Андрей Смирнов
Время чтения: ~13 мин.
Просмотров: 0

Фрезерование

Назначение инструмента

Фрезы отрезные прорезные, выпускаемые по ГОСТ 2679-93 предназначены для обработки чугунных и стальных заготовок и деталей. Они выполняют отрезку, подрезку, фрезерование канавок и шлицевых пазов на наружных поверхностях. Дисковую фрезу по металлу используют при различных операциях:

  • отрезка мерных заготовок из проката;
  • обрезка литейных припусков и прибылей на малых деталях;
  • прорезка канавок для фиксации деталей;
  • фрезеровка шпоночных и шлицевых пазов.

Круглые гладкие оси в цепи конвейера не выпадают из своих втулок только благодаря тому, что в узкую прорезь, сделанную дисковой пилой, вставлена пластина.

Пазы по торцу корончатой гайки имеют переменное сечение. Их стороны образованы лучами от центра радиуса. Поэтому они вырезаются за 2 прохода, сначала по касательной одной стороны, затем дорезается в размер второй торец выборки короны.

Прорезка шлицов осуществляется прямоугольными зубьями с высокой точностью размера по H6 и H7. Ширина и глубина шлица нормализована, и инструмент изготавливается соответствующего размера и конфигурации.

Наборы из фрез

Подобные наборы представляют собой группу режущего рабочего инструмента, собранного и укрепленного на единой оправке, выбранного в соответствии:

  • с профилем;
  • в зависимости от размеров фрезеруемой детали.

Чтобы повысить производительность труда, следует избавиться от большого числа установок, переходов и отдельных операций. Фрезерные диски, собранные в набор, обеспечивают качественную обработку, точность по сравнению с фрезерованием отдельным режущим инструментом. Чтобы определиться с диаметром дисков, сначала останавливаются на наименьшем, а диаметральные размеры других определяют в зависимости от взаимодействия и расположения фрезеруемых плоскостей.

Не рекомендуется использовать в наборе инструменты с диаметрами, слишком сильно отличающимися по размеру, это затрудняет выбор:

  • для всех режущих элементов целесообразного режима работы и подачи;
  • параметров диаметральных посадочных мест для всех фрезеровочных деталей в наборе.

Чтобы достичь плавной работы, зубья фрезеровочных дисков устанавливают по специальной схеме один относительно другого. С этой целью шпоночные пазы во фрезах делают со смещением к зубу на разные расстояния и углы. Из-за такого расположения каждая фреза начинает свою работу точно в заданный промежуток времени, а конструкция из нескольких фрезеровочных элементов представляет собой единую фрезу с винтовым зубом.

Если делают переточку фрез из набора, то фрезеруют вторую канавку, которая ставится единообразно для всех режущих элементов по отношению к зубьям. Наборы составляются из элементов с затылованными или острозаточенными зубьями. В процессе заточки фрез разного вида их диаметральные размеры меняются в соответствии с различными законами, что впоследствии ведет к искажению профиля детали.

Наборы однотипных режущих инструментов применяются для фрезерования сплошных и прерывистых профилей заготовки. Сплошные поверхности обрабатывают так, чтобы соседние зубья рядом расположенных фрез твердосплавных по металлу перекрывали друг друга. Это нужно для того, чтобы:

  • при обработке не образовывались риски и заусенцы;
  • меньше был показатель шероховатости;
  • сохранялись осевые параметры наборного профиля, которые изменяются в результате переточки.

Наборы из фрезеровочных дисков используются при работе на станках горизонтального типа

Подбирая набор твердосплавных режущих элементов для фрезерования, определяя область его применения, следует принимать во внимание, что усилия, возникающие в процессе обработки, не должны быть выше значений допустимой нагрузки, исходя из показателей:

  • мощности агрегата;
  • жесткости, прочности и оправки заготовки;
  • предела прочности закрепления заготовки в станке.

Учитывая значения прочности, следует иметь в виду, что наборы режущих элементов с большими диаметрами плохо ведут себя при обработке заготовок из деформируемых материалов и не жёстких конструктивных деталей. Чтобы обеспечить фрезерованной детали точные размеры при большой глубине проникновения резца, нужно делать обработку в несколько подходов: сначала черновым набором фрез, затем приступать к фрезеровке чистовыми элементами.

Инструментальное производство использует фрезы в наборе при формировании стружечных канавок, разверток, метчиков и других инструментов с режущими гранями для обработки металлических заготовок.

Заготовка и приспособление

При фрезеровании деталей с тонкими стенками/основанием и/или нежёстким закреплением необходимо учитывать следующие факторы:

  • Зажимное приспособление должно находиться максимально близко к столу станка.
  • Оптимальные траектория инструмента и подача должны быть направлены к самому жёсткому узлу станка/приспособления для обеспечения максимально стабильных условий резания.
  • Избегайте обработки в направлениях, где заготовка закреплена недостаточно жёстко.
  • Встречное фрезерование может снизить склонность к вибрации в случае недостаточной жёсткости закрепления и/или заготовки в определённом направлении.

При нежёстком закреплении выбирайте направление подачи к столу станка​

Помните, что первый проход выполняется на половину глубины второго, третьего и т. д.​

 
 
Подробнее о причинах и способах устранения вибрации 

Обработка кромок периферией фрезы

Что такое успешная обработка кромок периферией фрезы?

Обработка кромки – это, на самом деле, фрезерование уступа, выполняемое методом контурной обработки. Торцевое фрезерование и контурное фрезерование – это разновидности фрезерования периферийной частью фрезы.

Выбор инструмента

  • Тонкие стенки обычно обрабатывают концевыми фрезами, обработку более глубоких или широких стенок ведут за несколько проходов концевыми фрезами, однако высокую стенку можно обработать за один проход длиннокромочной фрезой
  • Уступы глубиной в два диаметра эффективно фрезеруются длиннокромочными или цельными твердосплавными фрезами. Для обработки таких глубоких уступов рекомендуемая глубина резания должна составлять половину диаметра фрезы.
  • Трёхсторонние дисковые фрезы также можно использовать для обработки кромок или фрезерования периферией
  • Большой угол подъёма обеспечивает участие достаточного количества зубьев в резании и плавную обработку кромок с небольшой глубиной резания
  • Для обработки кромок особенно подходят фрезы с мелким и очень мелким шагом зубьев. Это также относится к фрезерованию более тонких кромок и неглубоких широких уступов концевыми фрезами 90º

Шероховатость поверхности – цилиндрическое фрезерование

При отсутствии биения фрезы высота гребешка hбудет одинаковой и может быть вычислена по формуле:Глубина профиля/высота гребешка

При наличии биения фрезы подача на зуб fzи, соответственно, высота гребешка h будут изменяться в зависимости от TIR.

fzfz биение

Как упоминалось ранее, шероховатость получаемой поверхности может ограничивать значение подачи, особенно при малой радиальной глубине резания.

При работе цилиндрической частью концевой фрезы на профиле образуются серии ‘гребешков’ Высота гребешка h определяется следующими параметрами:

  • Диаметр фрезы, Dc
  • Подача на зуб, fz
  • Показание индикатора биения инструмента, TIR

У фрез со сменными пластинами всегда будет более высокое значение TIR, чем у цельных твердосплавных. Кроме того, чем больше диаметр фрезы, тем больше количество зубьев, что увеличивает высоту гребешков.

Для получения оптимального качества обработанной поверхности:

  • Используйте цельные твердосплавные фрезы
  • Используйте высокоточный гидропластовый патрон с соединением Coromant Capto
  • Используйте минимально возможный вылет

Рекомендуемая подача (не учитывая hex):

  • Фрезы со сменными пластинами, начальное значение fz = 0,15 мм/зуб
  • Цельные твердосплавные фрезы, начальное значение fz = 0,10 мм/зуб

Примечание: Наихудшее качество поверхности получается тогда, когда из-за сильного биения фрезы поверхность создаётся за счёт лишь одной режущей кромки.

Практические советы и рекомендации

  • Наиболее важным фактором при фрезеровании периферийной частью является выбор подходящей подачи на зуб, fz
  • Величину подачи, fz, необходимо корректироать при врезании фрезы, что влияет на толщину стружки
  • Значение подачи на зуб, fz, следует умножить на коэффициент подачи. Результирующая подача будет больше с меньшей дугой врезания и, в то же время, толщина стружки будет достаточной величины Тем не менее, коэффициентом увеличения подачи не всегда можно пользоваться: ограничения по шероховатости поверхности будут ограничивать значение подачи.

Конструктивные особенности и виды концевых фрез

Монолитные и сборные обычные (цилиндрические) и иные концевые фрезы состоят из рабочих частей и хвостовиков. Они могут быть цилиндрическими и коническими, а зубья — нормальными и мелкими. Инструменты с нормальными зубьями применяют для получистовой и чистовой обработки, а крупнозубые фрезы — для черновой.

Изображение №1: концевая фреза с конусом Морзе (коническим)

Важно! Концевые фрезы имеют небольшие диаметры (3–60 мм). Из-за этого для обеспечения оптимальных скоростей резания инструменты вращаются с высокими частотами

При относительно небольших скоростях подачи нагрузка на 1 зуб минимальна. Это обеспечивает высокое качество обработки.

Монолитные концевые фрезы могут быть:

  1. целиком изготовлены из быстрорежущей или легированной стали;

  2. целиком выполнены из твердых сплавов;

  3. спаянными (материал хвостовика — конструкционная сталь, а рабочей части — твердый сплав).

Кроме этого существуют концевые фрезы с твердосплавными пластинами.

Изображение №2: цилиндрическая концевая фреза с твердосплавными пластинами

Главное преимущество таких фрез — возможность смены пластин без снятия режущего инструмента. Твердосплавные концевые фрезы (с пластинами и без) применяют для получения пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Инструменты могут иметь затылованные и остроконечные зубья. Такие модели называют обдирочными. Их применяют для черновой обработки заготовок, полученных литьем и свободной ковкой.

Изображение №3: обдирочная концевая фреза с затылованными зубьями

Инструменты с острозаточенными зубьями имеют неравномерный окружной шаг. Такие обдирочные фрезы отличаются более высокими производительностью (+ 60–70 %), вибростойкостью и сроком службы.

Изображение №4: обдирочная концевая фреза с остроконечными зубьями

Кроме цилиндрических инструментов существуют концевые фрезы специального назначения. К ним относятся шпоночные, угловые и Т-образные модели.

Шпоночные концевые фрезы

Их применяют для фрезерования шпоночных пазов. Инструменты имеют 2 режущих зуба и торцевые режущие кромки. Они направлены не наружу (как у сверл), а внутрь инструментов.

Изображение №5: шпоночная концевая фреза

Шпоночная фреза может углубляться в материал при осевой подаче (высверливается отверстие), а затем двигаться в сторону при продольной. В результате получается шпоночный паз.

Важно! Переточку таких фрез производят по задним поверхностям торцевых кромок. После операций диаметры инструментов не изменяются.

Угловые концевые фрезы

Их применяют для фрезерования наклонных плоскостей и пазов, имеющих угловые профили. Инструменты бывают одноугловыми и двухугловыми. У первых режущие кромки расположены на конических поверхностях и торцах, а у вторых — только на конических поверхностях. Причем двухугловые фрезы могут быть симметричными. У таких инструментов усилия, возникающие при работе угловых кромок зубьев уравновешиваются. Такие фрезы работают более плавно.

Изображение №6: рабочие части угловых концевых фрез

Вершины угловых фрез закругляют. Это продлевает срок службы инструментов.

Т-образные концевые фрезы 

Их применяют для обработки Т-образных пазов.

Изображение №7: конструкция и характеристики Т-образных концевых фрез

Эти фрезы часто ломаются. Это обусловлено сложностью обработки Т-образных пазов, при которой отвод стружки сильно затрудняется. Такие фрезы имеют разнонаправленные зубья и угловые поднутрения.

Классификация фрезерования

  • В зависимости от расположения шпинделя станка и удобства закрепления обрабатываемой заготовки —— вертикальное, горизонтальное. На производстве в большей степени[источник не указан 943 дня] используют универсально-фрезерные станки, позволяющие осуществлять горизонтальное и вертикальное фрезерование, а также фрезерование под разными углами различным инструментом.
  • В зависимости от типа фрезы (концевое, торцовое, периферийное, фасонное и т. д.)
  1. Концевое фрезерование — пазы, канавки, подсечки; колодцы (сквозные пазы), карманы (пазы, стороны которых выходят более чем на 1 поверхность), окна (пазы, которые выходят только на одну поверхность).
  2. Торцевое фрезерование — фрезерование больших поверхностей.
  3. Фасонное фрезерование — фрезерование профилей. Примеры профильных поверхностей — шестерни, червяки, багет, оконные рамы.
  4. Существуют также специализированные фрезы, предназначенные для отрезки (дисковые фрезы)

В зависимости от направления вращения фрезы относительно направления её движения (либо движения заготовки) — попутное «под зуб», когда фреза «подминает» заготовку, получается поверхность высокой степени точности, но также велика опасность вырыва заготовки при большом съёме материала; и встречное «на зуб», когда движение режущей кромки происходит навстречу заготовке. Поверхность получается меньшей степени точности, однако увеличивается производительность. На практике используют оба вида фрезерования, «на зуб» при предварительной (черновой) и «под зуб» окончательной (чистовой) обработке.

В настоящее время в производстве для фрезерования используются станки с ЧПУ (числовым программным управлением), благодаря чему фрезерные работы производятся в автоматическом режиме. Для осуществления автоматических работ создается специальная программа, а также производится предварительная обработка чертежей.

InvoMilling™

Что такое InvoMilling?

{{ asset.Title }}

{{ asset.Description }}

Обработка зубчатых колёс обычно требует применения специальных инструментов для получения определённых профилей зубьев. InvoMilling – это технология обработки наружных зубьев, шлицев и прямозубых конических зубчатых колёс, позволяющая выполнять фрезерование зубьев на стандартных станках. Один комплект инструментов может использоваться для формирования различных профилей зубьев – путём внесения изменений в программу станка без смены инструмента. Многоцелевые станки и пятикоординатные обрабатывающие центры в сочетании с технологией InvoMilling делают возможной комплексную обработку детали на одной наладке, что позволяет значительно сократить общее время производства и, соответственно, время выполнения заказа.

Преимущества InvoMilling

  • Универсальность – одни и те же инструменты для нескольких профилей зубьев
  • Обработка зубчатых колёс на многоцелевых станках и пятикоординатных обрабатывающих центрах
  • Комплексная обработка деталей на одном станке на одной наладке
  • Высокий уровень экологической безопасности – возможность работы без СОЖ

Назначение технологии InvoMilling

  • Для обработки наружных зубьев и шлицев, производства шевронных, косозубых и прямозубых конических зубчатых колёс
  • Для производства зубчатых колёс без специализированных инструментов и станков
  • При необходимости сокращения сроков выполнения заказа
  • С коррекцией боковой поверхности и без неё
  • Диапазон модулей: 0,8‒100
  • Для черновой и чистовой обработки
  • Для производства мелких и средних партий

Особенности применения технологии InvoMilling

Посмотрите видео и узнайте, как генерировать готовую программу ЧПУ для программного обеспечения CAD/CAM InvoMilling в три простых этапа:

  1. Определите параметры шестерни, импортировав их из чертежа детали
  2. Выберите стратегию обработки, определите режимы резания для черновой и чистовой обработки и подберите инструментальные решения из библиотеки инструментов
  3. Симулируйте процесс обработки, чтобы проверить траекторию перемещения инструмента перед тем, как автоматически генерировать программу ЧПУ для вашего станка

{{ asset.Title }}

{{ asset.Description }}

{{ asset.Title }}

{{ asset.Description }}

Зуботочение – непрерывный процесс резания, в несколько раз более быстрый, чем зубодолбление, и более гибкий, чем протягивание. Хотя зуботочение как концепция используется уже более века, новый виток в его развитии был сделан совсем недавно. С появлением более прочных и жёстких станков и синхронизируемых шпинделей широкое применение зуботочения быстро становится реальностью.

Зуботочение может применяться для обработки как внутренних, так и наружных зубьев и шлицев, но при внутренней обработке оно наиболее эффективно. Этот метод работает особенно хорошо при массовом производстве, где решающим фактором является минимальное время подготовки к производству. Для производства мелких и средних партий рекомендуется гибкая технология InvoMilling.

Преимущества зуботочения

  • Комплексная обработка за один установ, что способствует сокращению времени производства, повышению качества и снижению расходов на логистику
  • Возможность обработки близко к уступам, дающая больше свободы при проектировании деталей
  • Высокий уровень экологической безопасности и удобства управления
  • Высокая эффективность без применения СОЖ
  • Значительное сокращение общего времени производства по сравнению с протягиванием, зубодолблением и зубонарезанием червячной фрезой
  • Управляемая и прогнозируемая обработка
  • Качество деталей, изготовленных данным методом, ни в чём не уступает или даже превышает качество деталей, получаемых аналогичными инструментами для зубофрезерования
  • Возможность применения на специализированных станках, многоцелевых станках и обрабатывающих центрах

Назначение технологии зуботочения

  • Для обработки внутренних и наружных зубьев и шлицев
  • Для производства косозубых и прямозубых цилиндрических зубчатых колёс
  • От черновой до чистовой обработки

Процесс фрезерования: определения

Эффективная или фактическая скорость резания, ve

Окружная скорость на эффективном диаметре резания (DCap). Это значение необходимо для определения режимов резания при фактической глубине резания (ap)

Это особенно важно при использовании фрез с круглыми пластинами, фрез со сферическим концом и всех фрез с большим радиусом при вершине, а также фрез с главным углом в плане менее 90 градусов.​

Частота вращения шпинделя, n

Число оборотов фрезы, закрепленной в шпинделе, совершаемое за минуту. Этот параметр связан с характеристиками станка и вычисляется на основе рекомендованной скорости резания для данной операции.

Подача на зуб, fz

Параметр для расчёта минутной подачи. Подача на зуб определяется исходя из рекомендуемых значений максимальной толщины стружки.

Подача на оборот, fn

Вспомогательный параметр, показывающий, на какое расстояние перемещается инструмент за один полный оборот. Измеряется в мм/об и используется для расчёта минутной подачи и нередко является определяющим параметром в отношении чистовой обработки.

Минутная подача, vf

Её также называют скоростью подачи. Это скорость движения инструмента относительно заготовки, выражаемая в пройденном пути за единицу времени. Она связана с подачей на зуб и количеством зубьев фрезы. Число зубьев фрезы (zn) может превышать эффективное число зубьев (zc), то есть количество зубьев в резании, которое используется для определения минутной подачи. Подача на оборот (fn) в мм/об (дюйм/об) используется для расчёта минутной подачи и нередко является определяющим параметром в отношении чистовой обработки.

Максимальная толщина стружки, hex

Этот параметр связан с подачей на зуб (fz), шириной фрезерования (ae) и главным углом в плане (kr). Толщина стружки – важный критерий при выборе подачи на зуб для обеспечения наиболее высокой минутной подачи.

Скорость съёма металла, Q  (cм3/мин)

Объём снятого металла в кубических миллиметрах в минуту (дюйм3/мин). Определяется на основе глубины и ширины резания и подачи.

Потребляемая мощность, Pc и КПД, ηmt

Характеристики станка, помогающие рассчитать потребляемую мощность и оценить возможность применения инструмента на данном оборудовании для данной операции обработки.​

Станок

Состояние станка оказывает значительное влияние на склонность к вибрации при фрезеровании. Чрезмерный износ подшипника шпинделя или механизма подачи вызывает ухудшение качества обработки. Тщательно выбирайте стратегию обработки и направление действия сил резания для извлечения максимальных преимуществ из возможностей станка.

У каждого шпинделя есть своя резонансно-частотная характеристика, позволяющая определить зоны стабильного резания. Зоны стабильного резания увеличиваются по мере увеличения частоты вращения. Даже незначительное увеличение в пределах 50 об/мин может превратить процесс резания из нестабильного с высоким уровнем вибрации в стабильный.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации