К атегория:
Фрезерные работы
Фрезерование шпоночных пазов на валах
Шпоночные соединения весьма распространены в машиностроении. Они могут быть с призматическими, сегментными, клиновыми и другими сечениями шпонок. На рабочих чертежах вала должны быть проставлены размеры для вала с призматической шпонкой и для вала с сегментной шпонкой.
Шпоночные пазы делятся на сквозные, открытые (с выходом) и закрытые. Фрезерование шпоночных пазов является весьма ответственной операцией. От точности шпоночного паза зависит характер посадки на шпонку сопрягаемых с валом деталей. К обработанным фрезерованием шпоночным пазам предъявляются жесткие технические требования. Ширина шпоночного паза должна быть выполнена по 2-му или 3-му классу точности: по глубине шпоночный паз должен быть выполнен по 5-му классу точности; длина паза под шпонку - по 8-му классу точности. Невыполнение этих требований при фрезеровании шпоночных пазов влечет за собой трудоемкие пригоночные работы при сборке - припиливание шпонок или других сопрягаемых деталей.
Кроме указанных выше требований, в отношении точности к шпоночному пазу предъявляется также требование в отношении точности его расположения и шероховатости поверхности. Боковые грани шпоночного паза должны быть расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось вала; шероховатость поверхности боковых стенок должна находиться в пределах 5-го класса шероховатости, а иногда и выше.
Сопоставляя допуски на фрезы с допусками на размер шпоночного паза, можно убедиться в трудности выполнения паза требуемой точности на станках, работающих мерным инструментом. Возьмем для примера паз шириной 12ПШ
Практика показывает, что для обработки шпоночного, паза, укладывающегося в поле допуска ПШ, приходится тщательно подбирать. фрезы и делать пробные проходы. В серийном и массовом производстве стремятся по возможности шпоночные соединения заменять шлицевыми.
Дисковые фрезы пазовые (СТ СЭВ 573-77) предназначаются для фрезерования неглубоких пазов. Они имеют зубья только на цилиндрической части.
Пазовые фрезы затылованные по ГОСТ 8543-71 предназначаются также для обработки пазов. Их затачивают только по передней поверхности. Достоинством этих фрез является то, что они не теряют размера по ширине после переточек. Они выпускаются диаметром от 50 до 100 мм,от 4 до 16 мм.
Шпоночные фрезы по ГОСТ 9140-78 применяются для фрезерования шпоночных пазов и изготовляются с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Шпоночные фрезы имеют два режущих зуба с торцовыми режу
щими кромками, выполняющими основную работу резания. Режущие кромки фрезы направлены не наружу, как у сверла, а в тело инструмента. Такие фрезы могут работать с осевой подачей (как сверло) и с продольной подачей. Переточка фрез производится по торцовым зубьям, вследствие чего диаметр фрезы практически остается неизменным. Это очень важно для обработки пазов.
Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют для диаметра от 2 до 20 мм, с коническим хвостовиком - от 16 до 40 мм. В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные шпоночные фрезы диаметром 3, 4, 6, 8 и 10 мм с углом наклона винтовой канавки 20° из сплава ВК8. Эти фрезы применяют главным образом при обработке закаленных сталей и труднообрабатываемых материалов. Применение этих фрез позволяет увеличить производительность труда в 2-3 раза и повысить класс шероховатости обработанной поверхности.
Фрезы для пазов под сегментные шпонки хвостовые по ГОСТ 6648-68* предназначаются для фрезерования всех пазов под сегментные шпонки диаметром 4-5 мм.
Фрезы для пазов под сегментные шпонки насадные по ГОСТ 6648-68* предназначаются для фрезерования всех пазов под сегментные шпонки диаметром 55-80 мм.
Закрепление заготовок. Заготовки валов для фрезерования в них шпоночных пазов и лысок удобно закреплять в призмах. Для коротких заготовок достаточно одной призмы. При большей длине вала заготовку устанавливают на двух призмах. Правильность расположения призмы на столе станка обеспечивается шипом в основании призмы, входящим в паз стола, как показано на рисунке справа. Валы закрепляют прихватами. Во избежание прогиба вала при закреплении необходимо следить, чтобы прихваты опирались на вал над призмами. Под прихваты следует положить тонкую медную или латунную прокладку, чтобы не повредить окончательно обработанной цилиндрической поверхности вала. На рис. 4 показаны тиски для закрепления валов. Тиски на столе можно закреплять либо в положении, показанном на рис., либо можно повернуть их на 90°. Поэтому они пригодны для закрепления валов как на горизонтально-, так и на вертикально-фрезерных станках. Вал устанавливается цилиндрической поверхностью на призму и при вращении маховичка зажимается губками, которые поворачиваются вокруг пальцев. Призму можно установить в тисках другой стороной закрепления вала большего диаметра. Упор служит для установки вала по длине.
Рис. 1. Вал со шпоночными пазами
Рис. 2. Схема расположения полей допусков шпоноч-ною паза и фрезы
Рис. 3. Закрепление вала на оизмах
Рис. 4. Тиски для закрепления валов
На рис. 5 показана магнитная призма с постоянным магнитом. Корпус призмы состоит из двух частей, между которыми размещен оксидно-бариевый магнит. Для закрепления валика достаточно повернуть рукоятку выключателя на 90°. Сила зажима вполне достаточна для фрезерования на валиках шпоночных пазов, лысок и т. д. Одновременно с закреплением детали призма притягивается к опорной поверхности стола станка.
Фрезерование сквозных шпоночных пазов. Шпоночные пазы фрезеруют после окончательной обработки цилиндрической поверхности. Сквозные и открытые пазы с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, обрабатывают дисковыми фрезами. Превышение размера ширины паза по сравнению с шириной фрезы составляет 0,1 мм и более. После заточки дисковых пазовых фрез ширина фрезы несколько уменьшается, поэтому использование фрез возможно лишь до определенных пределов, после чего их применяют для других работ, когда не столь важен размер по ширине.
На рис. 6 показана установка заготовки и фрезы при.фрезеровании сквозного шпоночного паза. При установке фрезы на оправку необходимо добиться, чтобы фреза имела минимальное биение по торцу. Заготовку закрепляют в машинных тисках с медными или латунными накладками на губках.
При правильно установленных тисках точность установит закрепленного в них вала можно и не проверять. Установить фрезу следует так, чтобы она была расположена симметрично относительно диаметральной плоскости, проходящей через ось вала. Для выполнения этого условия пользуются следующим приемом. После закрепления фрезы и проверки ее биения индикатором фрезу устанавливают предварительно в диаметральной плоскости вала. Точная установка осуществляется угольником и штангенциркулем.
Для установки фрезы необходимо поставить ее в поперечном направлении на размер S со стороны одного из выступающих над тисками концов вала. Проверить этот размер штангенциркулем. Затем поставить угольник с другой стороны вала, как это показано на рис. 7 пунктиром, и еще раз проверить размер S.
Рис. 5. Магнитная призма для закрепления валов
дить одновременно медленный подъем стола до касания с фрезой и перемещение в продольном направлении. Установив момент касания фрезы с валом, отвести стол из-под фрезы. Выключить станок и вращением рукоятки вертикальной подачи поднять стол на глубину шпоночной канавки.
Фрезерование закрытых шпоночных пазов. Фрезерование закрытых шпоночных пазов можно производить на горизонтально-фрезерных станках. Для закрепления вала пользуются специальными самоцентрирующими тисками или призмами. Так как установка для фрезерования по рис. 9, а отличается от установки по рис. 9, б лишь расположением шпинделя, разберем только порядок фрезерования шпоночного паза на горизонтально-фрезерном станке.
Рис. 9. Фрезерование закрытых шпоночных пазов
Другой способ установки («по яблочку») шпоночной или концевой фрезы в диаметральной плоскости фрезы состоит в следующем. Вал устанавливают по возможности точно (на глаз) относительно фрезы и вращающуюся фрезу медленно приводят в соприкосновение с обрабатываемым валом до тех пор, пока на поверхности вала не появится едва заметный след фрезы. Если этот след получается в виде полного круга, то это означает, что фреза расположена в диаметральной плоскости вала. Если след имеет форму неполного круга, то необходимо сместить стол.
Установка на глубину паза. Обрабатываемый вал, диаметральная плоскость которого совпадает с осью фрезы, подводят до соприкосновения с фрезой. При этом положении стола отмечают показание лимба винта поперечной или вертикальной подачи, затем перемещают или поднимают стол на глубину резания В.
Закрытые шпоночные пазы, допускающие пригонку, фрезеруют одним из двух способов:
а) врезанием вручную на определенную глубину и продольной механической подаЧей, затем снова врезанием на ту же глубину и продольной подачей, но в другом направлении;
б) врезанием вручную на полную глубину паза и дальнейшей механической продольной подачей. Этот способ применяют при фрезеровании шпоночными фрезами диаметром свыше 12-14 мм.
Рис. 10. Схема установки концевой фрезы в диаме! ральной плоскости вала
Контроль ширины шпоночного паза следует производить калибром согласно допуску, указанному на чертеже.
Фрезерование открытых шпоночных пазов с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, производят дисковыми фрезами. Пазы, в которых не допускается выход канавки по радиусу окружности, фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами.
Фрезерование пазов сегментных шпонок осуществляют хвостовыми или насадными фрезами под сегментные шпонки, диаметр которых должен быть равен двойному радиусу канавки. Подача производится в вертикальном направлении, перпендикулярном оси вала (рис. 11).
Фрезерование валов на шпоночно-фрезерных станках. Для получения точных по ширине пазов обработку ведут на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей, работающих двузубыми шпоночными фрезами. При этом способе фреза врезается на 0,2-0,4 мм и фрезерует паз по всей длине, затем опять врезается на ту же глубину, как и в предыдущем случае, и фрезерует паз опять на всю длину, но в другом направлении. Отсюда и происходит название метода - «маятниковая подача».
Рис. 11. Фрезерование шпоночных пазов под сегментные шпонки
Рис. 12. Схема фрезерования шпоночных пазов способом «маятниковая подача»
Рис. 13. Контроль размером паза калибрами
По окончании фрезерования шпиндель автоматически возвращается в исходное положение и выключается продольная подача фрезерной бабки. Этот метод является наиболее рациональным при изготовлении шпоночных валов в серийном и массовом производстве, так как дает точный паз, обеспечивающий взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовыми режущими кромками, она долговечнее, так как не изнашивается по периферии. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени по сравнению с фрезерованием за один-два прохода.
Фрезерование пазов на автоматизированных шпоночно-фрезерных станках немерным инструментом производится с осциллирующим (колебательным) движением инструмента. Регулируя размах осциллирования от нуля до требуемой величины, можно фрезеровать шпоночные пазы с требуемой точностью по ширине.
При фрезеровании с осциллированием ширина фрезы меньше ширины обрабатываемог о паза. Так, станок МА-57 предназначается для фрезерования открытых шпоночных пазов на валах электродвигателей дисковыми трехсторонними фрезами в автоматизированном производстве. Станок 6Д92 предназначен для фрезерования закрытых шпоночных пазов немерными концевыми фрезами. Требуемая ширина паза достигается за счет того, что фрезе придается осциллирующее движение в направлении, перпендикулярном продольной подаче. Станок может быть встроен в автоматическую линию.
Контроль размеров пазов и канавок. Контроль размеров пазов и канавок можно производить как штриховыми измерительными инструментами (штангенциркуль, штангенглуби-номер), так и калибрами. Измерение и отсчет размеров пазов с помощью универсальных инструментов не отличаются от измерений других линейных размеров (длина, ширина, толщина, диаметр). Ширину паза можно контролировать круглыми и листовыми предельными калибрами-пробками. На рис. 13, а показан контроль ширины паза, заданного размером 20+см мм. В этом случае проходная сторона калибра имеет размер 20,0 мм, а непроходная- 20,1 мм.
Симметричность расположения шпоночного паза относительно оси вала контролируется специальными шаблонами и приспособлениями.
Фрезерование уступов и пазов
К атегория:
Фрезерные работы
Фрезерование уступов и пазов
Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов. Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные. Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми или с выходом и закрытыми.
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 определяют метод обработки.
Фрезерование уступов и пазов осуществляют 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 (СТ СЭВ 573-77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-71), трехсторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755-78), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-78). 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 направлениями 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.
Рис. 1. Уступы
Рис. 2. Типы пазов по форме
Рис. 3. Лазы: сквозные, с выходом и закрытые
Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние. 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 леворежу-щих 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 - В, D, d и z. Для фрезерования легкообрабаты-ваемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.
Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает ее стойкость.
Рис. 4. Выбор диаметра дисковых фрез
На рис. 5, а, б показана схема фрезерования двух уступов на детали. Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно осуществляют дисковой двусторонней фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать дисковую трехстороннюю фрезу, так как надо обработать поочередно по одному уступу с каждой стороны детали.
Рис. 5. Фрезерование уступа дисковой фрезой
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, когда биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезеро-ванного 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.
Точную установку фрез на заданную глубину производят специальными установками или габаритами, предусмотренными в приспособлении. На рис. 6 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 6, а) или угольник (рис. 6, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп толщиной 3-5 мм во избежание соприкосновения зуба фрезы с закаленной поверхностью установа. Если обработку одной и той же поверхности осуществляют 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. Для получения требуемого расстояния между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец.
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. 7 показана схема расположения индикаторных упоров на горизонтально-фрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола. Поднимать и опускать стол на заданную величину с помощью такого приспособления можно 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 17026-71*) 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 (ГОСТ 4675-71) предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, ковкой.
Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 20533-75-20539-75) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).
Рис. 6. Применение установок для фрез
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 три. 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.
Получить точный размер по ширине паза можно его обработкой 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. 8 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. В это отверстие вставляется втулка под цанги с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами. При повороте втулки гайкой при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбг соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).
При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз для выталкивания фрезы 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 силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя.
Рис. 8. Патрон для фрезерования мерных пазов стандартными фрезами
Рис. 9. Фрезерование наклонной плоскости в тисках
Рис. 10. Фрезерование выемки корпусной детали
Другие виды работ, выполняемые концевыми фрезами. Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.
Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных. На рис. 9 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно обрабатывать различные выемки (гнезда). На рис. 10 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовке производится по разметке. 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. Уступы можно фрезеровать как на вертикально-, так и на горизонтально-фрезерных станках. Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно осуществлять при закреплении заготовок в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа.
Фрезерование специальных пазов
В машиностроении широко применяют детали со специальными пазами. Рассмотрим два наиболее распространенных паза,
метод их обработки и инструмент, необходимый при выполнении фрезерных работ.
Фрезерование пазов типа «ласточкин хвост»
Паз типа «ласточкин хвост» служит, в основном, в качестве направляющей для подвижных элементов машин - это консоли, салазки стола, направляющие суппорта токарных станков, серьги фрезерных станков… Основной инструмент для получения подобного паза - концевая угловая фреза названная по типу паза «ласточкин хвост». Фрезы «ласточкин хвост» 
изготавливаются одноугловыми (режущая кромка, как правило, только на 
конической части фрезы) или двухугловыми (режущая кромка с двух смежных сторон). Нагрузка на двухугловые фрезы распределяется более равномерно, поэтому они работают более плавно и более долговечны. Фрезы «ласточкин хвост» изготавливаются из быстрорежущих сталей Р6М5, Р9 и твердых сплавов ВК8, Т5К10 и Т15К6.
Фрезерование паза «ласточкин хвост» является завершающей операцией фрезерной обработки детали поэтому очень важен подбор инструмента и правильное закрепление заготовки. Выверка заготовки производится непосредственно в станочных тисках или, если деталь крупная, на столе фрезерного станка с помощью штангенрейсмаса, угольников и индикаторов относительно направления подачи.
Обработка паза производится в два этапа:
Первый - фрезеруется прямоугольный паз концевой фрезой или, если позволяют условия, трехсторонней фрезой.
Второй - угловой фрезой(«ласточкин хвост») поочередно обрабатываются боковые стороны.
Учитывая тяжелые условия резания подачу инструмента необходимо несколько занизить - приблизительно до 40% от обычных условий работы (при данном материале, ширине срезаемого материала, подачи охлаждающей жидкости и т.д.).
Измерение производятся с помощью штангенинструмента, угловые размеры - универсальным угломером(сама фреза), шаблонами от базовой поверхности детали, двумя калиброванными цилиндрическим роликами по специальным формулам.
При фрезеровании паза типа «ласточкин хвост» необходимо обратить на следующие проблемы, которые могут возникнуть:
Глубина паза и углы наклона боковых сторон не одинаковы по всей длине - причина неточная выверка детали в горизонтальной плоскости;
Угол наклона боковых сторон не соответствует заданной величине - неправильный расчет угла фрезы, износ фрезы вследствие несоответствия режима обработки и материала инструмента;
Разная ширина паза по всей длине - смещение стола станка в направляющих консолях;
Шероховатость поверхности - работа с неправильно заточенным инструментом, несоответствие подачи.
Поломка фрезы - вследствие большой нагрузки при обработке данного паза на сопрягаемые режущие кромки ломается верхушка фрезы - необходимо ее предварительно закруглять, делать с небольшим радиусом.
Фрезерование Т-образных пазов
Т-образные пазы применяют, в основном, в машиностроении для крепления деталей. Их щироко применяют в столах станков различного назначения(шлифовальные, сверлильные, фрезерные, строгальные и т.д.). Они служат для размещения в них головок крепежных болтов, а также для выверки приспособления на столе станка. Т-образные пазы характеризуются общей глубиной, толщиной между пазом и рабочей поверхностью стола, а также шириной узкой верхней и широкой нижней части. Пазы этого типа регламентированы стандартом. Каждому размеру соответствуют строго определенные другие размеры, т.к. под них в промышленных масштабах изготавливаются специальные болты, крепежные приспособления, оснастка.
Для изготовления Т-образного паза требуются:
Концевая фреза диаметром равной узкой ширине паза или меньшего диаметра при нескольких проходах;
- при производстве нескольких пазов удобнее работать трехсторонней фрезой толщиной равной узкой части Т-образного паза. Паз получается точнее и скорость обработки выше чем концевой фрезой, да и процент брака ниже;
Специальная Т-образная концевая фреза. Фреза для Т-образных пазов состоит из рабочей части с элементами и геометрией дисковых пазовых фрез, коническог
о или цилиндрического хвостовика и гладкой цилиндрической шлифованной шейки, диаметр которой обычно подбирают равной ширине узкой части паза(можно и меньше). Рабочая часть фрезы может быть с разнонаправленными зубьями и изготавли
вается из быстрорежущих сталей Р6М5, Р18 или оснащаться твердосплавными пластинами ВК8, Т5К10, Т15К6 и др.;
Фреза типа «ласточкин хвост» или зенковка для снятия внутренней и наружной фасок.
Последовательность фрезерования Т-образного паза похожа на фрезеровку пазов типа
«ласточкин хвост».Первоначально фрезеруют прямоугольный паз шириной равной или меньшей узкой части паза и глубиной равной глубине паза.
Далее подбирают фрезу для Т-образных пазов. В зависимости от размеров паза принимают решениео проходе одной фрезой или несколькими, т.к. при большой глубине и ширине паза рабочий инструмент испытывает большие нагрузки, подбирают одну или несколько фрез с одинаковой высотой рабочей части и, желат
ельно, с соответствующим размером шейки. Таким образом, достигается более щадящий режим обработки, т.к. уменьшается толщина срезаемого слоя в заготовке. При работе нужно обратить особое внимание на удаление стружки, т.к. в закрыто
м пазу это приобретает очень важное значение и предусмотреть обязательную подачу СОЖ(смазочно-охлаждающей жидкости) для отвода лишнего тепла во избежание перегрева рабочей фрезы. Скорость подачи при данном виде работ необходимо максимально уменьшить.
Завершающая операция предусматривает снятие наружных и внутренних фасок. При этом применяются концевые одноугловые или двухугловые фрезы. Дл
я наружной фаски - возможно применение зенковок, для внутренней - фрезы типа «ласточкин хвост». Основное условие - диаметр угловой фрезы должен быть больше размера узкой части Т-образного паза для получения более ровной фаски и большей
производительности труда.
Измерение и контроль размеров Т-образного паза производят штангенциркулем, штангенрейсмасом, нутромером, индикаторами, а также специальными шаблонами.
При фрезеровании Т-образных пазов могут быть следующие виды брака:
- высота паза по все длине детали неодинакова - - заготовка не выверена при установке в горизонтальной плоскости;- ширина внутренней части паза в конце меньше размера в начале заготовки - несвоевременное удаление стружки, вследствие чего - повышенный износ инструмента;
- ширина узкой части превышает заданный размер - неправильная заточка инструмента, биение режущей части фрезы, недостаточная жесткость(люфт) стола станка.
Удачи всем и успехов!
Расширить функциональные возможности ручного электроинструмента, сделать его использование более удобным, комфортным и безопасным позволяют приспособления для ручного фрезера. Серийные модели таких устройств стоят достаточно дорого, но можно сэкономить на их приобретении и сделать приспособления для оснащения фрезера по дереву своими руками.
Различного рода приспособления могут сделать из ручного фрезера по-настоящему универсальный инструмент
Основная задача, которую решают приспособления для фрезера, заключается в том, чтобы инструмент располагался по отношению к обрабатываемой поверхности в требуемом пространственном положении. Некоторые наиболее часто используемые приспособления для фрезерных станков входят в стандартную комплектацию такого оборудования. Те же модели, которые имеют узкоспециализированное назначение, приобретаются отдельно или изготавливаются своими руками. При этом у многих приспособлений для фрезера по дереву такая конструкция, что изготовить их своими руками не представляет особых проблем. Для самодельных приспособлений для ручного фрезера даже не потребуются чертежи – вполне достаточно будет их рисунков.
Среди приспособлений для фрезера по дереву, которые можно изготовить и своими руками, есть целый ряд популярных моделей. Рассмотрим их подробнее.
Параллельный упор для выполнения прямых и фигурных резов
Обеспечить устойчивость фрезера при обработке узких поверхностей можно и без специальных приспособлений. Решают такую задачу при помощи двух досок, которые крепятся с обеих сторон обрабатываемого изделия таким образом, чтобы сформировать с поверхностью, на которой выполняется паз, одну плоскость. Сам фрезер при использовании такого технологического приема позиционируется при помощи параллельного упора.
В машиностроении часто встречаются плоские детали, имеющие уступы с одной, двух, трех и даже четырех сторон. В качестве примера на рис. 194, а показана призма для установки цилиндрических деталей при фрезеровании, имеющая два уступа.
Фрезерование уступов и пазов
Уступ, замкнутый с обоих боков, называют пазом. Пазы могут иметь прямоугольную форму - тогда их называют прямоугольными, или фасонную форму - тогда их называют фасонными. На рис. 194, б изображена деталь, имеющая прямоугольный паз, а на рис. 194, в - вилка, имеющая фасонный паз.
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 затылованными зубьями (рис. 195, а и б).
Дисковые фрезы, имеющие зубья на цилиндрической и на одной из двух торцовых поверхностей, называют двухсторонними
(рис. 195, б), а имеющие зубья на обеих торцовых поверхностях называют трехсторонними (рис. 195, г). Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.
Для повышения производительности трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с крупными разнонаправленными зубьями. На рис. 195, д изображена такая фреза, у которой зубья попеременно разнонаправлены, образуя 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.
На рис. 196 изображены концевые фрезы, предложенные новаторами ленинградского Кировского завода Е. Ф. Савичем, И. Д. Леоновым и В. Я. Карасевым. На эти фрезы выпущен государственный стандарт (ГОСТ 8237-57). По сравнению с ранее изготовляемыми фрезами в них уменьшено количество зубьев, увеличен угол наклона винтовых зубьев до 30-45°, увеличена высота зуба и введен неравномерный окружной шаг зубьев. Спинка зубьев этих фрез выполнена криволинейной по рис. 51, в.
Фрезы этой конструкции дают повышенную производительность и чистоту обработанной поверхности и устраняют вибрацию. Концевые фрезы изготовляют двух типов: с цилиндрическим хвостовиком (рис. 196, а и б) и с коническим хвостовиком (рис. 196, виг). Каждый из этих типов изготовляется в двух исполнениях: с нормальным зубом (рис. 196, абв) и с крупным зубом (рис. 196, б и г). Режущая часть концевых фрез изготовляется из быстрорежущей стали.
Концевые фрезы с крупным зубом применяются для работ с большими подачами при больших глубинах фрезерования; фрезы с нормальным зубом - для обычных работ.
Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром от 3 до 20 мм, с коническим хвостовиком - диаметром от 16 до 50 мм.
Фрезерование уступов. Рассмотрим пример фрезерования на горизонтально-фрезерном станке двух уступов в бруске (рис. 197, слева) для получения ступенчатой шпонки.
Выбор фрезы. Фрезерование уступов на горизонтально- фрезерном станке производят обычно двухсторонней дисковой фрезой, но в данном примере необходимо работать трехсторонней фрезой, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны бруска.
Выберем для фрезерования уступа трехстороннюю фрезу с разнонаправленными зубьями диаметром 75 мм, шириной 10 мм, диаметром отверстия под оправку 27 мм и числом зубьев 18.
Обработку будем вести на горизонтально-фрезерном станке с закреплением заготовки в машинных тисках.
Подготовка к работе. Установку, выверку и укрепление тисков на столе станка производим по известному нам способу, после чего устанавливаем деталь в тиски на требуемой высоте (рис. 198). 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 производим таким же образом, как и цилиндрической фрезы, соблюдая чистоту оправки, фрезы и колец.
Настройка станка на режим фрезерования. Выбор режима резания при фрезеровании уступов дисковыми быстрорежущими фрезами производим по табл. 212 «Справочника молодого фрезеровщика».
Даны: диаметр фрезы Z) = 75 мм, ширина фрезерования В = = 5 мм, глубина резания =12 мм, чистота поверхности V 5; по таблице выбираем скорость резания при подаче на один зуб S3y6 = 0,05 мм/зуб.
Выбранная скорость резания а = 21,7 м/мин соответствует 92 об/мин фрезы и подаче 83 мм/мин. Тогда поставим лимб коробки скоростей на 95 об/мин и лимб коробки подач на 75 мм/мин.
Таким образом, фрезерование уступа будем производить трехсторонней дисковой фрезой 75x10x27 мм с разнонаправленными зубьями (материал фрезы - быстрорежущая сталь Р9 или Р18) при глубине резания 12 мм, ширине фрезерования 5 мм, продольной подаче 75 мм/мин или 0,04 мм/зуб и скорости резания 22 м/мин применяем охлаждение - эмульсию.
Процесс фрезерования. Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:
1) включить кнопкой вращение шпинделя;
брать стружку, включить механическую продольную подачу (рис. 199, а).
После обработки первого уступа 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. 199,6);
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 V5 на чертеже, вынимаем деталь из тисков и передаем мастеру на проверку.
Фрезерование сквозных прямоугольных пазов. При фрезеровании сквозных прямоугольных пазов применяют трехсторонние дисковые фрезы, подобные изображенной на рис. 195, г. Ширина фрезы должна соответствовать чертежному размеру фрезеруемого паза с допускаемыми отклонениями, что справедливо только в тех случаях, когда установленная фреза не имеет торцового 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 меньшей ширины фрезеруемого паза.
Так как трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями, то после последующей переточки торцовых зубьев ширина фрезы уменьшается. Следовательно, данная фреза после заточки уже не будет пригодной 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 (рис. 195, е), что позволяет регулировать их размер. В разъем такой составной фрезы вставляют прокладки из стальной или медной фольги.
Процесс фрезерования прямоугольных пазов, т. е. установка фрезы, закрепление детали, а также приемы фрезерования, не отличаются от описанных выше примеров фрезерования уступа.
Режимы резания при фрезеровании пазов дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали выбирают по табл. 213 «Справочника молодого фрезеровщика».
Фрезерование замкнутых пазов. На рис. 200 изображен чертеж планки толщиной 15 мм, в которой требуется профрезеровать замкнутый паз шириной 16 мм и длиной 32 мм.
Такая обработка должна производиться концевой фрезой на вертикально-фрезерном станке.
Подготовка к работе. Выберем для обработки вертикально-фрезерный станок 6Н12. Для фрезерования паза шириной £=16 мм берем концевую фрезу диаметром 16 мм с конусным хвостовиком; такая фреза имеет число зубьев z = 5.
Деталь поступает на фрезерный станок с размеченным пазом. Так как нужно обработать паз в середине детали, деталь можно закрепить на уровне губок тисков, но параллельные подкладки надо расположить так, чтобы концевая фреза могла иметь выход между ними (рис. 201).
После установки детали фрезу закрепляют в шпинделе станка.
Настройка станка на режим фрезерования. Режим резания для фрезерования пазов концевыми быстрорежущими фрезами выбираем по табл. 211 «Справочника молодого фрезеровщика».
Примем подачу s3y6 - = 0,01 мм/зуб. При диаметре фрезы D -16 мм, ширине паза В =16 мм, числе зубьев 2 = 5, подаче s3y6 = = 0,01 мм/зуб по таблице находим о = 43,3 м/мин, или я = 860 об/мин, и 5 =
43 мм/мин. Поставим лимб коробки скоростей станка на 750 об/мин и подсчитаем полученную при этом скорость резания по формуле (1):
Поставим лимб коробки подач станка на минутную подачу 37,5 мм/мин и подсчитаем получающуюся при этом подачу на один зуб по формуле (5):
Таким образом, фрезерование паза будем производить концевой фрезой D=16 мм из быстрорежущей стали Р9 при продольной подаче 37,5 мм/мин, или 0,01 мм/зуб, и скорости резания 37,8 м/мин; применяем охлаждение - эмульсию.
Процесс фрезерования. На рис. 202 показан процесс фрезерования паза 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 вперед и назад столу с закрепленной деталью и поднимая после каждого двойного хода вручную стол на 4-5 мм, пока паз не будет профрезерован по всей глубине.
При фрезеровании замкнутых пазов фреза находится в наиболее тяжелых условиях во время врезания на глубину, поэтому ручная подача при врезании должна быть небольшой.
Уступы в ступенчатой шпонке по рис. 197 можно фрезеровать также на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой диаметром 20 мм. Подумайте, как построить операцию. Режимы резания надо взять по табл. 211 «Справочника молодого фрезеровщика» для подачи на один зуб =0,03 мм/зуб.