Отчет по практике на Калужском турбинном заводе

Основные части фрез и элементы их режущей части показаны на рис. 3.

 

Рис.3. Элементы фрезы.

 

Концевые  фрезы представляют собой группу фрез, отличающихся креплением в шпинделе фрезерного станка. Крепление фрез в шпинделе станка производят при  помощи цилиндрического или конического  хвоста. Зубья на цилиндрической части  конструируют аналогично зубьям цилиндрических фрез, а на торцовой части аналогично зубьям на торцовой части торцевых фрез. Концевые фрезы подразделяют на:

• концевые обыкновенные с неравномерным окружным шагом зубьев, с цилиндрическим и коническим хвостовиками;

• концевые, оснащённые коронками и винтовыми пластинками из твёрдого сплава;

• концевые шпоночные с цилиндрическим и коническим хвостовиками;

• шпоночные, оснащённые твёрдым сплавом;

• концевые для Т-образных пазов;

• концевые для сегментных шпонок.

Концевая  фреза – инструмент, отличающийся широкими технологическими возможностями. Их используют для обработки узких  вертикальных плоских и фасонных поверхностей, разнообразных пазов. Особенно удобны концевые фрезы, имеющие  режущие зубья не только на периферии, но и на торце. Такая фреза может  работать с осевой подачей, врезаясь в сплошной металл; например, при  обработке глубоких пазов сложной  конфигурации, окон, колодцев и других элементов заготовок.

В связи  с этим концевые фрезы служат одним  из основных инструментов для станков  с числовым программным управлением  при обработке комплексов поверхностей без смены инструмента.

Изготовляются концевые фрезы как из быстрорежущих  сталей, так и с твердосплавными  пластинками и коронками. Получают распространение и монолитные (цельные)твердосплавные фрезы. В целях улучшения условий  отвода стружки при резании вязких металлов стремятся к применению крупнозубых фрез, имеющих угол наклона  спиральной канавки ω = 45°. Виброустойчивость  концевых фрез повышается в случае выполнения их с неравномерным окружным шагом.

Для увеличения жесткости концевые фрезы должны иметь утолщение сердцевины к  хвостовику. Если концевые фрезы работают с радиальным врезанием при изготовлении пазов, то торцовые зубья затачиваются с поднутрением режущих кромок к  центру. Вследствие этого облегчаются  условия врезания инструмента и  повышается его устойчивость в процессе работы.

Материал  фрез – твердый сплав Т5К10, Т14К8, Т15К6, ВК6, ВК6М, ВК10М, ВК8. Стойкость концевых твердосплавных фрез в 10…12 раз выше стойкости фрез из быстрорежущей  стали Р18, Р9.

Корпуса фрез изготовляют из стали 45, 40Х, 50Х, 40ХНМА, 50ХФА твердостью 30...55 HRCэ. Державки сборных фрез, а также детали крепления  и регулирования изготавливаются  из сталей 45, 40Х, У8, 9ХС, 40ХГНМ твердостью 45...62 HRCэ.

Схемы фрезерования. Существует встречное и попутное фрезерование. При встречном фрезеровании (рис. 3, а) движение подачи Ds и движение резания Dr направлены навстречу друг другу. Зуб фрезы начинает резание в точке 1 с нулевой толщиной срезаемого слоя и заканчивается в точке 2, срезая максимальную толщину слоя а наиб. При попутном фрезеровании (рис. 3, б) направление движения подачи Ds совпадает с направлением вращения фрезы Dr. Зуб фрезы начинает резание в точке 2 и заканчивает резание в точке 1 с нулевой толщиной срезаемого слоя.

 

Рис. 4. Схемы фрезерования:  
а - встречное фрезерование; б - попутное фрезерование; ψк - угол контакта фрезы

 

Число зубьев определяет производительность обработки. При его назначении можно стремиться к обеспечению равномерности  фрезерования, к наибольшему числу  переточек (с учетом равномерности  фрезерования), к максимальному использованию  эффективной мощности оборудования.

Фрезы изготавливаются  двух типов: фрезы с нормальным зубом; фрезы с крупным зубом.

С нормальным зубом применяют для обработки  плоскостей, уступов, контуров, пазов  в стали, чугуне. С крупным зубом  – плоскостей, уступов, контуров, пазов  в стали, сплавах и цветных  металлах.

Числа зубьев фрез каждого типа в зависимости  от их диаметра установлены государственными стандартами.

В некоторых  случаях целесообразно применять  одно- и двузубые фрезы, т. е. сборные  фрезы, в корпусе которых закреплены один или два диаметрально расположенных  зуба. Такие фрезы, называемые иногда летучими, обычно используют для обработки  единичных деталей фасонного  профиля, а также для фрезерования некоторых цветных металлов и  легких сплавов. Широко используются фрезы-летучки  в условиях ремонтного производства.

Фрезы изготавливаются  праворежущими и леворежущими, по желанию потребителя.

Хвостовики  концевых фрез диаметром меньше 20 мм изготовляют цилиндрическими; у фрез большего диаметра хвостовики выполняют с конусом Морзе или метрическим, стандартизированным по ГОСТ 24644 – 81.

Концевые  фрезы выбираются для обработки  коротких, неглубоких и, главным образом, закрытых пазов и канавок. Хорошим  примером является шпоночный паз.

Концевыми фрезами возможна обработка следующего типа канавок:

• прямолинейных, изогнутых и расположенных под углом

• с шириной, превышающей диаметр предполагаемой для обработки фрезы.

Обработку пазов большей глубины в тяжёлых  условиях рекомендуется выполнять  длиннокромочными фрезами.

Например, для  концевых фрез можно отметить следующие  особые случаи, требующие специальных конструктивных решений: 1) облегчение выхода стружки при обработке глубоких глухих колодцев в результате уменьшения числа зубьев и увеличения угла наклона спирали; 2) изменение направления осевой составляющей силы резания таким образом, чтобы за счет этой составляющей деталь прижималась к столу станка; достигается это применением праворежущих фрез с левой спиралью и леворежущих с правой спиралью; 3) уменьшение вибраций при резании, что обеспечивается несимметричным расположением зубьев фрезы; 4) особое затачивание торца двузубых и четырехзубых фрез, позволяющее осуществлять вертикальное врезание в металл; 5) повышение жесткости режущей части инструмента в результате того, что канавки имеют переменную глубину (конический сердечник); 6) увеличение вылета инструмента с сохранением его жесткости за счет усиленного тела фрезы (рис. 5, а); 7) конические концевые (рис. 5, б) и фасонные фрезы для образования сложных криволинейных поверхностей.

Рис.5. Специальные концевые фрезы.

Рис. 6. Крепление режущих инструментов: а — торцовой фрезы; б - концевой фрезы; в концевой фрезы через переходную втулку; г — сверла.

 

Режущие инструменты закрепляют в переходных втулках, патронах, оправках. На рис. 6 изображено крепление концевых и торцовых фрез, а также сверл. Концевые фрезы необходимо затягивать непосредственно или через переходные втулки в коническое отверстие вспомогательного инструмента с помощью специальных винтов.

Рис. 7. Цанговый патрон для крепления инструментов с цилиндрическим хвостовиком.

Для крепления концевых фрез большого диаметра (40, 50, 63 мм) с цилиндрическим хвостовиком разработана конструкция цангового патрона (рис. 7). Такой патрон обеспечивает передачу крутящего момента и восприятие осевой и радиальной сил, действующих при фрезеровании. В передней части корпуса размещена цанга 2, которая гайкой 5 крепит хвостовик фрезы. Для затягивания цанги в конус и вытягивания из конуса гайка снабжена сборным буртом (кольцом) 4, связанным с гайкой шариками 3. При вращении гайки шарики передают на кольцо и далее на цангу осевую силу, разгружая цангу от действия тангенциальных сил, что приводит к повышению точности крепления инструментов. Крутящий момент на хвостовик фрезы передается сухарем 8, который зафиксирован штифтом 7 в корпусе 1. Для предотвращения вытягивания концевых фрез из патрона предусмотрен боковой фиксирующий винт 6, передняя часть которого упирается в соответствующую лыску фрезы.

 

Проблемы  при фрезеровании концевым инструментом и их устранение.

Проблема	Возможная причина проблемы	Метод устранения
Дребезжание	Избыточная скорость шпинделя.	Снизьте скорость шпинделя.
	Избыточная подача.	Снизьте подачу.
	Избыточная длина или вылет  инструмента.	Установите минимально возможную  длину инструмента.
	Заготовка закреплена ненадежно.	Закрепите деталь надежно.
	Недопустимый износ режущей кромки.	Переточите старый инструмент или  возьмите новый.
	Значительное биение патрона.	Отрегулируйте биение патрона.
Поломка инструмента	Чрезмерная глубина реза.	Уменьшите глубину реза.
	Скопление стружки.	Отрегулируйте направление подачи СОЖ  для хорошего удаления стружки.
	Чрезмерная подача на зуб.	Снизьте подачу на зуб.
	Недопустимый износ режущей кромки.	Переточите старый инструмент или  возьмите новый.
Стружка на режущей кромке	Чрезмерная глубина реза.	Уменьшите глубину реза.
	Избыточная подача.	Снизьте подачу.
	Заготовка закреплена ненадежно.	Закрепите деталь надежно.
	Избыточная скорость шпинделя.	Снизьте скорость шпинделя.
	Избыточная длина или вылет  инструмента.	Установите минимально возможную  длину инструмента.
	Недопустимый износ режущей кромки.	Переточите старый инструмент или  возьмите новый.
	Налипание на режущей кромке.	Выберите правильное покрытие.
	Избыточная подача СОЖ.	Используйте обдув воздухом или масляный туман.
Увеличенный износ	Избыточная скорость шпинделя.	Снизьте скорость шпинделя.
	Недостаточная подача инструмента.	Увеличьте подачу.
Засорение и забивание стружкой	Стружка не удаляется как нужно.	Отрегулируйте направление подачи СОЖ  для хорошего удаления стружки.
	Избыточная подача.	Снизьте подачу.
	Чрезмерная глубина реза.	Уменьшите глубину реза.
	Неправильное число зубьев.	Выберите меньшее количество зубьев.
	Избыточная длина или вылет  инструмента.	Установите минимально возможную  длину инструмента.
	Недопустимый износ режущей кромки.	Переточите старый инструмент или  возьмите новый.
Увод инструмента	Избыточная подача.	Снизьте подачу.
	Чрезмерная глубина реза.	Уменьшите глубину реза.
	Избыточная длина или вылет  инструмента.	Установите минимально возможную  длину инструмента.
	Большой угол наклона режущей кромки.	Используйте инструмент с меньшим  углом наклона режущей кромки
Заусенцы на чистовой поверхности	Недопустимый износ режущей кромки.	Переточите старый инструмент или  возьмите новый.
	Недостаточный угол наклона режущей  кромки.	Используйте инструмент с большим  углом наклона режущей кромки.
	Чрезмерная глубина реза.

 

 

 

 

 

Условия формообразования поверхностей деталей.

 

Рис. 8. Схема обработки   концевой   фрезой   поверхности  вращения.

 

Переходная поверхность создается линией пересечения смежных участков исходной поверхности при ее движении относительно детали.

Рассмотрим пример обработки концевой фрезой поверхности вращения (рис. 8, а), состоящей из цилиндрического участка Д1 и торцовой плоскости Д2. При обработке фреза вращается вокруг своей оси и ее режущие кромки описывают исходную поверхность И, а деталь медленно вращается вокруг ее оси. Оси детали и инструмента взаимно перпендикулярны и расстояние между ними равно K. В этом случае участок исходной поверхности, сопряженный с цилиндром Д1, будет плоскостью M1 вращения характеристики Е1 вокруг оси инструмента, а участок, сопряженный с плоскостью Д2, будет цилиндром И2 вращения характеристики Е2 вокруг той же оси инструмента. Смежные участки И1 и И2 пересекают друг друга по окружности А, поэтому воспроизвести их полностью невозможно. В результате при обработке на детали будет образована переходная поверхность. Характеристика Е1 вращаясь вокруг оси детали, образует цилиндр Д1 только на участке ME профиля, а характеристика Е2 создает плоскость Д2 до точки С ее профиля. Между точками С и Е профиль детали очерчен по переходной кривой. Он формируется окружностью А. На этом участке будет наблюдаться не взаимное касание сопряженных поверхностей Д и И1, а их кромочное зацепление.

 

Если ось инструмента будет пересекать ось детали (рис. 8, б), то смежные участки исходной поверхности будут соприкасаться друг с другом. Характеристики Е1 и Е2 на границе соседних участков не будут претерпевать разрыва, и будет обеспечена обработка поверхности детали без переходных кривых.

Отсутствие переходных кривых наблюдается в тех случаях, когда точки, расположенные на границе участков, в одни и те же моменты времени являются профилирующими для двух смежных участков поверхности детали. В этом случае граничные точки соседних участков исходной поверхности будут также совпадать. Для этого необходимо, чтобы в момент профилирования относительная скорость точек пограничной линии двух соседних участков поверхности детали была направлена по касательной к ней либо равна нулю.

Выполнение трех рассмотренных условий формообразования обеспечивает обработку заданной поверхности Д детали с помощью исходной поверхности И, обладающей способностью срезать материал заготовки, попадающей в зону ее воздействия. Чтобы быть уверенным в соответствии обработки поверхности детали с чертежом, необходимо проанализировать характер контакта сопряженных поверхностей И и Д и выяснить, включают ли режущие кромки профилирующие точки, необходимые для полного образования поверхности детали Д. Профилирующие точки контакта сопряженных поверхностей могут располагаться различным образом на исходной поверхности И. Все точки исходной поверхности И могут быть профилирующими. Это имеет место при линейном касании сопряженных поверхностей И и Д.