанавливают (в зависимости от размеров обрабатываемой детали) перемещением вдоль Т-образных пазов плиты 1 закрепляют винтами 6. Деталь прижимают к рифленой базовой поверхности планки 5 подвижными прихватами 2, которые устанавливают в зависимости от высоты обрабатываемой детали.
Рис. 3. Универсальное приспособление для фрезерования деталей типа крышек и планок
Приспособление для фрезерования фасок и скосов
Универсальное приспособление для фрезерования фасок и скосов (рис. 4) на деталях типа планок, плит и крышек имеет корпус 1, поворотный стол 2, зажимные болты 8 и 14, базовые планки 3 и зажимное регулируемое устройство, допускающее закрепление обрабатываемых деталей различной длины. Приспособление регулируют перестановкой тяги 11 с закреплением ее в необходимом положении планкой 12 и винтом 13. Угол скоса или фаски устанавливают поворотом стола 2 по нониусу. Базовые планки 3 могут закрепляться винтами 4 в любом из четырех положений в зависимости от ширины обрабатываемых деталей. Упор 5 фиксируют и закрепляют штифтами 7 и винтами 6. Обрабатываемую деталь закрепляют подвижной губкой 10 и винтами 9.
Рис. 4. Универсальное приспособление для фрезерования фасок и скосов
Приспособления и устройства к фрезерным станкам
Фрезерные станки с прерывистым циклом обработки (горизонтально-фрезерные, резьбофрезерные, зубофрезерные и др.) имеют вспомогательные (холостые) обратные ходы. Если на поворотном столе станка установить два приспособления, то можно вести обработку и на вспомогательном ходу, поскольку время фрезерования заготовки, установленной в одном приспособлении, можно использовать для установки следующей заготовки в другое приспособление. Если оборудовать горизонтально-фрезерные станки специальными приспособлениями конвейерного или барабанного типа (рис. 5), а вертикально-фрезерные станки - вращающимся столом, это позволит осуществлять на этих станках непрерывный цикл обработки. Комплексная обработка заготовок на фрезерных станках достигается применением многоместных приспособлений и комбинированных инструментов (фасонных фрез, наборов фрез на общей оправке и др.).
Быстродействующие зажимные устройства позволяют сократить вспомогательное время обработки на установку и закрепление обрабатываемых деталей, которое особенно велико в мелкосерийном и единичном производстве, а также при обработке крупных деталей.
В условиях мелкосерийного и единичного производства применяют пневматические зажимные устройства и гидравлические зажимные устройства с приставными унифицированными приводами, когда силовой агрегат используют в качестве универсального привода, от которого могут работать различные приспособления.
Рис. 5. Приспособления к горизонтально-фрезерному станку: a - конвейерного типа; б - барабанного типа
Приспособление для фрезерования шпоночных пазов и лысок на валиках
Универсальное приспособление для фрезерования шпоночных пазов и лысок на валиках (рис. 6) имеет регулируемую призму 2, закрепленную в поперечном Т-образном пазу корпуса 1, и сменную призму 3, закрепленную в продольном Т-образном пазу корпуса 1. На призмах 2 и 3 устанавливают ступенчатый или гладкий цилиндрический валик и зажимают его регулируемым прихватом 4 с помощью рычажного зажима 5 и пневматического диафрагменного цилиндра 6, находящихся в корпусе приспособления. Положение обрабатываемой детали в осевом направлении определяется упором в торец призмы 3.
Фрезу устанавливают по центру призмы 3 так, чтобы она касалась наружной поверхности валика, а стол станка с деталью перемещался относительно фрезы на величину A=R+r (где R - радиус обрабатываемого валика в точке касания фрезы, мм; r - радиус фрезы, мм). В горизонтальной плоскости фрезу устанавливают так, чтобы она касалась определенного торца валика и смещалась относительно валика на требуемый размер по чертежу.
Рис. 6. Универсальное приспособление для фрезерования шпоночных пазов и лысок на валиках
Приспособление для фрезерования радиусных поверхностей на валах и втулках
Приспособление для фрезерования радиусных поверхностей на валах и втулках (рис. 7) устанавливают на поворотный стол вертикально-фрезерного станка или съемный поворотный стол. Для получения поверхности нужного радиуса приспособление передвигают по пазу поворотного стола. Сменный упор 1 определяет необходимое расстояние от оси радиусной поверхности до торца втулки (при фрезеровании упор снимают). Призмы 3 и 4 переставляют вдоль шпоночного паза в зависимости от радиуса закругления обрабатываемой поверхности. Прихват 2 также можно перемещать и поворачивать при зажиме деталей различного диаметра в наиболее удобном месте.
Рис. 7. Приспособление для фрезерования радиусных поверхностей на валиках и втулках
Приспособление для фрезерования шпоночных пазов на длинных валах
Приспособление для фрезерования шпоночных пазов на длинных валах (рис. 8) имеет плиту 9 и стойки 10 и 2, в которых на одинаковой высоте расточены отверстия для постоянных втулок 7 и 8. Сменные втулки 1 изготовляют в соответствии с диаметром обрабатываемых валов. Фиксаторы 4 (с откидной ручкой 3) имеют в пазу вала посадку С и обеспечивают расположение базового шпоночного паза в вертикальной или горизонтальной плоскостях. Винтом 6 вал закрепляют в нужном положении. Бронзовый наконечник 5 исключает опасность повреждения вала от действия силы зажима.
Рис. 8. Приспособление для фрезерования шпоночных пазов на длинных валах
Элементы приспособлений для фрезерного станка
Приспособление - технологическая оснастка к станку, предназначенная для базирования и крепления на ней заготовок. Применение приспособлений способствует:
- повышению производительности труда за счет снижения основного и вспомогательного времени;
- снижению погрешности обработки;
- расширению технологических возможностей оборудования;
- улучшению условий труда, повышению безопасности работы.
Приспособления классифицируют по различным признакам. Так, например, в зависимости от степени специализации приспособления подразделяют на универсальные, универсально-наладочные и специальные. Особую группу составляют сборно-разборные приспособления. Основные элементы приспособлений рассмотрим на примере фрезерного четырехместного приспособления, используемого при обработке лысок на заготовках типа валиков (рис. 9).
Рис. 9. Типовые элементы фрезерного приспособления: а - специального; б - универсально-сборного (УСП)
Корпус 1 фрезерного приспособления имеет специальные пазы - проушины, которые позволяют гайкой 7 с болтом 8 крепить приспособление к столу фрезерного станка. У большинства фрезерных приспособлений в пазах основания корпуса крепят две направляющие шпонки 6. Эти шпонки определяют положение приспособления (при его установке на стол станка) на оси центрального (продольного) Т-образного паза стола станка и должны входить в паз с минимальным зазором.
Установочные (базовые) элементы 2 приспособления служат для базирования заготовки в приспособлении.
Относительно установочных элементов приспособления задается положение поверхности установа 4. Установ является элементом фрезерного приспособления, который позволяет (при использовании щупа) быстро настроить фрезу на необходимый размер. Обязательным элементом приспособлений являются зажимные устройства 5, которые надежно фиксируют положение заготовок 3 после их базирования в приспособлении.
Конструктивное исполнение приспособлений определяется размером заготовок, их массой, формой и т. п.
В массовом и крупносерийном производствах экономически оправдано применение сложных приспособлений со встроенным силовым приводом (пневматическим, электрическим, гидравлическим и др.) для зажимного устройства. Широко применяются многоместные автоматические и обеспечивающие непрерывную обработку приспособления.
В единичном и мелкосерийном производстве используют приспособления, относящиеся к группе сборно-разборных. Такие приспособления собирают из стандартизованных или нормализованных деталей и узлов. После окончания обработки партии заготовок такие приспособления разбирают, составляющие детали и узлы отправляют на участок для хранения или используют при сборке других приспособлений.
На рис. 9, б показано фрезерное приспособление, собранное из нормализованных деталей. На плите 1 закреплена призма 2, на которую устанавливают обрабатываемую заготовку 3. Винтовое зажимное устройство 4 предназначено для закрепления заготовки.
В системах сборно-разборных приспособлений часто применяют механизированные приводы зажима заготовки.