Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Июня 2014 в 21:41, контрольная работа
Леонардо да Винчи набросал схему, которая лежит в основе фрезы – он изобразил цилиндрический напильник, вращающийся вокруг своей оси. Подобный станок с вращающимися напильниками впервые был создан в Пекине в 1665 году. Прототип нынешних фрезерных станков появились уже в 19 веке. После этого устройство станков со временем совершенствовалось, а типы станков многообразно и быстро дифференцировались.
При позиционной пятиосевой обработке (она также известна как обработка «3+2») шпиндель или стол поворачивается в ряд дискретных положений, а обработка происходит как набор операций в несколько установов. Для такой обработки применяются два различных типа станков. Прежде всего, существуют станки, представляющие собой фактически уменьшенные версии оборудования, используемого в течение многих лет в больших компаниях аэрокосмической индустрии (когда все пять степеней свободы осуществляются за счет изменения ориентации шпинделя). Но компании чаще выбирают станки с жесткой ориентацией шпинделя и с двумя дополнительными осями поворота механизма, удерживающего заготовку, за счет чего осуществляется ее наклон и/или вращение. Тем не менее при позиционной пятиосевой обработке программирование является сравнительно простым для обоих типов станков. Как только для каждой операции определена рабочая плоскость, программирование обработки фактически становится таким же, как и при трехосевой обработке. Главная выгода позиционной пятиосевой обработки заключается в возможности применения методов высокоскоростной обработки, учитывая, конечно, возможности станка, который должен быть оснащен подходящим шпинделем и может работать на высоких подачах и скоростях.
При непрерывной пятиосевой обработке может происходить одновременное движение по всем пяти степеням свободы. Основная задача для компаний, использующих данный метод, — убедиться, что не будут происходить недопустимые столкновения инструмента с элементами станка и детали. Например, для инструментального производства обрабатывать пустотелые детали намного проще, чем малые полости сложной формы. Точно так же сложно обрабатывать внутренние каналы корпуса двигателя или турбинные лопатки.
Один из первых методов, применявшихся для программирования непрерывной пятиосевой обработки, базировался на ориентации фрезы по нормали к обрабатываемой поверхности. Такой подход имеет преимущества при обработке формообразующих поверхностей в аэрокосмической промышленности, но меньше подходит для других случаев, особенно при затрудненном доступе к обрабатываемой поверхности. Это также может создавать специфические сложности для производителей инструмента и двигателей, так как в их продукции детали могут содержать сравнительно небольшие труднодоступные для обработки элементы.
У данного метода есть много недостатков. Во-первых, фрезерование по нормали к обрабатываемой поверхности требует, чтобы головка станка проходила большее расстояние, чем это необходимо при обработке выпуклой поверхности при трехосевом фрезеровании, что увеличивает время обработки. Также может случиться, что расположение фрезы по нормали к поверхности будет невозможно из-за ограничений самого станка либо это приведет к столкновению элементов станка с обрабатываемой деталью.
Во-вторых, ориентация фрезы по нормали к поверхности означает, что обычно используется лишь небольшая часть режущей поверхности фрезы. В результате ресурс инструмента становится очень мал. К тому же скорость резания осевой зоны фрезы меньше, чем наружной, поэтому производительность удаления материала фрезой со сферическим наконечником при таком методе будет сравнительно низкой.
Фрезерование на станках с программным управлением является универсальным решением задачи повышения производительности труда. Неавтоматизированными в этом случае остаются лишь вспомогательные работы, связанные с установкой, закреплением, снятием заготовок, контрольными измерениями, включениями и выключениями станка. Существенные затраты высококвалифицированного труда здесь относятся только к наладке станка на обработку. Вся остальная работа производится оператором. Она сводится к неавтоматизированным приемам обслуживания станка и задаче его выключения в условиях возникновения аварийной ситуации — поломки фрезы, сбоя ЧПУ, прекращения подачи сжатого воздуха или давления в системе гидрозажимов и т. п.
Технологические процессы в инструментальном производстве, а также в самолетостроении и производстве космических аппаратов допускают существенную оптимизацию путем применения таких современных технологий фрезерования, как HSC (High Speed Cutting – высокоскоростное резание). Однако экономических преимуществ можно достичь лишь в том случае, если как применяемые металлообрабатывающие станки, так и их системы управления способны осуществлять контурную подачу с более высокой скоростью по сравнению с традиционной обработкой.
Быстрые и высокоточные перемещения станка требуют прецизионного управления процессами разгона и торможения по запрограммированной траектории. В условиях конфликта интересов между временем обработки, качеством обработанной поверхности и геометрической точностью современные системы управления должны обеспечивать оптимальные соотношения, как для станка, так и для технологического процесса. Кроме того, оператору нужна возможность простым изменением параметров воздействовать на результат фрезерования.
Управление траекторией перемещения системой ЧПУ оказывает решающее воздействие на оптимизацию времени обработки при имеющихся требованиях к точности и качеству поверхности.
Технология HSC предлагает много новых возможностей обработки закаленных и легированных инструментальных сталей. Поэтому наряду с классической электроэрозионной обработкой HSC-фрезерование прессформ из твердых материалов приобретает серьезное экономическое значение. По сравнению со стандартной фрезерной обработкой существенное преимущество обработки по технологии HSC заключается в распределении и отводе возникающего в процессе резания тепла. Высокие скорости резания и контурной подачи в сочетании с небольшой глубиной резания обеспечивают отвод большей части выделяющегося при резании тепла в стружку.
Чтобы представить, какими путями идёт сейчас развитие фрезерной обработки я рассмотрела только часть из них, т. е. те, которые связаны с совершенствованием конструкций и, улучшением использования режущих инструментов. Повышать производительность труда, это значит создавать больше продукции в единицу времени. Для этого нужно совершенствовать и лучше использовать орудия производства, развивать науку, повышать квалификацию рабочих, рационализировать труд и технологию производства. Большие резервы для повышения производительности труда имеются в самом процессе резания, в конструкциях металлорежущих инструментов и станков, в их рациональном использовании.
Металлообрабатывающая промышленность прошла большой и сложный путь развития от примитивных орудий труда до современных станков и инструментов. Но нет предела творческим исканиям, рационализации технологии, новым открытиям и изобретениям. Конструкторы и технологи, ученые и рабочие-новаторы производства ищут и находят новые пути, новые методы обработки. Их пример показывает, чего можно добиться, если не стоять на месте, а смело решать все новые и новые технические проблемы.
Фреза — инструмент с одним или несколькими режущими лезвиями (зубьями) для фрезерования. Виды фрез по геометрии (исполнению) бывают — цилиндрические, торцевые, червячные, концевые, конические и др. Виды фрез по обрабатываемому материалу - дерево, сталь, чугун, нержавеющая сталь, закаленная сталь, медь, алюминий, графит. Материал режущей части — быстрорежущая сталь, твёрдый сплав, минералокерамика, металлокерамика или алмаз, массив кардной проволоки. В зависимости от конструкции и типа зубьев фрезы бывают цельные (полностью из одного материала), сварные (хвостовик и режущая часть состоит из различного материала, соединённые сваркой), напайные (с напаянными режущими элементами), сборные (из различного материала, но соединённые стандартными крепёжными элементами — винтами, болтами, гайками, клиньями). Отдельно выделяют фрезерные головки — фрезы со сменными пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали. Также такие фрезы часто называют механическими, а головку без ножей - корпусом.
Цилиндрические фрезы применяются для фрезерования открытых плоских поверхностей. Зубья расположены на цилиндрической основе и обычно наклонены к оси под углом 30-40 градусов.
Конструктивные и геометрические параметры цилиндрических фрез с прямыми (а) и винтовыми (б) зубьями: 1 - передняя поверхность; 2 - затылованная поверхность (спинка); 3 - задняя поверхность; 4 - ленточка; 5 - режущая кромка (лезвие); α- задний угол; β –угол заострения; γ - передний угол; δ - угол резания; αⁿ и γⁿ - соответственно задний и передний угол в сечении по нормали к режущей кромке; γr - передний угол в торцевом сечении; ω - угол наклона винтового режущего лезвия; f- ширина ленточки
Цилиндрические фрезы широко используются в наборах фрез для комплексной обработки многоступенчатой поверхности, а также при обработке органического стекла, слоистых пластмасс и стеклопластиков.
Торцевые фрезы. При помощи торцевых фрез выполняется обработка открытых поверхностей на вертикально-, продольно-, карусельно-фрезерных станках. Ось фрезы располагается перпендикулярно обрабатываемой поверхности. Режущие зубья находятся на цилиндрической и торцевой поверхностях фрезы, что позволяет обрабатывать 2 взаимно перпендикулярные плоскости.
Геометрические параметры режущего зуба торцевой фрезы аналогичны параметрам токарного резца. Зуб имеет три режущие кромки: главную, переходную и вспомогательную.
В зоне контакта работает большое число зубьев, за счет чего снижаются вибрации и соответственно повышается качество обработки. Поэтому применение торцевых фрез для обработки открытых поверхностей более предпочтительно по сравнению с цилиндрическими.
Концевые фрезы. Концевые фрезы являются инструментами с широкими технологическими возможностями. Их используют для обработки глубоких пазов, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей, для выполнения контурной обработки наружных и внутренних поверхностей сложного профиля. Концевые фрезы также являются основными инструментами, применяемыми на станках с ЧПУ.
Дисковые фрезы. Дисковые фрезы применяются для прорезки пазов, канавок, разрезки металла.
По конструкции дисковые фрезы бывают: цельные, сборные, пазовые (односторонние), двухсторонние, трехсторонние, регулируемые
(Пазовая фреза)
Угловые фрезы являются разновидностью дисковых фрез. Их используют для прорезки канавок с угловым профилем. Чаще всего угловые фрезы применяются в инструментальной промышленности для прорезки стружечных канавок у фрез, разверток, зенкеров и др.
Существует 4 разновидностей угловых фрез: угловые фрезы односторонние (левые / правые) и двухугловые фрезы (симметричные / несимметричные)
Изготавливаются угловые фрезы цельными из быстрорежущей стали. В массовом производстве возможно создание составных односторонних угловых фрез с припаянными пластинами из твердого сплава.
Фасонные фрезы применяются для обработки поверхностей и канавок сложного фасонного профиля. В отличие от фрез общего назначения фасонные фрезы являются специальными и проектируются с учетом габаритных размеров и профиля фрезеруемой поверхности.
Фасонные фрезы широко применяются в металлообработке, т.к. обеспечивают высокую производительность и позволяют рабочим низкой квалификации обрабатывать поверхности сложного профиля.
Список литературы.