Фрезерование

Лабораторная работа № 5

Фрезерные станки, их кинематика и виды выполняемых работ

Цель работы – изучение устройства, назначения и кинематики горизонтально- и вертикально-фрезерных станков, а также видов, конструкции и назначения фрез.

Фрезерование является одним из высокопроизводительных и распространенных методов обработки заготовок резанием. Обработка производится многолезвийными инструментами – фрезами. Особенностью фрезерования является прерывистость процесса резания – каждый зуб фрезы «работает», т.е. находится на дуге резания только на некоторой части оборота. В остальное время зуб не касается заготовки, что способствует его эффективному охлаждению.

Фрезерные станки в основном предназначены для обработки различно ориентированных плоских поверхностей, пазов, канавок, уступов, а также фасонных поверхностей, в том числе для нарезания наружных зубьев и шлицов. В связи с многообразием фрезерных работ существуют различные типы станков, которые подразделяют на станки общего назначения и специальные. К станкам общего назначения относят горизонтально-фрезерные, у которых ось шпинделя горизонтальна, и вертикально-фрезерные, у которых ось шпинделя вертикальна. К этой же группе относят универсальные фрезерные станки, у которых положение оси шпинделя можно менять. На любом из фрезерных станков общего назначения можно выполнять различные виды работ, используя разные фрезы и приспособления. К специальным относят станки более узкого назначения: шпоночные, шлицевые, резьбофрезерные, зубофрезерные, копировально-фрезерные и т.д. На специальном станке можно выполнять какую-либо одну операцию, с большей производительностью и точностью, чем на станках общего назначения.

На рис. 1 показан общий вид горизонтально-фрезерного станка, на рис. 1 – общий вид вертикально-фрезерного станка.

Рис. 1 Горизонтально-фрезерный станок

Рис. 2 Вертикально-фрезерный станок

При фрезеровании главным рабочим движением является вращение фрезы, а движением подачи - чаще всего поступательное перемещение заготовки, закрепленной на столе станка. На станках общего назначения возможны три вида подачи: продольная, поперечная и вертикальная.

Режимами резания при фрезеровании являются следующие параметры.

1. Скорость резания.

, м/мин,

где D_ф, мм – диаметр фрезы,

n, об/мин – частота вращения шпинделя.

2. Глубина резания t, мм – толщина слоя металла, срезаемого фрезой за один проход.

3. Подача – перемещение заготовки в единицу времени. При фрезеровании различают три вида подачи – минутную (s_м, мм/мин), на один оборот фрезы (s_о, мм/об), на один зуб фрезы (s_z, мм/зуб). Эти виды подачи связаны между собой следующим соотношением.

, мм/об,

где z – число зубьев фрезы.

4. Ширина фрезерования В, мм – ширина поверхности, обрабатываемой за один проход, измеренная в направлении, перпендикулярном оси фрезы (для вертикально-фрезерных станков) или в направлении, параллельном оси фрезы (для горизонтально-фрезерных станков).

При фрезеровании используют различные типы фрез, основные из которых представлены на рис. 3.

Рис. 3 Фрезы

При работе цилиндрическими, дисковыми, угловыми, фасонными и отрезными фрезами различают два вида фрезерования – встречное и попутное (рис. 4).

При встречном фрезеровании направления вращения фрезы и подачи заготовки противоположны друг другу. Толщина стружки при этом возрастает от нуля в момент входа зуба на дугу резания до максимального значения в момент выхода зуба с дуги резания (зуб фрезы режет металл «под корку»). Так как сила резания прямо пропорциональна толщине стружки, то нагрузка на зуб фрезы будет расти постепенно, что благоприятно сказывается на стойкости инструмента и дает возможность работать с большой глубиной резания. При встречном фрезеровании вертикальная составляющая силы резания направлена вверх, стремится оторвать заготовку от стола, что приводит к возникновению вибраций, уменьшению точности и увеличению шероховатости обработанной поверхности. Этот вид фрезерования используют при черновой обработке.

Рис. 4 Схемы фрезерования: а – встречное, б - попутное

При попутном фрезеровании направления вращения фрезы и подачи заготовки совпадают. Толщина стружки в момент входа зуба фрезы на дугу резания будет максимальна, затем плавно уменьшится до нуля. Таким образом, фреза работает с ударом об обрабатываемую поверхность, что отрицательно сказывается на ее стойкости. Вертикальная составляющая силы резания направлена вниз и прижимает заготовку к столу, что способствует улучшению качества обработанной поверхности. Этот вид фрезерования используется при чистовой обработке.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с методическими указаниями.

2. Изучить функциональное назначение основных узлов горизонтально- и вертикально-фрезерного станков. В эскизной форме дать общую компоновку одного из станков с указанием основных узлов.

3. Определить тип выданной преподавателем фрезы, выполнить ее эскиз, определить, на каком станке и для выполнения каких операций используется фреза. Изобразить схему обработки детали этой фрезой.

4. Изучить кинематические схемы одного или нескольких фрезерных станков (модели станков указываются преподавателем).

5. Изучить кинематическую схему универсальной делительной головки и методы деления.

6. Составить отчет.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Общий вид станка с указанием основных узлов.

3. Рабочие движения и режимы резания при фрезеровании.

4. Эскиз фрезы с необходимыми комментариями.

5. Схема обработки детали фрезой.

6. Выбрать метод деления (простое, методом двух отсчетов, дифференциальное) и произвести деление для нарезания зубчатого колеса с количеством зубьев, заданным преподавателем.

7. Выводы.