Фрезерування циліндричними фрезами

Фрезерування площин циліндричними фрезами — найпоширеніший вид обробки на горизонтально-фрезерних верстатах. Фрезерування площин виконують і на вертикально-фрезерних верстатах із застосуванням торцевих фрез. Циліндричні фрези бувають суцільні та збірні зі вставними ножами Вставні ножі (зуб'я) виготовляють із швидкорізальної сталі або з твердого сплаву. Суцільні фрези виготовляють з дрібними і крупними зуб'ями зі швидкорізальної сталі. Застосування фрез із вставними ножами економічно вигідно, бо зменшується витрата коштовного інструментального матеріалу. При чорновому і напівчистовому фрезеруванні застосовують фрези з крупними зуб'ями. При чистовому і напівчистовому фрезеруванні застосовують фрези з дрібними зуб'ями. Залежно від конкретних умов обробки деталей фрезеруванням вибирають тип, розмір фрези, враховуючи матеріал, марку, розміри заготовки, величину припуску на обробку тощо.

На заводах використовують спеціальні номограми для практичного вибору оптимальних розмірів суцільних циліндричних фрез з різними зуб'ями (дрібними і крупними) з урахуванням характеристики матеріалу заготовки, що обробляється. Номограму для вибору суцільних циліндричних фрез наведено на рис. 2.6. Основні розміри циліндричних фрез такі: довжина фрези L, діаметр фрези D діаметр отвору d, кількість зуб’ів z, ширина фрезерування В. Матеріали умовно позначені так: важкооброблювані (наприклад, сталь некорозійна, жароміцна) Т, середньої трудності обробки (наприклад, конструкційна сталь, чавун сірий) С, легкооброблювані (наприклад, мідь та її сплави, алюміній і його сплави) Л, І — чорнова обробка, II — чистова обробка. Визначення основних розмірів циліндричних фрез на графіку номограми показано штриховою лінією зі стрілками. Визначимо всі розміри фрези, користуючись номограмою (див. рис. 2.6). Згідно графіка номограми ширина фрезерування В дорівнює 75 мм. За шириною визначаємо довжину фрези І. Значення ширини фрезерування визначаємо за вертикальною стрілкою. Стандартне значення довжини фрези в даному разі дорівнює 80 мм. Далі визначаємо діаметр посадочного отвору фрези (або діаметр оправки). Для цього із точки, яка відповідає L= 80 мм, проводимо вверх вертикальну пунктирну лінію до перетину її з похилою лінією С-І, яка відповідає умовам оброблюваного матеріалу (чорнова обробка металу середньої трудності). З точки перетину двох ліній проводимо горизонтально пунктирну лінію до перетину з віссю посадочного отвору фрези d (діаметр) оправки. За графіком номограми точка перетину визначає приблизно d = 40 мм, тому вибираємо фрезу з діаметром 40 мм.

Далі знаходимо діаметр фрези D. Для цього із точки перетину d = 40 мм продовжимо пунктирну лінію горизонтально до перетину з похилою лінією І (чорнова обробка). З цієї точки проводимо пунктирну вертикальну лінію вниз до перетину з віссю В (діаметр фрези). За графіком номограми діаметр фрези D приблизно дорівнює 100 мм. Далі продовжуємо проведення вертикальної лінії вниз до перетину її з похилою лінією С-І, яка відповідає умовам обробки. З точки перетину цих двох ліній проводимо пунктирну горизонтальну лінію до перетину з віссю z (кількість зуб’ів фрези). Точка перетину знаходиться між z = 12 і z = 14. Вибираємо z=12 зуб’ів, бо z = 14 зуб’ів за стандартом немає. Використовуючи номограму, визначаємо параметри суцільної циліндричної фрези з крупними зуб'ями: L = 80 мм, D = 100 мм, d = 40 мм, z=12. Далі, використовуючи довідник технолога, визначаємо оптимальні геометричні параметри фрези: γ =15°, d =5°. Крім наведеної номограми, є й інші, за якими можна визначити основні розміри циліндричних фрез із вставними ножами тощо. Циліндричні фрези поділяються на право - і ліворізальні. Розрізняють їх залежно від напряму обертання фрези при фрезеруванні. Праворізальними називають фрези, які під час фрезерування обертаються за годинниковою стрілкою, якщо процес роботи спостерігати з боку заднього кінця шпинделя (або проти годинникової стрілки, якщо спостереження вести з боку підвіски — серги).

РИС. 2.6. Номограма для вибору розмірів суцільних циліндричних фрез

Ліворізальними називають фрези, які під час фрезерування обертаються проти годинникової стрілки, якщо процес роботи спостерігати з боку заднього кінця шпинделя (або за годинниковою стрілкою, як спостереження вести з боку підвіски — серги).Праворізальна фреза відкидає стружку праворуч, а ліворізальна — ліворуч, якщо спостерігати за роботою фрези з боку підвіски — серги. Залежно від встановлення фрези на оправці її можна використовувати і як праворізальну, і як ліворізальна.

Таким чином, залежно від потреби напрям різання можна змінювати, повертаючи фрезу на оправці. Звичайно на виробництві для фрезерування на горизонтально-фрезерному верстаті застосовую фрези з лівим напрямом гвинтових канавок для обертання шпинделя верстата з правим напрямом і навпаки, фрези з правим напрямок гвинтових канавок застосовують для обертання шпинделя верстата лівим напрямом.

Рис. 2.7. Закрыплення фрез ыз спыральними зб’ями

а – правельне; б – неправельне

Такий взаємозв'язок напряму гвинтових канаво фрези та її обертання в різні напрями спричинюється дією осьової сили Р_х бо у цьому разі вона спрямована в бік шпинделя. У разі, коли напрями гвинтових канавок фрези і її обертання збігаються, осьова сила Р_х витягує фрезу з оправкою з конусного отвору шпинделя і тисне на підвіску — сергу. Жорсткість опор шпинделя і підвіски — серги різні. Жорсткішою опорою є шпиндель, тому при обробці фрезеруванням слід вибирати різні напрями гвинтових канавок фрезі обертання. Якщо при фрезеруванні осьова сила Р_х спрямована в протилежний бік шпинделя, то фрезу треба зняти з оправки і повернути її іншим торцем, тобто треба встановлювати фрези з гвинтовими канавками так, щоб сила Р_х притискувала оправку до шпинделя верстата (рис. 2.7). При встановленні фрезу необхідно розмістити поближче до станини і перевірити її обертання на биття.

Рис. 2.8. Перевірка биття фрези індикатором.

Перевіряють биття фрези за допомогою рейсмуса або індикатора. Перевірку індикатором за величиною відхилень стрілки індуктора показано на рис. 2.8. Для перевірки індуктор треба закріпити на штативі та встановити на столі верстата, підвести стрілку індикатора до фрези, як показано на рис. 2.8. Для фрезерування площин заготовки закріплюють на столі верстата прихватами, притискачами, упорами на кутових плитах або в машинних лещатах. Процес установлення заготовок для обробки на фрезерних верстатах було розглянуто вище. Режими різання фрезеруванням для циліндричної фрези визначають за формулами, розглянутими вище для швидкості різання, подач і глибини різання, які залежать від припуску. Припуск на фрезерування площин циліндричними фрезами залежить від виду обробки та матеріалу заготовки. Величина припуску на обробку заготовок дорівнює 0,1...0,6 мм, а величина подачі становить 0,05...0,30 мм/зуб. Розмір подачі залежить від матеріалу різальної частини фрези та матеріалу, що обробляється. При фрезеруванні фрезами зі швидкорізальної сталі швидкість різання досягає 25...60 м/хв, і 80...300 м/хв — при фрезеруванні твердосплавними фрезами. Режими різання фрезеруванням площин циліндричною фрезою з діаметром D - 75... 100 мм, з глибиною різання t=6 мм, а також величини швидкості різання та подача наведені у табл. 2.2. При використанні режимів різання рекомендуємо вибирати для чистового фрезерування більші значення швидкості різання і менші — подачі. У разі вибору більшої подачі, слід вибирати меншу швидкість різання. При обробці стальних заготовок швидкорізальною фрезою застосовують охолодження емульсією.

Таблиця 2.2 Режими різання для циліндричної фрези

Матеріал фрези	Сталь σм = 75 Н/мм2		Чавун НВ 190
	Швидкість, м/хв	Подача, мм/зуб	Швидкість, м/хв	Подача, мм/об
Швидкорізальна сталь	25…50	0,05…0,3	25…35	0,1…0,4
Твердосплавна сталь	120…300	0,05…	60…120	0,1…0,2

При чорновому фрезеруванні знімається припуск за один прохід, тобто глибина різання дорівнює припуску. Чистове фрезерування виконують за два проходи. Величина припуску першого проходу дорівнює 3/4 припуску, а другого — 1/4 припуску. Таким чином, чорнова глибина різання — 3/4 припуску, чистова — 1/4 припуску. Для налагоджування верстата та встановлення подачі на потрібну величину використовують лімб.