Обработка заготовок на фрезерных станках

7.6. Обработка заготовок на фрезерных станках

Фрезерование — лезвийная обработка резанием линейчатых поверхностей многозубым инструментом — фрезой; главное дви­жение, вращательное, придается инструменту, движение пода­чи, прямолинейное, придается заготовке в направлении любой из координатных осей. Поверхность называется линейчатой, если ее можно описать движением прямой (образующей) по некото­рой линии (направляющей). Она представляет собой совокупность прямых, зависящих от одного параметра. Фреза — цилиндричес­кий многозубый инструмент с зубьями на торце и (или) образу­ющей.

Схемы обработки поверхностей на станках фрезерной группы. Рассмотрим схемы обработки поверхностей на универсальных го­ризонтально-фрезерном (ГФС; имеет горизонтальную ось враще­ния фрезы) и вертикально-фрезерном (ВФС; имеет вертикаль­ную ось вращения фрезы) станках.

Горизонтальные плоскости фрезеруют цилиндрическими фреза­ми на ГФС (рис. 7.36, а) или торцевыми фрезами на ВФС (рис. 7.37, а). Горизонтальные плоскости чаще обрабатывают торцевыми насад­ными фрезами, так как они имеют более жесткое закрепление и обеспечивают плавное, безвибрационное резание. При большой ширине обрабатываемой плоскости используют торцевые фрезы и обработку ведут в несколько последовательных рабочих ходов. Узкие горизонтальные плоскости удобно обрабатывать концевы­ми фрезами.

Рис. 7.36. Обработка плоскостей на ГФС:

а — горизонтальных; б — вертикальных; в — наклонных; г — нескольких плос­костей одновременно; д — уступов; Dr — движение резания; Ds — движение подачи

Вертикальные плоскости на ГФС обрабатывают торцевыми на­садными фрезами (рис. 7.36, б) или фрезерными головками, а на ВФС — концевыми фрезами (рис. 7.37, б). Большие по высоте вер­тикальные плоскости удобнее обрабатывать на ГФС с использова­нием вертикальной подачи. Обработку небольших по высоте вер­тикальных плоскостей можно обрабатывать на ГФС с помощью концевых или дисковых фрез. Наклонные плоскости небольшой ширины обрабатывают на ГФС одноугловой фрезой (рис. 7.36, в).

Рис. 7.37. Обработка плоскостей на ВФС:

а — горизонтальных; б — вертикальных; в — на­клонных; г — уступов; Dr — движение резания; Ds — движение подачи

Рис. 7.38. Фрезерование пазов:

а, б — прямоугольных; в — полукруглых; г — типа «ласточкин хвост»; д — Т-образных; е, ж — шпоночных; Dr — движение резания; Ds — движение подачи

Широкие наклонные плоскости обрабатывают на ВФС с пово­ротом шпиндельной головки (рис. 7.37, в) торцевой насадной или концевыми фрезами. Одновременную обработку нескольких по­верхностей (вертикальных, горизонтальных и наклонных) ведут на ГФС (рис. 7.36, г), установив на оправку набор фрез.

Горизонтальные уступы и пазы обрабатывают дисковыми од­носторонними (рис. 7.36, д) и трехсторонними (рис. 7.38, а) фре­зами на ГФС или концевыми фрезами (рис. 7.37, г; 7.38, б) на ВФС. Фасонные пазы с криволинейной образующей обрабатыва­ют на ГФС фасонными дисковыми фрезами (рис. 7.38, в). Пазы типа «ласточкин хвост» или Т-образные обрабатывают на ВФС (рис. 7.38, г, д). Вначале концевой фрезой получают прямоугольный паз, затем используют концевую одноугловую фрезу или спе­циальную концевую фрезу для Т-образных пазов. Шпоночные пазы для сегментных шпонок фрезеруют на ГФС дисковой трехсторон­ней фрезой (рис. 7.38, ё), для прямоугольных шпонок — на ВФС концевой фрезой (рис. 7.38, ж).

Фасонные поверхности обрабатывают методом копирования с использованием фасонных цилиндрических (рис. 7.39, а), диско­вых или концевых (рис. 7.39, б) фрез, по копиру на специальных копировальных фрезерных станках (рис. 7.39, в) и методом обката на специальных станках.

Рис. 7.39. Фрезерование фасонных поверхностей:

а, б — методом копирования цилиндрической и концевой (пальцевой) фрезой соответственно; в — по копиру;

Dr — движение резания; Ds — движение подачи

Схемы фрезерования. Цилиндрическое и торцевое фрезерова­ние в зависимости от направления движений резания и подачи можно осуществить двумя способами: попутным фрезерованием, когда совпадают направления главного движения и движения по­дачи, и встречным фрезерованием, когда направления главного движения и движения подачи не совпадают.

При попутном фрезеровании (рис. 7.40, а) толщина срезаемого слоя изменяется от максимальной до нуля, зуб врезается в за­готовку с ударом. Горизонтальная составляющая силы резания направлена по подаче, а вертикальная — вниз, на заготовку. При встречном фрезеровании (рис. 7.40, б) толщина срезаемого слоя изменяется от нуля до максимальной (зуб плавно врезается в за­готовку). Горизонтальная составляющая силы резания направлена против подачи, а вертикальная — вверх.

Рис. 7.40. Фрезерование:

а — попутное; б — встречное; Dr — движение резания; Дупрод — движение про­дольной подачи; Рп Рв — соответственно горизонтальная и вертикальная состав­ляющие силы резания; Sz — подача на зуб; v — скорость резания

Рациональность использования какой-либо схемы обусловле­на требованием к качеству обработки, условиями обработки заго­товки и состоянием фрезерного станка. При черновой обработке литых заготовок (особенно литья в песчано-глинистые формы), имеющих твердую поверхностную корку, использование попут­ного фрезерования нерационально, так как удар зуба фрезы об эту корку приводит к его выкрашиванию или поломке. Лучше использовать встречное фрезерование. Зуб начинает работу в мягком материале сердцевины заготовки, подходя к корке, он взламыва­ет ее. При чистовом фрезеровании, наоборот, рациональнее ис­пользовать попутное фрезерование.

Теоретически при встречном фрезеровании резание начинается с нулевой толщины срезаемого слоя, которая постепенно увеличивается. Однако режущая кром­ка зуба фрезы имеет радиус округления, равный 0,03 ...0,05 мм. При чистовом фрезеровании толщина резания невелика. В начале резания зуб не режет, а скользит по обрабатываемой поверхности без снятия стружки. При этом создаются значительные напряже­ния сжатия в поверхностных слоях заготовки, приводящие к зна­чительному наклепу, повышенному истиранию режущей кромки зуба, вибрациям в системе СПИД и плохому качеству обработан­ной поверхности. При попутном фрезеровании толщина срезае­мого слоя невелика, поэтому ударное вхождение зуба в материал заготовки не вызывает существенных колебаний в системе СПИД, что способствует стабильной работе фрезы, а шероховатость об­работанной поверхности улучшается на один класс. Особенно эф­фективно попутное фрезерование при обработке вязких материа­лов, склонных к наклепу и налипанию. При обработке встречным фрезерованием горизонтальных плоскостей нежестких заготовок или заготовок относительно небольшой толщины (до 30 мм) вер­тикальная составляющая силы резания будет отрывать заготовку от стола, это может привести к неравномерности глубины срезаемо­го слоя (большая погрешность обработки по толщине заготовки) или к большим усилиям на закрепление заготовки (возможны деформации заготовки). Лучше использовать попутное фрезерова­ние, когда вертикальная составляющая силы резания прижимает заготовку к столу. При обработке заготовок на изношенных станках применение попутного фрезерования приводит к прерывистости процесса резания. Причины этого явления лежат в конструктивном исполнении механизма движения подачи стола. Для преобразова­ния вращательного движения в поступательное используется пара «винт—гайка». Этот механизм, естественно, выполнен с зазорами по резьбе, и, чем более изношен станок, тем больше эти зазоры. При направлении горизонтальной составляющей силы резания по подаче гайка, связанная со столом, обгоняет винт в пределах за­зоров в резьбе. При больших зазорах процесс резания прерывается. Когда винт «догонит гайку», резание возобновляется. Процесс пре­рывания циклически повторяется. Для плавного резания необхо­димо использовать станки со специальными гидравлическими ком­пенсаторами зазоров в паре «винт—-гайка», станки с беззазорны­ми шарико-винтовыми парами или применять встречное фрезе­рование. При встречном фрезеровании горизонтальная составля­ющая силы резания прижимает гайку к винту, и процесс резания непрерывен.

Особенности процесса и режимы резания при фрезеровании. Осо­бенностями процесса фрезерования является прерывистый харак­тер процесса резания каждым зубом фрезы и переменность тол­щины срезаемого слоя. Каждый зуб фрезы участвует в резании только на определенной части оборота фрезы, остальную часть проходит по воздуху, вхолостую, что обеспечивает охлаждение зуба и дробление стружки.

При цилиндрическом фрезеровании плоскостей работу реза­ния осуществляют зубья, расположенные на цилиндрической по­верхности фрезы. При торцевом фрезеровании плоскостей работу резания осуществляют зубья, расположенные на цилиндрической и торцевой поверхностях фрезы.

К режимам резания при фрезеровании относят скорость реза­ния, подачу (минутную, на оборот и на зуб), глубину резания и ширину фрезерования В. Скорость резания, мм/мин, рассчитыва­ется как окружная скорость вращения фрезы:

v = πDфn/1000,

где Dф — наружный диаметр фрезы, мм; п — частота вращения шпинделя станка, мм/об.

Зависимости между подачами минутной, на оборот и на зуб аналогичны приведенным в подразд. 7.5.

Влияние диаметра фрезы на производительность обработки неоднозначно. С увеличением диаметра фрезы повышается рас­четная скорость резания при постоянной стойкости; это объясня­ется тем, что уменьшается средняя толщина срезаемого слоя, улучшаются условия охлаждения зуба фрезы, так как удлиняется время нахождения зуба вне зоны резания.

С целью повышения производительности лучше выбирать фрезы большего диаметра, поскольку с увеличением скорости резания пропорционально увеличивается частота вращения фрезы и ми­нутная подача (при пропорциональном увеличении числа зубьев фрезы). Возможности увеличения диаметра фрез ограничиваются мощностью и жесткостью станка, размерами инструментального отверстия в шпинделе станка.

Силы резания. В процессе работы фреза должна преодолеть сум­марные силы резания, действующие на каждый зуб, находящий­ся в контакте с заготовкой. При фрезеровании цилиндрической прямозубой фрезой (рис. 7.41, а) равнодействующую силу реза­ния Р можно разложить на окружную составляющую Рг, касатель­ную к траектории движения зуба, и на радиальную составляю­щую Ру, направленную по радиусу. Силу Р можно также разло­жить на вертикальную Рв и горизонтальную Рг составляющие. При фрезеровании цилиндрическими косозубыми фрезами в осевом направлении действует осевая сила Р0 (рис. 7.41, б), причем, чем больше угол наклона винтовых канавок фрезы со, тем она больше.

Рис. 7.41. Силы резания при фрезеровании:

а — разложение силы резания Р на составляющие; б — осевая сила Р0; Dr — движение резания; DSпрод — движение продольной подачи; Рx Ру, Pz — составля­ющие силы резания на координатные оси; Рв, Рг — соответственно вертикальная и горизонтальная составляющие силы резания; ω — угол наклона зуба фрезы

Осевая сила может сдвинуть фрезу вдоль оправки, поэтому часто применяют набор из двух фрез с разным направлением зубьев или одну шевронную фрезу. В этом случае осевые силы уравнове­шивают друг друга. Окружная сила Pz производит основную работу резания, по ней определяют эффективную мощность N и рассчи­тывают детали и узлы механизма главного движения (коробки ско­ростей) на прочность.

Радиальная сила Ру = (0,6...0,8)Рz действует на подшипники шпинделя и изгибает оправку, на которой устанавливается фреза. Осевая сила Р0= (0,35...0,55) Рz действует на подшипники шпин­деля и механизм поперечной подачи станка. Горизонтальная Рг и вертикальная Рв силы действуют на механизмы продольной и вер­тикальной подач станка. Окружную силу, Н, рассчитывают по эм­пирической формуле

где СР — коэффициент, характеризующий обрабатываемый мате­риал и условия обработки; Sz — подача на зуб, мм/зуб; t — глубина резания, мм; В — ширина резания, мм; Dф — диаметр фрезы, мм; ХР, YP, qP — показатели степени.

Крутящий момент и эффективную мощность рассчитывают по формулам:

М = РzDф /2000; ,

где п — число оборотов шпинделя станка, об/мин.

Элементы и геометрия фрез. На рис. 7.42, а показана цельная цилиндрическая косозубая фреза, состоящая из корпуса 2 и ре­жущих зубьев 1. Зуб фрезы имеет переднюю J и заднюю б поверх­ности, спинку зуба 7, ленточку 5 и главную режущую кромку 4. Режущее лезвие зуба торцевой фрезы (рис. 7.42, б) имеет более

сложную форму. Торцевая фреза состоит из главной режущей кром­ки 4, переходной кромки 8 и вспомогательной кромки 9.

Рис. 7.42. Углы заточки фрез:

а — цилиндрических; б — торцевых; 1 — режущий зуб; 2 — корпус фрезы; 3 — передняя поверхность; 4 — главная режущая кромка; 5 — ленточка; 6 — задняя поверхность; 7 — спинка зуба; 8 — переходная кромка; 9 — вспомогательная кромка; f— фаска; h — высота зуба; г — радиус впадины между зубьями;

α, γ, φ — углы резания

Фрезы общего назначения выполняются с острозаточенной задней поверхностью и затылованные. Спинка острозаточенного зуба может быть одноугловой, двухугловой (сечение А—А) и кри­волинейной. Одноугловая форма наиболее проста в изготовлении и применяется для торцевых и фасонных фрез, фрез с малым чис­лом зубьев. Двухугловая форма обеспечивает большую прочность зуба, применяется для дисковых и твердосплавных фрез. Спинка затылованного зуба очерчена дугой окружности. Криволинейная форма обеспечивает наивысшую прочность зуба и применяется для концевых фрез. Высота зуба h и форма впадины между зубья­ми, особенно радиус впадины г, — важные параметры фрезы, влияющие на прочность зуба. Для размещения стружки необходи­мо соблюдать условие

Стандартные фрезы выполняются с нормальным (мелким) и крупным зубом. Фрезы с нормальным зубом предназначены для работы с облегченными режимами резания. Благодаря большому числу зубьев производительность их выше, чем у фрез с крупным зубом, которые применяются при обработке глубоких пазов, ус­тупов и плоскостей в заготовках из алюминиевых и медных спла­вов, при обработке стальных заготовок на нежестких станках.

Передний угол γ, измеряемый в сечении А—А, перпендику­лярном главной режущей кромке, влияет на деформации срезае­мого слоя и прочность режущего лезвия. Чем больше этот угол, тем меньше деформации срезаемого слоя, меньше силы резания и ниже температура, но уменьшается и прочность зуба. Главный задний угол а измеряется в плоскости, перпендикулярной оси фрезы. Для фрез он принимается несколько большим, чем для токарных резцов (для фрез условия трения и изнашивания на зад­ней поверхности хуже). При толщине срезаемого слоя до 0,08 мм α = 18... 20°, при толщине срезаемого слоя более 0,08 мм α = 12... 15°. Главный угол в плане φ влияет на ширину и толщину срезаемого слоя, на соотношение составляющих силы резания, на прочность вершины зуба. С уменьшением этого угла увеличивается активная длина главной режущей кромки, уменьшается толщина срезаемо­го слоя, повышается стойкость фрезы. Если оставить стойкость неизменной, можно повысить скорость резания и величину пода­чи на зуб. Фрезы с малыми углами ф рекомендуется применять при работе на станках повышенной жесткости при небольшой глубине срезаемого слоя.

Концевые, дисковые и пазовые фрезы выполняются с посто­янным углом φ, равным 90 или 60°, поэтому упрочнить режущую кромку можно за счет заточки переходной режущей кромки (фас­ки /) под углом φ, равным 45 или 30°. Выполнение зубьев по винтовой линии под углом ω обеспечивает плавность врезания зуба и равномерность фрезерования. При этом увеличивается фак­тический передний угол, измеряемый в направлении схода струж­ки, что облегчает процесс резания, не уменьшая прочности зуба. Например, увеличение угла наклона винтовой канавки (угла наклона зубьев) ω с 10 до 60° увеличивает стойкость фрезы в 3 — 5 раз.

Типы фрез. Цилиндрические фрезы имеют зубья только на обра­зующей. Они обычно используются в наборе из двух и более фрез для обработки ступенчатых поверхностей заготовок. Промышлен­ностью выпускаются цельные цилиндрические фрезы из быстро­режущей стали и сборные цилиндрические фрезы, оснащенные пластинами из твердого сплава. Быстрорежущие фрезы выпуска­ются двух типов: тип 1-е мелким зубом; тип 2 — с крупным зубом. Тип 1 используется для получистовой и чистовой обработ­ки плоскостей, тип 2 — для черновой обработки.

Дисковые фрезы бывают пазовые, двусторонние (с зубьями на образующей и одном из торцев), трехсторонние (с зубьями на образующей и обоих торцах), одноугловые, двухугловые, полукруглые выпуклые, полукруглые вогнутые, прорезные (шлицевые) и отрезные.

Трехсторонние дисковые фрезы предназначены для фрезеро­вания пазов по 9-му квалитету и уступов в стальных и чугунных заготовках. Выпускаются фрезы с прямыми зубьями и с разно­направленными зубьями, угол наклона зубьев 15°. Геометриче­ские параметры режущей части: передний угол 15°; задний угол периферийных зубьев 20°, торцевых 6°. Недостатком этих фрез яв­ляется их сложная заточка, выполняемая как по диаметру, так и по торцам, при этом теряется размер по ширине фрезы после переточки.

Пазовые фрезы более просты по конструкции, чем трехсто­ронние. Для сохранения размера фрезы по ширине при переточке зубья на торцевых режущих кромках выполнены без вспомогатель­ного угла в плане и имеют длину 1 мм, поэтому переточка фрезы выполняется только по главной режущей кромке.

Угловые фрезы предназначены для обработки пазов, скосов и винтовых поверхностей на режущем инструменте. Фрезы с углом φ = 50... 85° имеют угол φ1 (см. рис. 7.5), равный 15°; при φ = 90° φ1 = 20°; при φ = 100° φ1= 25°.

Выпуклые полукруглые и вогнутые фрезы предназначены для фрезерования фасонных (полукруглых) канавок и выступов, вы­пускаются диаметром 50мм. Радиус профиля канавки (выс­тупа) равен 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10; 11; 12; 14; 16; 18; 20 и 25 мм.

Прорезные (шлицевые) и отрезные фрезы предназначены для обработки узких канавок или отрезания (разрезания) материала. Они служат в очень неблагоприятных условиях: нежесткая рабочая часть, наличие двух боковых (вспомогательных) режущих кромок при малой главной режущей кромке, стесненные условия обра­зования и отвода стружки — все это приводит к частым полом­кам фрез, вибрациям при резании, выбору малых подач на зуб (0,002...0,02 мм/зуб). Промышленностью выпускаются фрезы диа­метром 20...320 мм, шириной 0,2...6 мм, с числом зубьев 14— 160. В зависимости от числа зубьев фрезы разделены на три типа: тип 1 — фрезы с мелким зубом; тип 2 — со средним зубом; тип 3 — с крупным зубом. Фрезы с мелким зубом характеризуются большим числом зубьев. Передняя и задняя поверхности образованы канав­кой с углом 60°. Зуб фрезы имеет низкую прочность, поэтому фрезы применяются для работы с глубиной резания, не превышающей ширины фрезы (мелкие пазы, неглубокие канавки и шлицы, от­резание тонких листов). Фрезы со средним зубом имеют по срав­нению с фрезами первого типа примерно в два раза меньше зу­бьев, т. е. более емкую стружечную канавку. Выпускаются две формы зуба: форма 1 — аналогична форме зубьев мелкозубых фрез, форма 2 — зуб снабжен ленточкой по задней поверхности (вспомогательный задний угол 20°). Применение ленточки шири­ной 0,5... 1 мм позволяет обрабатывать более глубокие пазы с боль­шими подачами на зуб. Фрезы с крупным зубом имеют примерно в два раза меньше зубьев, чем фрезы типа 2. Применяются для прорезки глубоких пазов в заготовках из вязких материалов, не­ржавеющих и жаропрочных сталей.

Промышленностью выпускаются дисковые фрезы с вставны­ми пластинами из быстрорежущей стали, с вставными или напа­янными пластинами из твердого сплава. Применение вставных пластин удешевляет и упрощает переточку фрезы, обеспечивает уменьшение расхода дорогостоящих инструментальных материа­лов. Применение твердого сплава позволяет повысить скорость резания, а следовательно, и производительность обработки.

Торцевые фрезы более универсальны, чем цилиндрические. В ос­новном их применяют для обработки плоскостей. Обычно торце­вые фрезы выполняются цельными из быстрорежущей стали, сбор­ными с вставными ножами из быстрорежущей стали, сборными с вставными или напаянными пластинами из твердого сплава, сборными с механическим креплением многогранных или круг­лых вращающихся неперетачиваемых твердосплавных пластин.

Сборные фрезы с ножами из быстрорежущей стали выпуска­ются диаметром 80...250 мм, с ножами, оснащенными твердым сплавом, — 100...630 мм. Фрезы состоят из стального корпуса, в пазах которого с помощью клиньев зажимаются режущие ножи.

Конструктивно сборные фрезы с механическим креплением неперетачиваемых пластин отличаются тем, что в пазы стального корпуса вставляются резцы прямоугольного сечения, на которых механическим способом крепятся неперетачиваемые пластины. Каждый резец установлен так, что его можно перемещать вдоль пазов корпуса с помощью специального винта. Эффективность этих фрез по сравнению с фрезами с вставными ножами состоит в повышении стойкости в 1,5 — 2 раза, сокращении машинного вре­мени обработки на 25...50%, сокращении расхода твердых спла­вов, в возможности использования хрупких или не поддающихся напайке твердых или иных сплавов, аннулировании операции за-I точки фрезы (после изнашивания одной грани пластины после­дняя поворачивается, и резание происходит неизношенной гра­нью), в возможности настройки фрезы на обработку детали опре­деленного размера.

Концевые фрезы выполняются цельными из быстрорежущей стали или с напаянными пластинами из твердого сплава. Концевы­ми фрезами обрабатываются плоскости, уступы, прямоугольные и призматические пазы, криволинейные поверхности. Промышлен­ностью выпускаются фрезы общего назначения (для обработки конструкционных сталей и чугунов) и специализированные (для обработки легких сплавов и труднообрабатываемых материалов).

Цельные фрезы из быстрорежущих сталей выполняются с ци­линдрическим или коническим хвостовиком, с крупным или мел­ким зубом (тип 1 или 2) соответственно. Фрезы для обработки стали и чугуна выполняются со спиральными канавками с нерав­номерным окружным шагом. Угол наклона спирали 30...45°, пе­редний угол 15°, задний 14°.

Цельные твердосплавные фрезы используются для обработки заготовок из нержавеющих, высокопрочных, жаропрочных ста­лей, титановых сплавов. Диаметр фрез 3мм, длина режущей части 8мм. Фрезы выполняются с неравномерным окружным шагом зубьев. Материал режущей части — твердые сплавы: ВК6М; ВК8; ВК10М. Геометрические параметры режущей части фрез: главные передний и задние углы 5 и 15° соответственно. Твердо­сплавные фрезы с напаянными пластинами выпускаются с пря­мыми и винтовыми канавками.

Фрезы для обработки Т-образных пазов выпускаются с цилинд­рическим или коническим хвостовиком. Фрезы с цилиндричес­ким хвостовиком выполняются диаметром 6мм; число зубьев 6 или 8; наклон зубьев 10°. Фрезы с коническим хвостовиком вы­пускаются в двух исполнениях. Исполнение 1: диаметр 6...28 мм; число зубьев 6 или 8; наклон зубьев 10°; рекомендуются для работы по чугуну. Исполнение 2: диаметр 10...54 мм; число зубьев 4, 6 или 8; наклон зубьев 15...25°; рекомендуются для работы по стали.

Шпоночные фрезы предназначены для получения шпоночных пазов под призматическую или сегментную шпонку. Промышлен­ностью выпускаются фрезы для призматических шпонок (цель­ные быстрорежущие и твердосплавные; с напаянными пластина­ми из твердого сплава) и фрезы для сегментных шпонок (цель­ные быстрорежущие). Фрезы шпоночные цельные быстрорежу­щие выпускаются: с цилиндрическим хвостовиком — диаметром 2...25 мм; с коническим хвостовиком — диаметром 10...40 мм. Фрезы шпоночные цельные твердосплавные выпускаются с ци­линдрическим хвостовиком диаметром 2мм. Фрезы с напа­янными пластинами из твердого сплава имеют диаметр 10мм. Фрезы для пазов сегментных шпонок выпускаются под шпонки от 4×1,0 до 10×2,5 мм.

Фасонные фрезы имеют криволинейную образующую и предна­значены для обработки фасонных поверхностей. Обычно крупные предприятия, имеющие собственное ремонтно-инструментальное производство, самостоятельно изготавливают необходимые им фа­сонные фрезы. Промышленностью выпускаются фрезы дисковые полукруглые выпуклые и вогнутые, фрезы модульные дисковые или концевые для нарезания зубчатых венцов цилиндрических колес методом копирования.

Станки фрезерной группы. В условиях единичного и мелкосерий­ного производства широко используются универсальные консольно-фрезерные станки: горизонтально-фрезерные без поворотного стола; горизонтально-фрезерные с поворотным столом; вертикаль­но-фрезерные.

На рис. 7.43, а показаны основные узлы горизонтально-фре­зерного станка с поворотным столом. На фундаментной плите 1 установлена чугунная станина 2, внутри которой расположены отсек для электрооборудования, коробка скоростей 3 и шпин­дельный узел 5. По верхним направляющим станины перемещает­ся хобот 4. Хобот может устанавливаться относительно станины с различным вылетом. Серьга 8, совместно с хоботом обеспечиваю­щая жесткость фрезерной оправки, перемещается по его направ­ляющим и закрепляется гайкой. С помощью винтового домкрата по вертикальным направляющим станины перемещается консоль 11. По горизонтальным направляющим консоли перемещаются про­дольные салазки 10, по верхним направляющим которых переме­щаются поперечные салазки 6, а на них установлены поворотные салазки 9 и стол 7. Вертикальное, продольное и поперечное дви­жения подачи стола могут осуществляться вручную или коробкой подач, размещенной в консоли. Вращательное движение выход­ного вала коробки подач преобразуется в поступательное пере­мещение стола с помощью механизмов «ходовой винт — гайка». На верхней части стола выполнены поперечные Т-образные пазы для установки заготовки или рабочих приспособлений.

На рис. 7.43, б показаны основные узлы вертикально-фрезер­ного станка.

Рис. 7.43. Универсальные фрезерные станки:

а — горизонтально-фрезерный; б — вертикально-фрезерный; 1 — фундаментная плита; 2 — станина; 3 — коробка скоростей; 4 — хобот; 5 - шпиндельный узел; б — поперечные салазки; 7 — стол; 8 — серьга; 9 — поворотные салазки; 10 — продольные салазки; 11 — консоль; 12 — поворотная планшайба; 13 — шпиндель

Эти станки имеют много общих унифицированных узлов и деталей с горизонтально-фрезерными станками, но отличаются от них вертикальным расположением шпинделя 13, кото­рый можно поворачивать под углом до 45° в обе стороны с помощью поворотной планшайбы 12. На фундаментной плите 1 установлена чугунная станина 2. Внутри станины расположены отсек для элек­трооборудования, коробка скоростей. В верхней части станины установлена поворотная планшайба 12 с фрезерной головкой и шпинделем 13. С помощью винтового домкрата по вертикальным направляющим станины перемещается консоль 11 с продольны­ми 10, поперечными 6 салазками и столом.

Обработку сложных фасонных поверхностей производят кон­цевыми фрезами на копировально-фрезерных станках. Плоские фасонные поверхности замкнутого контура с прямолинейной об­разующей получают контурным фрезерованием. При этом заго­товке или фрезе сообщают движение в двух направлениях (про­дольное и поперечное движения подачи). Одно из движений явля­ется задающим (постоянным), другое — следящим, зависящим от формы копира. Профиль обработанной поверхности зависит от соотношения этих движений. Скорость перемещения фрезы отно­сительно заготовки (результирующая подача) должна совпадать со скоростью перемещения следящего элемента (щупа) по копи­ру. Объемные фасонные поверхности получают объемным копир-ным фрезерованием. Поверхности фрезеруют отдельными верти­кальными или горизонтальными фасонными строчками. Ширина строчки соответствует диаметру концевой фрезы. После фрезеро­вания одной строчки по принципу контурного фрезерования фрезу перемещают на ширину строчки. Следующую строчку фрезеруют на обратной подаче.

В современных копировальных станках применяются механи­ческие, электромеханические или гидравлические следящие приво­ды. При использовании механического следящего привода щуп же­стко связан с фрезой, сила резания воспринимается копиром, что является причиной его быстрого изнашивания. Применение электромеханических или гидравлических усилителей позволяют уменьшить давление на щуп. Малые давления щупа на копир по­зволяют фрезеровать крутые профили, обеспечивая высокую точ­ность обработки.

На рис. 7.44, а показан общий вид копировально-фрезерного станка. На фундаментной плите 12 установлена станина 1. По го­ризонтальным направляющим станины перемещаются продольные. салазки 2, по поперечным направляющим которых перемещается горизонтальный стол 3 со стойкой 4 и вертикальным столом 5, в пазах которого устанавливаются приспособление с обрабатывае­мой заготовкой и копир. На правой части станины установлена вертикальная стойка 11 с винтовым механизмом подачи 9. По на­правляющим стойки 11 перемещаются фрезерная бабка 10 с шпин­делем 6 и следящий привод 8 с щупом 7.

Рис. 7.44. Специальные фрезерные станки:

а — копировально-фрезерный; б — карусельно-фрезерный; 1— станина; 2 — салазки; 3 — горизонтальный стол; 4, 11 — стойки; 5— вертикальный стол; 6 — шпиндель; 7 — щуп; 8 — следящий привод; 9 — механизм подачи; 10 — фрезер­ная головка (бабка); 12 — фундаментная плита; 13 — карусель

В крупносерийном и массовом производстве для высокопроиз­водительного непрерывного фрезерования партии деталей при­меняют фрезерные станки непрерывного действия, для обработки заготовок небольшого размера (некруглые валы, рычаги, кронш­тейны) — карусельно-фрезерные станки, более крупные заготов­ки обрабатывают на барабанно-фрезерных станках. Основные узлы карусельно-фрезерного станка показаны на рис. 7.44, б. На стани­не 1 смонтирована стойка 4, по вертикальным направляющим которой перемещается фрезерная головка 10 с двумя шпинделя­ми 6. Оба шпинделя имеют общий привод, но могут настраивать­ся на различные значения числа оборотов. Обычно левый шпин­дель настроен на черновое фрезерование поверхности, правый — на чистовое. На круглом столе 13 (карусели) с вертикальной осью вращения в приспособлениях устанавливают заготовки. Стол разме­щен в салазках 2, которые могут перемещаться по направляющим станины. При работе станка стол вращается непрерывно. Особен­ностью барабанно-фрезерных станков является наличие горизон­тального барабана, на гранях которого имеются приспособления для базирования крепления заготовок. Медленным вращением барабана заготовкам придают круговую подачу. Станки оснащены несколькими фрезерными головками.

Технологическая оснастка, применяемая при фрезеровании. Для закрепления режущего инструмента применяются различные оп­равки. На рис. 7.45, а показана короткая оправка для закрепления торцевых и дисковых фрез. Оправка 3 устанавливается в коническое отверстие шпинделя 2 и зажимается винтом 1. Фреза 5 устанавли­вается на цилиндрической поверхности оправки и зажимается гай­кой 6. Крутящий момент передается с помощью призматической шпонки 4.

Для установки концевых фрез применяются оправки, показан­ные на рис. 7.45, б. Фреза 5 с помощью переходных конических втулок 7 устанавливается в шпинделе 2 и зажимается винтом 1

Рис. 7.45. Оправки к фрезерным станкам:

а — для торцевых фрез; б — для концевых фрез; в — для цилиндрических фрез; 1 — винт; 2 — шпиндель; 3 — оправка; 4 — шпонка; 5 — фреза; 6, 9 — гайки; 7 — коническая втулка; 8 — серьга; 10 — подшипник; 11 — цилиндрическая втулка; 12 — сухари

На горизонтально-фрезерных станках фрезы устанавливаются на длинных оправках с коническим хвостовиком (рис. 7.45, в). Оправка 3 вставляется коническим хвостовиком в отверстие шпин­деля 2 и зажимается винтом 1. Цилиндрический конец оправки через подшипник 10 устанавливается в серьге 8 и зажимается гай­кой 9. Фреза 5 устанавливается на цилиндрической поверхности оправки, и ее осевое положение определяется втулками 11. Крутя­щий момент фрезе передается силами трения или с помощью призматической шпонки. Крутящий момент от шпинделя к оп­равке передается сухарями 12.

Для установки, базирования и закрепления заготовок приме­няются универсальные приспособления: прихваты, угольники, призмы, машинные тиски. При обработке большой партии заго­товок проектируются и изготавливаются специальные приспособ­ления.

Для периодического точного поворота заготовки на заданный угол (деление заготовки) применяют механические или оптичес­кие делительные головки. Механическая делительная головка показана на рис. 7.46, а. Головка состоит из корпуса 1, поворотного барабана 3 и шпинделя 6 с центром. В корпусе головки размещен червячный редуктор (передаточное отношение обычно равно 1/40). Вращение шпинделю придают рукояткой 2 с фиксатором.