Основы технологии фрезерной обработки металлов, фрезы их назначение, виды фрез

  

Федеральное Агенство по образованию

Государственное образовательно учреждение

высшего профессионального образования

 

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

 

Кафедра «Технология машиностроения»

 

 

 

 

Самостоятельная работа №9

По технологии конструкционных материалов

 

 

 

«Основы технологии фрезерной обработки металлов, фрезы их назначение, виды фрез»

 

 

                                                                                     Выполнил:____________________(Ф.И.О.)

Студент: гр.________спец__________

 

 

Преподававатель: проф. Д.т.н. Матюшкин Б.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2012

 

 

 

 

 

Фрезерные работы (фрезерная обработка)

 

   Как только не обрабатывают металл, чтобы придать ему необходимую форму. Среди разных способов воздействия следует отметить фрезерные работы, где средством, с помощью которого преображается металл, становится фреза -- режущее колесо с большим количеством зубьев. В процессе, который называется фрезеровка, участие принимают два объекта: фреза и будущее изделие, которое пока представлено в виде заготовки. Нет, пожалуй, точной классификации данного вида обработки металла. Все зависит от того, что использовать в качестве отличительного компонента. Если учитывать, что заготовки на фрезерных станках могут по-разному крепиться, то можно разделить фрезерование на вертикальное и горизонтальное. Многие производства сейчас владеют станками обоих видов. К тому же возможно установление определенного угла наклона фрезы. С учетом того, что фреза бывает разной, существует концевая фрезеровка, торцевая, перефирийная, фасонная и т.п. Тип фрезеровки зависит от типа продукции, которая производится. Разберемся подробнее в каждом из предложенных видом.

 

Концевое фрезерование используется для изготовления канавок, подсечек, колодцев, окон, карманов. При этом пазы могут быть как сквозные, так и выходящие на одну или несколько поверхностей.

 

Торцевая фрезеровка предназначена для обработки больших поверхностей. Фасонное -- для фрезеровки профилей.

 

   Следующая возможная классификация фрезеровки зависит от направления вращения фрезы по отношению к направлению движения заготовки. Если заготовка оказывается «подмята» под фрезу, то такие фрезерные работы называются попутным фрезерованием. Если же заготовка идет навстречу резцу -- это встречное фрезерование. В последнем случае поверхность не получается такой гладкой, как при попутном виде, но зато уменьшается количества брака. Cначала для черновой работы используют фрезерование «на зуб», а уж потом, для чистовой обработки, -- «под зуб».

 

   Для того, чтобы добиться высокого качества и производительности при низкой себестоимости при использовании торцевых фрез, стоит обратить внимание на некоторые нюансы подобного дела.

 

Во-первых, определитесь с тем, что вы будете делать: черновое фрезерование, при котором качество поверхности и точность размера не играет роли, либо чистовое, где эти моменты нельзя обходить стороной. Именно от того, что вы предпочтете, будет зависеть выбор инструмента и режимов фрезерных работ. Мы предлагаем вам остановиться подробнее на том, как фрезерные работы проводить при торцевом фрезеровании. В столице обычно быстрее всего появляется новое оборудование, специалисты проходят обучение за рубежом. Однако фрезерные работы проводят почти одинаково на предприятиях страны.

 

Во-первых, выбираем корпуса торцевой фрезы. С учетом того, что цена на подобную импортную фрезу будет превышать несколько тысяч рублей, то необходимо подойти с вниманием к тому, чтобы было чем выполнять фрезерные работы .Основной параметр фрезерных работ -- шаг пластин фрезы, если диаметр торцевой фрезы 100 мм, то шаг пластин может быть нескольких видов: крупный -- 5 пластин, средний -- 7 и мелкий -- 10. Учитывать стоит и то, что у разных производителей может шаг также отличается, и это надо помнить, когда проводите фрезерные работы или выбираете оборудование для фрезеровки.

 

  Черновые фрезерные работы производятся на оборудовании с жёсткой станиной, фрезерные станки  имеющем невысокую жесткость, испытывают сильные вибрации, которые уменьшают стойкость инструмента, а это ведет к следующим «неприятностям»: поломке фрезерного станка, поломке пластины и повреждению корпуса фрезы.

 

  При проведении чистого фрезерования глубина резания и подача на зуб меньше, чем при черновом. Поэтому здесь высокая мощность станка ни к чему. А это значит, что можно при подобном виде фрезерной работы использовать фрез с мелким шагом пластин.Если использовать большое количество пластин, то, несмотря на небольшую силу подачи металла на зуб фрезы, проблем со стружкой не возникнет из-за небольшой глубины резки.

 

  Итак, Фрезерование - процесс, при котором происходит обработка металла с помощью зубчатого колеса (фрезы). Каждый зубец способен отрезать кусочек от исходного материала металла. Вращение колеса происходит над передвигающейся поверхностью. Впервые фрезу стал использовать мастер Брама, когда работал над созданием легендарного патентного замка. В то время делал все вручную. Механизировать процесс смогли лишь его ученики и последователи.   

 

   Фрезерование является одним из самых распространенных способов механической обработки. Этим способом осуществляют черновую, получистовую и чистовую обработку простых и фасонных поверхностей заготовок из стали, чугуна, цветных металлов и пластмасс.

 

   Фрезерные станки предназначены для фрезерования поверхностей планок, рычагов, крышек, корпусов и кронштейнов простой конфигурации; контуров сложной конфигурации (типа кулачков, шаблонов и т. д.); поверхностей корпусных деталей. Технологические возможности станков фрезерной группы определяются конструкцией, компоновкой, классом точности станка и технической характеристикой системы ЧПУ.

 

   Фрезерование характеризуется высокой производительностью и позволяет получать поверхности правильной геометрической формы. Применяя фрезы, оснащенные современными режущими материалами (синтетическими сверхтвердыми, минералокерамикой), фрезерованием можно обрабатывать закаленные до высокой твердости (60HRC3) материалы, заменяя при этом шлифование.

 

   Фрезерные станки разделяют на две основные группы: станки общего назначения и специализированные. К первой группе относят станки консольные, бесконсольные, продольно-фрезерные и непрерывного фрезерования (карусельные и барабанные). Во вторую группу входят станки копировально-фрезерные, зубофрезерные, резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, шлицефрезерные и др. Типоразмеры станков отличаются площадью рабочей поверхности стола или размерами обрабатываемой заготовки (при зубо- и резьбообработке).

 

  Для выполнения большей части фрезерных работ используются вертикально-фрезерные станки. С их помощью производятся самые распространенные работы: сверление, зенкерование, вытачивание отверстий на металлических деталях. Вертикально-фрезерные станки также позволяют работать с пластмассой и сплавами металлов, как для серийного, так и для единичного производства. Кроме того, нередко они дополняются такими элементами, благодаря которым значительно расширяется область их применения. Вертикально-фрезерный станок в этом случае приобретает большие технические возможности. Оборудование данного типа также используется для фрезерной обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей, спиральных деталей, пазов, рамок, зубчатых колес, штампов и других деталей. Даже сталь и чугун с легкостью поддаются обработке на вертикально-фрезерном станке.

 

  Вертикально-фрезерные станки имеют ручное, автоматизированное или управление с системой ЧПУ. В таком станке главное движение задает фреза, а заготовка вращается по мере необходимости и интенсивности ее обработки. Движение заготовки, закрепленной на столе, может быть криволинейным и прямолинейным, оно и называется фрезированием. Вертикально-фрезерный станок получил свое название из-за вертикально расположенного шпинделя, который в некоторых моделях может смещаться вдоль своей оси и оборачиваться вокруг горизонтальной оси. При этом значительно возрастают его технические характеристики. Для фрезерной обработки особо крупных деталей предназначены вертикально-фрезерные станки без консолей. Также они незаменимы для обработки вертикальных и наклонных поверхностей. Ввиду отсутствия консоли, вертикально-фрезерный станок перемещается при помощи салазок и станины, которая установлена на фундамент. Такая конструкция обеспечивает ему особую прочность и надежность с более точной обработкой любых деталей.  

 

   Фрезерование можно осуществлять двумя способами: встречное фрезерование (против подачи), когда направление подачи противоположно направлению вращения фрезы и попутное фрезерование (по подаче), когда направления подачи и вращения фрезы совпадают.

 

   Устройство широкоуниверсальных консольно-фрезерных станков

 

   Наиболее распространенными типами фрезерных станков являются широкоуниверсальные, горизонтальные, вертикальные и универсальные станки.

 

   На консольных горизонтально-фрезерных и универсально-фрезерных станках можно обрабатывать горизонтальные и вертикальные плоские поверхности, пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и др. Универсальные станки, имеющие поворотный стол, можно использовать для фрезерования всевозможных винтовых поверхностей. Технологические возможности этих станков расширяются с применением делительных, долбежных, накладных универсальных головок и других приспособлений.

 

   В горизонтально-фрезерных станках расположение шпинделя горизонтальное, в вертикально-фрезерных -- вертикальное. Консольно-фрезерные универсальные станки отличаются от горизонтально-фрезерных наличием конструкции обеспечивающей поворот стола относительно вертикальной оси. Широкоуниверсальные фрезерные станки от универсальных отличаются наличием на станине специального хобота, на котором установлена дополнительная головка со шпинделем и рядом других конструктивных параметров.

 

   В промышленности также широко используют следующие фрезерные станки: продольно-фрезерные -- для фрезерной обработки крупных и тяжелых заготовок с большой длиной обрабатываемой поверхности; копировально-фрезерные -- для фрезерной обработки заготовок, имеющих различный сложный профиль наружных и внутренних поверхностей: гравировальные -- для гравирования надписей и узоров, а также для выполнения мелких копировально-фрезерных работ; специализированные резьбофрезерные станки(шпоночно-фрезерные -- для фрезерования шпоночных пазов; карусельно- и барабанно-фрезерные -- для непрерывной обработки); с числовым программным управлением -- для фпезерной обработки заготовок деталей сложных плоскостных и пространственных форм. Применение этих станков дает возможность намного сократить время фрезерования и время на подготовку производства, так как отпадает необходимость в изготовлении специальной дорогостоящей оснастки (шаблонов, копиров, специальных приспособлений и инструмента), а также трудоемкой ручной доработке и доводке деталей.

 

     Основные правила фрезерных работ

 

   Перед началом фрезерных работ на станке, следует произвести его внешний осмотр и проверить состояние направляющих; правильность регулировки клиньев; состояние зажимов подвижных исполнительных органов; убедиться в отсутствии повреждений на пульте управления и других узлах; проверить систему смазывания станка. Включить насосы смазки и гидростанцию станка на 15...20 мин для прогрева масла. Убедиться в соответствии перемещений исполнительных органов положениям органов управления на пульте в наладочных режимах. Проверить правильность перемещений исполнительных органов от переключателей и кнопок ручного управления на всех режимах. Проверить работу лентопротяжного механизма пульта УЧПУ и установить ленту с УП.

 

   Опробовать работу фрезерного станка в автоматическом режиме. Первый рабочий ход должен быть вспомогательным (без обработки заготовки). Заготовку установить в приспособление, а режущий инструмент в шпиндель станка. Убедиться, что заготовка и приспособление не заденут при работе выступающие части станка. Установить требуемую частоту вращения шпинделя. Переключать скорости шпинделя на ходу запрещается. Гильзу шпинделя следует зажимать одной рукояткой. Второй зажим (гаечным ключом) используют при тяжелых режимах работы. Зажим стола используют только для его неподвижной фиксации. Выбрать направление вращения шпинделя. Нажать на кнопку «Общий пуск», далее на кнопку «Шпиндель пуск», затем на кнопку «Воспроизведение». После нажатия на кнопку «Общий стоп» (для повторного запуска станка) нужно нажать на кнопку «Подать напряжение» на пульте станка. При переходе на различные режимы работы необходимо следить за правильной установкой переключателя режимов работы.   Чтобы избежать получение травм кроме общих правил безопасной работы на станках нужно соблюдать еще и специфические правила, которые обусловлены особенностями фрезерных станков, а именно:

 

   1) надежно и жестко закреплять приспособления, фрезу и заготовки на фрезерном станке

 

   2) применять средства индивидуальной защиты очки или щитки;

 

   3) при снятии обработанной детали после фрезеровки, а также при ее измерении остерегаться ранения рук о заусенцы или острые кромки. Во избежание ранений пользоваться для снятия заусенцев слесарным инструментом либо абразивным бруском;

 

   4) обдувка стола сжатым воздухом и использование металлических щеток и крючков на работающем станке запрещается;

 

   5) не замасленную стружку с приспособления, со стола и со станины нужно удалять щеткой в сборный ящик, а кисточкой или заостренной деревянной палочкой очищать от масляной стружки и загрязнений пазы стола и другие труднодоступные места в специальный ящик;

 

   6) не нарушать правило, запрещающее работать на станке в рукавицах или перчатках, а также с забинтованными пальцами, не защищенными резиновыми напальчниками;

 

   7) измерения заготовки в процессе ее фрезерования не производить.

 

Виды фрез

 

Цилиндрические фрезы используются для обработки открытых поверхностей. Зубцы располагаются на цилиндрической основе и наклонены к оси под углом 30-40%. Эти фрезы используются для комплексной обработки многоступенчатой поверхности и различных пластиков.

 

Торцевые фрезы предназначены для обработки открытых поверхностей. Ось фрезы размещена под прямым углом к обрабатываемой поверхности. Зубцы расположены на цилиндрической и торцевой поверхностях фрезы. Преимуществом торцевых фрез перед цилиндрическими является большое число зубцов, что снижает вибрации и улучшает качество обработки.