ФРЕЗЕРОВАНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Глава XI

ОБРАБОТКА НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Фрезерование применяют для обработки плоских и фасонных поверхностей, прорезки пазов и шпоночных канавок, разрезки заготовок.

Процесс фрезерования осуществляется в результате сложения двух движений: главного движения — вращательное (фреза) и движения подачи — обычно прямолинейное (обрабатываемая за­готовка или фреза).

Фрезерование разделяют на черновое, получистовое, чистовое и тонкое.

Черновое фрезерование применяют для предварительной обра­ботки заготовок. Черновое фрезерование плоскостей обеспечивает качество поверхности R_z =160-40 мкм
 и отклонение от прямолинейности 0,15—0,3 мм на1 м длины.

Получистовое фрезерование применяют с целью уменьшения погрешностей геометрических форм и пространственных отклоне­ний. Оно обеспечивает шероховатость поверхности R_z = 80-20 мкм и от­клонение от плоскостности 0,1—0,2 мм на 1 м длины.

Чистовое фрезерование применяют для окончательной обработки или перед отделочной обработкой. Оно обеспечивает шероховатость поверхности R_z =40-6,3 мкм и отклонение от плоскостности 0,04—0,08 мм на 1 м длины.

Тонкое фрезерование применяют для отделочной обработки. Тонкое фрезерование обеспечивает шероховатость поверх­ности R_z =10-1,6 мкм и отклонение от плоскостности 0,02—0,04 мм на 1 м длины.

Применение скоростных режимов при фрезеровании позволяет получить при черновом 3—5-й; при получистовом 4—6-й; при чистовом — 6—8-й классы чистоты поверхности.

Для обработки плоских и фасонных поверхностей, прорезки пазов и канавок применяют универсальные и специальные фре­зерные станки тяжелого и легкого типов. По характеру выполняе­мой работы фрезерные станки делятся на следующие типы: кон­сольные вертикально-фрезерные; фрезерные непрерывного дей­ствия; копировальные и гравировальные; вертикальные бескон­сольные; продольно-фрезерные; консольно-фрезерные операцион­ные станки; консольные горизонтально-фрезерные; разные.

Работы на фрезерных станках выполняются фрезами, разли­чаемыми по технологическим и конструктивным признакам: цилиндрическими (рис. 238, а), торцовыми (рис. 238, б)_у диско­выми, прорезными, отрезными, концевыми, угловыми и фасонными.

Тонкое фрезерование обычно производят летучими фрезами, которые состоят из корпуса с закрепленными в нем двумя-тремя резцами. Летучие фрезы работают по методу деления глубины фрезерования. Резцы летучей фрезы установлены на различных расстояниях от оси вращения фрезы и от обрабатываемой поверх-

 

Рис. 238. Виды фрезерования: а — цилиндрическое фрезерование; б — торцовое фрезерование

ности. Ближайший к оси вращения фрезы резец является чисто­вым, а все последующие — черновыми. Для тонкого декоратив­ного фрезерования плоских поверхностей деталей из цветных ме­таллов и сплавов до 10—12 классов чистоты поверхности при­меняют летучие фрезы, оснащенные алмазными резцами.

Элементы резания и срезаемого слоя при фрезеровании. Осо­ бенности процесса фрезерования. Элементами резания при фре­зеровании являются ширина фрезерования, глубина фрезерова­ния и подача.

Шириной фрезерования В называют ширину обрабатываемой поверхности в мм.

Глубиной фрезерования t называют толщину слоя металла, снимаемого с поверхности заготовки за один проход, в мм.

Ширина В и глубина / фрезерования при обработке основными видами фрез показаны на рис. 238. Скорость резания при фрезе­ровании

где D — диаметр фрезы в мм:

_п — число оборотов фрезы в минуту.

При фрезеровании различают три размерности подачи: подача на. один зуб фрезы s_z в мм/зуб; подача на один оборот фрезы s ₀ в мм/об; подача за 1 мин s_M в мм/мин.

На практике пользуются всеми тремя значениями Между ними существуют следующие зависимости:

 

а

Рис. 239. Схема цилиндрического и торцевого фрезерования: — схема встречного; б—схема попутного фрезерования; в—схема для опре­деления толщины срезаемого слоя при торцовом фрезеровании

минимума до максимума; 2) одновременно в работе находится несколько режущих лезвий; 3) режущие лезвия работают с пере­рывами.

Если главное движение, или вращение фрезы, и движение по­дачи направлены навстречу друг другу, то имеет место встречное фрезерование, называемое обычно фрезерованием против подачи. Если главное движение и движение подачи происходят в одном направлении, имеет место попутное фрезерование, называемое обычно фрезерованием по подаче (рис. 239).

Встречное фрезерование характеризуется тем, что процесс резания начинается в точке / с нулевой толщины сре­заемого слоя и заканчивается в точке 2 с максимальной толщи­ной а_мах.

Фреза отрывает заготовку от стола, приводя к увеличению зазора между столом и направляющими станины, вызывая вибра­ции и увеличение шероховатости обработанной поверхности. Работа зубьев фрезы связана с затруднительными условиями вре­зания зуба в металл.

Попутное фрезерование приводит к срезанию слоя наибольшей толщины в момент входа зуба фрезы в металл в точке 1 и нулевой толщины в момент выхода зуба в точке 2.
Фреза прижимает заготовку к столу, а стол — к направляю­щим станины. Работа по второй схеме протекает более спокойно и обеспечивает более высокое качество обработанной поверхности, чем при работе по первой схеме.

Толщина срезаемого слоя а переменна на протяжении всей дуги контакта зуба фрезы с заготовкой. Она измеряется в радиаль­ном направлении от центра фрезы.

У цилиндрических, дисковых, фасонные и концевых фрез с прямым зубом толщина срезаемого слоя постоянна вдоль всей

 

 

 

Рис. 240. Схема расположения зубьев при равномерном фрезеро­вании: 1, 2, 3 — развертка на плоскость вин­товых зубьев фрезы

 

 

длины режущего лезвия и опреде­ляется по формуле

 

a = s_z sinΨ

 

где Ψ— текущий угол контакта, соответствующий данному поло­жению зуба фрезы.

При Ψ, равном полному углу контакта δ, толщина срезаемого слоя будет максимальной:

Для торцовых фрез при симмет­ричном резании угол контакта б зависит от диаметра фрезы D и ширины фрезерования В и определяется по формуле

Для торцовых фрез с главным углом в плане главного режу­щего лезвия φ наибольшая толщина срезаемого слоя

а в произвольно выбранной точке х на режущем лезвии при симме­тричном резании (рис. 239, в)

Равномерность процесса фрезерования. Процесс фрезерования считается равномерным, когда суммарная длина режущих лезвий, находящихся в работе, остается постоянной, что приводит к плав­ному изменению суммарной площади поперечного сечения срезае­мого слоя, а следовательно, к незначительному колебанию силы резания.

Это достигается только для фрез с винтовым зубом при усло­вии кратности ширины фрезерования В осевому шагу t₀ фрезы (рис. 240), т. е.

 

 

где к — целое число зубьев, работающих одновременно.

Зависимость между осевым /₀ и торцовым t_T шагами опреде­ляется из треугольника abc

Угол наклона зубьев- фрезы при равномерном фрезеровании определяют по формуле

Рекомендуется брать к = 2 -3. В этом случае наибольшее колебание силы резания достигает порядка 20%, что обеспечивает получение высокого качества обработанной поверхности.

Геометрические параметры режущей части фрез. Геометри­ческие параметры режущей части цилиндрической и торцовой фрез показаны на рис. 241.

Рис. 241. Геометрические параметры режущей части цилиндрической (а) и тор­цовой (б) фрез

Передний угол γ измеряется в плоскости схода стружки, условно принимаемой в направлении, нормальном к главному режущему лезвию 1—2 и передней поверхности зуба.

Главный угол в плане ω влияет на толщину срезаемого слоя при одной и той же подаче, на соотношение составляющих сил, действующий на фрезу, на стойкость фрезы и качество обработан­ной поверхности. Чем меньше угол ω, тем меньше толщина сре­заемого слоя, тем выше стойкость фрезы и чище обработан­ная поверхность, но тем больше осевая составляющая силы ре­зания.

Главный задний угол а измеряется в плоскости траектории движения точки лезвия, т. е. в плоскости, перпендикулярной оси фрезы. Задний угол а — угол между касательной к задней поверх­ности зуба фрезы и линией, касательной к траектории движения точки режущего лезвия, принимаемой за окружность.

Угол наклона зубьев ω винтового режущего лезвия служит для обеспечения более спокойных условий резания и создания направления сходящей стружки. При работе фрезами с винто­выми зубьями надо обращать внимание на соответствие направле­ний вращения шпинделя и винтовых канавок фрезы.

Скорость резания, сила и мощность при фрезеровании. Ско­рость резания, допускаемую режущими свойствами фрезы, под­считывают по экспериментальной формуле

I

где С_о — коэффициент, характеризующий материал и условия обработки;

D — диаметр фрезы в мм; Т — стойкость фрезы в мин; s_z — подача на один зуб в мм1зуб; t — глубина резания в мм; В — ширина фрезерования в мм; z — число зубьев фрезы;

ω — угол наклона винтовой канавки фрезы в град (для тор­цовых фрез угол со не учитывается); q , р, m, x:, у, г, п — показатели степеней; K_v — общий поправочный коэффициент, учитывающий изме­нение условия обработки.

Величину окружной силы резания Р_о при фрезеровании под­считывают по формуле

                 P ₀ = C_p . t^x . s^y ₂ . B^z . D - ^g кГ.

Мощность при фрезеровании подсчитывают по формуле

N_e = C_N - n - t^x - s^y ₂ - B^z - D^g квт.

где п — число оборотов фрезы в минуту.

При работе фрезами, оснащенными твердым сплавом, с боль­шими скоростями резания инструмент должен надежно и жестко крепиться в шпинделе. Для повышения класса чистоты обработанной поверхности и стойкости торцовой фрезы шпиндельная го­ловка поворачивается на угол β ≈ 20' -30' (погрешность формы обработанной поверхности Δ≈^ 0,01 мм), чтобы исключить цара­пание обработанной поверхности зубом.

СПОСОБЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

Выбор способа фрезерования, обеспечивающего высокую про­изводительность обработки, определяется типом производства и особенностями конструктивной формы обрабатываемой детали.

Отличительными признаками способа обработки являются: число одновременно обрабатываемых заготовок, число одновре­менно работающих фрез, вид и конструкция приспособления и станка, характер осуществления рабочих и холостых движений обрабатываемой заготовки и инструмента.

Одновременное фрезерование нескольких поверхностей заго­ товки (рис. 242, а). Этот способ применяют в серийном и массо­вом производстве при обработке заготовок / несколькими цилин­дрическими, дисковыми или фасонными фрезами 2, либо несколь­кими торцовыми фрезами, установленными на разных шпинде­лях многошпиндельного станка или агрегатных головок. При этом способе совмещаются отдельные переходы, сокращается ма­шинное и вспомогательное время.

Последовательное фрезерование (рис. 242, б). При этом спо­собе заготовки / устанавливаются в ряд и фрезеруются последо­вательно по одному рабочему движению стола станка.

Этот способ применяют при фрезеровании на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Последовательное фрезерова­ние позволяет

а) сократить вспомогательное время, так как после установки одной или нескольких заготовок включают подачу, а установка следующих заготовок производится при включенной подаче стола станка;

б) уменьшить машинное время за счет уменьшения времени на врезание.

Параллельно-последовательное фрезерование (рис. 242, в). Фре­зерование осуществляется одновременно на нескольких заготов­ках 1, установленных в несколько рядов. Этим способом можно обрабатывать несколько поверхностей у одной заготовки, уста­новленной в один ряд последовательно с другими заготовками при помощи нескольких фрез 2.

Производительность параллельно-последовательного фрезеро­вания выше, чем предыдущего способа, вследствие совмещения последовательного фрезерования с одновременным параллельным фрезерованием нескольких поверхностей.

Параллельно-последовательное фрезерование применяют в условиях серийного и массового производства.

 

Фрезерование на поворотных приспособлениях или столах(рис. 242, г). Этот способ широко применяют в серийном произ­водстве. На столе станка устанавливают поворотный стол / с двумя приспособлениями 2. Снятие обработанных заготовок 3 и уста-

 

 

. Рис. 242. Способы фрезерования заготовок: а — одновременное фрезерование нескольких поверхностей; б — последовательное фре­зерование; в — параллельно-последовательное фрезерование; г — фрезерование на пово­ротных приспособлениях; д — непрерывное фрезерование

новку новых на одном из приспособлений выполняют во время фрезерования других заготовок во втором приспособлении.

При обработке по этому способу с достаточно большим време­нем, затрачиваемым на снятие и установку детали, большая часть вспомогательного времени совмещается с машинным временем обработки. Несовмещенное вспомогательное время при данном способе обработки будет определяться временем поворота приспособления (или стола) и быстрого подвода и отвода заготовки ,от фрезы.

Непрерывное фрезерование (рис. 242, д). Этот способ приме­няют в крупносерийном и особенно в массовом производстве, так как обработка осуществляется на специальных станках или с по­мощью специальных приспособлений с непрерывным вращением стола.

Заготовки 1 закрепляются в приспособлениях на круглом не­прерывно вращающемся столе и обрабатываются одной или двумя (черновой или чистовой) торцовыми фрезами. Диаметр фрезы должен быть больше ширины обрабатываемой поверхности.

Снятие и установку новой заготовки производят во время вра­щения стола, т. е. во время обработки других заготовок.

Штучное время t _шт на обработку при этом способе фрезерова­ния весьма близко к машинному времени, вследствие совмещения вспомогательного времени с машинным. Кроме того, при этом способе фрезерования машинное время меньше, чем при обычном фрезеровании, за счет сокращения времени на врезание при доста­точно близком расположении обрабатываемых поверхностей друг к другу.

ФРЕЗЕРОВАНИЕ КРИВОЛИНЕЙНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Обработка криволинейных поверхностей фрезерованием осу­ществляется фасонными фрезами, по копиру и при помощи на­строенных кинематических цепей.

Обработка фасонными фрезами применяется для фрезерова­ния относительно коротких фасонных незамкнутых поверхностей в крупносерийном и массовом производствах.

Обработка осуществляется осевыми, концевыми и дисковыми фасонными фрезами, имеющими профиль режущих зубьев одина­ковый с фасонной поверхностью.

Фрезерование по копиру или копирное фрезерование приме­няют при обработке деталей с замкнутой фасонной поверхностью, фасонных профилей значительной длины, а также фасонных про­филей, которые невозможно обработать фасонными фрезами.

Процесс формообразования фасонной поверхности основан на совершении вполне определенных движений фрезы относительно обрабатываемой поверхности заготовки.

Относительные перемещения инструмента и заготовки при об­разовании поверхности выполняются при помощи одного, двух или трех простых копиров или одного сложного пространствен­ного копира.

Фрезерование по копиру можно выполнить с помощью механи­ческих копировальных устройств; с помощью станков со следящим приводом для управления скоростями подач.

Фрезерование криволинейной поверхности детали по копиру с помощью механических устройств показано на рис. 243, а. Копировальный ролик 1 взаимодействует с криволинейным уча­стком профиля копира 2. Усилие подачи Q может быть разложено на две составляющие: касательную силу Т к профилю копира и нормальную к нему силу N.

Нормальная сила N создает постоянный контакт между ро­ликом и копиром. Касательная сила Т создает относительное пере­мещение ролика по копиру, осуществляя процесс копирования.

Деталь

 

Рис. 243. Расчетные схемы при фрезеровании криволинейной поверхности по копиру

Сила Т, необходимая для определения всех сил сопротивления (силы трения и усилия резания), создается, если приложить силу

                                              Q =Т/ sinφ

где φ — угол между касательной к профилю копира и направле­нием прижатия копировального ролика.

Если угол φ очень мал, то сила Q получается весьма большой, что приводит к заеданию или поломке механизма.

Практически угол ф должен быть не менее 30°, т. е.

Погрешности при фрезеровании по копиру возникают из-за неточности диаметров фрезы и ролика, неточности копира, откло­нений действительного расстояния между осями фрезы и ролика от расчетного, а также из-за деформаций в технологической си­стеме (станок—приспособление—инструмент—деталь).

Траектория движения оси фрезы относительно детали задается профилем обрабатываемой детали. На рис. 243, б показаны про­филь детали с радиусом R_d в месте контакта фрезы с деталью, соответствующий ему профиль копира с радиусом R_K , радиус R кривизны траектории движения оси ролика, совпадающий с ра­диусом кривизны траектории движения оси центра фрезы:

где r_ф  и r_р -соответственно радиусы фрезы и ролика.

Выразим R через R _д , R _л  , r _ф , r _р :

R = R _д + r _ф ; R = R _к + r_p

 

Отсюда,

 

 

 

Рис. 244. Конструктивные схемы образования криволинейных поверхностей с помощью одного копира: а — копир и деталь имеют поступательное движение; б — копир и деталь имеют враща­тельное движение; в — копир имеет поступательное, а деталь — вращательное движение; (/ — деталь; 2 — копир; 3 — палец копировального прибора; 4 — фреза; 5 — шпиндельная бабка; 6 — поперечина; 7 -— стол; 8 — стойка)

Произвольное изменение диаметров фрезы и ролика при обра­ботке детали по определенному профилю копира вызывает иска­жение формы профиля обрабатываемой детали.

На рис. 244 представлены различные конструктивные схемы образования криволинейных поверхностей при помощи одного копира.

Образование криволинейных поверхностей при помощи двух копиров, совместно влияющих на характер движения обрабаты­ваемой заготовки и фрезы, имеет следующие преимущества:

1) обеспечивает обработку поверхности с большими углами наклона профиля;

2) обеспечивает обработку линейчатых поверхностей типа ци­линдров и коноидов и др.

На рис. 245 показана конструктивная схема обработки слож­ного профиля с большими углами наклона со следующей кинематикой формообразования: один копир и заготовка имеют поступательное, а другой копир — вращательное движение.

Стол с обрабатываемой заготовкой 3 перемещается по станине, связанной с механизмом подач 9.

Подача осуществляется через винт 8 и гайку. Обработка де­тали 3 производится фрезой 6.

Первый копир 10 в форме дискового кулачка, получающий вра­щение от механизма подач 9, через ролик 11 сообщает поступа­тельное движение ползуну с копиром /. Копир / через ролик 2 осуществляет возвратно-поступательное движение ползунов 7 и 4

по стойкам 5. Необходимый контакт между роликом 11 и копиром 10 осуществляется пружиной или противовесом. Сочетание криволинейных контуров копиров 10 и 1 обес­печивает обработку сложной поверхности.

Значительные усилия, воз­никающие в месте контакта ролика и копира при фрезе­ровании по копиру с по­мощью механических уст­ройств, вызывают появление деформаций в системе СПИД, снижающих точность обра­ботки.

Автоматизация цикла фрезерования криволинейных поверх­ностей при наличии механической продольной (задающей) подачи осуществляется следящей подачей фрезы или заготовки, повто­ряющей очертания копира. Следящая подача может осуще­ствляться при помощи груза или пружины, постоянно прижима­ющих следящий щуп,

 

Рис. 245. Образование сложной поверх­ности по двум копирам

 

имеющий форму пальца или ролика, к ко­пиру. В автоматических копировально-фрезерных станках при­меняют гидравлическую, электрическую или электрогидравли­ческую следящую систему.

Основное преимущество копировально-фрезерных станков со следящими приводами по сравнению с механическими устрой­ствами обуславливается свойством следящих систем: незначи­тельное давление копировального щупа на копир, не вызывающего деформаций в системе СПИД. Это позволяет изготавливать ко­пиры из мягких, легко обрабатываемых материалов.

Однако на точность обработки на копировально-фрезерных станках со следящей системой оказывают влияние погрешности, зависящие от: 1) порога чувствительности копировальной головки станка (минимальное перемещение копировального пальца го­ловки, необходимое для создания командного импульса); 2) инерционности следящей системы (время срабатывания следящей си­стемы станка); 3) инерционности выбега подвижных систем — столов, кареток станка.

Фрезерование поверхностей при помощи настроенных кинема­ тических цепей обеспечивает образование определенной формы у детали согласно настройке кинематической цепи станка, связы­вающей вращение инструмента или обрабатываемой детали с переме­щениями инструмента или обра­батываемой детали. Наиболее рас­пространенными способами приме­нения настроенных кинематиче­ских цепей при фрезеровании являются нарезание резьб, обра­ботка спиралей, обработка зубча­тых колес методом обкатки.

• На рис. 246 показана обработка архимедовой спирали кулачка при помощи несложного приспособле­ния, основанного на использова­нии кинематических зависимос­тей.

Рис. 246. Приспособление для обра­ботки кулачков Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 1643; Мы поможем в написании вашей работы! Поделиться с друзьями: 12Следующая ⇒ Мы поможем в написании ваших работ! . . © 2014-2024 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.083)