Фрези
I. Короткі відомості з теорії.
Фрезерування здійснюється за допомогою багатолезового (многозубого) ріжучого інструменту, званого фрезою. Ріжучі зуби можуть бути розташовані як на бічній поверхні, так і на торці. Кожен зуб фрези являє собою простий інструмент-різець.
Процес фрезерування порівняно з процесом точіння має такі особливості:
а) в роботі одночасно бере участь кілька лез, а тому фрезерування є більш продуктивним способом обробки;
б) леза фрези працюють з перервами, а корпус її здебільшого володіє значною масою. Це сприяє кращому відведенню тепла від лез;
в) площа зрізу може коливатися в широких межах, внаслідок чого сили різання мають змінні значення.
- Пристрою фрез.
Основні частини фрези: Робоча частина – частина фрези, обладнана зубами. Хвостовик служить для кріплення фрез (кінцевих, пальцевих, шпонкових і т. д.) в шпинделі верстата. Шийка з'єднує робочу частину з хвостовиком. Зуб являє собою клин, з кромками. Зуб, виготовлений окремо, носить назву вставного.
Стружкова канавка – заглиблення між зубцями – служить для розміщення утворюється в процесі роботи стружки.
Отвір у насадок, циліндричних, дискових і т. п. фрез служить для їх центрування та кріплення на оправці; шпонковий паз (поздовжній або торцевий) – для передачі фрезі крутного моменту.
- Класифікація фрез.
Фрези класифікуються за такими ознаками:
За технологічною ознакою розрізняють фрези для обробки наступних поверхонь:
а) площин – циліндричні, торцеві, кінцеві;
б) пазів, уступів, канавок – кінцеві, Т-образні, шпонкові, дискові двох - і тристоронні, прорізні, фасонні;
в) фасонних – дискові з опуклим і увігнутим профілем;
г) зубчастих коліс і різьб – дискові і пальцеві модульні, черв'ячні;
д) для розрізання металу – дискові відрізні.
За конструктивною ознакою розрізняють наступні типи:
- За напрямом зуба:
а) з прямими;
б) з похилими;
в) з гвинтовими;
г) з різноспрямованими зубцями.
2. По конструкції зуба:
а) із загостреними,
б) з затилованнимі зубами.
3. По розташуванню зубів відносно осі фрези:
а) циліндричні – з зубами, розташованими на поверхні циліндра;
б) кутові або конічні – з зубами, розташованими на конусі;
в) торцеві – з зубцями, розміщеними в площині, перпендикулярній до осі фрези (на торцевій поверхні);
г) фасонні – з зубами, розташованими на поверхні тіла обертання з криволінійною твірною;
д) дискові пазові тристоронні – з зубами, розташованими на циліндричній і двох торцевих поверхнях і двосторонні – з зубцями на циліндричній поверхні і на одному з торців.
4. По внутрішньому устрою:
а) цілісні – з зубцями, виконаними за одне ціле з корпусом;
б) зі вставними зубцями, корпус яких виготовлений з легованої сталі, а зуби – або цілком з швидкорізальної сталі, або у вигляді вставок з напаяними пластинами з твердих сплавів, або у вигляді пластинок твердого сплаву, що закріплюються механічним способом;
в) збірні (розбірні) головки.
5. За способом кріплення:
а) насадні з отвором для насаджування на оправку;
б) кінцеві (хвостові) з циліндричним або конічним хвостовиком.
II. Технологічні можливості основних типів фрез.
Циліндричні фрези застосовуються для обробки площин на горизонтально-фрезерних верстатах. Зуби циліндричної фрези розташовуються по гвинтовій лінії з певним кутом нахилу гвинтової канавки w.
Основними розмірами циліндричних фрез є довжина фрези L, діаметр d, число зубів Z. виготовляють циліндричні фрези або цільними з швидкорізальної сталі, або збірними – зуби виконують з швидкорізальної сталі, або оснащують пластинками з твердих сплавів.
Фрези з великим зубом застосовуються для чорнової і напівчистовій обробки площин, фрези з дрібним зубом – для напівчистовій і чистової обробки.
На задній поверхні зубів фрез, уздовж ріжучих кромок допускається циліндрична стрічка шириною не більше 0,05 мм
Торцеві фрези призначені для обробки площин на вертикально - і горизонтально-фрезерних верстатах. Торцеві фрези, на відміну від циліндричних, мають зуби, розташовані як на циліндричній поверхні, так і на торці. Основними розмірами торцевих фрез є: діаметр D, довжина L, діаметр отвору d і число зубів фрези Z.
Торцеві фрези по порівнянні з циліндричними мають ряд переваг, головними з яких є:
1) більш жорстке кріплення на оправці або шпинделі;
2) більш плавна робота з-за великого числа одночасно працюючих зубів.
Тому обробку площин у більшості випадків доцільно проводити торцевими фрезами. Залежно від призначення, торцеві фрези поділяються на насадні суцільні з дрібними зубами і з великими зубами і насадні зі вставними ножами.
Для чорнової обробки вибирають торцеві фрези насадні фрези із вставними ножами або з великими зубами. При чистовій обробці слід брати торцеві насадні фрези з дрібними зубами.
Проте у всіх випадках треба віддати перевагу торцевих фрез, оснащених твердими сплавами, так як машинне час обробки в цьому випадку значно скорочується за рахунок збільшення швидкості різання.
Дискові фрези призначені для обробки площин уступів і пазів
Розрізняють дискові фрези цільні і зі вставними зубцями. Цілісні дискові фрези діляться на пазові, тристоронні з прямими зубами, тристоронні з різноспрямованими зубцями. Фрези із вставними зубами виконуються тристоронніми і двосторонніми.
Дискові пазові фрези мають зуби тільки на циліндричній частині, їх застосовують для неглибоких пазів.
Основним типом дискових фрез є тристоронні. вони мають зуби на циліндричній поверхні і на обох торцях. Їх застосовують для обробки уступів і більш глибоких пазів. Для поліпшення умов різання дискові тристоронні фрези оснащуються похилими зубцями з змінно чергуються напрямком канавок, тобто один зуб має праве напрям канавки, а інший, суміжний з них – ліве. Тому такі фрези і називаються різноспрямованими.
Дискові фрези із вставними ножами тристоронні застосовують для фрезерування пазів, а двосторонні – для фрезерування уступів і площин. Вставні ножі можуть бути виконані як з швидкорізальної сталі, так і з пластинами з твердих сплавів.
Кінцеві фрези призначені для обробки площин, уступів і пазів. Їх виготовляють з циліндричним і конічним хвостовиком.
Кінцеві фрези виготовляють з нормальними та великими зубами. Фрези з нормальними зубами застосовують при напівчистовій і чистовій обробці уступів і пазів. Фрези з великими зубами використовують для чорнової обробки. Виготовляють кінцеві фрези праворежущими.
Кінцеві фрези мають ріжучі зуби, розташовані як на циліндричній поверхні, так і на торцевій. Стружку знімають зуби, розташовані на циліндричній поверхні, торцеві ж зуби зачищають оброблену поверхню.
Шпонкові фрези застосовуються для фрезерування шпонкових пазів і виготовляються з циліндричним і конічним хвостовиком. Шпонкові фрези мають два ріжучих зуба з торцевими ріжучими крайками, які виконують основну роботу різання. Ріжучі кромки фрези спрямовані не назовні, як у свердла, а в тіло інструменту. Фрези можуть працювати з невеликою осьовою подачею (як свердло) і з поздовжньою подачею.
Фрези для Т-образних пазів призначаються для фрезерування Т-образних верстатних пазів. Для поліпшення умов різання фрези мають різноспрямовані зуби з кутом нахилу w=15.
Кутові фрези призначаються для фрезерування канавок, мають кутовий профіль. Розрізняють насадні одноугловые, насадні двуугловые симетричні і несиметричні, а також кутові кінцеві фрези.
Одноугловые фрези застосовують для фрезерування прямих канавок на інструментах і заготівлях.
Двуугловые симетричні фрези застосовують для фрезерування канавок у фрез з гвинтовими затыловаными зубами, а також пазів у призм і т. д.
Для фрезерування паза «ластівчин хвіст» застосовують кутові кінцеві фрези з кутом, рівним куту паза.
Відрізка заготовок на фрезерних верстатах проводитися відрізними фрезами, прорізання пазів і шліців-прорізними фрезами.
Дискові модульні фрези призначені для нарізування зубів зубчастих коліс методом копіювання. Сутність методу полягає в тому, що ріжучим інструментом послідовно або одночасно нарізають западини зубчастого колеса, причому профіль інструменту повинен точно відповідати контру цих западин.
Пальцеві модульні фрези застосовують для нарізування прямих, косих і шевронных зубів на заготовках зубчастих коліс великих модулів (більше 8 мм) в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва.
При нарізанні зубчастих коліс методом обкатки використовуються черв'ячні модульні фрези на спеціальних зубофрезерних верстатах. Черв'ячна модульна фреза – це черв'як, у якого прорізані під деяким кутом до осі канавки для сходу стружки і утворення різальних кромок.
Фреза | Ескіз | Застосування | Фреза | Ескіз | Застосування |
Цилиндри - чна | Обробка площин на горизонтально-фрезерних верстатах | Шпонкова | Фрезерування шпонкових пазів на вертикально-фрезерних верстатах | ||
Торцева цілісна | Чистова обробка площин на вертикально - і горизонтально – фрезерних верстатах | а – кінцева б – кінцева для Т – образних пазів | Фрезерування Т –образних пазів: 1проход – прямокутної канавки; 2 прохід – нижній частині паза | ||
Торцева зі вставними ножами | Чорнова обробка площин на вертикально - і горизонтально – фрезерних верстатах | Кінцева кутова | Фрезерування паза «ластівчин хвіст», стружкових канавок | ||
Кінцева | Обробка площин, уступів і пазів на вертикально – фрезерних верстатах | Насадні кутові: одноугловая, двуугловая симетрична | Фрезерування канавок, мають кутовий профіль | ||
Дискова тристороння | Фрезерування уступів, пазів | Дискова фассонная | Фрезерування напівкруглих (радіусних) канавок і напівкруглих виступів і т. п. | ||
Дискова пазова | Фрезерування неглибоких пазів | Дискова модульна | Нарізування зубів зубчастих коліс методом копіювання |
III. Матеріали, застосовувані для виготовлення фрез.
Легированные инструментальные стали марок ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ используют для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малого диаметра, работающих на малых скоростях (v=20÷25 м/мин). Эти материалы сохраняют режущие свойства при Т=300÷350˚С. быстрорежущие стали РЭ, Р18, Р14Ф4, Р6М8, Р18Ф2К8М и другие обладают высокой стойкостью (600-650˚С) при скоростях резания до 60 м/мин. Используют их для изготовления всех типов цельных фрез.
Твердые сплавы с высоким содержанием кобольта применяют для изготовления фрез, используемых при черновой обработке. Невысокое содержание кобольта характерно для сплавов группы ВК, используемых для чистовой обработки.
Назначение марок твердых сплавов. Таблица I
Марка твердого сплава | Область применения |
Т5К10, Т14К6 Т15К6, Т15К6Т ВК6В, ВК8, ВК10, Т17К12 ВК4, ВК6 ВК2, ВК3 | Черновое фрезерование углеродистых, легированных и нержавеющих сталей. Получистовое фрезерование тех же материалов. Черновое фрезерование серого чугуна, цветных металлов и сплавов, черновое фрезерование неметаллических материалов. Получистовое фрезерование серого чугуна, цветных металлов и сплавов, черновое фрезерование неметаллических материалов. Чистовое и тонкое фрезерование чугуна, цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов. |
Выполнение различных работ фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках
Таблица 2
Вид работ | Инструменты и способ выполнения на станке | ||
Горизонтально- фрезерном | Вертикально-фрезерном | ||
Фрезерование горизонтальных плоскостей | Цилиндрическими фрезами на оправке | Торцовыми фрезами, фрезерными головками | |
Фрезерование вертикальных плоскостей | Торцовыми фрезами, установленными на кольцевой оправке, либо дисковыми двусторонними и трехсторонними фрезами на центровой оправке | Кінцевими і торцевими фрезами |