Обработка древесины фрезерованием

 

Общие сведения Заготовки пиломатериалов, полученные резанием, имеют припуски на обработку с помощью фрезерных станков. Кроме того, пиленые материалы могут иметь неправильную форму, непараллельность граней, неперпендикулярность смежных поверхностей, недостаточную чистовую обработку. Предельные отклонения по размерам и допустимые отклонения формы заготовок регламентированы соответствующими нормативными документами. Так, для заготовок хвойных пород продольная покоробленность по пласта и крыловатость характеризуются стрелой прогиба, которая должна быть не более 0,2% длины заготовки. Поперечная покоробленность определяется стрелой прогиба, которая должна быть не более 1% ширины заготовки. Предельные отклонения размеров пиленых заготовок должны бьпъ (мм): при толщине и ширине от 35 до 100 ±2 мм, при ширине 110 мм ± 5 мм. При этом шероховатость заготовки не должна превышать 1250 мкм. Все перечисленные недостатки устраняют фрезерованием, в процессе которого добиваются нужных размеров, формы и чистоты поверхности. Для этого в первую очередь обеспечивают базовую поверхность, по которой впоследствии устанавливают положение всех остальных поверхностей. Технологические базы заготовок формируют на продольнофрезерных фуговальных станках, которые могут быть одно-, двух- и четырехсторонними. Обработку поверхностей в заданный размер по толщине выполняют на рейсмусовых станках, а

наборы различных фрез позволяют получить сложный профиль детали. Технологической базой называют совокупность поверхностей, линий или точек заготовки, по отношению к которым ориентируются ее поверхности при обработке. Технологические базы заготовок в зависимости от назначения подразделяются на установочные, направляющие и опорные.

Режущие инструменты для обработки деревянных поверхностей на фрезерных станках Для обработки поверхностей на фрезерных станках используют плоские ножи, цельные и съемные ножевые головки. Фрезеровочные ножи (рис.69) - это сменные режущие инструменты, позволяющие выполнять обработку деревянных поверхностей нужного профиля. Плоские с прямолинейной режущей кромкой ножи изготавливают шириной 40 и толщиной 3 мм. Их длина в зависимости от типа станка может быть от 260 до 1610 мм. Для профильной обработки применяют фасонные ножи с поперечными прорезями, служащими для крепления на корпусе вала.   Рис. 69. Фрезеровочные ножи: A-без прорезей; Б-с пазом и пластинами из твердого сплава; В-фасонный с прорезями     Ножи с прямолинейной режущей кромкой затачивают по задней грани, выдерживая угол заострения 40°. Заточенные ножи должны отвечать следующим требованиям: -неравномерность ножа допускается не более 0,1 мм по длине 100 мм; -разнотолщинность ножей должна быть не более 0,05 мм; -угол заострения должен составлять 40 ±2°; -продол>ная и поперечная вогнутость передней грани ножа не должна превышать 0,1 мм по длине 100 мм; -отклонение от прямолинейности режущей кромки ножа допускается не более 0,025 мм по длине 100 мм. Прямолинейность лезвия контролируется поверочной линейкой, методом прикладывания лезвия ножа к ее рабочей поверхности; -радиус закругления режущей кромки ножа после доводки оселком должен быть в пределах 6-8 мкм. Фасонный нож должен иметь профиль, соответствующий профилю обрабатываемой детали. Требуемый профиль получают заточкой ножа на станке при помощи специального шаблона. Такие шаблоны изготавливают по чертежу профиля обрабатываемой детали.       Рис. 70. Насадные цельные фрезы к четырехстороннему продольно-фрезерному станку: а-затылованные; б-с прямой задней гранью зубьев   Насадные цельные фрезы (рис.70) используют для фасонного фрезерования различных профилей. Фрезы с плоской задней поверхностью (остроконечными зубьями) служат для обработки плоскостей и прямоугольных пазов в деталях. Цилиндрические пазовые и прорезные фрезы делают с плоской задней поверхностью зубьев, к передней поверхности которых припаивают пластины из твердого сплава Для обработки двусторонних фасонных профилей и пазов используют составные фрезы, которые компонуют из цельных фрез. Сменные ножи и ножевые головки крепят в корпусе фрез. Методика крепления ножей в сборных фрезах показана на рис.71. Сборная фреза для вертикальных и горизонтальных шпинделей снабжена длинной 6 и короткой 5 цангами, которые имеют форму конусной втулки. Гайка 4 служит для крепления фрезы на валу шпинделя. Сборные фрезы для горизонтальных шпинделей имеют две короткие цанги и две гайки, а положение ножей в корпусе меняют регулировочными винтами 7. В ряде случаев для профильной обработки деталей используют квадратные ножевые головки с плоскими толстыми ножками (рис.71 г). Однако малая надежность крепления ножей, позволяющая их смещение и вылет при вращении, накладывает на данный вид инструмента ограничения и без особой надобности от применения таких ножей следует воздержаться.         Рис. 71. Сборные фрезы к фрезерному станку: a-с посадкой на вертикальный шпиндель; б,в-с креплением на цангах; г,д-квадратные ножевые головки; 1-винт; 2-клин; 3-нож; 4-гайка; 5,6-цанги; 7-регулировочный винт           Рис. 72. Насадные цельные фрезы: а-пазовая для фрезерования вдоль волокон; б-пазовая для фрезерования поперек волокон; в,г-фасонные для профильного фрезерования; д-для фрезерования фальца и кромок облицованных деталей; 1-основной зуб; 2-подрезающие зубья     На фрезерных станках с нижним расположением шпинделя используют насадные пазовые, фасонные и цилиндрические фрезы. В станках с верхним расположением шпинделя применяют в основном концевыё фрезы. По конструкции фрезы бывают цельные, сборные со вставными резцами и составные. Насадные цельные фрезы предназначены для фрезерования продольных и поперечных пазов в деталях (рис. 72 а, б). Цельные фасонные фрезы применяются для профильного фрезерования деталей (рис. 72 в, г). Оба эти вида фрез могут входить в наборы составных фрез для получения различных профилей. Для фрезерования шипов и проушин на концах брусковых заготовок применяют сборные дисковые пазовые фрезы. Цилиндрические фрезы со вставными ножами используют для плоскостной или криволинейной обработки по контуру. Концевые фрезы (рис. 73) применяют для фрезерно-копировальных работ, обработки криволинейных вогнутых и выпуклых профильных контуров. Различают цельные и сборные концевые фрезы. Цельные цилиндрические фрезы бывают однорезцовые незатылованные и затылованные для фрезерования по контуру, а также двухрезцовые для выработки гнезд. Цельные фасонные концевые фрезы предназначены для фрезерования криволинейных вогнутых и выпуклых профильных контуров. Концевые сборные фрезы имеют сменные ножи или пластины из твердого сплава. Крепят ножи в корпусе фрезы так же, как и в насадных сборных фрезах.

 

 

 

Рис. 73. Концевые фрезы: а-незатылованная однорезцовая для фрезерования по контуру; б-затылованная для фрезерования по контуру; в-затылованная двухрезцовая для выборки гнезд; г-незатылованная с припаянными пластинами из твердого сплава; д-фасонная для скругления кромок

 

Подготовка к работе режущего инструмента для обработки деревянных поверхностей на фрезерных станках  Подготовка ножей к работе заключается в их балансировке, уравновешивании, заточке, доводке, установке в корпусе валов и головок, прифуговке. Балансировку ножей выполняют для того, чтобы добиться совпадения положения центра массы ножа с серединой его длины. Эта операция позволяет существенно уменьшить уровень вибрации инструмента при вращении с большой частотой. Балансировку ножей выполняют на специальных балансировочных весах (рис.74), которые позволяют достигнуть величины дисбаланса, не превышающей 0,4% от массы ножа. Весы состоят из основания 1 со стойками 3 и коромысла 4 с грузами-противовесами 2. Коромысло имеет площадку с упором 5, на которую укладывают нож и гайку-грузик 9 точной подстройки, перемещающуюся по контрольной рейке 10. На передней части коромысла устанавливают стрелку-указатель 6, положение которой контролируют по шкале 7. Выверяют весы в горизонтальной плоскости при помощи уровня, регулируя опорными винтами 8. Балансировку фрез выполняют следующим образом: нож укладывают вдоль коромысла весов и торцевой гранью прижимают к упору 5. Регулируя положение грузов-противовесов 2 и гайки-грузика точной подстройки 9, добиваются положения стрелки-указателя 6 относительно шкалы 7. После этого нож другой торцовой гранью прижимают к упору. Если стрелка перемещается по шкале вниз, с грани ножа, прилегающей к упору, стачивается часть металла. Если стрелка перемещается вверх, металл стачивают с противоположной торцовой грани. Уравновешивание ножей заключается в их попарной подгонке по массе и производят в такой последовательности: нож укладывают поперек коромысла весов и лезвием прижимают к упору. После регулировки грузами, в результате которой стрелка-указатель займет среднее положение по шкале, на это место укладывают второй нож. По изменению положения указателя выявляют нож, имеющий большую массу. Затем, стачивая металл с его продольной грани (в середине длины), добиваются уравновешивания по массе. Допускаемая величина неуравновешенности не должна превышать 0,4% массы одного ножа Неуравновешенность двух стальных ножей толщиной 3 мм и шириной 40 мм должна быть не более:

 

дайна ножа, мм 260 410 640 разность в массе парных ножей, г 1,5 2,0 3,0 Перед началом работы рекомендуется проверить и при необходимости произвести балансировку и уравновешивание элементов крепления - клиновых планок. Нож на балансировочных весах нужно проверять регулярно, желательно через 5-6 переточек.

 

 

 

 

 

Рис. 74. Балансировочные весы: 1-основание; 2-грузы-противовесы; 3-стойка; 4-коромысло; 5-площадка с упором; 6-стрелка-указатель; 7-шкала; 8- опорные винты; 9-гайка-грузик; 10-контрольная рейка; 11-нож фрезы

 

 

 

 

Рис. 75. Устройство для заточки строгальных ножей: а-наклонно-поворотная платформа; б-держатель ножа; 1-платформа; 2-держатель ножа; 3-прижимная скоба; 4-чашечный абразивный круг; 5-строгальный нож; 6-технологический уголок; 7-малый пильный стол; 8-двухкоординатный стол; 9-рабочий вал; 10-угсшки поворотной платформы; 11 -болт  

 

 

 

Заточка ножей заключается в восстановлении их режущих свойств. В процессе заточки необходимо обеспечить высокую остроту лезвия (5-7 мкм), его прямолинейность (с отклонением по длине 1000 мм не более 0,05 мм), заданную шероховатость задней грани ножа и постоянство угла заострения. Ножи продольно-фрезерных станков затачивают торцом чашечно-цилиндрического абразивного круга (рис.75) по задней грани на ножеточильном станке. При этом не рекомендуется устанавливать ось его шпинделя строго перпендикулярно задней грани ножа, поскольку в этом случае формировать поверхность заточки будут обе ветви круга. Разворот шпинделя на определенный угол обеспечивает работу той части круга, которая набегает на лезвие. В зависимости от величины угла и наклона шпинделя может быть получена плоская или вогнутая поверхность заточки. Небольшая вогнутость, образующаяся при наклоне круга, незначительно ослабляет лезвие, но создает удобство для ручной доводки ножа оселком. Качество заточки фрезерных ножей зависит от правильного выбора типа абразивного круга и режима заточки. Наибольшее распространение для заточки ножей из легированных сталей получили такие абразивные материалы: электрокорунд, карбид кремния и эльбор. В настоящее время выпускается электрокорунд белый ЭБ 9, содержащий до 99 % окиси алюминия, а также карбид кремния зеленый (КЗ) и черный (КЧ): К 36, К 37, К 38, К 39, К 47, К 48. По сравнению с

злектрокорундом карбид кремния обладает большей твердостью, прочностью и лучшей режущей способностью. Эльбор (боразон) очень твердый термостойкий материал, получаемый при синтезе двух элементов - бора и азота. Важным параметром абразивного материала является зернистость. Для заточки ножей используют шлифзерно зернистостью 40,32,25,20,16. Зернистость определяется размерами стандартных ячеек контрольных сит в сотых долях миллиметра. Например, номер зернистости 20 означает, что эти зерна проходят через сито с ячейками 0,20 мм. Существенное влияние на эксплуатационные свойства абразивного круга оказывает связка Наибольшее распространение при изготовлении кругов получили керамическая, бакелитовая и металлическая связки. Причем последнюю используют в эльборовых кругах. Способность связки удерживать абразивные зерна от выкрашивания характеризуют твердость круга. Дня заточки ножей используют среднемягкие СМ 1, СМ 2, средние С 1, С 2 и среднетвердые СТ 1 круги. При выборе круга по твердости необходимо руководствоваться правилами: чем меньше твердость материала затачиваемого ножа, площадь соприкосновения с задней его гранью, частота вращения круга, тем больше должна быть твердость круга. Необходимо помнить, что твердые круги быстрее засаливаются, а мягкие теряют первоначальную форму за счет выпадания зерен. Типы абразивных кругов и режимы заточки плоских фрезерных ножей из легированных сталей приведены в таблице 15. Таблица 16. Типы абразивных кругов и режимы заточки.

Тии круга	Скорость вращения м/с	Поперечная ио- дача, мм	Скорость подачи, мм
ЭБ25М2К	12-25	0,020 - 0,030	12,5
ЭБ40СМ1К	12-25	0,030 - 0,040	12,5
Л16Б1 -100 5	30-40	0,015	3,0

 

 

Доводку ножей выполняют для снижения шероховатости граней и повышения остроты режущей кромки. При ручной доводке используют оселки размером 200 X 50 X 20 мм из электрокорунда (Э) или карбида кремния ( К) на керамической связке весьма (ВТ) или чрезвычайно (ЧТ) твердые зернистостью 6-4. Доводку выполняют сначала по задней, затем по передней грани ножа кругообразными движениями оселка (рис.76 а), постепенно снижая давление и периодически смачивая оселок водой. При доводке ножа по задней грани оселок располагают относительно нее под углом 2-3° (рис. 16 б) или опирают на две кромки, если грань вогнутая (рис. 76 в). Ширина доводочной фаски по задней грани в зоне лезвия составляет 0,5-1,0 мм.

 

 

 

 

Рис. 76. Доводка ножей: a-схемадвижения оселка; б,в,г-соответственно положение .оселка при доводке плоской и вогнутой фасок, передней грани; 1-нож; 2-оселок

 

У новых ножей особое внимание следует уделить доводке по передней грани. При доводке давление оселка на переднюю грань должно быть больше у режущей кромки ( рис. 76 г) . После образования вдоль всей режущей кромки полоски одинаково шероховатой поверхности заднюю грань ножа вновь слегка шлифуют. Не рекомендуется сразу после заточки снимать заусеницы на лезвии, так как при этом образуются зазубрины на режущей кромке. В процессе доводки заусеницы становятся более тонкими и удаляются без заметных выкрошил лезвия. Более производительна доводка ножей мелкозернистыми абразивными кругами по задней грани на заточных станках, хотя качество доводки при этом несколько снижается. К установке ножей предъявляют следующие требования: -лезвия ножей должны располагаться на одной окружности резания ( допустимая величина погрешности 0,02 - 0,05 мм) при обеспечении их параллельности оси инструмента (допускаемая не параллельность 0,5 мм на длине 1000 мм); -не параллельность лезвия установленного ножа рабочей поверхности заднего стола не должна превышать 0,1 мм на длине 1000 мм; -окружность резания ножей должна располагаться на 0,02 - 0,03 мм выше рабочей плоскости заднего стола или задней направляющей линейки; -нож должен плотно прилегать к опорным поверхностям корпуса ножевого вала и клиновой планки; -выступание ножа из корпуса ножевого вала не должно превышать 3 мм; -величина выступа лезвия ножа над краем стружколомате-ля клиновой планки принимается 0,5 мм при срезании стружек толщиной менее 0,2 мм и 1,5 - 2,0 мм для более толстых стружек. Фуговку ножей выполняют для выравнивания радиусов резания всех ножей по одной окружности резания. Фугуют ножи абразивными брусками при вращении ножевого вала с нормальной рабочей скоростью. Брусок закрепляют на суппорте, который обеспечивает продольную подачу вдоль ножевого вала со скоростью 1-2 м/мин п^и поперечной подаче 0,005 мм на двойной ход.