Оправки для фрезерных станков. Крепление инструментов на оправке Способы установки фрезерных головок на станках

И предназначаются для передачи вращающего момента шпинделя инструменту. Они используются во фрезерных станках всех типов. Конструкция фрезерной оправки зависит от типа станка и используемого инструмента.

Оправка для фрезерного станка имеет такие основные элементы:

1. Конический хвостовик используется для установки оправки в коническое отверстие соответствующего размера шпинделя станка , в зависимости от типа зажима оправки и типа конуса шпинделя на станке, существует большое количество вариантов исполнения.

Конуса фрезерных оправок стандартизированы для удобства подбора инструмента. Весьма популярные в отечественных станках оправки фрезерные 7:24 выполненные по ГОСТ 24644-81 эти оправки имеют зарубежные аналоги, такие как ISO, CAT, BT и т. д. которые различаются только размерностью и вспомогательными элементами. Также часто используется конус Морзе и HSK. Последний вариант применяется на станках с высокой скоростью вращения шпинделя - 15000 об/мин и выше. Если конус оправки не совпадает с конусом шпинделя, то можно использовать переходные втулки.

2. Часть оправки для закрепления инструмента. В зависимости от типа инструмента, существую различные версии этой части.

Основные виды фрезерных оправок:

Примечание: конструкции оправок могут отличаться от указанных ниже, т.к. здесь приведены лишь наиболее популярные виды.

1. Для торцевых фрез

Торцевые фрезы, а также некоторые дисковые, устанавливают на оправках которые имеют короткую цилиндрическую часть. На торце оправки имеются два направляющих сухаря, который защищает фрезу от проворачивания на оправке. Затяжка фрезы производится винтом, вкручиваемым в торец оправки.

2. Для цилиндрических фрез

К фрезам этого типа также относятся дисковые, прорезные, отрезные, фасонные и угловые фрезы, поэтому их крепление выполняется таким же образом. По способу крепления эти фрезы называют насадными, поскольку они надеваются на оправки.

Оправки этого типа могут иметь различную длину части, на которой закрепляются фрезы. В большинстве случаев для защиты инструмента от проворота, посадка на валу оправки осуществляется с помощью шпонки в пазу, который фрезеруют на всю возможную длину установки фрезы. На конце оправки нарезана резьба, на которую накручивается поджимная гайка. Для установки фрезы в нужной части оправки используются втулки, набор которых входит в комплект фрезерного станка. Втулки имеют разную ширину, и путем их подбора фреза размещается в требуемом месте. Для установки удобны регулируемые втулки, которые изменяют свою длину при вращении корпуса.

Длинная оправка для горизонтально фрезерного станка закрепляется вторым концом в серьге хобота. Это обеспечивает достаточную жесткость и позволяет установить на оправку более одного инструмента.

3. Для концевых фрез и сверл

При выборе патрона необходимо определить для каких целей он будет использоваться:

• для зажима концевой фрезы, сверла, метчика или
• для обработки стали, чугуна, нержавейки или цветных металлов
• для черновых, получистовых или чистовых работ
• большой объем производства или небольшими партиями
• без применения СОЖ, наружная подача СОЖ через трубки или подача СОЖ через инструмент под давлением

Концевые фрезы имеют меньший диаметр, чем оправка, поэтому они крепятся не поверх нее, а в отверстии. Закрепление фрез и сверл с цилиндрическим хвостовиком диаметром до 20 мм удобнее всего производить в цанговых патронах ER. При больших нагрузках, у цанговых патронов есть вероятность вытягивания фрезы из патрона, однако достаточно неплохая точность по биению и гибкость делает их универсальным патроном для сверления и чистового и получистового фрезерования.

Для чернового фрезерования используют специальные усиленные цанговые патроны с цилиндрической цангой.

Для сверл с цилиндрическим хвостовиком небольшого диаметра так же применяются универсальные сверлильные патроны, в которые можно зажимать инструмент в очень широком диапазоне диаметров, но только сверла, т.к. данные патроны не воспринимают радиальную нагрузку. Усилие зажима у этих патронов меньше чем у цанговых, вследствие меньшей площади контакта с хвостовиком фрезы, а следовательно и вероятность проворота больше. Для выполнения точных работ применяются прецизионные сверлильные патроны.

Так же существует гидравлический цанговый патрон, в которым зажим цанги осуществляется за счет давления специальной жидкости – гидропласта, необходимое давление достигается путем поджима винтом мембрану внутри оправки. Гидравлическая мембрана обеспечивает высокое усилие зажима и точность по биению. Патрон очень прост в обращении и не требует отдельного оборудования, но имеет довольно высокую стоимость.

Другим вариантом зажима инструмента с цилиндрических хвостовиком является патрон с термообжимом. Отверстие в патроне немного меньше, чем диаметр хвостовика, для смены инструмента патрон нагревают индукционной катушкой, чтобы он расширился. Точность по биению очень хорошая при усилии зажима от среднего до высокого.

Необходимо различное тепловое расширение держателя и хвостовика инструмента, поэтому патроны с термообжимом используются в основном для цельных твердосплавных инструментов. Для смены инструмента необходимо специальное нагревательное оборудование, каждый патрон предназначен только для одного диаметра хвостовика и подвода СОЖ. Поэтому термообжим лучше всего подходит для специального производства с инструментальным участком для смены инструмента.

Для более высоких крутящих моментов используются инструменты имеющие хвостовик с лыской, для их зажима используются два типа патрона: патрон для сверл с хвостовиком ISO9766 и патрон Weldon для инструмента с хвостовиком DIN 6535-HB. Лыски обеспечивают сопротивление крутящему моменту и повышают надежность от вытягивания, но радиальное биение инструмента в данных патронах значительно выше чем в цанговых, что предопределяет их использование в основном для черновых работ.

Патрон для сверл с хвостовиком ISO9766 отличается от патрона Weldon лыской во всю длину хвостовика а не короткой, и шлифованной внутренней поверхностью.

Для зажима концевых фрез и сверл с коническим хвостовиком используются специальные патроны с внутренним Конусом Морзе. Для фиксации сверл в таких патронах используется паз под лапку на торце сверла, а для фиксации фрез используется болт заворачивающийся в торец фрезы.

для сверл

4. Для нарезания резьбы метчиком

Для нарезания резьбы применяются патроны с посадкой под квадратный хвостовик метчика.
Существует довольно много конструкция патронов для нарезания резьбы но можно выделить основные.

На современных фрезерных станках существует два варианта нарезания резьбы метчиком:

А) Обычное резьбонарезание без синхронизации частоты вращения шпинделя с подачей по оси Z

Жесткое нарезание резьбы с синхронизацией частоты вращения шпинделя с подачей по оси Z
При первом варианте нарезания резьбы необходимо использовать специальные компенсирующие погрешность шага по оси Z патроны.

При втором варианте в теории использовать патроны с компенсацией не обязательно, для этого можно применять цанговые патроны с зажимом квадрата метчика четырьмя винтами

или использованием резиновых цанг

Для нарезания резьбы в глухих отверстиях необходимо использовать патроны с предохранительной муфтой, которая защищает оправку от превышения крутящего момента.

Так же используются оправки с быстросменным держателем, которые идут с набором патронов под каждый размер метчика. В таких оправках обычно предусмотрена осевая компенсация, но так же применяются и предохранительные муфты. Иногда предохранительная муфта предусмотрена в конструкции самого патрона цанги.

Для универсальных фрезерных станков предусмотрены патроны с реверсом, для вывода метчика из отверстия.

Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический университет
Кафедра: «Технология, Конструирование и Автоматизация

В специальном машиностроении»
ОТЧЕТ

По лабораторной работе № 3

По курсу «технологические процессы в машиностроении»

Составил: студент группы ТКА-07 Гилев Р.А.

Принял: преподаватель Ярушин С.Г.

Пермь, 2009г.

Типы фрезерных станков…………………………………………………………3

Схема расположения станков в цехе……………………………………………13

Приспособления для выполнения фрезерных работ..…………………………14

Фрезы……………………………………………………………………………..17

Схемы закрепления фрез………………………………………………………..21

Схемы фрезерования поверхностей…………………………………………….23

Некоторые типы фрезерных станков, имеющихся в ОКБ «***»…………...24
^ Краткая характеристика метода фрезерования
Фрезерование является распространенным видом механической обработки. Фрезерованием в большинстве случаев обрабатываются плоские или фасонные линейчатые поверхности. Фрезерование ведется многолезвийными инструментами – фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зависимости от этого фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемые ими фрезерование – цилиндрическим или торцовым. Главное движение придается фрезе, движение подачи обычно придается обрабатываемой детали, но может придаваться и инструменту – фрезе. Чаще всего оно является поступательным, но может быть вращательным или сложным.

Процесс фрезерования отличается от других процессов резания тем, что каждый зуб фрезы за один ее оборот находится в работе относительно малый промежуток времени. Большую часть оборота зуб фрезы проходит, не производя резания. Это благоприятно сказывается на стойкости фрез. Другой отличительной особенностью процесса фрезерования является то, что каждый зуб фрезы срезает стружку переменной толщины.

^ Типы фрезерных станков
Фрезерные станки́ - группа металлорежущих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза вместе со шпинделем фрезерного станка совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное. Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ (CNC).

Во фрезерных станках главным движением является вращение фрезы, а движение подачи - относительное перемещение заготовки и фрезы.

Вспомогательные движения необходимы в станке для подготовки процесса резания. К вспомогательным движениям относятся движения, связанные с настройкой и наладкой станка, его управлением, закреплением и освобождением детали и инструмента, подводом инструмента к обрабатываемым поверхностям и его отводом; движения приборов для автоматического контроля размеров и т. д. Вспомогательные движения можно выполнять на станках как автоматически так и вручную. На станках-автоматах все вспомогательные движения в определенной последовательности выполняются автоматически.

Различают:

• 
  горизонтально-фрезерные консольные станки (с горизонтальным шпинделем и консолью)
• 
  универсальные - с поворотным столом
• 
  широкоуниверсальные - с дополнительными фрезерными головками
• 
  вертикально-фрезерные станки (с вертикальным шпинделем) в том числе консольные
• 
  бесконсольные называемые также с крестовым столом
• 
  с передвижным порталом
• 
  широкоуниверсальные инструментальные станки - с вертикальной рабочей плоскостью основного стола и поперечным движением шпиндельных узлов
• 
  копировально-фрезерные станки
• 
  фрезерные станки непрерывного действия, в том числе карусельно-фрезерные
• 
  барабанно-фрезерные

Рис.1. Схемы универсальных фрезерных станков и их основные

Формообразующие движения:

а ~ универсальный консольный горизонтально-фрезерный; б - широкоуниверсаль-ный консольный горизонтально-фрезерный; в - широкоуниверсальный бесконсольно-фрезерный; г - консольный вертикально-фрезерный; д - бесконсольный вертикально-фрезерный; е - бесконсольный горизонтально-фрезерный; ж - продольно-фрезерный; з - карусельно-фрезерный; и - барабанно-фрезерный.

^ Шлицефрезерный станок, металлорежущий станок для изготовления шлицев. Прямобочные шлицы и шлицы эвольвентного профиля на валах образуют червячной фрезой методом обкатывания. Фреза вращается и одновременно совершает движение подачи (перемещение вдоль оси заготовки), заготовка также вращается с частотой, зависящей от числа образуемых шлицев. Существует автоматический Ш. с. для прорезывания дисковой фрезой шлицев на головках шурупов и винтов.
Шлицефрезерный станок 5Б352ПФ2

^ Резьбофрезерный станок (рис 2), металлорежущий станок, предназначенный для нарезания наружной и внутренней резьбы резьбовой фрезой. При получении резьбы на Р. с. заготовка и фреза совершают несколько движений: вращение фрезы вокруг своей оси (главное движение), медленное вращение заготовки (круговая подача), продольное (осевое) перемещение заготовки или фрезы (продольная подача, равная шагу нарезаемой резьбы за один оборот заготовки) и врезание фрезы на глубину резьбы (радиальная подача). Изготовляются полуавтоматические и автоматические Р. с., предназначенные для нарезания наружной и внутренней резьб с крупным шагом на большой длине дисковыми фрезами и резьб с мелким шагом на коротких участках гребенчатыми фрезами, у которых шаг витков равен шагу нарезаемой резьбы за 1,25-1,5 оборота заготовки.

Рис.2 Станок резьбофрезерный патронный 5Д63

^ Широкоуниверсальный консольный горизонтально-фрезерный ста-нок (рис.3) также предназначен для обработки плоских и фасонных по-верхностей различными фрезами. Используется в условиях единичного и мелкосерийного производства, в инструментальных и ремонтных цехах. Ста-нок помимо горизонтального шпинделя имеет шпиндельную головку, которая может поворачиваться на хоботе в двух взаимно перпендикулярных направлениях, благодаря чему шпиндель с фрезой можно устанавливать под любым углом к плоскости стола и к обрабатываемой заготовке. На головке 1 монтируют накладную головку,для сверления, рассверливания, зенкерования, растачивания и фрезерования. В качестве примера современного широкоуниверсального фрезерного станка на рис.3 показана модель ОРША-Ф32Ш11. У этой модели есть возможность быстрой переналадки станка с операции вертикального фрезерования, на наклонное или горизонтальное.

Рис.3. Широкоуниверсальный фрезерный станок ОРША-Ф32Ш11

^ Консольные вертикально-фрезерные станки (рис.4) предназначены для выполнения различных фрезерных работ, а также сверлильных и несложных расточных работ в единичном и серийном производстве. Станок имеет вертикальный шпиндель, который размещен в поворотной шпиндельной головке, установленной на стойке. На рис.4 в качестве примера показан вертикально консольно-фрезерный станок модели ВМ-127.

^ Рис.4 Станок консольный вертикально-фрезерный ВМ-127.

Бесконсольные вертикально и горизонтально-фрезерные станки (рис.5), служащие для обработки крупногабаритных деталей, имеют са-лазки и стол, которые перемещаются по направляющим станины. Шпиндельная головка перемещается по направляющим стойки. Шпин-дель имеет осевые перемещения при установке фрезы. На рис.5 показана модель бесконсольного станка ХА7140.

Рис.5 , Бесконсольный вертикально-фрезерный станок ХА7140
Продольно-фрезерные станки предназначены для обработ-ки крупногабаритных деталей в условиях единичного и массового производ-ства. Они делятся на одностоечные и двухстоечные. Фрезерование заготовок осуществляется в основном торцевыми твердосплавными фрезами, а также цилиндрическими, концевыми и другими фрезами. Станки обладают высокой мощностью и жесткостью, что позволяет вести обработку с большими сече-ниями среза. На станине установлены две вертикальные стойки, соеди-ненные поперечиной. На направляющих стоек смонтированы фрезерные головки с горизонтальными шпинделями и траверса (поперечина). На по-следней установлены фрезерные головк с вертикальными шпинделями. Стол перемещается по направляющим станины.

Карусельно-фрезерные станки предназначены для обработки поверхностей торцевыми фрезами, имеют один или несколько шпинделей для черновой и чистовой обработки. По направляющим стойки перемеща-ется шпиндельная головка. Стол, вращаясь непрерывно, сообщает уста-новленным на нем заготовкам движение подачи. Стол с салазками имеет установочное перемещение по направлению станины.

^ Барабанно-фрезерные станки используются в крупносерий-ном и массовом производстве. Заготовки устанавливают на вращающемся барабане, имеющем движение подачи. Фрезерные головки (для черновой обработки) перемещаются по направляющим стоек.

^ Копировально-фрезерные станки предназначены для обработки дета-лей сложной конфигурации, например, штампов, пресс-форм, лопаток турбин и других в крупносерийном и массовом производстве. Обработка ведется концевыми фрезами. На рис.7 показан копировально-фрезерный станок DOLBY 90


^ Рис.7 . Копировально-фрезерный станок DOLBY 90.

Станок вертикально-фрезерный консольный 6Р13

6Р13
Размеры рабочей поверхности стола, мм........400х1600
Перемещение стола, мм........15…415
продольное (Х)........800
поперечное (Y)..........320
вертикальное (Z)..........420
Угол поворота шпиндельной головки, град.........45
Частота вращения шпинделя, об/мин.........31,5…1600
Конус шпинделя...........50
Мощность главного привода, кВт............7,5
Габариты станка, мм.............2570х2250х2430
Масса станка, кг..........4300
Название: Станок вертикально-фрезерный 6Р13
Год. Вып. : 1983
Цена: 160.000

Станки предназначены для выполнения разнообразных фрезерных,сверлильных и расточных работ при обработке деталей любой формы из стали, чугуна, цветных металлов, их сплавов и других материалов.

Прежние названия:

Горьковский завод фрезерных станков (ГЗФС)

Горьковское станкостроительное производственное объединение (ГСПО)

Нижегородский завод фрезерных станков

Схема расположения станков в цехе

1) М6Р13Ф337 №152 (СССР)

2) М24К40 СФИ

3) Станок фрезерный расточной

4) Станок фрезерный карусельнорасточной М:1512 №1574

6) М24135 №81878

7) Тип ВМ-121 №292

9) М6Т12-29-УХЛЧ

10) «Жальгирис» М6Р80 №Р863

11) Тип ВМ-127 №295

12) М6750 №9194

13) М2Е440А №809

^ Приспособления для выполнения фрезерных работ
На фрезерных станках в зависимости от масштаба изготовления деталей применяют различные универсальные и специальные приспособления.

В условиях единичного и мелкосерийного производства используют пневматические и гидравлические зажимные устройства с приставными унифицированными приводами, когда силовой агрегат используют в качестве универсального привода, от которого могут работа различные приспособления.

Используют также приспособления с ручным зажимом.

^ Универсальные поворотные тиски

Универсальные тиски используют для углового фрезерования и шлифо-вания различных деталей. Тиски (рис.8) со сменными губками обеспечивают расположение обрабатываемых заготовок в трех взаимно пер-пендикулярных плоскостях под углом ±90°. Круглые валики закрепляют в зависимости от размеров обрабатываемой заготовки.

Рис. 8. Универсальные поворотные трехосевые тиски JC-24-001

Синусные тиски

Тиски (рис. 9) применяют для точного углового фрезерования и шлифо-вания с допуском на угол ±1’ с точностью ±0,005 мм и ставят клеймо на торце
верхней плиты 5.

Синусный угольник имеет две плиты (нижнюю и верхнюю), соеди-ненные валиком через втулки. Поверхность плиты доводят по высо-те так, чтобы осевая линия, соединяющая центры валиков, располага-лась горизонтально с допуском 0,01 мм на всей длине плиты.

Рис.9 синусные тиски SVN/150
В зависимости от необходимого угла установки подсчитывают размер Н=17581па. Мерные плитки набирают высотой до размера Н и устанавливают между плитой и валиком, после чего закрепляют боковые планки. При этом плитки должны перемещаться при легком нажиме руки.

Синусный угольник может быть закреплен на столе станка с помощью двух болтов с потайной головкой и двух цилиндрических шпонок, входящих в паз стола станка, или на магнитной плите. Обрабатываемую деталь закреп-ляют на плите или в специальных тисках, устанавливаемых на плите с упором в боковые планки. Подвижная губка с планкой перемещает-ся в тисках, которые можно закрепить на магнитной плите. Приспособле-ние позволяет обрабатывать детали размером 100* 100*250 мм, а также валики диаметром до 100 мм. При наладке приспособления тиски можно повернуть на угол 90°.

^ Пневматический зажим (рис.10) предназначен для механизированного зажима деталей в приспособлении. Пневмопривод устанавливают на столе станка рядом с приспособлением так, что рычаг приспособления опирается на винт рычага пневматического привода. Детали зажимаются при повороте рукоятки 9. При этом сжатый воздух поступает в цилиндр и давит на поршень. Рычаг, вращаясь вокруг оси, поворачивает рычаг на оси и толкатель прижимает деталь к вертикальным базовым планкам приспо-собления. При повороте рукоятки в обратную сторону воздух выходит из цилиндра в окружающую среду, пружина поднимает поршень, и дета-ли освобождаются. Пневматический зажим применяют для закрепления кор-пусных деталей (например, станин и салазок) при фрезеровании или строга-нии поверхностей.

Рис. 10. Пневматический зажимGH-101-A

^ Фрезы.
Общие сведения о фрезах:

Фрезерование осуществляется вращающимся режущим инструментом, называемым фрезой. Фреза́ - режущий многолезвийный инструмент в виде тела вращения с зубьями для фрезерования. Бывают цилиндрические, торцевые, червячные и др. Материал режущей части - быстрорежущая сталь, твёрдый сплав, минералокерамика, алмаз. В зависимости от конструкции и типа зубьев фрезы бывают цельные (полностью из одного материала), сварные (хвостовик и режущая часть состоит из различного материала, сваренные вместе), сборные (из различного материала, но соединённые стандартными крепёжными элементами - винтами, болтами, гайками, клиньями). На рисунке представлена сборная фреза для торцевого фрезерования..

У зубьев торцевых фрез (рис. 11,б) различают главную режущую кромку 1, расположенную под углом ф к направлению подачи; вспомогательную ре-жущую кромку 5, расположенную под углом ф 1 к направлению подачи; пе-реходную режущую кромку 4, соединяющую кромки 7 и 5.

В зависимости от поверхности, по которой выполняется затачивание, зубья фрезы бывают затыловочными (имеющими форму задней поверхности, которая обеспечивает постоянство профиля режущей кромки при повторном затачивании рис.12 а) и не затыловочные (остроконечные, затачиваемые по задней поверхности рис. 12,б).

^ Классификация и конструкция фрез

Конструкция фрезы оказывает большое влияние на работоспособность фрезы и эффективность ее применения.

Основным направлением в разработке новых конструкций твердосплавных фрез является применение сборных конструкций с неперетачиваемыми пластинками твердого сплава.

Механическое крепление пластинок дает возможность поворота их с целью обновления режущей кромки и позволяет использовать фрезы без затачивания. После полного износа пластинки она может быть быстро заменена новой. Резко сокращается время на восстановление фрез, так как в этих конструкциях оно сводится к замене износившихся пластинок или повороту на следующую грань, не прибегая к шлифовальным и заточным операциям. Завод-изготовитель каждую фрезу снабжает 8-10 комплектами запасных пластинок.

Применение неперетачиваемых пластинок имеет ряд преимуществ перед напаянными пластинками:

• 
  более высокая стойкость (на 30% и более) по сравнению с напаянными пластинками за счет исключения операций пайки и переточек, снижающих режущие свойства твердых сплавов;
• 
  быстросменность;
• 
  возможность использования более износостойких марок твердого сплава, склонных к образованию трещин при пайке и заточке;
• 
  возможность нанесения на пластинку износостойких покрытий (карбиды титана, нитриды титана и др.);
• 
  резкое увеличение процента возврата твердого сплава на переточку (с 15-20% для напаянного инструмента до 90% для многогранников);
• 
  сокращение вспомогательного времени на смену и наладку затупившегося инструмента;
• 
  сокращение номенклатуры режущего инструмента и упрощение инструментального хозяйства;
• 
  возможность централизованного производства сменных элементов для различных видов режущего инструмента (резцы, фрезы, протяжки и др.);
• 
  возможность централизованной заточки на базе широкой механизации и автоматизации;
• 
  постоянство размерных и геометрических параметров режущего инструмента, что особенно важно для станков с числовым программным управлением и др.

• 
  по расположению зубьев на исходном цилиндре (торцовые, цилиндрические, дисковые, двухсторонние, угловые, фасонные, концевые и др.;
• 
  по конструкции зуба (с острозаточенными и затылованными зубьями);
• 
  по направлению зуба (с прямыми, наклонными, винтовыми, равнонаправленными зубьями);
• 
  по внутреннему устройству: фрезы цельные, составные, со вставны-ми зубьями, сборные);
• 
  по способу крепления: фрезы с отверстием (насадные), концевые с
  коническим или цилиндрическим хвостовиком;
• 
  по виду инструментального материала режущей части (из быстрорежущей стали, твердых сплавов, режущей керамики, сверхтвердых материалов).

Основные типы фрез

Основные типы фрез показаны на рис. 13.

Рис. 13. Основные типы фрез: 1 - цилиндрическая; 2 - торцовая; 3 и 4 - дисковые пазовые; 5 - прорезная; 6 и 7 - концевые; 8 - угловая; 9 и 10 - фасонные; 11 - шпоночная.
Цилиндрические и торцовые фрезы предназначены для обработки плос-костей. Дисковые фрезы (пазовые, двухсторонние, трехсторонние) применя-ют для фрезерования пазов, уступов и боковых плоскостей. Прорезные и от-резные фрезы используют для прорезания узких пазов и разрезания материа-лов. Концевые фрезы применяют для обработки пазов, уступов и плоскостей шириной В<0,8D , где D - диаметр концевой фразы. Угловые фрезы приме-няют в основном для фрезерования стружечных канавок режущих инструментов и скосов. Фасонные фрезы предназначены для фрезерования фасон-ных поверхностей.

Фрезы изготовляют цельными и сборными. Широкое распространение получили сборные фрезы со вставными ножами из быстрорежущей стали или твердого сплава (рис.19,a-е) и с механическим креплением режущих пластин.

Для одновременного фрезерования нескольких поверхностей применяют набор фрез, состыкованных с помощью цилиндрических выточек на торцах фрез. Широко применяют сборные конструкции фрез с неперетачиваемыми твердосплавными пластинами. Механическое крепление пластин дает воз-можность их поворота для обновления ревущей кромки и позволяет исполь-зовать фрезы без перетачивания. После полного износа пластина быстро за-меняется новой. Торцевые фрезы общего назначения оснащаются круглыми, шестигранными, пятигранными, четырехгранными, трехгранными твердо-сплавными пластинами.

Конструкция фрез оказывает большое влияние на работоспособность фрезы и эффективность ее применения. Основным направлением в разработ-ке новых конструкций твердосплавных фрез является применение сборных конструкций с неперетачиваемыми пластинками твердого сплава. Механиче-ское крепление пластинок дает возможность поворота их с целью обновления режущей кромки и позволяет использовать фрезы без переточки. После пол-ного износа пластинки она может быть быстро заменена новой. Резко сокра-щается время на восстановление фрез, так как в этих конструкциях оно сво-дится к времени замены износившихся пластинок или повороту на следую-щую грань, не прибегая к шлифовальным и заточным операциям. Завод-изготовитель снабжает каждую фрезу 8-10 комплектами запасных пластинок.
^ Схемы закрепления фрез
Конструкция фрезы определяет способ ее закрепления на станке. Насад-ную фрезу (с осевым отверстием) - цилиндрическую, дисковую, угловую и т.д. - закрепляют на центровой оправке 2 (рис. 21), которую устанавливают в коническое отверстие шпинделя 3 и затягивают болтом 4.

Сухари 5, входящие в пазы фланца шпинделя и оправки, удерживают ее от проворота. Вращение фрезы передается через шпонку 6. Правый конец оправки поддерживают подшипники 7 и серьги 8. Осевое положение фрезы на оправке фиксируют гайкой 9 и установочными кольцами 10. Этот способ закрепления используют в основном на горизонтально-фрезерных станках.

Торцовые 8 и дисковые 6 фрезы с коническим хвостовиком 2 закрепля-ют на кольцевой оправке 3 с помощью шпонки 4 и винта 5 (рис.22,а) или че-рез переходную втулку 7 (рис.22,б).

Для закрепления фрез с цилиндрическим хвостовиком используют раз-личные по конструкции патроны: цанговые (рис.23,б), с регулируемым экс-центриситетом е втулки 4 и корпуса оправки 5 (рис.23,в), которые устанавли-вают в шпинделе станка как концевые оправки. При закручивании гайки 2, последняя сжимает цангу 3, которая закрепляет фрезу.

^ Схемы фрезерования поверхностей.
Схемы фрезерования поверхностей показаны на рис.24.

а, б- плоскости цилиндрической и торцевой фрезой, в, г- паза концевой и дисковой фрезой, д - профильной поверхности фасонной фрезой, е - поверхности двойной кривизны концевой фрезой при перемещении ее по сложной траектории, ж- фрезерование вращающейся заготовки.

Рис.24. Схемы фрезерования поверхностей

Некоторые типы фрезерных станков, имеющихся в ОКБ « *** »

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.

Установки для автоматической сварки продольных швов обечаек - в наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Фрезерные станки предназначены для обработки наружных и внутренних плоских, цилиндрических и фасонных поверхностей, прямых и винтовых канавок, резьб, зубчатых колес и т.п.

Режущий инструмент - это фрезы: цилиндрические, торцовые, концевые, угловые, шпоночные, фасонные и пр. Виды работ, выполняемых фрезерованием, показаны на рис. 5.6.

При работе на фрезерных станках используют большое количество различных приспособлений, которые служат для установки инструмента и закрепления заготовок, а также для расширения технологических возможностей фрезерных станков.

Инструментальная оснастка . Фрезы закрепляют на оправках и в патронах, которые, в свою очередь, различным образом крепят в шпинделе станка.

На рис. 5.7 показана установка цилиндрической насадной фрезы на длинной оправке. Положение фрезы 6 на оправке 3 регулируется проставочными кольцами 5. Фреза и оправка связаны шпонкой 7. Конический хвостовик оправки, имеющий внутреннюю резьбу, вставляют в отверстие шпинделя 2 станка и затягивают шомполом 7. Для предотвращения проворачивания оправки, в шпиндель устанавливают сухари 4, которые входят в пазы шпинделя и фланца оправки. Свободный конец длинной оправки поддерживает подвеска 8, установленная на хоботе станка.

Торцовые насадные фрезы можно устанавливать на оправках или непосредственно на шпинделе станка (рис. 5.8). Фрезу 1 цилиндрическим пояском надевают на шпиндель 4 станка и притягивают винтами 3. Крутящий момент от шпинделя к фрезе передается торцовой шпонкой 2.

Концевые фрезы выпускают с коническим и цилиндрическим хвостовиками. Фрезы с коническим хвостовиком устанавливают в шпиндель станка, используя переходные втулки. Концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком закрепляют в патроне, который коническим хвостовиком вставляют в шпиндель станка. Конструкция одного из таких патронов показана на рис. 5.9. Фрезу 1 устанавливают в цангу 2 и гайкой 3 закрепляют в корпусе патрона 4.

В процессе работы на фрезерных станках много времени занимает затяжка шомпола при креплении инструмента. Для сокращения этих непроизводительных затрат применяют различные быстродействующие зажимные приспособления.

Приспособления для установки и закрепления заготовок на фрезерных станках - это различные прихваты, подставки, угловые плиты, призмы, машинные тиски, столы и вспомогательные инструменты, механизирующие и автоматизирующие закрепление заготовок и тем самым сокращающие вспомогательное время.

Прихваты (рис. 5.10, а) используют для закрепления заготовок или каких-либо приспособлений непосредственно на столе станка с помощью болтов. Нередко один из концов прихвата 2 опирается на подставку 1 (рис. 5.10, б).

Если при обработке заготовок необходимо получить плоскости, расположенные под углом одна к другой, то применяют угловые плиты: обычные (рис. 5.11, а) и универсальные, допускающие поворот вокруг одной (рис. 5.11,б) или двух осей (рис. 5.11, в).

Машинные тиски могут быть простыми неповоротными (рис. 5.12, а), поворотными (поворот вокруг вертикальной оси, рис. 5.12, б), универсальными (поворот вокруг двух осей, рис. 5.12, в) и специальными (например, для закрепления валов, рис. 5.12, г): с ручным, пневматическим, гидравлическим или пневмогидравлическим приводом.

Столы для установки и закрепления заготовок бывают неповоротными (рис. 5.13, а) и поворотными (рис. 5.13, б) с ручным, пневматическим, гидравлическим или электрическим приводом. Поворотные столы позволяют обрабатывать на станке фасонные поверхности заготовки, а также применять метод непрерывного фрезерования, когда во время обработки одной заготовки уже готовые детали снимают и на их место устанавливают новые заготовки. Непрерывное вращение стола обеспечивает отдельный привод или привод станка.

Нередко на фрезерных станках (как и на токарных) для закрепления заготовок, имеющих цилиндрические поверхности, используют кулачковые поводковые и цанговые патроны (рис. 5.14).

Значительного сокращения вспомогательного времени и повышения производительности труда при фрезеровании достигают благодаря применению механизированных и автоматизированных зажимных приспособлений, которые в условиях крупносерийного производства нередко используют вместе с загрузочными устройствами.

При работе на фрезерных станках для закрепления заготовок широко применяют универсально-сборные приспособления (УСП), которые собирают из готовых нормализованных взаимозаменяемых деталей (рис. 5.15). После обработки на станке партии заготовок такое приспособление разбирают и из его деталей конструируют новые приспособления. Универсально-сборные приспособления позволяют значительно сократить сроки на проектирование и изготовление устройств, необходимых для закрепления заготовок, что особенно важно в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Приспособления, расширяющие возможности фрезерных станков . 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 сообщаются 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 делительные головки подразделяют на лимбовые (простые и универсальные), оптические, безлимбовые и с диском для непосредственного деления. Лимбовые делительные головки 2 применяют для выполнения всех видов работ (рис. 5.16).

Специальные приспособления, расширяющие технологические возможности фрезерных станков . Существуют две группы таких приспособлений:

• не изменяющие основное назначение фрезерного станка (дополнительные и многошпиндельные фрезерные головки, головки для фрезерования реек, копировальные приспособления и т.п.);
• в корне меняющие характер выполняемых работ (долбежные, сверлильные и шлифовальные головки).

Некоторые специальные быстросъемные приспособления, монтируемые на горизонтально-фрезерных станках, показаны на рис. 5.17.

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.