Выбор метода обработки при фрезеровании . В зависимости от материала заготовки необходимо установить метод обработки - встречное или попутное фрезерование (см. рис. 2.20). Встречное фрезерование применяют для вязких материалов, а попутное - для хрупких, чтобы не допустить выкрашивания кромки заготовки. При попутном фрезеровании, допустимом на станке с соответствующей конструкцией механизма подач, до начала работы нужно устранить зазор («мертвый ход») в паре винт-гайка механизма перемещения стола.

Прежде чем приступить к наладке фрезерного станка, осуществляют его подготовку к работе, которая состоит из проверки исправности и готовности станка к выполнению различных операций фрезерования. На холостом ходу проверяют выполнение станком команд по пуску и остановке электродвигателя, включение и выключение вращения шпинделя, включение и выключение механических подач стола.

Убедившись в исправности станка, приступают к его наладке. Методы наладки станков фрезерной группы рассмотрим на примере универсальных консольно-фрезерных станков с ручным управлением.

Настройка режимов резания . При настройке заданной картой наладки или мастером частоты вращения шпинделя 6 (см. рис. 5.2) необходимо рукоятку переключателя 1 в коробке скоростей 5 выдвинуть на себя, а затем повернуть вправо вокруг оси в требуемое положение до совпадения установленной частоты на лимбе 3 рукоятки со стрелкой-указателем на корпусе коробки 5. После этого рукоятку вдвигают обратно (от себя).

Аналогично частоте вращения шпинделя производят наладку заданной подачи в коробке 13 при перемещении рукоятки 15 с лимбом 16. Движение подачи в универсальных консольно-фрезерных станках выполняется столом 9, перемещающимся в трех направлениях - продольном, поперечном и вертикальном. Расчет элементов режима резания производится по кинематической схеме станка (см. рис. 5.3).

Перед началом обработки на станке следует произвести надежный зажим салазок, по которым перемещается стол, а также консоли на стойке станка. В зависимости от габаритных размеров заготовки (зажимного приспособления), установленной на столе, определить необходимые значения его ходов (с учетом схода (сбега) инструмента) и расставить кулачки, ограничивающие ход и выключающие механическую подачу стола.

Наладка режущего инструмента . Цилиндрические и дисковые фрезы закрепляют на оправке, конический хвостовик которой затягивают в конусе шпинделя шомполом. Фрезерные оправки могут быть длинными (см. рис. 5.7) или короткими (концевыми). Свободный конец длинной оправки поддерживается кронштейном хобота в универсальных консольно-фрезерных станках с горизонтальным шпинделем.

Рис. 9.5. Крепление инструмента на универсальных консольно-фрезерных станках с горизонтальным шпинделем:
1 - шомпол; 2, 4, 5 - гайки; 3 - хобот; 6 - оправка; 7- букса; 8 - подвеска; 9 - фреза; 10 - втулка; 11 - шпиндель; 12 - стойка

Установку фрезы 9 (рис. 9.5) на длинной оправке 6 горизонтального шпинделя 11 производят с помощью промежуточных втулок 10, расположив фрезу как можно ближе к торцу буксы 7 подвески 8. Во избежание вибрации следует обратить особое внимание на надежное закрепление фрезы 9 на оправке 6 непосредственно или через шомпол 1 гайкой 5, а также подвески 8 на хоботе 3 с помощью гайки 4 и хобота 3 на стойке 12 гайкой 2.

(Схемы и конструкции для установки фрез других типов в шпинделе фрезерных станков рассмотрены в гл. 5.)

Вспомогательный инструмент и наладка приспособлений для крепления заготовок . При закреплении заготовки на станке должны быть соблюдены следующие правила: не должно нарушаться положение, достигнутое при ее установке; закрепление должно быть таким, чтобы положение заготовки оставалось неизменным; возникающие при закреплении деформации заготовки и смятие ее поверхностей должны находиться в допустимых пределах.

Выполнение указанных правил достигается рациональным выбором схемы закрепления и величины зажимного усилия. При выборе схемы закрепления детали необходимо пользоваться следующими соображениями. Для уменьшения усилия зажима заготовку необходимо установить так, чтобы сила резания была направлена на установочные элементы приспособлений 1 (опорный штырь, палец и др.), расположенные на линии действия этой силы или вблизи нее (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Установка и закрепление валика при фрезеровании:
1 - опорный штырь; 2 - призма; Q - усилие зажима; D r - направление движения резания

Для устранения возможного сдвига детали при закреплении усилие зажима Q следует направлять перпендикулярно к поверхности установочного элемента. В целях устранения деформации детали при закреплении необходимо, чтобы линия действия усилия зажима пересекала установочную поверхность установочных элементов (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Схема закрепления детали:
а и б - правильно; в - неправильно; Q - усилие зажима; D r - направление движения резания

При закреплении тонкостенных деталей коробчатой формы для уменьшения прогиба стенки вместо усилия зажима Q (рис. 9.8, а), действующего посредине детали, следует приложить два усилия Q/2 в точках Б и В (рис. 9.8, б).

Рис. 9.8. Закрепление тонкостенной детали:
а - неправильно; б - правильно; А, Б и В - точки приложения усилия зажима

Для уменьшения смятия поверхностей при закреплении заготовок необходимо применять в зажимных устройствах такие контактные элементы 1, которые позволяют распределить усилие зажима между двумя (рис. 9.9, а), тремя (рис. 9.9, 6) точками или рассредоточить по кольцевой поверхности (рис. 9.9, в).

Рис. 9.9. Контактные элементы:
а - с двумя поверхностями; б - с тремя поверхностями; в - с поверхностью кольцевой формы; Q - усилие зажима

На рис. 9.10 приведена схема установки и закрепления заготовки, на которой регулируемая опора 1 и зажимное усилие Q 2 приближены к обрабатываемой поверхности для повышения ее жесткости.

Рис. 9.10. Схема установки и закрепления детали малой жесткости:
1 - регулируемая опора; Q 1 , Q 2 - зажимные усилия

При работе на фрезерных станках высокие требования предъявляют к зажимному инструменту и к резьбовым соединениям, что определяет их долговечность и безопасность работы.

Отвертки применяют для закрепления и отвинчивания винтов, имеющих прорезь (шлиц). Основное требование, предъявляемое к отверткам, заключается в том, что лезвие (лопатка) отвертки должны иметь параллельные грани, чтобы оно свободно входило на всю глубину шлица винта с небольшим зазором.

Гаечные ключи являются необходимым инструментом для фрезерных работ при закреплении болтами и гайками приспособлений или заготовок на столе станка. Головки ключей стандартизованы и имеют определенный размер, который указан на рукоятке ключа. Размеры зева (захвата) делают с таким расчетом, чтобы зазор между гранями гайки или головки болта и гранями зева был в пределах 0,1...0,3 мм. При большем зазоре ключ может сорваться с гайки или головки болта и травмировать руки рабочего. Гаечные ключи бызают простые (одноразмерные), универсальные (раздвижные) и специального назначения.

Простыми ключами при наладке станка можно завинчивать гайки одного размера и одной формы (рис. 9.11). Если правая рука захватывает рукоятку гаечного ключа 4 на расстоянии 250 мм от зева 1 ключа и нажимает на нее примерно с усилием 1...2 кгс, то усилие зажима гайки 2 и болта 3 будет равно примерно 400...750 кгс. Поэтому, чем больше диаметр резьбы и длиннее рукоятка ключа, тем больше усилие зажима.

Рис. 9.11. Схема положения рук при установке заготовки на столе фрезерного станка с помощью гаечного ключа:
а - правильно; б - неправильно; 1 - зев; 2 - гайка; 3 - болт; 4 - рукоятка

Делительные головки используют в основном на консольных и широкоуниверсальных станках для закрепления заготовки и поворота ее на различные углы путем непрерывного или прерывистого вращения. В зависимости от конструкции головки окружность заготовки может быть разделена на равные или неравные части. При нарезании винтовых канавок заготовке сообщают одновременно непрерывное вращательное и поступательное движения, как, например, при обработке стружечных канавок у сверл, фрез, метчиков, разверток и зенкеров. Такие головки применяют при изготовлении многогранников, нарезании зубчатых колес и звездочек, прорезании пазов, шлиц и т. п.

По принципу действия различают делительные головки лимбовые (универсальные), оптические, безлимбовые и с диском для непосредственного деления. Лимбовые делительные головки применяют для выполнения всех видов работ.

Универсальная лимбовая делительная головка (рис. 9.12) состоит из основания 12 со стяжными дугами 6, в которых смонтирован цилиндрический корпус 5. При ослаблении гаек 13 корпус 5 может поворачиваться вокруг горизонтальной оси против часовой стрелки на угол от -5° и до +95° - по часовой стрелке. Поворот корпуса контролируется по шкале и нониусу.

Рис. 9.12. Универсальная делительная головка:
1 - установочный центр; 2 - шпиндель; 3 - лимб; 4 - нониус; 5 - корпус цилиндрический; 6 - стяжные дуги; 7 - делительный диск; 8 - фиксатор; 9 - раздвижной сектор; 10 - рукоятка; 11 - шкала; 12 - основание; 13 - гайки; 14 - рукоятка

В корпусе 5 на подшипниках смонтирован шпиндель 2, на переднем конце которого имеется резьба с центрирующим пояском для крепления самоцентрирующего или поводкового патрона и конусное отверстие для установки центра 1. Здесь также размещен лимб 3 с делениями и нониусом 4 для непосредственного деления, а на заднем конце шпинделя установлена оправка для сменных зубчатых колес. Вращение шпинделя 2 передается с помощью рукоятки 10 с фиксатором 8 через зубчатые колеса с передаточным отношением, равным 1, и червячную пару k/N, где k - число заходов червяка, N - число зубьев червячного колеса. Отсчет поворота рукоятки производят по засверленным на делительном диске 7 отверстиям. Для удобства отсчета поворота рукоятки имеется раздвижной сектор 9, состоящий из линеек. С помощью рассмотренной делительной головки можно выполнять простое и сложное (дифференциальное) деление.

Непосредственное деление осуществляют по лимбу 3 с делениями через 1°. Точность отсчета с использованием нониуса Н равна 5". Поворот шпинделя при этом можно производить рукояткой 11 или непосредственным вращением шпинделя. После каждого поворота шпиндель фиксируют стопором 8. В некоторых делительных головках вместо лимба 3 с делениями устанавливают диск с отверстиями по кругу (24; 30 и 36 отверстий), что позволяет выполнить деление на 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18, 24, 30 и 36 частей.

Простое деление выполняют с помощью зафиксированного стопора 4 (рис. 9.13), с двух сторон которого просверлены отверстия по концентрическим окружностям. С одной стороны диска могут быть окружности с 24, 25, 26, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42 и 43 отверстиями, а с другой - с 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62 и 66 отверстиями.

Рис. 9.13. Схема наладки универсальной лимбовой головки на простое деление:
1 - червячное колесо; 2 - червяк; 3 - шпиндель; 4 - стопор; 5 - рукоятка; 6 - сектор; 7 - делительный диск; 8 и 9 - зубчатые колеса; z 1 , z 2 - шестерни

Наладка на дифференциальное деление применяется в тех случаях, когда невозможно подобрать делительный диск с нужным числом отверстий для простого деления. (Методика наладки универсальной лимбовой головки на дифференциальное деление изложена в .)

Контрольные вопросы

1. Что такое попутное и встречное фрезерование?
2. Как настроить режимы резания на консольно-фрезерном станке с ручным управлением?
3. Расскажите о зажимных приспособлениях, применяемых на фрезерных станках.
4. Расскажите о наладке различных типов фрез на консольно-фрезерном станке.
5. Какие существуют типы делительных головок и что называется их характеристикой?
6. Как производится наладка универсальной лимбовой головки на простое деление?

1 Конструкции установочных элементов и приспособлений для фрезерных станков рассмотрены в гл. 5.

§ 21. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ФРЕЗ НА СТАНКЕ

Фрезеровщик обязан знать тип и номер конуса гнезда шпин­деля своего станка и крепительные размеры переднего конца шпинделя.

Размеры конуса гнезда шпинделя и крепительного фланца переднего конца шпинделя фрезерных станков стандартизованы ГОСТ 836-47. и поэтому концевые фрезы и фрезерные оправки, изготовленные со стандартным хвостовиком, подходят к этим станкам.

На рис. 59 изображен передний конец шпинделя фрезерных станков. Внутренний конус 2, в который вставляется хвостовик инструмента, сделан очень крутым. Вращение инструменту пе­редается

поводками 3, вставленными в пазы в торце шпинделя и привернутыми винтами. Инструмент, который насаживают

не­посредственно на крепительный фланец 1, центрируется цилинд­рической заточкой переднего конца и крепится четырьмя

вин­тами, вставляемыми в отверстия 4.

Закрепление насадных фрез. Насадные фрезы устанавливают на оправки, которые закрепляют в шпинделе станка.

На рис. 60 изображены оправки, имеющие конический хвосто­вик /, который соответствует коническому гнезду переднего конца шпинделя отечественных фрезерных станков и центри­руется в нем. Выемки 2 во фланце оправки надеваются на по­водки, вставленные в пазы на торце шпинделя.

Оправка, изображенная на рис. 60, а, предназначена для за­крепления фрез, работающих при больших усилиях. Она имеет большую длину, позволяющую применять добавочную серьгу
хобота. Оправка, изображенная на рис. 60, б, предназначена для более легких работ.

Оправки, изображенные на рис. 60, а и б, называются центро­выми. Центровую оправку одним концом закрепляют в гнезде

шпинделя станка, а другим поддерживают подшипником серьги хобота.

Оправка, изображенная на рис. 60, в, называется концевой, так как один конец ее закрепляется в гнезде шпинделя станка,

а на другом конце устанавливается насадная фреза, которая работает вместе с оправкой как насадная фреза.

Фреза надевается на среднюю (рабочую) часть оправки и может быть установлена в любом месте оправки при помощи установочных колец 3, 4, 6 и 7. Эти кольца надеты на оправку так же, как фреза 5. Крайнее левое кольцо 7 торцом упирается в заплечик, имеющийся на оправке, а в крайнее правое кольцо 3 упирается гайка 2, навернутая на конец оправки.

На рис. 61, б показано крепление на оправке нескольких фрез вплотную одна к другой (набор фрез). Из чертежа видно, что ширина установочных колец здесь различна.

Нормальный набор установочных колец, прилагаемых к фре­зерному станку, состоит из колец шириной от 1 до 50 мм, а имен­но: 1,0; 1,1; 1,2; 1,25; 1,3;

1,4; 1,5; 1,75; 2,0; 2,5; 3,0;

3,25; 5,0; 6,0; 7,5; 8,0;‘10;

20; 30; 40 и 50 мм.

При помощи устано­вочных колец фрезы могут быть закреплены на опре­деленном расстоянии друг от друга. На рис. 61, в по­казано крепление двух фрез на расстоянии А друг от друга. Расстояние это устанавливается посредст­вом подбора колец по­требной ширины.

Иногда, регулируя рас­стояние между фрезами на оправке, приходится ставить между установоч­ными кольцами тонкие прокладки из алюминие­вой или медной фольги и даже писчей или папирос­ной бумаги, так как, поль­зуясь имеющимися в на­боре кольцами, нельзя по­лучить необходимого рас­стояния между фрезами.

Фрезеровщик-новатор В. А. Горяйнов сконструи­ровал регулируемое установочное кольцо (рис. 62), которое поз­воляет быстро обеспечить требуемое расстояние между фре­зами с точностью до 0,01 мм. Регулирование расстояния между фрезами 4 осуществляется поворотом с помощью ключа 5 регу­лируемого установочного кольца 6, имеющего лимб с делениями 0,01 мм. Предварительная установка фрез производится с по­мощью обычных установочных колец 3.

Фрезы малых диаметров, работающие при небольших уси­лиях, удерживаются от провертывания на оправке силами тре­ния, возникающими между торцами фрезы и торцами колец вследствие затяжки гайкой. Но при тяжелых работах этого тре­ния недостаточно, и фреза удерживается на оправке с помощью шпонки. По всей длине средней (рабочей) части оправки

профрезерована шпоночная канавка, в ней крепится шпонка, на ко­торую надевают фрезу. Кольца в этом случае также ставят на шпонку.

Диаметры отверстий в насадных фрезах и кольцах, равно как и наружные диаметры рабочей части фрезерных оправок,

изго­товляют только определенных размеров. На отечественных заво­дах приняты следующие диаметры оправок: 10, 13, 16, 22, 27, 32, 40 и 50 мм. Шпоночные канавки и шпонки также изготовляют определенных размеров, так что имеющиеся в инструментальной кладовой фрезы, оправки, кольца и шпонки одного номера обяза­тельно подойдут друг к другу.

Фрезерные оправки не должны иметь биения, забоин и вмя­тин. На торцах колец не должно быть забоин и заусенцев. Торцы колец должны быть параллельны и перпендикулярны оси кольца.

Устанавливая фрезы, надо располагать их как можно ближе к переднему концу шпинделя станка, чтобы уменьшить нагрузку на оправку. Если по каким-либо причинам это не удается, то надо ставить добавочную серьгу, что разгружает фрезерную оправку. Порядок установки и закрепления фрезы на оправке и закреп­ления оправки в гнезде шпинделя станка подробно изложен при рассмотрении наладки станка.

Закрепление фрез на концевых оправках. За­крепление торцовых фрез и дисковых фрез, не требующих боль­шого вылета, производится на концевых оправках.

На рис. 63 показана концевая оправка. Конический конец 1 вставляют в коническое гнездо шпинделя станка. Фрезу наде­вают на цилиндрическую часть оправки и затягивают винтом 3. Шпонка 2 предотвращает провертывание фрезы на оправке.

Закрепление фрез с коническим и цилиндрическим хвостови­ком. Фрезы с коническим хвостовиком, размер которого совпа­дает с размерами конического гнезда шпинделя, вставляют хво­стовиком в шпиндель и закрепляют в нем посредством затяж­ного винта (шомпола). Это самый простой способ закрепления фрезы как на горизонтально, так и на вертикально-фрезерном станках.

Если размер конуса хвостовика фрезы меньше размера конуса гнезда шпинделя, то прибегают к переходным втулкам (рис. 64). Наружный конус такой втулки соответствует гнезду шпинделя станка, а внутренний конус - хвостовику фрезы. Переходную втулку с вставленной фрезой устанавливают в шпиндель и затя­гивают при помощи затяжного винта (шомпола).

Патрон с надетой фрезой устанавливают в шпиндель горизонтально или вертикально-фрезерного станка и закрепляют затяжным винтом. Снятие фрезы производится после освобожде­ния гайки 2.
Закрепление фрез с цилиндрическим хвостовиком произво­дится при помощи патрона, изображенного на рис. 65. Фрезу вставляют в цилиндрическое отверстие разжимной цанги пат­рона 1 и закрепляют посредством гайки 2.

Закрепление насадных фрез большого диаметра. Сборные тор­цовые фрезы диаметром 80 мм и выше изготовляют насадными.

Посадочные отверстия таких фрез выполняются коническими или цилиндрическими.

Фрезы с коническим посадочным отверстием (рис. 66, а) наса­живают на конус 1 специальной фрезерной оправки (рис. 66, б) и при помощи вкладыша 2 и винта 3 закрепляют на ней. Вкла­дыш 2 входит в пазы 4, имеющиеся в корпусе фрезы. Крепление оправки с фрезой в коническом гнезде шпинделя производится затяжным винтом (шомполом) путем ввертывания его в резьбо­вое отверстие 5 оправки. Для предотвращения провертывания фрезерной оправки в конусном гнезде шпинделя оправка имеет два паза 6, входящие в сухари 3 на торце переднего конца шпин­деля станка (см. рис. 59).

Чтобы иметь возможность обрабатывать стальные заготовки, придавая им нужную форму, на производстве широко используют . Благодаря фрезам по металлу для фрезерных станков получают изделия в точном соответствии с инженерным проектом. Типы фрез, представленные сегодня на отечественном рынке, отличаются большим разнообразием, что позволяет подобрать наиболее подходящий для конкретного случая вариант.

Принципы классификации фрез по металлу

Различные виды фрезерных станков обусловлены конструкцией и назначением инструмента, а также способом подачи фрезы, среди которых можно выделить винтовой, вращательный и прямолинейный. Рабочие кромки режущего инструмента, каждая из которых, по сути, представляет из себя резец, изготавливаются из особо твердых сплавов стали или из таких материалов, как керамика, алмаз, кардная проволока и прочих.

Разнообразие фрез дает возможность осуществлять выборку материала на самых сложных участках, в результате чего заготовке придается требуемая форма и она превращается в конкретную деталь.

Классификация фрез производится по следующим параметрам:

• расположение зубьев (резцов);
• конструкция (сборная, цельная);
• конструкция зубьев;
• направление зубьев;
• способ крепления режущих элементов;
• материал режущих элементов.

Типы фрез по металлу

Любому начинающему мастеру, столкнувшемуся с необходимостью обработки металла, приходится искать информацию о том, какие бывают фрезы. Опишем наиболее распространенные виды фрез по назначению.

Дисковые

Дисковые фрезы используются для следующих типов работ:

• обрезки заготовок;
• прорезания пазов;
• выборки металла;
• снятия фасок и т.д.

Режущие элементы таких инструментов могут располагаться как с одной, так и с двух сторон. В зависимости от вида обработки (от предварительной до финишной) меняется размер фрезы и ее зубьев. Твердосплавные дисковые фрезы работают в самых сложных условиях при высокой вибрации и невозможности эффективно выводить стружку из области резания.

Из разновидностей таких инструментов можно выделить:

• пазовые;
• прорезные;
• отрезные;
• предназначенные для обработки детали из металла с двух или трех сторон.

Названия этих инструментов определяются их назначением: так, отрезные фрезы нужны для отрезки заготовок из металла на фрезерных станках, а с помощью прорезных производят прорезку пазов и шлицев.

Торцевые

Такие фрезы работают с плоскими и ступенчатыми поверхностями деталей из металла. Из самого названия понятно, что торцевая часть инструмента является рабочей, соответственно, ось его вращения перпендикулярна обрабатываемой плоскости детали. Чаще всего такие фрезы довольно массивны, благодаря чему в них удобно использовать сменные пластины. Большое количество зубьев на участке соприкосновения с деталью из металла позволяет добиться высокой скорости обработки и плавности работы инструмента.

Цилиндрические

Фрезы такого типа могут быть как с прямыми, так и с винтовыми зубьями. Первыми обрабатывают узкие плоскости, а вторые работают плавнее и потому получили универсальное применение.

Цилиндрическая фреза

Осевые усилия, возникающие при определенных режимах работы фрез с винтовыми зубьями, бывают весьма высокими. В этих случаях применяют сдвоенные инструменты, зубья которых расположены с разным направлением наклона. Благодаря этому решению возникающие в процессе резания осевые усилия уравновешиваются.

К этому типу также относятся рашпильные фрезы типа «кукуруза», с их помощью обрабатывают уступы и прорезают канавки.

Угловые

Край такой фрезы по металлу, используемой для обработки наклонных поверхностей, а также угловых пазов, имеет коническую поверхность. Существуют как одноугловые, так и двухугловые типы инструментов, отличающиеся между собой расположением режущей кромки (в двухугловых моделях они расположены на двух смежных конических поверхностях, а в одноугловых – на одной конической поверхности). С помощью таких фрез можно выполнять стружечные канавки в инструментах разного рода.

Для формирования пазов со скошенными боковыми поверхностями применяются одноугловые инструменты по металлу типа «ласточкин хвост» и перевернутый «ласточкин хвост».

Концевые

Чаще всего концевые (или пальчиковые) фрезы по металлу применяют для создания пазов, контурных уступов и выемок, обработки взаимно перпендикулярных плоскостей.

Концевые фрезы делятся на несколько разновидностей по следующим признакам:

• монолитные или припаянными режущими элементами;
• с коническим или цилиндрическим хвостовиком;
• для конечной обработки металла (мелкие зубцы) или для грубой (крупные зубцы).

Концевые фрезы

Концевые твердосплавные фрезы применяются для работы с плохо обрабатываемыми металлами – сталью, чугуном и др. Среди концевых фрез выделяют также сферические (шаровые), необходимые для обработки выемок сферической формы, радиусные, служащие для выборки пазов разнообразных форм, грибковые – твердосплавные фрезы для Т-образных пазов на заготовках из чугуна, стали, цветных металлов. К концевым также относятся граверы или фрезы для гравировки, которые используются для обработки драгоценных металлов, меди, латуни и других материалов.

Фасонные

Из названия становится ясно, что данный тип режущего инструмента призван обрабатывать фасонные поверхности. Такие фрезы активно применяются для обработки деталей из металла со значительным соотношением длины заготовки к ее ширине, так как фасонные поверхности деталей небольшой длины на крупных производствах чаще изготавливают методом протягивания. Фасонные фрезы с затылованным углом сложнее всего подвергать заточке.

По типу зубьев фасонные фрезерные инструменты по металлу делятся на два типа:

• с остроконечными зубьями;
• с затылованными зубьями.

Червячные

Обработка выполняется методом обката за счет точечного касания заготовки инструментом. Червячные фрезы подразделяются на ряд подвидов по следующим параметрам:

• цельные или сборные;
• правые или левые (направление витков);
• много- или однозаходные;
• с нешлифованными или со шлифованными зубьями.

Кольцевые фрезы (или корончатые сверла)

Такие инструменты служат для получения отверстий, причем кольцевые фрезы обеспечивают более высокую скорость резания в сравнении со спиральными сверлами приблизительно в 4 раза.

Существуют фрезы по металлу не только для станков с ЧПУ, но и для дрели. Иначе их еще называют борфрезами. В их конструкции предусмотрена специальная шпилька для зажима в патроне дрели. В продаже борфрезы можно встретить только в виде комплектов, поскольку работа с металлом с помощью дрели требует точности и соответствующих конкретной задаче форм фрезы.

Для ручного фрезера фрезы тоже покупают комплектом. Существуют кромочные инструменты с подшипником и без него. Первые применяются для обработки на ручном фрезере кромки детали, вторые могут быть использованы на любом участке заготовки, однако для более точной их работы требуются шаблоны. На отечественном рынке встречаются, как правило, китайские режущие инструменты для ручного фрезера, однако их качество можно оценить как достаточно высокое.

О том, как правильно установить фрезу на станок, расскажем в этом информационном выпуске.

Фреза – многозубый режущий инструмент, применяемый для обработки материалов резанием (фрезерованием) с целью снятия определенного припуска на обработку.

Типы фрез

В зависимости от геометрических параметров различают следующие типы фрез:

• Цилиндрические
• Конические
• Торцевые
• Концевые
• Червячные

Большая часть всех фрез имеет отверстие в своей конструкции, благодаря которому имеет возможность одеваться на оправку. Их называют насадными .

Другая же часть фрез сравнительно небольших диаметров имеет в своей конструкции хвостовик. Такие фрезы называют концевыми . Их хвостовик может быть цилиндрическим и коническим.

При установке фрезы на станок оператору станка понадобится информация о номере конуса и типе шпинделя станка, его крепежные параметры. Все размеры, в том числе и крепёжного фланца, стандартизированы (ГОСТ 836-47).

Как правильно установить фрезу с коническим и цилиндрическим хвостовиком

Если размер хвостовика концевой фрезы совпадает с размерами конусного отверстия (гнезда) шпинделя, то в данном случае они сопрягаются без каких-либо дополнительных элементов. Хвостовик вставляют в коническую часть шпинделя и фиксируют с помощью затяжного винта. Этот способ является самым оптимальным и простым, применяется на фрезерных станках с горизонтальной и вертикальной установкой шпинделя, обеспечивая при этом достаточно простую смену фрезы .

В случае, когда размер конуса хвостовика фрезы меньше, чем конус шпинделя, для установки фрезы используют специальные переходные втулки.

Установка и закрепление концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком осуществляется с применением цангового патрона, который способствует увеличению жесткости крепления.

Установка фрезы в цанговом патроне имеет следующий механизм действия:

• В корпусе патрона установлена цанга, которая перемещается с закрепленным на ней цилиндрическим пальцем. На корпусе нарезана резьба, по которой осуществляется перемещение гайки при ее вращательном движении по часовой стрелке.
• Оператор станка вставляет фрезу непосредственно в отверстие цанги, находящейся в патроне. И начинает закручивать гайку по часовой стрелке. Под воздействием упорного шарикоподшипника палец и цанга перемещаются до жесткого закрепления в ней фрезы. Цанга, установленная в патроне, позволяет надежно зафиксировать нужную фрезу, препятствует ее поломке и срыву.

Существенным преимуществом в конструкции такого патрона является:

• Использование упорного подшипника, который обеспечивает значительное увеличение силы зажима фрезы.
• Удобство для крепления в нём мелких фрез.
• Достаточно прост в изготовлении.
• Имеет небольшие габаритные размеры.

При установке фрезы в цангу необходимо:

• Использовать зажимную цангу строго в соответствии с диаметром закрепляемого инструмента
• Предпочтительно устанавливать фрезу по всей длине цанги, что обеспечит более надежную фиксацию. Но не менее, чем на 2/3 всей длины.
• Выбор размера и конструкции цанги для закрепления в ней фрезы производится только в соответствии с ГОСТ17201-71.

Прежде всего нужно учитывать, что диаметр цанги должен максимально соответствовать диаметру устанавливаемой в ней фрезы для более плотного контакта.

Необходимо учитывать тот факт, что сам по себе цанговый механизм является самоцентрирующим, что обеспечивает высокую точность установки инструмента и не требует дополнительной калибровки.

Поэтому после закрепления фрезы в патроне остается проверить ее на биение. Для этого используют индикатор часового типа. Проверку этим методом осуществляют в двух случаях: при установке фрезы в шпиндель фрезерного станка, а также в случае ее переточки. Для контроля биения используют самый простой индикатор, который закреплен на штативе. Измерения фиксируют между зубьями фрезы по всей ее длине.

В процессе обработки металла фреза может работать исправно при правильной ее установке и эксплуатации. А точная ее фиксация с проверкой на биение позволяет:

• повысить качество фрезерования;
• увеличить производительность;
• избежать брака в изделии;
• снизить риски преждевременного износа.

Насадные инструменты насаживаются па цилиндрическую или коническую оправку. Соответственно этому они снабжаются базовым отверстием цилиндрической или конической формы.

К инструментам с цилиндрическим отверстием относятся насадные фрезы, дисковые шеверы, дисковые зуборезные долбяки, накатные ролики, круглые фасонные резцы , резьбонарезные гребенки.

Из инструментов с коническим отверстием следует отметить насадные зенкеры и развертки , резцовые головки для конических колес.

Согласно ГОСТу 9472-60 для насадных фрез применяется ряд диаметров отверстий: 8, 10, 13, 16, 19, 22, 27, 32, 40, 50, 60, 70, 80 и 100 мм. Ряд принят в качестве стандартного всеми странами.

Как видно из приведенного перечня, количество размеров оправок строго ограничено. Делается это для того, чтобы сократить до минимума количество оправок, обращающихся в производстве.

Рис. 9. Силы, действующие на фрезу с прямыми зубьями

Диаметр справки оказывает большое влияние на работу фрезы. В процессе фрезерования оправка находится под действием крутящего и изгибающего моментов. На зуб прямозубой фрезы действует окружная сила Р, касательная к траектории (окружности) движения точки ее приложения, и радиальная сила Р, направленная по радиусу (рис. 9, а). Равнодействующая этих сил Кг вызывает изгибающий момент оправки. В этом можно убедиться, если приложить к центру оправки две равные, но противоположно направленные силы Р. Тогда пара сил Р будет создавать крутящий момент, а оставшаяся третья сила Р вместе с радиальной даст равнодействующую силу f которая и вызывает изгиб оправки.

Рис. 10. Силы, действующие на фрезу с винтовыми зубьями

Необходимо отметить, что оправки, удовлетворяющие условиям прочности, не всегда оказываются приемлемыми в отношении жесткости и виброустойчивости. Вот почему в последнее время стали применять оправки повышенных диаметров. Такие оправки не только позволяют фрезам снимать более значительную по размерам стружку, но и гарантируют получение большей точности и чистоты обработки из-за отсутствия вибраций. В связи с широким внедрением скоростных методов обработки вопрос о жесткости и виброустойчивости инструмента, как одного из факторов системы СПИД приобретает особо важное значение. Для пояснения рассмотрим такой пример. Инструменты, оснащенные пластинками твердого сплава , работают при высоких скоростях резания, что часто является причиной появления вибраций. Для правильной эксплуатации этих инструментов необходимо, чтобы сечение стружки, снимаемое каждым зубом, было по возможности одинаковым. Однако из-за биения зубьев, в появлении которого не последнюю роль играет размер оправки и точность сопряжения ее с фрезой, сечение стружки, приходящееся на каждый зуб, меняется.

Передача крутящего момента

Передача крутящего момента осуществляется через продольную (рис. 11, а) или торцовую шпонку (рис. 11, б). Размеры сопряженной пары обозначены буквами. Отверстия с продольным шпоночным пазом получили пре обладающее распространение. При правильном изготовлении такая конструкция вполне удовлетворяет предъявляемым требованиям. Диаметр отверстия должен быть выполнен с предельными отклонениями не выше, чем по А1 или А, а размеры шпоночного паза - с отклонениями по ГОСТу 9472-60. С целью уменьшения биения зубьев фрезы торцы ее должны быть взаимно-параллельны и перпендикулярны к оси отверстия. Биение торцов относительно оси фрезы не должно превышать 0,02-0,04 мм в зависимости от размера и назначения фрезы. Во избежание концентрации напряжений и появления трещин при термической обработке шпоночный паз должен быть снабжен соответствующими закруглениями.

Для уменьшения посадочной поверхности отверстие для фрез длиной свыше 20 мм снабжается выточкой. Длина выточки принимается в пределах 0,2-0,3 длины фрезы. Тонкие фрезы, например, прорезные, обычно изготовляются без шпоночного паза, и крутящий момент передается трением между плоскостями фрезы и установочных колец.

Продольный паз оказывает влияние на выбор размера базового отверстия фрезы, что является существенным недостатком. Торцовый паз (ГОСТ 9472-60) в этом отношении обладает преимуществом, так как он не ослабляет тело фрезы. Однако в практике он применяется редко - в основном для специальных фрез, например для тяжелых работ. Нормальные фрезы изготовляются только с продольным пазом за исключением торцовых фрез диаметром от 100 до 250 мм.

Крепление терцевых фрез

На рис. 12 показаны различные варианты крепления торцевых фрез на фрезерных станках. Посадка фрез производится или непосредственно на конец шпинделя станка (рис. 12, а, 6), или на оправку, вставляемую в шпиндель (рис. 12, в, г). Посадочные поверхности выполняются или цилиндрическими (рис. 12, а, в), или коническими (рис. 12, и, г). В первом случае фрезы больших диаметров (250 - 630 мм) имеют па обоих торцах выточки (рис. 12, а), из которых одна

Рис. 12. Варианты крепления торцевых фрез

служит для входа конуса шпинделя, другая -для расположения четырех болтов, предназначенных для закрепления фрезы на станке. Фрезы малых диаметров (40-110 мм) снабжаются одной (рис. 12, в) или чаще двумя выточками для помещения шайбы и болта (ГОСТ 9304-59) Кроме того, для передачи крутящего момента предусмотрена продольная шпонка (для фрез малых диаметров) или торцовая шпонка (для крупных фрез). Во втором случае коническое посадочное место может быть выполнено или в виде конического отверстия с конусностью 7: 24 (рис. 12, г), или в виде конического хвостовика (рис. 12, б). Крепление при помощи конического соединения обладает большей жесткостью, надежностью и точностью по сравнению с цилиндрическим, но оно более трудоемко. Конический хвостовик применяется для средних размеров фрез в тех случаях, когда требуется особенно жесткое крепление. Посадочные размеры фрез должны быть согласованы с ГОСТом 836-47, по которому регламентированы размеры концов шпинделей и оправок.

Конические оправки

Насадные зенкеры и развертки закрепляются на конической оправке с конусностью 1: 30 (рис. 13). Размеры сопряженной пары обозначены буквами. Оправка снабжена торцовой шпонкой. Согласно ГОСТу 9472-60, размеры большого диаметра конуса установлены на основании данных ряда диаметров отверстий для фрез. Крепление достаточно надежное и вполне себя оправдывает на практике. Однако

Рис. 13. Коническая оправка с торцовым шпоночным креплением

для инструментов, оснащенных твердым сплавом , при работе на высоких скоростях оно показывает меньшую виброустойчивость по сравнению с концевыми инструментами.