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. Элементы режимов резания при фрезеровании

К элементам режимов резания при фрезеровании относятся: скорость резания (V), подача (S), глубина резания (t) и ширина фрезерования (В), рис. 5.

а) б)

Рис. 6. Элементы режимов резания при фрезеровании:

а – встречное фрезерование; б – попутное фрезерование

Скорость резания является окружной скоростью вращения фрезы. Скорость резания зависит от многих факторов (как и при точении) и в первую очередь от глубины резания (t), подачи (S), стойкости инструмент (Т).

Величина подачи (S) определяется главным образом заданной величиной шероховатости обработанной поверхности, а также типом фрезы и твердостью обрабатываемого материала и других факторов.

Для чернового фрезерования (Rz = 40…30) Sz = 0,5...0,15 мм/зуб; при черновом фрезеровании бóльшие значения подач применяют для торцевых и цилиндрических фрез, а меньшие – для концевых (обработка пазов) и дисковых фрез.

При чистовом фрезеровании Sz = 0,02...0,1 мм/зуб. Глубина резания (t) и ширина фрезерования (В) зависят от мощности станка.

В технологических расчетах применяют и другие размерности подач: S₀, мм/об; S_м, мм/мин

S_м = S₀· n = S_Z· z·n, (1)

где z – число зубьев фрезы; n – частота вращения фрезы (шпинделя), об/мин.

Для определения мощности, затрачиваемой при фрезеровании, необходимо определить главную силу Р_z кГс (окружную силу) по приближенной формуле

Р_z = C_p ·B·S_z^0,75 , (2)

где В – ширина фрезерования, мм; S_z – подача на один зуб (мм/зуб); С_р – эмпирический коэффициент (С_р ≈ 39...80 в зависимости от условий фрезерования, табл. 8а). Эффективная мощность N_эф, кВт

, (3)

Технологическое время (Т₀) рассчитывается по такой же формуле, как и при точении

(4)

где i – число проходов; L – приведенная длина (путь фрезы), мм; S₀ – подача, мм/об; n – частота вращения фрезы, об/мин

При определении величины L необходимо учитывать путь врезания фрезы (у) и перебег (∆), т.е.

L= l + у + ∆, мм, (5)

где l – длина участка заготовки, подлежащей фрезерованию; у – путь врезания; ∆ – перебег.

Величина у для цилиндрических, дисковых, отрезных, фасонных фрез определяется по формуле

, (6)

где t – глубина фрезерования; D – диаметр фрезы.

Для торцевых и концевых фрез

, (7)

Величина перебега ∆ выбирается в пределах 2…5 мм в зависимости от диаметра фрезы.

При выборе типа и размера фрезы определяющими факторами являются конкретные условия обработки: размеры обрабатываемой заготовки, марка обрабатываемого материала, величина припуска на обработку и пр.

Фрезы с крупным зубом используют для черновой и получистовой обработки, а фрезы с мелким зубом – для получистовой и чистовой обработки.

Основными размерами торцевых фрез являются диаметр D, длина фрезы L, диаметр отверстия d и число зубьев z. Эти параметры однозначно определены стандартами (ГОСТ 1695–80, ГОСТ 1092–8, ГОСТ 9473–80 и др.).

Диаметр торцевой фрезы можно выбрать по ширине фрезерования (t) из формулы D = (1,2, …, 1,6) t.

Число зубьев z торцевой фрезы связано с диаметром (D) соотношениями:

– для мелкого зуба z ≥ 0,075 D;

– для среднего зуба 0,055 D < z < 0,075 D;

– для крупного зуба z ≤ 0,055 D.

Наиболее распространены торцевые фрезы с D = 125; 160; 200; 250; 315; 400 и 500 мм (стандарт СТ СЭВ 200–75).

Концевые фрезы изготавливают чаще всего из быстрорежущей стали диаметром 3…20 мм с цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 17025–71) и диаметром 10…63 мм с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026–71). С числом зубьев от 3 до 6 в зависимости от диаметра фрезы.