Установка фрез в станках. Технические требования к фрезерному инструменту. Установка и закрепление цилиндрических фрез на станке Крепление фрезы на фрезерном станке мрф 3

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 « *** »

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.

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.

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.

Цилиндрические фрезы устанавливаются на горизонтально-фрезерных станках при помощи центровых оправок. Центровая оправка состоит из хвостовика, шейки, рабочей части и резьбы.

Хвостовики оправок могут иметь коническую форму» с конусностью 7:24 для непосредственной установки в отверстие шпинделя или конус Морзе. В последнем случае оправки крепят на станке при помощи переходных втулок. Резьбовое отверстие служит для затяжки хвостовика в отверстие шпинделя шомполом.

На шейках оправок предусмотрены фланцы с прямоугольными пазами или две лыски, предназначенные для восприятия крутящего момента непосредственно от поводковых шпонок шпинделя станка или от торцового паза переходной втулки (см. рис. 1, размер S).

Цилиндрическая рабочая часть оправок выполняется соответственно стандартным диаметрам d посадочных отверстий фрез (13, 16, 22, 27, 32, 40 и 50 мм) и различной длины, что позволяет подбирать их в зависимости от условий выполняемых работ. Для передачи крутящего момента фрезе рабочая часть оправок снабжена длинной призматической шпонкой.

На резьбовой части оправок обычно нарезается левая метрическая резьба с мелким шагом. Благодаря этому уменьшается вероятность самоотвинчивания гайки во время работы, так как при наиболее часто употребляемом левом вращении шпинделя силы резания будут стремиться затянуть ее, усиливая тем самым крепление фрезы.

Центровые оправки комплектуются набором установочных колец различной ширины (1...50 мм), которые позволяют располагать фрезу вдоль оправки на необходимом расстоянии от шпинделя,

При установке цилиндрической фрезы на станке (рис. 2) фреза 17 при помощи установочных колец 9, поддерживающей втулки 8 и гайки 1 закреплена на рабочей части центровой оправки. Хвостовик 13 оправки установлен в отверстие шпинделя 12 и затянут шомполом 14, снабженным для этой цели шестигранной головкой 16 и гайкой 15. Передача крутящего момента от шпинделя на оправку осуществляется поводковыми шпонками 10, которые входят в пазы фланца 11. Свободный конец оправки совместно с поддерживающей втулкой введен в отверстие подшипника 7 серьги 5. Для повышения износостойкости подшипник серьги изготовлен из бронзы и имеет форму втулки с наружным конусом и продольным разрезом, что позволяет периодически регулировать его (по мере износа) гайкой 2. В серьге предусмотрена фитильная смазка 6 подшипника, смотровой глазок 3 для контроля уровня масла и заливное отверстие 4.

Устанавливая цилиндрические фрезы на станке, необходимо соблюдать определенную последовательность действий:

1. Протереть ветошью оправку; конический участок отверстия шпинделя, установочные кольца, фрезу.

2. Установить хвостовик оправки в отверстие шпинделя так, чтобы поводковые шпонки последнего вошли в пазы фланца оправки.

3. Ввернуть шомпол в резьбовое отверстие хвостовика оправки и затянуть до отказа гайку 15 ключом (см. рис. 2). Чтобы шпиндель при этом не проворачивался, коробку скоростей станка следует настроить на наименьшую частоту вращения.

4. Надеть на рабочую часть оправки установочные кольца, поддерживающую втулку, фрезу. Слегка смазать резьбу оправки и навернуть на нее гайку. При этом необходимо учитывать, что для повышения жесткости и прочности крепления фрезы ее следует располагать на оправке возможно ближе к переднему концу шпинделя так, чтобы осевая составляющая силы сопротивления резанию P 0 (рис. 3) была направлена в его сторону. Последнее условие обеспечивается, если направления винтовых зубьев фрезы и вращения шпинделя разноименны. Поэтому при работе фрезами с правым направлением винтовых зубьев шпиндель должен иметь левое вращение (против хода часовой стрелки, если смотреть со стороны его заднего конца) (рис. 3, а) и, наоборот, для фрез с левым направлением винтовых зубьев оно должно быть правым (рис. 3, б).

5. Выдвинуть хобот на необходимую длину и закрепить его.

6. Установить серьгу па хобот и закрепить ее так, чтобы поддерживающая втулка или цапфа оправки вошла в подшипник серьги.

7. Закрепить фрезу, затянув до отказа гайку оправки ключом.

8. Проверить уровень масла в резервуаре серьги и при необходимости долить.

9. Проверить радиальное биение зубьев фрезы индикатором 1 (рис. 4). Для этого установить индикатор на стол станка так, чтобы его измерительный штифт 2 коснулся режущей кромки зуба фрезы с небольшим натягом (1...2 мм по малой отсчетной шкале). Рукоятки коробки скоростей поставить в такое положение, чтобы шпиндель легко проворачивался. Вращая оправку вручную в направлении, обратном направлению резания, определить биение фрезы, которое не должно превышать 0,05 мм.