Методы и технологии фрезерования металлов: подробное описание технологии процесса

Фрезерование

При обработке на фрезерном станке различных видов материалов используют фрезы, которые представляют собой специальные многолезвийные режущие инструменты, зубья которых ни что иное как простейший резец. Технологический процесс, который активно применяется большинством обрабатывающих предприятий, с использованием данного инструмента называется фрезерованием.

Вращение фрезы определяется числом оборотов шпинделя станка, производимых в минуту. Вращательное движение самого инструмента именуют главным, а поступательное движение заготовок – движением подачи. Оба они выполняются фрезерным станком, причем работа производится точно и быстро, согласно технологическим параметрам оборудования. Так, подача определяется величиной минутного перемещения стола с зафиксированной на нём деталью относительно фрезы.

Технология фрезерования предполагает разные типы обработок:

• По расположению оси фрезы относительно поверхности заготовки различают фрезерование цилиндрической и торцовой фрезой;

• По расположению шпинделя станка и удобству фиксации заготовки – вертикальное, горизонтальное фрезерование. Крупные промышленные комплексы имеют в арсенале универсальные станки, позволяющие работать под разными углами для получения нужного результата;

• По типу фрезы различают на торцовое, фасонное, концевое и пр. Каждый из подвидов используется в определенной сфере деятельности, так торцовое фрезерование наиболее подходит для обработки большой поверхности, а фасонное соответственно для фасонных поверхностей;

• По направлению движения фрез: попутное «под зуб» и встречное «на зуб». Первый тип гарантирует чистовую отделку, но увеличивает вероятность вырывания подхватывания инструмента. В случае встречного движения режущей кромки по отношению к заготовке, процесс резания происходит более спокойно без рывков, но чистота обработки при этом ниже. Однако, на практике используют совместно оба вида для достижения производственных результатов.

Логично предположить, что для изготовления инструментов для фрезерования применяются материалы, отвечающие самым высоким требованиям прочности и твердости. Кроме того, фреза должна быть износоустойчивой и выдерживать огромный объём усилий на большой скорости. Основными материалами для фрез считают:

  • Легированные стали марок 9ХС и ХВГ ;
  • Быстрорежущие стали Р18 , Р9 , Р6М5 ;
  • С пластинками твердого сплава Т15К6 , Т14К8 , ВК2 , ВК4 , ВК8 и пр.

Технология фрезерования конструкций и деталей крайне востребована в различных областях промышленности. Особую популярность фрезерование приобрело с внедрением массового производства, так как метод позволяет получить одинаковые элементы в заданных параметрах и нужном объёме при небольших трудозатратах за короткие сроки.

С использованием фрез различного типа, выполняется фрезерование:

  • прямых и наклонных плоскостей,
  • пазов и уступов,
  • криволинейных контуров,
  • шлицевых канавок,
  • зубчатых колес и мн. др.

Понятно, что станкостроительные комплексы, и другое машиностроение не могут обойтись без подобных агрегатов. Как следствие, развитие технологии фрезерования спровоцировало инновации в функционале станков, результатом чего стало исключительное повышение качества выполненных деталей и производительность труда.

Невозможно представить металлообработку без использования фрез, того или иного вида. Фрезерная обработка – база для изготовления простых конструкций и сложных вариаций металлических изделий. Ни одна машиностроительная отрасль, начиная с производства высокоточных приборов и кончая крупнейшими промышленными агрегатами, не обходится без применения фрезерования в обработке деталей.

Фрезерная обработка металла: классификация, особенности технологии

Механическая обработка металла — технологически сложный процесс. Эта необходимая часть работы с деталями, которые впоследствии будут использованы в различных сферах. Наиболее распространенной является фрезеровка металла. Заготовка подвергается обработке специальным инструментом — фрезой. Она представляет собой сверло, заточенное под определенным углом, или дисковую пилу нестандартной формы. Многозубчатый прибор, двигаясь на большой скорости за счет работы станка, удаляет слой металла необходимой толщины на заготовке. Фрезеровка — востребованный способ обработки деталей.

Развитие технологии фрезеровки металла

На протяжении длительного периода времени фрезерная обработка осуществлялась в ручном режиме. Человеческий фактор влиял на большое количество брака, неточных срезов. Даже опытные токари не справлялись с криволинейными поверхностями, что затрудняло изготовление многих металлических деталей.

Впоследствии все автоматизировалось. Появление станков с возможностью программирования дало новый толчок к развитию сложной обработки металла. Это упростило работу фрезеровщиков, за все отвечал станок ЧПУ, в который загружали определенную программу.

На современном этапе во фрезеровочных станках используется луч лазера. Высокоточное оборудование позволяет работать быстро. Но и станки стоят гораздо дороже. Такие станки являются прототипом 3D-принтера. Возможность одновременной работы в трех плоскостях сокращает затраченное время. Работа на этом оборудовании, кроме непосредственной обработки заготовки, подразумевает и верное написание программы.

Классификация фрезеровочных работ

Однозначной классификации этого типа работ по металлу не существует, слишком много особенностей и нюансов, разнообразия деталей. Но основные критерии можно выделить. По методу фиксации заготовки на станине:

Последняя используется реже, но этот метод позволяет работать с деталями сложной конструкции.

Сама фреза также разделяется на виды:

Торцевая фреза используется при необходимости сделать канавку на детали, просверлить «колодец», подсечку, окошко. Концевой тип фрезы предназначен для работы с крупными деталями. С помощью фасонной фрезеруются металлические профили. Если зубья фрезы периферийные, отличительной чертой станет оставшаяся стружка в виде знака запятой.

Направление вращения режущего элемента имеет следующие градации:

  • встречное (на зубья фрезы);
  • попутное (под зубья).

Для этого пункта характерно совмещение способов обработки. К примеру, для массивных деталей предварительная обработка выполняется встречным методом, а окончательные работы — попутным. Поверхность детали при встречной фрезеровке получается более шершавой, но такой метод позволяет существенно снизить процент брака.

Преимуществом этого метода обработки металла является не только высокаю функциональность, но и возможность изготовления множества деталей. Фрезеровка применяется в автомобиле и авиа-проектировании, строительстве различных масштабов. С помощью станков ЧПУ или лазерных установок создают окна и работают даже с ювелирными изделиями. Фрезеровочным работам поддаются разные виды металла: закаленная сталь, чугун, медь, бронза, алюминий, латунь и даже титан.

Фрезерная обработка металла

Технологические этапы процесса

Работа фрезеровщика начинается с анализа детали и вида работ. В соответствии с полученными данными подбирается тип фрезы. Режущий элемент надежно фиксируется на шпинделе станка. После этого происходят следующие технологические этапы:

  • на станину закрепляется металлическая заготовка;
  • шпиндель фрезеровочного станка включается на небольшой скорости вращения;
  • деталь на станине подводится к фрезе до минимального соприкосновения для проверки перед началом работы;
  • станина отодвигается, шпиндель останавливают;
  • выставляются необходимые параметры резки (глубина, скорость вращения шпинделя);
  • после включения станка заготовка вновь подводится под фрезу, начинается процесс обработки.

Если речь идет о лазерном станке ЧПУ, процесс может проходить в двух вариациях:

  • в обозначенном месте луч лазера выжигает необходимую форму, после чего каемка шлифуется;
  • лазер снимает слои металла с заготовки, проходя по одному и тому же месту несколько раз.

Финансовые и временные затраты на фрезерование металлических заготовок зависит от сложности геометрии будущей детали. Необходимо также всегда учитывать опыт мастера и наличие необходимого оборудования. Только прошедшие специальное обучение работники имеют доступ к данным станкам.

Технологические процессы машиностроительного производства технология конструкционных материалов

ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ

к выполнению лабораторной работы № 11

для студентов всех форм обучения и специальностей

Издание 2-е, переработанное и дополненное

Технологические процессы машиностроительного производства. Технология конструкционных материалов. Обработка заготовок на фрезерных станках: метод. указания к выполнению лабораторной работы № 11 для студентов всех форм обучения и специальностей.- 2-е изд., доп., перераб. – Брянск: БГТУ, 2006. – 20 с.

канд. техн. наук, доц.

д-р. техн. наук, проф.

Рекомендовано кафедрой «Технология металлов и металловедение» БГТУ (протокол от 23.06.05)

Методические указания служат руководством для студентов и преподавателей при выполнении лабораторной работы «Обработка заготовок на фрезерных станках», определяющим ее цели и задачи, содержание и последовательность выполнения, форму представления результатов, контрольные вопросы.

Данной лабораторной работой заканчивается цикл работ раздела «Механическая обработка заготовок деталей машин. Обработка металлов резанием. Лезвийная обработка» дисциплины «Технология конструкционных материалов». [1].

Лабораторная работа предусматривает самостоятельное выполнение каждым студентом индивидуального задания. Согласно заданию по чертежу детали студент определяет размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбирает оборудование и инструмент, определяет режимы резания. Задание комплексное и предусматривает при изготовлении детали выполнение не только фрезерных работ, но и токарных и сверлильных.

Продолжительность работы – 4 часа.

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

целью работы является изучение технологического процесса обработки заготовок деталей машин многолезвийным инструментом – фрезой, используемого при этом оборудования, инструмента, режимов резания.

1. Изучение устройства горизонтально – и вертикально-фрезерных станков.

2. Изучение устройства фрез и видов работ этими фрезами.

3. Получение практических навыков в определении режимов резания при фрезеровании и введение их в коробки скоростей и подач фрезерного станка.

2. Краткие теоретические сведения

2.1. Общая характеристика фрезерования

Фрезерование – вид обработки заготовок резанием многолезвийным режущим инструментом – фрезой. Сущность процесса фрезерования заключается в снятии с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки, причем главным движением является вращение инструмента, движением подачи – перемещение заготовки относительно фрезы.

При фрезеровании обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенностью процесса фрезерования является прерывистость резания каждым зубом фрезы (рис. 1,а). Врезание зуба фрезы в заготовку сопровождается ударами. Это приводит к неравномерности процесса резания, вибрациям и повышенному износу зубьев, что отрицательно сказывается на точности и шероховатости обработанной поверхности.

Особенность процесса фрезерования – прерывность резания каждым зубом. Режущее лезвие фрезы находится в контакте с заготовкой и выполняет работу резания только на некоторой части оборота, а затем продолжает движение, не касаясь заготовки, до следующего врезания, что в меньшей степени способствует перегреву режущих кромок и удлиняет срок службы инструмента.

Основными, наиболее распространёнными являются цилиндрические и торцевое фрезерование.

При цилиндрическом фрезеровании (рис.1,а) срезание припусков производится зубьями фрезы, расположенными по образующей тела вращения. Зуб фрезы снимает слой металла переменной величины от 0 до Sz (подача на зуб).

При торцевом фрезеровании зуб (рис.1,б) фрезы снимает слой металла практически постоянной величины Sz. В зависимости от соотношения векторов скорости Vфр, и вектора подачи Sпр в точке резания различают встречное и попутное фрезерование.

Встречное фрезерование. Это фрезерование при котором в месте контакта инструмента и заготовки векторы скорости главного движения резания и движения подачи заготовки относительно инструмента направлены в противоположные стороны (рис.1,в).

Рис 1. Схема фрезерования: а – цилиндрической фрезой; б – торцевой фрезой;

в – встречное фрезерование; г – попутное фрезерование

Нагрузка на каждый зуб фрезы увеличивается постепенно, т. к. толщина срезаемого слоя увеличивается от 0 до максимальной величины Sz.

Срезание металла идёт из под корки и вероятность подрыва заготовки и срыва зуба отсутствуют, т. е. данным способом можно обрабатывать заготовки, полученные литьём, сваркой, штамповкой, имеющих твёрдую корку металла на поверхности.

Однако возрастание нагрузки на зуб вызывает стремление отрыва заготвки, вызывая вибрацию станка и инструмента и ухудшая качество поверхности. При этом существенно увеличивается износ задней поверхности зуба фрезы из-за проскальзывания, что ведет к неточности обработки и возрастанию сил резания.

Читайте также:  Основные критерии выбора мебели в кабинет руководителя в классическом стиле

Попутное фрезерование. Фрезерование при котором в месте контакта инструмента и заготовки векторы скоростей главного движения резания и движения подачи заготовки относительно инструмента направлены в одну сторону (рис.1,г).

Зуб фрезы начинает снимать стружку сразу же с максимальной толщины и подвергается наибольшей нагрузке.

Силы резания прижимают заготовку к столу, исключая вибрации системы стенок-инструмен, что ведёт к более равномерному снятию припуска. Начальное скольжение зуба отсутствует, что увеличивает в 3 раза стойкость зуба при его изнашивании.

При попутном фрезеровании резко возрастает возможность “подрыва” заготовки, когда металл не срезается, а вырывается из заготовки, образуя на поверхности микрораковины, что резко снижает качество щероховатости поверхности. при обработке отливок и сварочных швов возможна поломка зуба фрезы, так как поверхностный слой металла твердый из-за наличия цементита, окислов, неметаллических включений, остатков шлака.

При торцевом фрезеровании одновременно присутствуют и встречное и попутное фрезерование.

1. встречное фрезерование (против подачи) – направление вращения фрезы и перемещение заготовки не совпадают (рис. 1,в);

2. попутное фрезерование – направление вращения фрезы совпадает с направлением перемещения заготовки (рис. 1.г).

Фрезерование является одним из самых распространенных и высокопроизводительных способов обработки резанием. Оснащение зубьев фрез пластинками из твердых сплавов позволяет применять скоростное фрезерование. На рис.2 показаны основные типы фрез.

2.2. Фрезерные станки

Фрезерные станки составляют примерно 20 % от всего станочного парка. По классификации они относятся к 6 группе, которая состоит из 8 типов.

Тип 1. Вертикально-фрезерные станки имеют шпиндель с вертикальной осью вращения, в котором закрепляется фреза. Стол станка установлен на консоли (кронштейне) и имеет 3 направления подачи: продольную, поперечную и вертикальную.

Тип 2. Фрезерные станки непрерывного действия, у которых стол с заготовками имеет круговую подачу. К ним относятся карусельно-фрезерные, у которых стол вращается вокруг вертикальной оси, и барабанно-фрезерные, имеющие устройство для закрепления заготовок типа барабана с горизонтальной осью вращения. Станки применяются в крупносерийном и массовом производствах.

Тип 3. Копировально-фрезерные станки. Они имеют копировальное устройство, с помощью которого станок переносит форму эталона или копира на заготовку, и применяются для обработки фасонных поверхностей..

Тип 4. Вертикально-фрезерные бесконсольные станки отличаются от станков 1 – го типа тем, что у них стол установлен на основании станины (консоль отсутствует), что повышает жесткость станка.

Тип 5. Продольно-фрезерные станки имеют стол большой длины (до 12 м), совершающий продольную подачу и 2. 4 фрезерных головки. Используются для обработки тяжелых корпусных заготовок.

Тип.6. Широкоуниверсальные станки – это горизонтально-фрезерные станки, имеющие дополнительную сменную фрезерную головку с вертикальной осью вращения шпинделя. Станки используются как горизонтальные, так и вертикально-фрезерные.

Тип 7. Горизонтально-фрезерные станки с горизонтальной осью вращения шпинделя.

Тип 8. Разные фрезерные станки.

Наибольшее распространение для разнообразных фрезерных работ получили горизонтальные и вертикальные фрезерные станки.

2.3. Обработка поверхностей заготовок на

горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках

Горизонтально-фрезерные станки. На рис. 3 приведен общий вид горизонтально-фрезерного станка. В станине 1 размещена коробка скоростей 2. По вертикальным направляющим станицы перемещается консоль 7.

Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или приспособлении, получает подачу в трёх направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим санины). Главным движением является вращение шпинделя. Коробка подач 8 размещена внутри консоли. В верхней части станины расположен хобот 3. По его направляющим перемещается подвеска 5 с подшипником для поддержания второго конца длинной оправки с фрезой.

Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называются универсальными.

Вертикально-фрезерные станки (рис. 4). Эти станки имеют много общих унифицированных деталей и узлов с горизонтально-фрезерными станками. В станине 1 размещена коробка скоростей 2. Шпиндельная головка 3 смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости.- При этом ось шпинделя 4 можно поворачивать под углом к плоскости рабочего стола 5.

Главным движением является вращение шпинделя. Стол, на котором закрепляют заготовку, имеет продольное перемещение по направляющим салазок 6.

Салазки поперечное перемещение по направляющим консоли 7, которая перемещается по вертикальным направляющим станины. Таким образом, заготовка, установленная на столе 5, может получать подачу в трех направлениях. В консоли смонтирована коробка подач 8.

На рис. 5 – показаны схемы фрезерования поверхностей заготовок на горизонтально – и вертикально-фрезерных станках:

горизонтальных поверхностей: а ¾ цилиндрическими фрезами, б – торцевыми фрезами вертикальных поверхностей, в ¾ торцевыми фрезами, г ¾ концевыми фрезами наклонных поверхностей и скосов, д ¾ торцевыми фрезами, е ¾ концевыми фрезами, ж ¾ одноугловой фрезой;

комбинированных поверхностей: з ¾ набором фрез;

уступов «прямоугольных» пазов: и ¾ дисковыми фрезами; к ¾ концевыми фрезами; фасонных пазов: л ¾ фасонной дисковой фрезой; м ¾ двухугловой фрезой;

пазов типа «ласточкин хвост»: н — концевой одноугловой фрезой; о ¾ фрезой для Т ¾ образных пазов;

открытых, закрытых и сегментных шпоночных пазов: п ¾ концевыми фрезами; р ¾ шпоночными фрезами; с ¾ дисковыми фрезами; фасонных поверхностей: т ¾ фасонными фрезами.

Движения резания, участвующие в формообразовании поверхностей заготовок в процессе резания, на схемах указаны стрелками.

Рис. 5. Схема обработки поверхностей заготовок

на горизонтальных и вертикально-фрезерных станках

2.4. Режимы резания при фрезеровании

К режимам резания при фрезеровании относятся: скорость главного движения резания V, подача S, глубина резания t.

1. Скорость главного движения резания V окружная скорость
точки режущей кромки, находящейся на наибольшем диаметре
фрезы, в главном движении резания, м/мин. Величина V задается в
зависимости от условий обработки.

При получистовой обработки фрезами из быстрорежущеих сталей с охлаждением V= 35. 40 м/мин. Выбрав инструмент для обработки и скорость главного движения резания, определив диаметр фрезы d, рассчитывается частота вращения шпинделя станка, об/мин:

Значение п, округленное до ближайшего, указанного на коробке скоростей станка. Число оборотов шпинделя станка 6Н81, регулируемое коробкой скоростей, составляет: 65,80,100,125,160,210,255,3000. 1800.

2. Подачей S называется перемещение заготовки в направлении движения подачи за время поворота фрезы на зуб (Sz) или за время полного оборота фрезы (So6), или за одну минуту (SMHH).

Как правило задается величина подачи на зуб Sz. Зная число зубьев фрезы z и частоту её вращения п, определяют минутную подачу Sмин (мм/мин), которая устанавливается на станке;

Величина подачи на зуб Sz при получистовой (Rа = 5. 10 мкм) обработке стальных заготовок дисковыми, фасонными или цилиндрическими фрезами из быстрорежущей стали Sz =0,04. 0,08 мм/зуб.

Рассчитанную минутную подачу SMИH округляют до ближайшего значения, указанного на коробке подач станка. Величина продольных подач станка 6Н81 составляет 35, 45, 55, 65, 85, 115, 135, 170, 210, 270. 1020 мм/мин.

3. Глубина резания t – расстояние от необработанной до обработанной поверхности, измеренное перпендикулярно к последней, которое срезается за один рабочий ход заготовки.

3. Содержание и последовательность

Каждый студент самостоятельно по схемам, приведенным в данном издании, изучает устройство и работу горизонтально – и вертикально-фрезерных станков, устройство и типы фрез, используемых для обработки различных поверхностей, учиться определять режимы резания в зависимости от заданной шероховатости поверхностей. После проведенной, подготовительной работы студентам демонстрируют работу горизонтально – и вертикально-фрезерных станков в действии, при этом меняют скорость главного движения резания и подачу.

Затем каждому студенту выдается индивидуальное задание ¾ чертеж детали, согласно которому он обязан определить размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбрать необходимый тип оборудования (марка станка) и инструмент (тип фрезы).

Чертежи различных деталей показаны в Прил. 1, из которого каждый студент получает чертеж детали для выполнения индивидуального задания. Лабораторная работа по фрезерованию заканчивает цикл работ по лезвийной обработке. Поэтому задание предусматривает при изготовлении детали проведение не только фрезерования, а также точения и сверления.

В отчете о работе должны быть две части: теоретическая и расчетная.

В первой части отчета, именуемой «Лезвийная обработка деталей машин фрезерованием» студент дает краткую характеристику обработке заготовок фрезерованием, описывает работу фрезерных станков и инструмент, виды выполняемых работ.

Во второй части отчета приводится формулировка задания. Задание: Согласно чертежу изготовить деталь заданных конфигурации, размеров и шероховатости поверхностей, определить размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбрать оборудование и инструмент, определить режимы резания. В отчет вкладывается копия чертежа детали. Результаты определения режимов резания приводятся в сводной таблице (Прил. 2).

5. Техника безопасности при выполнении работы

1. При выполнении лабораторной работы студенты должны выполнять инструкцию по технике безопасности при работе на фрезерных станках, действующие на участках УМ.

2. Прослушав инструктаж по технике безопасности, студент
обязан расписаться в регистрационном журнале. Без инструктажа
по технике безопасности студенты не допускаются к работе на фрезерных станках.

6. Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятия « фрезерование» и пояснить назначение типов станков фрезерной группы.

2. Пояснить назначение основных узлов горизонтально-
фрезерного станка.

3. Перечислить виды фрезерных работ и типы фрез.

4. Дайте определения понятия «режимов резания» при фрезеровании.

5. Что такое режимы резания при фрезеровании?

7. Список рекомендуемой литературы

1. Дальский, конструкционных материалов: учебн. для вузов / , , [и др.]; под общ. ред. . – М.: Машиностроение, 2004. – 511 с.

Фрезерная обработка металла

Одна из наиболее популярных и распространенных услуг по работе с металлом. Фрезерование позволяет добиться наиболее качественных деталей с идеально выверенными пропорциями и размерами. Данный способ обработки подходит как для выпуска единичных экземпляров, так и для серийного производства элементов.

Фрезерование: что это

Это один из многочисленных методов изготовления и заточки стальных и алюминиевых заготовок. Такая операция выполняется, чтобы придать деталям максимально точный размер и форму.

Производится посредством оборудования двух типов:

Основной элемент в каждом из этих приборов – фреза. Она представляет собой колесо с зубчиками и лезвиями.

Специальный механизм приводит ее в действие, и когда он набирает необходимое количество оборотов, фреза соприкасается с деталью, проникая в нее. Это и есть процесс фрезеровки.

Что касается детали, то тут дело зависит от типа станка. Если прибор автоматический, то она подается самим агрегатом, если же станок полуавтоматический – необходима помощь мастера который самостоятельно направит деталь в нужное положение.


В последнее время автоматические станки набирают большую популярность. Объясняется это тем, что такие приспособления исключают возможность брака, а еще сокращают трудовые и временные расходы рабочих. Пользователю необходимо лишь задать все необходимые параметры и дождаться результата.

Разновидности фрезеровки

Рассмотрим, какие виды фрезерования металла существуют и активно применяются в наше время:

  • Горизонтальное сечение металлического объекта.
  • Выполнение выборки, заданной схемой детали.
  • Обработка боковых сторон детали.
  • Спиральное сечение детали.
  • Последовательные надрезы.
  • Высверливание отверстий.
Читайте также:  Утепление перегородок в доме: способы и этапы монтажа

Стоит отметить, что на сегодняшний день фрезеровальный станок – атрибут не только промышленных заводов, но и бизнеса или быта. Небольшие установки можно встретить в автомобильных сервисах, где они используются для подгонки или изготовления запчастей, а также заточки.

Обработка металла фрезерным станком: виды оборудования

Рассмотрим разновидности фрезерного оборудования. Первая характеристика, по которой принято различать станки – расположение режущей части по отношению к станине.


Существуют:

Следующая черта классификации – тип фрезы.

  • Концевой. Работает во всех возможных направлениях.
  • С плоским торцом. Используются для выборки, черновой обработки и раскроя.
  • Угловой. Используется для высверливания канавок.
  • Дисковой. Основное предназначение – резка плоских деталей.
  • Со сферическим торцом. Предназначены для производства заготовок сложной формы.


Работа фрезы по отношению к фрезерованной детали может быть:

Горизонтальные фрезеровочные станки


В оборудовании такого типа вал, на котором держится фреза, располагается под прямым углом к станине. Эти станки используются для работы с деталями небольшого размера.

Их использование позволяет выполнить следующие операции:

  • Нарезка винтов.
  • Высверливание пазов.
  • Горизонтальная фаска.
  • Обработка углов у заготовок.

Такое оборудование занимает много места и обладает сложной конструкцией. Несмотря на это, подобные агрегаты являются одними из самых распространенных и востребованных станков на рынке.

Вертикальные станки


Вал этих устройств расположен горизонтально, а в более дорогие модели оборудования оснащены функцией поворота шпинделя.

Обработка металла на вертикальном станке осуществляется с применением дискообразной фрезы.

Данные агрегаты используются для обработки следующих заготовок:

  • Пазов.
  • Чугунных, медных или оловянных деталей.
  • Шпоночных канавок.
  • Зубчатых колес.
  • Рамок.
  • Заготовок с применением пресс-форм.

Универсальные станки


В оборудовании такого типа присутствует два вала. Дополнительная режущая часть располагается на подвижном элементе станка, что позволяет работать в нескольких плоскостях и более детально обрабатывать заготовку. Также стоит отметить, что подобные агрегаты могут использовать обе фрезы одновременно.

Еще одна особенность такого рода приборов – отсутствие консоли. Вместо нее используется каретка, которая передвигается по станине.

Такие станки наиболее универсальны и могут выполнять такие функции, как:

  • Сверление.
  • Зенкерование.
  • Выполнение расточки заготовки.

Технология обработки на фрезерных станках

Метод фрезерования металла различается в зависимости от типа устройства, сложности изготавливаемой детали, а также используемого материала.

Технология фрезерной обработки на обычном станке

Первый этап заключается в подборе режущей части, которая в дальнейшем закрепляется на валу станка.

Обработка заготовки начинается со своеобразной подготовки:

  • После включения агрегаты специалист подносит элемент к вращающемуся шпинделю до легкого соприкосновения.
  • Рабочий отводит стол с фрезерованной деталью, после чего останавливает вал.
  • Мастер вводит необходимую глубину реза.
  • Работник сводит стол прибора до соприкосновения с рабочей фрезой.

Для работы с одной деталью необходимо использовать несколько режущих элементов. Это позволяет выполнять более точное изготовление детали и повысить производительность.

Мастер определяет размер и вид режущего элемента в соответствии с заданным стандартом точности.

Черновой вариант предполагает одиннадцатый или двенадцатый квалитет, в то время как финальная версия детали требует восьмого или девятого уровня точности. Для обработки стали задается седьмой уровень.

Технологический процесс фрезерной обработки на станке с ЧПУ

Резка металла таким способом позволяет добиться большей точности, увеличить эргономику, снизить уровень брака, а также производить серийные заготовки повышенного уровня сложности.

Через компьютер в станке пользователь задает такие параметры, как:

  • Скорость вращения.
  • Глубина фрезеровки.
  • Координаты.

Новейшие аппараты позволяют производить объемную фрезеровку. В связи с этим деталь обрабатывается одновременно несколькими резцами в разных плоскостях. Для этого на ПК строится модель детали, после чего агрегат, ориентируясь на построенный макет, воссоздает заготовку.

Работа на таких станках безопасна, так как все производство компьютеризировано. Следует сказать, что лазерная обработка металла выполняется только на устройствах с ЧПУ. Она позволяет добиться максимальной точности при фрезеровании заготовок, а также значительно снижает время изготовления. Устройства подобного уровня стоят очень дорого. Поэтому цена на изготовление детали намного выше.

Лазерные фрезеровочные станки с ЧПУ выполняют такие задачи, как фрезерование листового металла, а также служат для производства геометрически затруднительных объемных заготовок, исключением являются лишь округлые шарообразные детали.

Лазерная обработка выполняется двумя способами:

  • Тепловым лазером выжигается металл в необходимых местах, после завершения обрабатывая шлифовкой края.
  • Шлифовальный лазер, многократно проходя по одному и тому же месту, снимает минимально возможный слой заготовки.


Готовые изделия имеют гладкую поверхность, что позволяет обойтись без шлифования готовой детали.

Техоснастка для фрезеровочного оборудования

Функционирование фрезеровочного станка обеспечивают следующие комплектующие:

  • Режущий элемент.
  • Патрон.
  • Делительные головки.
  • Оправки.
  • Устройство для закрепления заготовки на столе.

Помимо описанных расходников для упрощения процесса обработки, вы можете использовать следующие приспособления:

  • Прибор для нарезания шипов.
  • Прибор для автоматизированной подачи.

Станки в Воронеже от ООО «Роста»: достойное качество по выгодной цене

Мы предлагаем широкий ассортимент станков для работы с металлом отечественного производителя по ценам в несколько раз ниже импортных аналогов. Российская продукция не уступает зарубежной ни в качестве, ни в функционале.

В нашем каталоге вы найдете как ручные, так и автоматические или полуавтоматические варианты оборудования, которые помогут для обработки самых сложных эскизов из любого материала.

Чтобы получить подробную информацию об ассортименте, скидках и условиях доставки, свяжитесь с нами по телефону. Наши менеджеры предоставят вам подробную консультацию и помогут оформить заказ.

Свяжитесь с нами

ООО «Роста» предлагает ленточнопильные станки по металлу по ценам в 1,5 — 2 раза ниже, чем аналоги от зарубежных производителей,

при том же качестве и надежности. В наличии имеются автоматические, полуавтоматические и ручные варианты. Наши станки позволят решать даже самые сложные задачи любого предприятия. Для того, чтобы оставить заявку или уточнить интересующую вас информацию, позвоните по телефонам 8 (908) 135-59-82; (473) 239-65-79; 8 (800) 707-53-38, и менеджеры ООО «Роста» сообщат всю интересующую вас информацию.

Фрезерная обработка металла: основные принципы и сведения

Фрезерная обработка в последнее время набирает большую популярность, поэтому столь же востребована, как сверление деталей и токарная обработка. Суть её заключается в срезании слоя металла при помощи вращающейся, зубчатой фрезы. Фрезерование можно выполнять на заготовках из разных материалов, причем проделывается это как на специальных станках, так и вручную.

Назначение фрезерной обработки

При помощи различного вида фрез, можно более точно и качественно выполнять фрезеровку деталей. Это могут быть различные материалы, но наиболее распространенная обработка на металлах. А при помощи современных станков, оборудованных системами ЧПУ, есть возможность уменьшить количество брака, а также управлять при помощи не сложных числовых программ. Сейчас фреза заменена на лезвие в качестве рабочего инструмента, что и позволило уменьшить вероятность брака, делая заготовки максимально точно.

Для чего же нужна в обработке фрезеровка? При её помощи можно проводить отрезку в металлах, шлифовать, наносить специальные узоры, гравировать, а также делать токарные и другие работы в разных видах деятельности. В набор входит несколько многозубчатых, режущих фрез, а их крепление в станках определяет горизонтальный или вертикальный тип работы. В производстве также может использоваться фрезерование под некоторым углом, для чего предварительно устанавливают фрезу в необходимом направлении. В зависимости от вида обрабатываемой продукции, такое фрезерование имеет несколько способов. Но стоит отметить, что используется немалое количество разнообразных фрез, в частности это цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а также более сложные.

Сферы применения фрезеровки довольно разнообразны, она может использоваться в металлообработке, машиностроении, в ювелирном производстве, деревообработке и даже в дизайне и архитектуре.

Обработка металла фрезерованием производится вне зависимости от его прочности. Фрезы выбирают, исходя из того, какая нужна обработка, для плоскостей используют цилиндрические или торцевые типы фрез, в последних подбирают несимметрические схемы резания. То есть если детали правильной прямоугольной, квадратной и подобной формы, то чаще всего применяется два эти способа. Одинаковую профильную деталь можно сделать цилиндрической фрезой или с торца.

Фрезерная резка алюминия считается в наше время довольно популярной, так как алюминий широко используется в эксклюзивном дизайне, интерьере, для рекламных элементов, операторской техники и пр. Благодаря его легкости, прочности и низкой температуре плавления, он широко используется и с него не сложно вырезать различные изделия. На деталях сувенирных изделий, маркетинговой и кухонной продукции на современных высокотехнологических станках можно делать надписи, узоры, рельефность и пр. При этом они получаются без заусенцев, правильного габарита и формы, а также с идеальными краями.

Не малую популярность в наше время набрала объемная фрезеровка пластика, в особенности в 3D виде. Это довольно востребованные услуги, которые применяются для промышленных изделий, корпусов. Причем детали быстро делаются, так как довольно быстро работает станок фрезерно-гравировального типа, а цена за выполненные работы невысокая. Обрабатываются как шлицевые, так и фасонные и зубчатые детали, а также проделывают обработку отверстий, торцов, пазы. Из пластика в 3Д виде можно фрезеровать декоративные и пр. детали, формы для литья, полимерные корпуса и многое другое, создавая оригинальные и нужные формы изделий.

Классификация фрезерных работ

Как уже упоминалось, в зависимости от используемой фрезы, различают несколько видов фрезерования, а именно:

  • Торцевое фрезерование, суть которого состоит в получении определенной формы деталей при помощи торцевой фрезы. Это необходимо в большинстве случаев для вырезания в изделиях подсечек, канавок, окошка, а также “колодец”, канавку и т. д. С её помощью также производят обратное фрезерование торца из внутренней части разного плана изделий. Фрезеровка торца нужна для получения деталей более точных габаритов, простоты монтажа и, по сути, срезанные торцы служат для передачи сжимающих усилий.
  • Концевые, которые нужны для образований уступов в плоскостях вертикальной или горизонтальной формы.
  • Цилиндрические, отличающиеся получением изделий в плоскостях соответствующей фрезой в обратном положении.
  • Зубчатое.
  • Фасонное, заключающееся в создании фасонных (сферы, эллипсы и пр.) деталей неправильной формы. Это фрезерование при помощи специальных фрез, в результате чего получаются фасонные изделия.

Также распространены в разных направлениях деятельности много других видов фрез, которые отличаются многофункциональностью, большими возможностями и точностью в выполнении работ. Используются винтовые канавки для создания зенкер, сверл и другого, отрезной фрезой нарезают различного габарита бруски, к тому же можно получить сложную форму детали криволинейным типом фрезы. Стоит отметить отличие фрезерования двойными дисками, шлицевую лезвию для создания пазов в деталях, а также более сложные формы их. Также можно создать определенную форму при недолгом применении видов фрезерования.

Кроме классификации фрезерования по видам фрез, также существует распределение их на вертикальное расположение в станке, горизонтальное и под углом.

Станки для таких работ, в свою очередь, разделяют на механические и лазерные. Существует направление режущего, движущего элемента совместно с изделием, что принять называть попутным типом обработки. Если же навстречу резцу движется изделие, тогда это считается встречная фрезеровка.

Читайте также:  Виды труб для теплого пола: материал, сравнение и особенности

Стоит также отметить профильное фрезерование деталей как деревянных, так и металлических и пр. Это отличается в изделиях, которые идут выпуклой либо вогнутой формы. В этом случае необходимо более тщательно подходить к выбору технологического типа, что зависит в основном от габарита детали и сложности профилирования. Данный вид процесса проходит в три этапа: предварительная грубая и частично чистая фрезеровка, получистая и напоследок окончательная чистая. Часто для получения деталей высокого качества финишную обработку производят с большими подачами, а предыдущие операции выполняют отдельно на разных станках.

Так как для фрезеровки деталей цилиндрическим способом производится при не столь хорошем креплении, то чаще всего профильное фрезерование изделий делается торцевым способом. В основном это универсальный способ для многосерийного промышленного изготовления. В этом случае есть возможность воспользоваться несколькими способами фрезерования разных плоских поверхностей. Это использование двух зубил, фрез большого диаметра и нескольких зубил одновременно.

Работа в таком режиме может происходит значительно быстрее и спокойно, в особенности при использовании нескольких фрез сразу, расположенных с разных сторон от изделия. По этой причине фрезерование плоскостей при помощи торцевых фрез, более применяемое в производстве.

Осуществляется фрезерование, помимо этого, также при помощи ионного луча. Это относительно новый и высокотехнологический процесс, позволяющий удалить максимально точный слой металла. Ионное фрезерование производится под воздействием атома гелия на поверхность, главным условием является контроль напряжения и энергии. Другими словами, сегодня не обязательно полировать или шлифовать детали, это можно сделать на атомном уровне, а на раскаленный металл можно вставлять дополнительные детали.

Технологические этапы процесса

Что касается технологического процесса фрезеровки, то она состоит из несколько последовательностей, которым необходимо следовать:

  • Изделие осторожно подводят со стороны поверхности, необходимой для обработки, к фрезеру, который в это время вращается.
  • Отведя стол, отключают шпиндель, чтобы он не вращался.
  • После этого нужно задать требуемую глубину прорезания.
  • Запускают шпиндель.
  • Изделие, расположенное на столе, вместе с ним подводят к стыковке с фрезой.

Обработку металлических деталей цилиндрической фрезой производят при длине фрезы на 10-15 мм более, чем есть изделие, а диаметр её подбирается, исходя из толщины разрезания и ширины. При выборе торцевых фрез работа будет делаться не так шумно, поскольку детали надежнее прикрепляются. Производительность предприятия будет высокой при использовании набора фрез, так как во многом упрощается задача. Все зависит от применяемых фрез, а это: совместные фрезы, зубила, двумя дисками одновременно, набора фрез, расположенных с разных боков заготовки и пр. Фрезерование плоскостей несколькими торцевыми фрезами делает сразу несколько обрезаний, а также исключает удары при работе.

Современные технологии позволяют проводить безопасную и с меньшим процентом брака обработку на токарно-фрезерных станках, оборудованных системами ЧПУ. В некоторых случаях, как при обработке деталей повышенной твердости, можно на них делать шлифовку. Они гарантируют получение изделий по максимуму точной геометрической формы, а также производительность. Бывают как специального назначения, так и общего использования, но небольшие детали дома можно обрабатывать ручным электрическим фрезером. Управление на компьютере позволяет задать все параметры и выполнять максимально точно, к тому же есть возможность рассчитывать и создавать 3D модели непосредственно на станке.

Благодаря современным технологиям, фрезерная обработка приобретает большую популярность в разных отраслях производств. Что касается металла, то можно на станках делать как алюминиевые, так и стальные, титановые изделия. Вне зависимости от материала, фрезерованием можно делать детали специального назначения, эксклюзивные, ювелирные и др. И только на станках, оборудованных системами ЧПУ, можно выполнять лазерную фрезеровку деталей сложной формы. Это дорогостоящая, но качественная обработка возможна без предварительной шлифовки.

Построение технологического процесса фрезерной обработки

Содержание технологического процесса. На завершающем этапе обучения молодой рабочий в пределах своей профессии должен уметь самостоятельно разрабатывать технологический процесс, уровень технической грамотности которого служит одним из основных показателей квалификационной зрелости фрезеровщика.

Работа по построению технологического процесса включает выбор рационального технологического маршрута, приспособлений, инструментов, режимов резания и расчет основного времени на выполнение каждого перехода.

Технологический маршрут разрабатывается на основании общих правил и принципов, подробно рассмотренных ранее, а также сведений о выполнении различных операционных фрезерных работ. Приспособления, режущие и измерительные инструменты выбирают соответственно принятым способам установки заготовок на станке, способам обработки поверхностей и требуемой точности. При этом следует учитывать тип производства. В единичном и мелкосерийном производствах в основном используются приспособления и инструменты общего назначения, предусмотренные действующими стандартами и нормалями машиностроения. Для средне- и крупносерийного производств характерно применение универсально-наладочных, универсально-сборочных и многоместных приспособлений, специальных фасонных фрез и жестких контрольно-проверочных инструментов (пробок, скоб, шаблонов). В массовом производстве используется главным образом специальная оснастка для каждой технологической операции. Режим резания назначают, руководствуясь правилами, изложенными ранее.

Основное (машинное) время Tо, непосредственно расходуемое на процесс резания, рассчитывается (в минутах) для каждого перехода по формуле

где L — расчетная длина обработки, мм; sм — минутная подача, мм/мин; к — количество одновременно обрабатываемых заготовок; i — число проходов.

В свою очередь расчетная длина обработки определяется как сумма (рис. 174):

Длина врезания определяется по следующим формулам:

для цилиндрических и дисковых фрез (рис. 174, а)

Величина перебега l2 учитывается только при фрезеровании открытых поверхностей и принимается в пределах 2. 4 мм.

Оформление технологического процесса. В соответствии с ЕСТД (ГОСТ 3.1108—74) комплектность и формы технологической документации устанавливаются в зависимости от типа и характера производства. Основным технологическим документом для всех типов производств является маршрутная карта (ГОСТ 3.1105—74), которая для серийного и массового производства дополняется операционными картами (ГОСТ 3.1404—74), содержащими все необходимые сведения для осуществления технологических операций. При необходимости к операционным картам могут прилагаться карты эскизов, в которые заносятся поясняющие эскизы и схемы обработки и контроля.

Для развития технологического мышления молодого рабочего целесообразно пользоваться учебной формой технологической карты (см. табл. 18), включающей все основные сведения и иллюстрации к ним из вышеуказанных карт.

Правила заполнения граф 1. 5 технологической карты, содержащих сведения о технологическом маршруте, рассматривались ранее. В графе «Приспособления» указываются наименования применяемых приспособлений. В графе «Инструменты» приводятся типы фрез, их материал и основные размеры — диаметр и число зубьев. При обозначении измерительных инструментов следует пользоваться их стандартным наименованием и маркировкой, приводимыми в справочниках.

При занесении в карту режимов резания необходимо указывать фактическую скорость резания, подачу и частоту вращения, принятые по станку.

Расчетная длина обработки L принимается как общая величина для всех одновременно обрабатываемых заготовок и определяется по формуле (60). Основное время To рассчитывается по формуле (59) на одну деталь.




Рассмотрим конкретный пример построения технологического процесса фрезерной обработки направляющей плиты (табл. 18).

Исходные данные: чертеж детали; заготовка — поковка прямоугольного сечения 85x33x133 мм из стали 45; количество деталей в партии—10 шт.; станок — вертикально-фрезерный модели 6Р12П.

Разработку технологического процесса начнем с построения технологического маршрута согласно логической схеме.

На 1-й стадии изучим исходные данные.

По чертежу определим технические требования, предъявляемые к точности обработки детали. Плита имеет два направляющих уступа по форме «ласточкин хвост», два неглубоких паза шириной 25 и 50 мм, закрытый глухой паз шириной 14 мм и два скоса 4×45°. Размеры 14, 12 и 60 ограничены предельными отклонениями. Остальные размеры без допусков должны удовлетворять 14-му квалитету: охватывающие — по H14, охватываемые — по h14.

Точность геометрической формы установлена чертежом только для основной базовой плоскости детали и поверхностей направляющих уступов, неплоскостность которых не должна превышать 0,1 мм. Погрешности формы остальных поверхностей услрвно принимаются не более 1/2 допуска соответствующего размера.

Точность взаимного расположения поверхностей оговорена чертежом для направляющих уступов. Их несимметричность к боковым поверхностям детали и непараллельность к основной базовой плоскости А не должны соответственно превышать 0,2 и 0,1 мм.

Шероховатость (высота неровностей), указанная на контуре чертежа, Rz=20 мкм. Неровности прочих поверхностей не более Rz=80 мкм.

Деталь термообработке не подвергается, следовательно, ее полная обработка с учетом невысокой точности может быть выполнена на фрезерном станке. Материал детали — качественная конструкционная углеродистая сталь марки 45 твердостью в отожженном состоянии не более HB197.

Размеры заготовки обеспечивают достаточный припуск на обработку — 2,5 мм на сторону.

Небольшая величина партии деталей (10 шт.) и их разовое изготовление позволяют сделать заключение о необходимости пооперационного построения технологического процесса с невысокой степенью расчленения.

Техническая характеристика станка модели 6Р12П с поворотной шпиндельной головкой приведена в таблице данной ранее. В механизме продольного перемещения стола станка предусмотрена регулировка зазоров в винтовой передаче.

На второй стадии технологической подготовки выбираем способы обработки поверхностей, технологические базы и способы установки заготовок на станке.

В соответствии с общим принципом наибольшей производительности и с учетом типа станка обработку габаритных плоскостей будем выполнять торцовыми фрезами, прямоугольные уступы, пазы и скосы — концевыми фрезами, оснащенными твердым сплавом. Для обработки направляющих уступов с углом 60° и прорезей будут использованы соответственно угловые и прорезные фрезы из быстрорежущей стали.

Руководствуясь правилами выбора технологических баз, вначале выполняем обработку наибольшей по площади поверхности заготовки, которая в дальнейшем будет использована в качестве основной базы. Для получения правильного расположения направляющих уступов к основной базе детали их обработку целесообразно осуществить за одну установку на станке.

Соответственно выбранным базам, а также учитывая небольшие размеры и сравнительно несложную форму детали, установку заготовок на станке будем выполнять в поворотных станочных тисках, снабженных клиновыми накладными губками.

На третьей стадии построения технологического маршрута устанавливаем количество и содержание операций. Учитывая небольшую партию обрабатываемых деталей и общие правила комплектования операций, технологический маршрут делим на 12 операций, содержание которых приведено в табл. 18.

Остальные графы технологической карты заполняем согласно ранее изложенным правилам. В качестве примера рассмотрим эти действия для I—2 операций.

Заготовку закрепляем в поворотных станочных тисках с клиновыми накладными губками. Диаметр торцовой фрезы определяем по формуле (7):

По стандарту выбираем фрезу D=125 мм и z=8, оснащенную твердым сплавом Т15К6.

Для контроля плоскостей используем штангенциркуль ШЦ-1, лекальную линейку и образцы шероховатости.

Обработку плоскостей выполняем за один проход с шириной фрезерования B=85 мм и глубиной резания t=2,5 мм. Подачу на зуб с учетом требуемой шороховатости принимаем по табл. 16: sz=0,12 мм/зуб. По табл. 17 и 18 выбираем скорость резания с учетом поправочных коэффициентов: v = 280 * 1 * 1 * 0,85 = 238 м/мин.

Рассчитываем необходимую частоту вращения

Эти значения скорости резания и частоты вращения заносим в технологическую карту.

Определяем минутную подачу

По станку принимаем sм = 630 мм/мин.

Основное время рассчитываем по формуле (59):

Добавить комментарий