3. Класифікація фрезерних верстатів. (0)

Фрезерними називають верстати, які застосовують при фрезеруванні плоских, фасонних і гвинтових поверхонь, нарізуванні шліців, різьби та зубів зубчастих коліс, утворенні гвинтових канавок тощо.

Металорізальні верстати фрезерної групи поширені в цехах машино- і приладобудівних заводів і посідають друге місце, а перше належить верстатам токарної групи. Фрезерні верстати застосовують для виготовлення деталей машин з плоскими поверхнями, пазами та виступами, різьбовими та фасонними поверхнями, шліцами, фасонними канавками тощо. Залежно від різального фрезерного інструмента оброблювані поверхні набувають плоскої, фасонної та інших форм, а процес оброблення називають відповідно фрезеруванням площин, фрезеруванням канавок, фрезеруванням шліців і прорізу, фрезеруванням фасонних поверхонь тощо. Процес відокремлення готової деталі від заготовки називається відрізуванням.

Класифікують верстати фрезерної групи залежно від виконуваної роботи, положення осі шпинделя, конструктивної особливості стола тощо та поділяють на такі типи: горизонтально-фрезерні; вертикально-фрезерні; універсально-фрезерні; поздовжньо-фрезерні; агрегатно-фрезерні; копіювально-фрезерні; карусельно-фрезерні; спеціальні фрезерні; різьбофрезерні; зубофрезерні.

Усі фрезерні верстати, незалежно від конструкції, призначені для фрезерування багатолезовим інструментом — фрезою. Працюють вони за одним принципом — фреза виконує рух різання (обертальний), а деталь поступально рухається вперед, перпендикулярно до осі обертання, виконуючи рух подачі.

Фрезерні верстати бувають різних конструкцій, які, залежно від виконуваної на них роботи й конструктивних особливостей, поділяють на верстати загального призначення і спеціальні.

За ступенем спеціалізації металорізальні верстати поділяють на універсальні, спеціалізовані та спеціальні.

На універсальних верстатах можна обробляти деталі найрізноманітніших назв і розмірів. Спеціалізовані верстати призначені для обробки деталей різних розмірів, але лише однієї назви. Спеціальні верстати призначені лише для обробки однієї певної деталі.

За ступенем точності розрізняють верстати нормальної точності та високоточні (прецизійні). За масою розрізняють верстати нормальної маси (до 10 т), важкі (10...100 т) і особливо важкі (понад 100 т).

Горизонтально-фрезерні верстати характеризуються горизонтальним розташуванням шпинделя та наявністю у верстата трьох взаємно перпендикулярних рухів — поздовжнього, поперечного та вертикального.

Будова горизонтальних і вертикальних консольно-фрезерних верстатів

Горизонально-фрезерні верстати поділяються на прості й універсальні. В універсальних верстатах робочий стіл крім зазначених переміщень може ще обертатися навколо вертикальної осі на кут до 45° в кожний бік. Для установки стола на потрібний кут до осі шпинделя між полозками та робочим толом є поворотна частина, на периферії якої нанесено градусні поділки.

На рис. 3.1 показано загальний вигляд горизонтально-фрезерного верстата 6М82ГВ. Основними вузлами верстата є: основа 1, станина 2, хобот 4, консоль 7, полозки 6, стіл 5, коробка швидкостей з робочим шпинделем 3, коробка подач.

 

 

Рис. 3.1. Загальний вигляд горизонтально-фрезерного верстата 6М82ГБ:

1 — основа; 2 — станина; 3 — робочий шпиндель; 4 — хобот; 5 — стіл; 6 — полозки; 7 — консоль

Станина верстата служить для кріплення всіх вузлів і механізмів верстата. Хобот пересувається по верхнім напрямним станини і служить для підтримання за допомогою серги кінця фрезерної оправки з фрезою. Він може бути закріплений з різним вильотом. Для збільшення жорсткості кріплення хоботу застосовують підтримки, які зв'язують хобот з консоллю.

Консоль являє собою відливку коробчастої форми з вертикальними та горизонтальними напрямними. Вертикальними напрямними вона з'єднана зі станиною і пересувається ними. Горизонтальними напрямними пересуваються полозки. Консоль закріплюється на напрямних спеціальними затисками та є базовим вузлом, що об'єднує всі інші вузли ланки подач і розподіляє рух на поздовжню, поперечну та вертикальну подачі. Консоль підтримується стояком, у якому є телескопічний гвинт для її підйому та опускання.

Стіл монтується на напрямних полозків і пересувається ними в поздовжньому напрямку. На столі закріплюють заготовки, затискні й інші пристрої. З цією метою робоча поверхня столу має поздовжні Т-подібні пази.

Полозки є проміжною ланкою між консоллю та столом верстата. Верхніми напрямними полозків стіл пересувається в поздовжньому напрямку, а нижня частина полозків разом зі столом пересувається в поперечному напрямку верхніми напрямними консолі.

Шпиндель фрезерного верстата служить для передавання обертання різальному інструменту від коробки швидкостей. Від точності обертання шпинделя, його жорсткості та вібростійкості значною мірою залежить точність обробки.

Коробка швидкостей призначена для передачі шпинделю верстата різних чисел обертів. Двигун верстата розташований на станині.

Коробка подач служить для передавання столу різних величин подач у поздовжньому, поперечному та вертикальному напрямках. Привід механізму подачі розташований усередині консолі та приводиться в рух від окремого електродвигуна. На відміну від приводів головного руху приводи подач є тихохідними.

Вертикально-фрезерні верстати характеризуються вертикальним розташуванням шпинделя і призначені головним чином для роботи торцевими, кінцевими та шпонковими фрезами.

Основними вузлами вертикально-фрезерних верстатів моделі 6М12П є: основа, станина, поворотна шпиндельна головка, консоль, стіл, полозки, коробка швидкостей з робочим шпинделем і коробка подач. Призначення вузлів таке саме, як і у горизонтально-фрезерних верстатів. У вертикально-фрезерних верстатів немає хобота. Поворотна головка кріпиться до горловини станини і може повертатися у вертикальній площині на кут від 0 до 45° в обидві сторони.

На рис. 3.2 показано органи керування вертикально-фрезерного верстата 6М12П. У верстаті передбачено дублювання керування. Органи керування розташовані на передній панелі верстата і з лівої сторони. Вмикання обертання шпинделя здійснюється спереду кнопкою 19, а з лівої сторони — кнопкою 9, вимикання обертання шпинделя — кнопкою 10. Імпульсне (короткочасне) вмикання шпинделя здійснюється кнопкою 7. Перемикання шпинделя на потрібну кількість обертів здійснюють рукояткою 5. Потрібне число обертів установлюють поворотом лімба 4, орієнтуючись по стрілці-покажчику кількості обертів шпинделя. Напрямок обертання шпинделя змінюють перемикачем 2. Шпиндель верстата змонтовано в поворотній головці, яка обертається у вертикальній площині на кут 45° у будь-який бік. Шпиндель являє собою двоопорний вал, змонтований у висувній гільзі. Висування гільзи разом зі шпинделем здійснюють маховичком 13, а затискання — рукояткою 14.

 

 

Рис. 3.2. Органи керування вертикально-фрезерного верстата 6М12П:

1, 17 — маховички ручного пересування столу в поздовжньому напрямку; 2 — перемикач напрямку обертання шпинделя; 3 — перемикач вмикання насоса охолодження; 4 — головний вимикач; 5 — рукоятка перемикання шпинделя на необхідне число обертів; 6, 20 — перемикач швидкого пересування столу; 7 — імпульсне включення шпинделя; 8 — лімб; 9, 19 — кнопка вмикання обертів шпинделя; 10 — кнопка вимикання обертів шпинделя; 11 — перемикач освітлення; 12 — лампа; 13 — маховичок; 14 — рукоятка затискання гільзи; 15 — кулачки; 16, 27 — вмикання повздовжньої подачі стола; 18 — кнопка "стоп"; 21 — маховичок ручного пересування столу в поперечному напрямку; 22 — рукоятка ручного вертикального пересування столу; 23 — рукоятка кріплення консолі; 24 — грибок перемикання подач; 25, 28 — рукоятки вмикання вертикальної та поперечної подач; 26 — рукоятка кріплення полозків на консолі

Вмикання освітлення верстата (лампа 12) здійснюється перемикачем 11, а вмикання насоса охолодження — перемикачем 3. Керування рухами столу здійснюється рукоятками, напрямок обертання яких збігається з напрямком руху столу. Перемикання подач здійснюється за допомогою грибка 24 і лімба перемикання подач. При цьому натискають кнопку грибка, а пластмасовий грибок відводять на себе до упору. Потім обертають за грибок лімб і встановлюють потрібну величину подачі. Лімб можна обертати в будь-який бік. Вмикання поздовжньої подачі стола здійснюється рукояткою 16 або 27 (дублювальна). Для налаштування верстата на автоматичні цикли пересування столу застосовують кулачки 15. Швидке пересування столу в поздовжньому, поперечному та вертикальному напрямках здійснюється кнопкою 6 або 20 (дублювальна). Ручне пересування столу в поздовжньому напрямку здійснюється маховичками 17 та 21 (дублювальний), а в поперечному — маховичком 21.

Ручне вертикальне пересування столу здійснюється рукояткою 22. Консоль на підтримуючих стояках кріпиться рукояткою 23, полозки на консолі — рукояткою 26. При натисканні на кнопку 18 («стоп») відбувається відключення двигуна від мережі та гальмування шпинделя. Вимикання верстата від мережі здійснюється головним вимикачем 4.

Пристрої, різальний та вимірювальний інструменти. Фреза, його будова. Фреза, її елементи.

Універсальні пристосування (прихвати, кутові плити, призми, машинні лещата та ін.) Призначені для закріплення заготовок. Їх застосовують головним образом в одиничному і дрібносерійнму виробництві.
Прихоплювачі використовують для закріплення заготовок складної форми або великих габаритів безпосередньо на столі верстата. На рис. 6 показані різні типи прихватов: плиткові (рис.а), вилкоподібний (рис. б), коритоподібні (рис. в), вигнуті універсальні. Всі прихвати мають овальні отвори або виїмки для переміщення прихвата щодо оброблюваної заготовки.

 

Рис. 6. Прихоплювачі

Фрезерування — поширений технологічний процес обробки металів різанням: у машинобудуванні фрезерування складає близько 15 % усіх видів обробки різанням.

Для фрезерування застосовують фрези — багатолезовий різальний інструмент, кожен зуб якого — це різець. Усі різці фрези розташовані по колу циліндра й обертаються навколо його осі. При фрезеруванні фреза здійснює обертовий рух, а заготовка, яка оброблюється, — поступальний. Конструкція фрези залежить від виду поверхні, що оброблюється, та типу верстата.

Для фрезерування застосовують різні фрези (рис. 6.1), які класифікують, незважаючи на різноманітність їх видів, за кількома основними групами, а саме: хвостова шпонкова, шпонкова, різьбонарізна, однокутова, двокутова, модульна, фасонна, циліндрична, торцева, дискова, дискова з різноспрямованими зубами, складена, прорізна, циліндрична хвостова, для обробки Т-подібних пазів. Залежно від форми зубів розрізнюють фрези з гострокінцевим і затилованим зубом. Фрези бувають таких видів: циліндричні, торцеві, дискові, кутові та фасонні. Розрізнюють фрези за способом кріплення — суцільні й насадні; за конструкцією — суцільні та збірні; за напрямом зуба — праві й ліві; за поверхнею, для обробки якої вони призначені, — пазові, обрізні, фасонні та зуборізальні; за матеріалом різальної частини фрези — швидкорізальні та твердосплавні. За способом закріплення в шпинделі верстата фрези бувають насадні (їх закріплюють в оправках) і хвостові (кінцеві), а за коловим кроком зубів — з рівномірним і нерівномірним кроком. За канавками, які відводять стружку, фрези поділяють на прямі та гвинтові. Залежно від призначення фрези бувають модульні та різьбонарізні: перші застосовують для нарізування зубів зубчастих коліс, а різьбонарізні — для нарізування різьби.

Рис. 6.1. Типи фрез

 

Конструктивно фрези виконуються суцільними, складеними та збірними (зі вставними ножами). Вставні ножі виготовляють зі швидкорізальної сталі марок Р6М5, Р6М5К5, Р14Ф4 тощо та твердих сплавів Т5К10, Т14К8, ВК6, ВК8 та ін. Корпус фрези виготовляють зі сталі 40Х і термічно обробляють.

Фрезерування здійснюється за допомогою різального інструмента, що називається фрезою. Різальні зуби можуть бути розташовані як на циліндричній поверхні, так і на торці. Кожний зуб фрези являє собою найпростіший інструмент — різець (рис. 6.2). Фрези, як правило,— багатозубчастий інструмент. Іноді застосовують однозубі фрези.

Рис. 6.2. Порівняння різця і зуба фрези:

1 — передня поверхня зуба; 2 — різальна кромка; 3 — фаска; 4 — задня поверхня зуба; 5 — спинка зуба; 6 — канавка

Різальну частину фрез виготовляють з таких матеріалів: інструментальних вуглецевих сталей, швидкорізальних інструментальних сталей, твердих сплавів і металокерамічних сплавів.

Поверхні, кромки й інші елементи. Поверхні та різальні кромки зубів фрез (рис. 6.2) мають такі назви (за аналогією з різцями).

Передня поверхня зуба 1 — поверхня, якою сходить стружка.

Задня поверхня зуба 4 — поверхня, обернена в процесі різання до поверхні різання.

Спинка зуба 5 — поверхня, суміжна з передньою поверхнею одного зуба та задньою поверхнею сусіднього. Вона може бути плоскою, ламаною або криволінійною.

Торцева площина — площина фрези, перпендикулярна до її осі.

Осьова площина проходить через вісь фрези та розглядувану точку на її різальній кромці. Різальна кромка 2 (рис. 6.2) — лінія, утворена перетинанням передньої та задньої поверхні зуба.

Головна різальна кромка — кромка, що виконує основну роботу різання.

У циліндричних фрез головна різальна кромка може бути прямолінійною (по твірній лінії циліндра), похилій до твірної та гвинтової лінії циліндра.

Допоміжної різальної кромки у циліндричних фрез немає.

У фрез, що працюють торцевими зубами, як і в різців, розрізняють головну різальну кромку — кромку, розташовану під кутом до осі фрези; допоміжну різальну кромку — кромку, розташовану на торцевій частині фрези, а також перехідну різальну кромку — кромку, що поєднує головну та допоміжну різальні кромки.

Форма й елементи зубів. У залежності від поверхні, по якій відбувається заточування фрези, розрізняють дві конструкції зубів:

шпилястий зуб — зуб, що заточується по його задній поверхні (рис. 6.3, а);

затилований зуб — зуб, що заточується тільки по його передній поверхні (рис. 6.3, б). Розрізняють такі елементи зуба (рис. 6.4). Висота h — відстань між точкою різальної кромки зуба та дном канавки, виміряна в радіальному перетині фрези перпендикулярно до його осі. 

Рис. 6.3. Форма зубів фрези:

а — шпилястий зуб; б — затилований зуб

Рис. 6.4. Елементи зуба фрези

 

Ширина задньої поверхні зуба (фаска 3, рис. 6.2) — відстань від різальної кромки до лінії перетину задньої поверхні зуба з його спинкою, виміряна в напрямку, перпендикулярному до різальної кромки. Окружний крок зубів — відстань між однойменними точками різальних кромок двох суміжних зубів, виміряна по дузі кола з центром на осі фрези та в площині, перпендикулярній до цієї осі. Окружний крок може бути рівномірним і нерівномірним.

Величина затилування К (рис. 6.3, б) — величина зниження кривої затилування між різальними кромками двох сусідніх зубів.

Контрольні запитання

1. Які види стружок ви знаєте?
2. Рухи подачі при фрезеруванні.
3. Будова горизонтальних і вертикальних консольно-фрезерних верстатів.
4. Які пристосуванння використовуються при фрезеруванні?
5. Як класифікують фрези?
6. Які бувають елементи зуба фрези?

 

Елементи режиму різання при фрезеруванні: ширина фрезерування, глибина різання, подача, швидкість різання.

Швидкість різання v — довжина шляху (в метрах), що проходить за одну хвилину найбільш віддалена від осі обертання точка головної різальної кромки.

 Вибір діаметра фрези визначається за формулою:

D_фр = В×1,6 мм;

В – ширина фрезерування.

За один оберт фрези точка різальної кромки, розташована на колі фрези діаметром D мм, пройде шлях, що дорівнює довжині кола, тобто πD мм.

Щоб визначити довжину шляху, пройденого цією точкою за хвилину, слід помножити довжину шляху за одне обертання на кількість обертів фрези за хвилину, тобто πDn мм/хв. Якщо швидкість різання виражається в метрах за хвилину, то формула для швидкості різання при фрезеруванні буде     

 

Якщо необхідно визначити кількість оборотів фрези за хвилину, то формула має вигляд

При фрезеруванні розрізняють такі види подач (рис. 8.1): подачу на один зуб, подачу на один оберт і хвилинну подачу. За напрямками розрізняють поздовжню, поперечну та вертикальну подачі.

Подачею на зуб (S_z, мм/зуб) називається величина пересування столу з оброблюваною заготовкою або фрези за час її обертання на один зуб.

Подачею на один оберт фрези (S₀, мм/об) називається величина пересування столу з оброблюваною заготовкою або фрези за одне обертання фрези.

Подача на один оберт дорівнює подачі на зуб, помноженій на кількість зубів фрези:

S₀ = S_zZ

Хвилинною подачею (S_хв, мм/хв) називається величина відносного пересування столу з оброблюваною заготовкою або фрези за одну хвилину.

Хвилинна подача дорівнює добутку подачі на одне обертання фрези на кількість обертань фрези за хвилину:

S_хв = S₀n = S_zzn (мм/хв)

Як видно на рис. 8.1, кожний зуб фрези знімає однакову стружку у вигляді коми. Стружка, що знімається одним зубом, визначається двома дугами контакту сусідніх зубів. Відстань між цими дугами, виміряна по радіусу фрези, змінна. Вона визначає товщину зрізу. З рис. 8.1 видно, що товщина зрізу змінюється від нуля до максимального значення.

Рис. 8.1. Види подач:

1—8 — зуби фрези

На оброблюваній заготовці при фрезеруванні розрізняють оброблювану поверхню, оброблену поверхню та поверхню різання (рис. 8.2).