Характеристика метода фрезерования.

 

Сущность процесса фрезерования. Фрезерование — процесс резания металла, осуществляемый вращающимся режущим инструментом при одновременной линейной подаче заготовки. Материал с заготовки снимают на определенную глубину фрезой, работающей либо торцовой стороной, либо периферией. Главным движением при фрезеровании является вращение фрезы v (рис. 33). Скорость главного движения определяет скорость вращения фрезы. Движением по­дачи s при фрезеровании является по­ступательное перемещение обрабаты­ваемой заготовки в продольном,

Рис. 33. Схемы фрезерования:

а — цилиндрическое, б и в—торцовое фрезерование; 1—обработанная поверхность, 2-ось вращения фрезы, 3 — обрабатываемая поверхность, 4— стружка, 5 — заготовка, 6 — нож фрезы.

поперечном или вертикальном направ­лениях. Процесс фрезерования являет­ся прерывистым процессом. Каждый зуб фрезы снимает дружку перемен­ной толщины. Операции фрезерования могут быть подразделены на два типа: а) цилиндрическое фрезерование (рис. 33, а); б) торцовое фрезерование (оис. 33, б и в).

При цилиндрическом фрезеровании резание осуществляется зубьями, рас­положенными на периферии фрезы, и обработанная поверхность 1 является плоскостью, параллельной оси враще­ния фрезы 2.

На рис. 33, а показана фреза с пря­мым зубом. Наряду с прямозубыми применяются фрезы с винтовыми зубьями (рис.34).

Рис. 34. Фрезерование цилиндрической винтовой фрезой: В — ширина фрезерования, t — глубина фрезерования, s— наибольшая толщина среза

При торцовом фрезеровании (см. рис. 33) резание осуществляется пери­ферийными и торцовыми режущими кромками зубьев. Толщина среза уве­личивается к центру среза и уменьша­ется в месте выхода фрезы из контак­та с заготовкой. Начальная и конечная толщина среза зависит от отношения ширины заготовки к диаметру фрезы. Изменение толщины среза зависит также от симметричности расположе­ния фрезы относительно заготовки. Большинство других процессов фрезе­рования являются комбинацией ци­линдрического и торцового методов фрезерования.

Особенности стружкообразования при фрезеровании. Процесс образо­вания стружки при фрезеровании со­провождается теми же явлениями, что и при точении. Это деформации, теп­лообразование, образование нароста, вибрации, износ инструмента и др. Но при фрезеровании имеются свои осо­бенности. Резец при точении находит­ся под постоянным действием стружки вдоль всей длины обработки. При фрезеровании зуб за один оборот фре­зы находится под действием стружки незначительное время. Большую часть оборота зуб не участвует в резании, за ^о время он охлаждается, что положительно отражается на его стойко­сти. Вход зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой сопровождается ударом о его режущую кромку; ударная нагрузка снижает стойкость зуб; фрезы.

Фрезерование против подачи и по подаче. При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное фрезерование — против подачи и попутное—фрезерование по подаче. Когда окружная скорость фрезы противоположна на правлению подачи (рис. 35,а), процесс

Рис. 35. Фрезерование против подачи (о) и по подаче (б)

фрезерования называется встреч­ным. Толщина среза изменяется от ну­ля (в точке А) до максимальной вели­чины при выходе зуба из контакта с заготовкой (в точке В). Когда направ­ление окружной скорости фрезы и ско­рости подачи совпадают (рис. 35,6), процесс фрезерования называется «по­путным» фрезерованием. При этом способе фрезерования толщина среза изменяется от максимального значения в точке В в начале входа зуба в кон­такт с заготовкой до нуля в точке А (при выходе зуба из контакта с заго­товкой).

Встречное фрезерование характери­зуется тем, что нагрузка на зуб уве­личивается постепенно, так как тол­щина среза изменяется от нуля при входе до максимума при выходе зуба из заготовки. Зуб фрезы работает из-под корки, выламывая корку снизу, фреза «отрывает» заготовку от стола, приподнимая вместе с ней и стол стан­ка, увеличивая зазоры между направ­ляющими стола и станины, что при значительных нагрузках приводит к дрожанию и увеличению шероховато­сти обработанной поверхности.

При попутном фрезеровании заго­товка прижимается к столу, выбирая имеющиеся зазоры в направляющих стола и станины. Зуб фрезы начинает работать с наибольшей толщиной и сразу подвергается максимальной на­грузке.

Равномерность фрезерования. В процессе фрезерования прямозубой фрезой зуб фрезы входит в контакт с обрабатываемой заготовкой и выходит из него сразу по всей ширине фрезеро­вания. Может оказаться, что в работе будет находиться только один зуб пря­мозубой фрезы, т. е. когда впереди идущий зуб уже вышел из контакта с обрабатываемой заготовкой, а следую­щий за ним зуб не вышел в контакт. В этом случае площадь поперечного сечения среза будет изменяться от ну­левого значения до максимального с последующим падением до нуля или от максимального значения до нуля. Также неравномерно будет изменять­ся сила резания, а следовательно, бу­дет неравномерная периодическая на­грузка на станок, инструмент и обра­батываемую заготовку. Это явления носит название неравномернос­ти фрезерования. На рис. 36

Рис. 36. Схема работы однозубой (условной) фрезой

показана упрощенная схема работы прямозубой фрезы. На фрезе условно показан один зуб. Зуб врезается в за­готовку сразу по всей ширине фрезеро­вания. Фреза испытывает толчок. При дальнейшем повороте фрезы толщина стружки будет постепенно увеличи­ваться (положения 2, 3, 4), будет уве­личиваться и сила резания. На участ­ке 4—5 зуб фрезы одновременно выхо­дит из обрабатываемого металла, и си­ла резания быстро уменьшается до нуля.

Как видно, нагрузка на зуб фрезы в процессе резания резко изменяется. Чем большее число зубьев будет уча­ствовать в работе одновременно, тем более равномерным будет фрезерование. На рис. 37 показана схема рабо­ты цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями. Зуб такой фрезы врезается в

Рис. 37. Схема работы фрезы с винтовым зубом

обрабатываемую деталь не сразу по всей длине, а постепенно. На участке 1— 3 площадь сечения срезаемого слоя (заштрихована) увеличивается, а зна­чит, увеличивается и сила резания. На участке 3 — 4 площадь сечения срезаемого слоя и силы резания оказываются постоянными. При дальнейшем движении зуба (участок 4—6) площадь сечения срезаемого слоя и сила резания постепенно уменьшаются. Таким образом, изменение силы резания при работе винтового зуба происходит более плавно, а на некоторых участках сила резания постоянна.

Для обеспечения равномерности фрезерования в работе одновременно должно участвовать не меньше двух зубьев фрезы. Каждый следующий зуб должен вступать в работу в тот момент, когда предыдущий начинает выходить из металла. Для выполнения этого условия нужно, чтобы в тот мо­мент, когда один из двух зубьев попал в положение 6, второй зуб был в по­ложении 1. Это возможно, если расстояние между двумя соседними зубьями фрезы, измеренное вдоль её оси (осевой шаг), должно быть равной ширине фрезерования В (см. рис. 34). Если в работе одновременно участвует более двух зубьев, то осевой шаг должен укладываться по ширине фрезерования целое число раз. Необходимым условием равномерного фрезеро­вания является равенство или кратность (в целых числах) ширины фре­зерования В осевому шагу фрезы.

При торцовом фрезеровании всег­да имеет место неравномерность фрезерования. Чем больше число одновременно работающих зубьев торцовой фрезы и чем больше отношение шири­ны фрезерования к диаметру фрезы, тем больше будет равномерность фре­зерования.