Фрезерование уступов и пазов

К атегория:

Фрезерные работы

Фрезерование уступов и пазов

Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов. Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные. Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми или с выходом и закрытыми.

Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках. К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования определяют метод обработки.

Фрезерование уступов и пазов осуществляют дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.

Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами. Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (СТ СЭВ 573-77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-71), трехсторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755-78), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-78). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлениями канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными: Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.

Рис. 1. Уступы

Рис. 2. Типы пазов по форме

Рис. 3. Лазы: сквозные, с выходом и закрытые

Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние. Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние- для фрезерования уступов и плоскостей. Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°. Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежу-щих фрез).

Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.

Выбор типа и размера дисковых фрез. Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - В, D, d и z. Для фрезерования легкообрабаты-ваемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.

Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает ее стойкость.

Рис. 4. Выбор диаметра дисковых фрез

На рис. 5, а, б показана схема фрезерования двух уступов на детали. Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно осуществляют дисковой двусторонней фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать дисковую трехстороннюю фрезу, так как надо обработать поочередно по одному уступу с каждой стороны детали.

Рис. 5. Фрезерование уступа дисковой фрезой

Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами. При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3-5 мм).

При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, когда биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезеро-ванного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду,’ особенно при обработке точных по ширине пазов.

Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмаса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.

При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением.

Точную установку фрез на заданную глубину производят специальными установками или габаритами, предусмотренными в приспособлении. На рис. 6 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 6, а) или угольник (рис. 6, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп толщиной 3-5 мм во избежание соприкосновения зуба фрезы с закаленной поверхностью установа. Если обработку одной и той же поверхности осуществляют за два прохода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.

Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез. При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез. Для получения требуемого расстояния между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец.

При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец. При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов. Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры. На рис. 7 показана схема расположения индикаторных упоров на горизонтально-фрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола. Поднимать и опускать стол на заданную величину с помощью такого приспособления можно при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.

Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.

Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами. Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Концевые фрезы (ГОСТ 17026-71*) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.

Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями (ГОСТ 4675-71) предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, ковкой.

Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 20533-75-20539-75) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).

Рис. 6. Применение установок для фрез

В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев три. Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.

Получить точный размер по ширине паза можно его обработкой за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер.

В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением. На рис. 8 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика. В это отверстие вставляется втулка под цанги с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами. При повороте втулки гайкой при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбг соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).

При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз для выталкивания фрезы из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя.

Рис. 8. Патрон для фрезерования мерных пазов стандартными фрезами

Рис. 9. Фрезерование наклонной плоскости в тисках

Рис. 10. Фрезерование выемки корпусной детали

Другие виды работ, выполняемые концевыми фрезами. Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.

Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных. На рис. 9 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно обрабатывать различные выемки (гнезда). На рис. 10 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовке производится по разметке. Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.

В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку, чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.

Фрезерование уступов торцовой фрезой. Уступы можно фрезеровать как на вертикально-, так и на горизонтально-фрезерных станках. Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно осуществлять при закреплении заготовок в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа.

При фрезеровании канавок и пазов зачастую предпочтительней применять трёхсторонние дисковые фрезы, чем концевые.

• Обрабатываемые пазы или канавки могут иметь различную геометрию – быть короткими или протяженными, открытыми или закрытыми, прямолинейными или криволинейными, глубокими или мелкими, широкими или узкими
• Обычно выбор инструмента определяется шириной и глубиной канавки и, в некоторой степени, её длиной
• Тип станка и серийность производства определяют, какую фрезу следует использовать – концевую, длиннокромочную или дисковую
• Трехсторонние дисковые фрезы являются более эффективным решением для обработки длинных и глубоких пазов, особенно при использовании горизонтальных станков. Однако распространение вертикальных фрезерных станков и обрабатывающих центров означает, что концевые и длиннокромочные фрезы также часто используются для целого ряда операций по фрезерованию канавок

Сравнение различных типов фрез

Трёхстороннее фрезерование

Концевые фрезы

Трёхстороннее фрезерование

Трёхсторонние дисковые фрезы более эффективны при обработке длинных, глубоких, открытых пазов и обеспечивают оптимальную стабильность и производительность в этом виде фрезерования. Для одновременной обработки нескольких пазов в одной плоскости операция может быть осуществлена набором фрез.

Особенности применения

• Размер фрезы, шаг зубьев и расположение фрезы в совокупности должны обеспечивать постоянное наличие в зацеплении хотя бы одного зуба
• Контролируйте толщину срезаемой стружки для достижения оптимального значения подачи на зуб
• При фрезеровании в сложных условиях проверьте требования к мощности и крутящему моменту. При креплении фрезы на оправке, чрезвычайно важным является жесткость последней и величина вылета наладки
• Необходимо обеспечить жесткость и надежность закрепления детали и самой оправки для того чтобы противостоять усилиям резания встречного фрезерования

Попутное фрезерование:

• Предпочтительный метод фрезерования
• Используйте жёсткий упор в направлении тангенциальных сил резания для предотвращения сдвига заготовки Направление подачи совпадает с направлением сил резания, что накладывает высокие требования к жёсткости станка и отсутствию зазоров в ШВП

Встречное фрезерование:

• Хорошая альтернатива при недостаточной жёсткости или при работе с труднообрабатываемыми материалами
• Является хорошим решением при возникновении проблем с эвакуацией стружки при прорезке глубоких пазов.

Фрезерование с использованием маховика:

• Дополнительный метод фрезерования при малой жесткости системы и при недостаточных мощностных характеристиках станка
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту
• Повышение надежности закрепления заготовки всегда способствует хорошим результатам обработки

Фрезерование открытых пазов трёхсторонними дисковыми фрезами

Расчёт подачи на зуб

Критическим фактором при фрезеровании трёхсторонними дисковыми фрезами является достижение подходящей подачи на зуб, f z . Недостаточная подача на зуб становится причиной серьёзных недостатков, поэтому при вычислениях необходимо проявлять особую внимательность.

Подачу на зуб, f z , следует уменьшать при фрезеровании глубоких пазов и увеличивать при фрезеровании неглубоких пазов для поддержания рекомендуемой максимальной толщины стружки. Например, при фрезеровании на всю ширину паза с применением геометрии M30 начальное значение максимальной толщины стружки должно составлять 0,12 мм.

Примечание: Поскольку при фрезеровании на всю ширину паза вместе работают две пластины, для вычисления подачи берётся половина количества пластин z n .

Глубина резания

Для более глубоких пазов можно заказать специальную фрезу. При обработке глубоких пазов следует уменьшить подачу на зуб. Если паз неглубокий, увеличьте подачу.

Примечание: глубина обрабатываемого паза может быть ограничена диаметром оправки, прочностными характеристика шпоночного соединения и условиями эвакуации стружки.

Использование маховика на горизонтальных станках

При трехстороннем фрезеровании в зацеплении находится небольшое число зубьев, из-за чего в процессе резания возникают вибрации. Это отрицательно сказывается на результате обработки и производительности.

• Установка маховика на фрезерную оправку зачастую является эффективным методом борьбы с вибрациями. Проблемы, вызванные недостаточной мощностью, крутящим моментом и стабильностью станка, часто решаются путём грамотного использования маховиков
• Необходимость в использовании маховика тем выше, чем ниже мощность предполагаемого для обработки станка или чем выше уровень его износа
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту.
• Использование маховика делает обработку более плавной, что в свою очередь ведёт к снижению шума и вибрации и повышает стойкость инструмента
• Маховик рекомендуется использовать совместно с встречным методом фрезерования
• Для дальнейшего повышения стабильности при работе трёхсторонней дисковой фрезой используйте маховик максимально большого размера, который допустим на конкретной операции
• В качестве маховика можно использовать несколько стальных дисков с отверстиями, соответствующими диаметру фрезерной оправки

Обработка пазов набором фрез с шахматным расположением зубьев

Фрезы, имеющие крепление с 2 шпонками, можно располагать в шахматном порядке для одновременного фрезерования нескольких пазов. Смещение фрез относительно друг друга помогает избежать вибрации. Также снижается потребность в маховиках.

Фрезерование узких и неглубоких пазов и канавок

Универсальные фрезы имеют многокромочные пластины различных форм, подходящих для обработки большинства типов канавок небольшой глубины. К распространённым областям применения относится фрезерование внутренних канавок под стопорные (пружинные) и уплотнительные кольца, а также небольших прямых или круговых наружных канавок, особенно на невращающихся деталях.

Обработка внутренних канавок

• При круговом фрезеровании необходимо запрограммировать плавный вход инструмента в резание.
• Учитывайте отношение диаметра фрезы к диаметру отверстия, D c /D w . Чем меньше это соотношение, тем больше будет длина линии контакта инструмента и обрабатываемого материала

Обработка пазов концевыми фрезами

Концевые фрезы используются, когда необходимо получить короткие неглубокие канавки, в частности, закрытые пазы и карманы, а также шпоночные пазы. Концевые фрезы – единственные инструменты, способные фрезеровать закрытые пазы со следующими характеристиками:

• Прямые, изогнутые или расположенные под углом
• Более широкие, чем диаметр используемой фрезы

Более тяжёлое фрезерование пазов зачастую выполняется длиннокромочными фрезами.

Выбор инструмента

Концевые и длиннокромочные фрезы

Особенности применения

• Используйте концевые фрезы для ненагруженного резания с высокой прогнозируемой стойкостью совместно с высокопроизводительными патронами
• Для получения минимально возможного вылета минимизируйте расстояние от патрона до режущей кромки
• Для получения стружки удовлетворительной толщины обеспечьте соответствующую подачу на зуб Во избежание образования тонкой стружки, которая может стать причиной вибрации, заусенцев и неудовлетворительного качества обработанной поверхности используйте фрезы с крупным шагом зубьев
• Для получения оптимального соотношения диаметра/длины и стабильности используйте инструмент максимально возможного диаметра
• Для достижения наиболее благоприятного режущего действия используйте попутное фрезерование
• Обеспечьте эвакуацию стружки из канавки. Во избежание скопления стружки используйте сжатый воздух
• Для получения оптимальной стабильности и поддержки в направлении шпинделя используйте соединение Coromant Capto®

Фрезерование канавок концевыми фрезами

При фрезеровании канавки или паза, которое часто называют фрезерованием на всю ширину паза, обрабатывается три поверхности:

• Закрытые с обоих концов пазы – карманы – требуют концевых фрез, способных работать с осевой подачей
• Фрезерование на всю ширину паза концевой фрезой – сложная операция. Глубина резания в осевом направлении, как правило, должна составлять 70% длины режущей кромки. При определении оптимального метода обработки паза следует также учитывать жёсткость станка и эвакуацию стружки
• Концевые фрезы чувствительны к воздействию сил резания. Ограничивающими факторами могут быть отжатие и вибрация, особенно при высоких скоростях обработки и больших вылетах

Обработка шпоночных пазов

Эта операция требует отдельных указаний в дополнение к общим рекомендациям по фрезерованию плоскостей и канавок. Направление сил резания и отжим инструмента при фрезеровании закрытого шпоночного паза не позволяют получить точного прямоугольного сечения. Точность обработки может быть повышена, если использовать фрезу несколько меньшего диаметра и обрабатывать паз за два прохода:

1. Фрезерование шпоночных пазов – черновое фрезерование на полную ширину паза
2. Фрезерование уступов – обработка паза по контуру методом встречного фрезерования для обеспечения перпендикулярности стенок.

На чистовых этапах обработки необходимо работать с небольшой глубиной резания, чтобы минимизировать отжим инструмента, что является определяющим фактором качества обработанной поверхности и геометрической точности паза (угол в 90°).

Фрезерование шпоночных пазов за два прохода

Методы расфрезеровывания закрытого паза или кармана в цельной заготовке

​При подготовке к фрезерованию длинных и узких пазов на всю ширину самым распространённым после сверления методом раскрытия карманов является линейное фрезерование с врезанием под углом.
– Глубокие пазы обрабатываются за несколько проходов

Трохоидальное фрезерование

Плунжерное фрезерование

Черновое фрезерование пазов длиннокромочными фрезами

• Фрезы с высоким показателем скорости съёма металла обычно используются для черновой обработки
• Более короткие версии способны фрезеровать пазы глубиной, равной диаметру фрезы, на стабильных и мощных фрезерных станках
• Для таких операций выбирайте станки с 50 конусом, так как работа фрез данного типа сопровождается высокими радиальными усилиями резания
• Проверьте требования к мощности и крутящему моменту, поскольку они зачастую являются ограничивающими факторами для получения оптимальных результатов
• Подбирайте оптимальный шаг зубьев для каждого типа операции

Более длинные исполнения фрез главным образом
предназначены для обработки кромок (по контуру).

Шаг	​L	​​M	​​H
Область применения	Длинные сборки	Универсальные​	Короткие сборки​
​Фрезерование уступов	​Большая глубина a p /a e	​Средняя глубина a p /a e	Небольшая глубина a p /a e
	Небольшая глубина a p /a e	​Ограничения	​__
v c м/мин	​	​	​

В планке толщиной 15мм (рис. 129) требуется профрезеровать замкнутый паз шириной 16мм и длиной 32мм .

Такая обработка должна производиться концевой фрезой на вертикально - фрезерном или горизонтально-фрезерном станке с накладной вертикальной фрезерной головкой.Выбор фрезы. Выберем для обработки вертикально - фрезерный станок 6М12П и концевую фрезу диаметром 16мм с цилиндрическим хвостовиком и нормальными зубьями (число зубьев z=5).Подготовка к работе. Заготовка поступает на фрезерный станок с размеченным пазом. Так как нужно обработать паз в середине заготовки, ее можно закрепить на уровне губок тисков, но параллельные подкладки надо расположить так, чтобы концевая фреза могла иметь выход между ними (рис. 130).

После установки заготовки фрезу закрепляют в шпинделе станка. Для этого вставляют хвостовик концевой фрезы в патрон по рис. 48, а сам патрон закрепляют в коническом гнезде шпинделя.Настройка станка на режим фрезерования. Подача фрезы задана 0,01мм/зуб , скорость резания 25м/мин , что соответствует 500об/мин при диаметре фрезыD = 16мм . При этом минутная подача по формуле (4):

Так как наименьшая подача на станке 31,5мм/мин , выбираем эту подачу.Поставим лимб коробки подач станка на минутную подачу 31,5мм/мин и подсчитаем получающуюся при этом подачу на 1 зуб по формуле (5):

Таким образом, фрезерование паза будем производить концевой фрезойD = 16мм из быстрорежущей стали Р18 при скорости резания 25м/мин , или 500об/мин , и при подаче 31,5мм/мин , или 0,013мм/зуб . Применяем охлаждение - эмульсию.Фрезерование паза, На рис. 131 показано, как фрезеруется паз в планке. Обычно после установки фрезы в исходное положение сначала дают небольшую ручную вертикальную подачу, чтобы фреза врезалась на глубину 4-5мм . После этого включают механическую продольную подачу, давая, как указано стрелкой, движение столу с закрепленной заготовкой вперед и назад, поднимая после каждого двойного хода вручную стол на 4-5 мм, пока паз не будет профрезерован по всей длине.

Скоростное фрезерование уступов и пазов

Скоростники-фрезеровщики широко применяют скоростное фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами с пластинками из твердых сплавов. При скоростной обработке уступов и пазов надофрезеровать по подаче .На рис. 132 и 133 показаны конструкции дисковых фрез для скоростного резания.

На рис. 132 показана фреза с припаянными пластинкамитвердого сплава2 к стальному корпусу1 . Такие фрезы применяют при небольшой ширине фрезерования. Одно из преимуществ фрез с припаянными пластинками - возможность частого расположения зубьев, что важно для плавности работы. Другим преимуществом является возможность использовать пластинку в работе почти на весь ее размер. Основными недостатками этих фрез являются невозможность регулировать ширину и диаметр, сложность замены зубьев в случае их поломки и трудность напайки. На рис. 133 показана дисковая фреза для скоростного фрезерованиясо вставнымив корпус1 рифлеными ножами2 , оснащенными пластинками твердого сплава. Для закрепления ножей в корпусе служат клинья3 .Для фрезерования уступов и широких пазов более целесообразно применять дисковые фрезы с вставными твердосплавными ножами.

Действия фрезеровщика при обработке уступов подчиняются логической схеме и в основном осуществляются так же, как и при обработке плоскостей. Поэтому в этом параграфе рассматриваются только некоторые специфические особенности назначения режимов резания и приемов выполнения работ.

При выборе режимов резания для фрезерования уступов необходимо руководствоваться следующими соображениями.

Ширину фрезерования и глубину резания целесообразно выбирать такими, чтобы обработка уступа выполнялась за минимальное количество проходов. Неглубокие уступы (до 15...20 мм) обычно обрабатывают дисковыми фрезами за один проход. Для концевых фрез глубину уступа, фрезеруемую за один проход, ориентировочно принимают равной 0,3...0,5 диаметра фрезы. Более глубокие уступы фрезеруют за два и более проходов. Причем при предварительной обработке по ширине уступа оставляют припуск 0,5...1 мм, который срезают во время окончательного прохода.

Подачу на зуб в зависимости от условий резания можно принимать: для дисковых фрез sz = 0,05...0,12 мм/зуб, для концевых - sz = 0,02...0,08 мм/зуб. При обработке более прочных и твердых материалов, при больших значениях ширины фрезерования и глубины резания, для концевых фрез меньшего диаметра и при более высоком классе шероховатости поверхностей уступа подачу следует принимать соответственно меньшей в указанных пределах.

Выбирая скорость резания, можно руководствоваться ее ориентировочными значениями для обработки плоскостей.

Приемы фрезерования уступов дисковыми и концевыми фрезами принципиально не отличаются между собой. Фреза устанавливается на ширину и глубину уступа методом касания по лимбам поперечной и вертикальной подачи стола. Для этого, пользуясь соответствующими маховичками ручного перемещения стола, подводят боковую сторону заготовки до легкого касания с вращающейся фрезой. Опускают стол настолько, чтобы фреза оказалась немного выше края заготовки. Переводят лимб поперечной подачи на нуль и перемещают стол с заготовкой поперечно на ширину уступа b (рис. 58).

Установка фрезы на глубину уступа h выполняется касанием верхней стороны заготовки с вращающейся фрезой. Затем продольной подачей заготовку выводят из-под фрезы, переводят лимб вертикальной подачи на нуль и поднимают стол на требуемую величину.

Иногда глубина уступа задается на чертеже от нижней плоскости детали. В этом случае установка фрезы на глубину уступа осуществляется в два приема: вначале предварительно от верхней стороны детали на несколько меньшую величину, а затем окончательно по результатам измерения фактически полученного размера.

Детали, имеющие два противоположных уступа, рационально обрабатывать набором дисковых фрез. При точном расстоянии между уступами фрезы располагают на центровой оправке с помощью комплекта точных установочных колец. Для этой же цели можно воспользоваться установочными кольцами нормальной точности совместно с регулируемым кольцом (рис. 59), конструкция которого состоит из двух взаимно свинченных колец 1 и 2, снабженных микрометрическим отсчетным устройством.

Измерение и контроль точности обработки уступов выполняют измерительной линейкой, штангенциркулем, лекальной линейкой, угольником и образцами шероховатости.

Операции фрезерования уступов:

• Фрезерование тонкостенных деталей

Фрезерование уступов/торцевое фрезерование

Успешное фрезерование уступов/торцевое фрезерование

При фрезеровании уступов одновременно обрабатывается две поверхности, что требует периферийного фрезерования в сочетании с торцевым фрезерованием. Одно из самых важных требований - формирование уступа с углом девяносто градусов. Уступы можно фрезеровать традиционными фрезами для прямоугольных уступов, а также концевыми, длиннокромочными и трёхсторонними дисковыми фрезами. Ввиду этих многочисленных опций необходимо тщательно взвесить эксплуатационные требования, чтобы сделать оптимальный выбор.

Выбор инструмента

Фрезы для обработки уступов

Торцевые фрезы обычной конструкции для обработки уступов часто способны фрезеровать строго прямоугольные неглубокие уступы. Многие торцевые фрезы для обработки уступов универсальны и могут эффективно использоваться для изготовления отверстий. Они представляют собой хорошую альтернативу обычным торцевым фрезам при обработке поверхностей, отклоняющихся в осевом направлении, и при фрезеровании рядом с вертикальными поверхностями.

Концевые фрезы

Концевые фрезы со сменными пластинами и цельные твердосплавные концевые фрезы – хорошие решения для фрезерования уступов, где требуется геометрическая проходимость.

Длиннокромочные фрезы

Длиннокромочные фрезы применяются для фрезерования более глубоких уступов.

Особенности применения

Фрезерование неглубоких уступов

Эта распространённая операция выполняется, как правило, торцевыми фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. При небольшой высоте уступа возможна обработка с большой радиальной глубиной резания. Зачастую такие фрезы могут заменить традиционную торцевую фрезу, особенно в условиях, когда необходимо снизить усилия резания на деталь в осевом направлении, а также если затруднен доступ к заготовке, вызванный особенностями крепежного приспособления. Фрезы для обработки уступов с увеличенным диаметром режущей части обеспечивают оптимальную геометрическую проходимость при фрезеровании глубоко расположенных небольших уступов.

Фрезерование глубоких уступов

Выполняется за несколько проходов фрезами для обработки уступов и концевыми фрезами. Для минимизации дефектов поверхности, таких как гребешки и переходные кромки между проходами, требуется высокоточная фреза, позволяющая получить строго прямоугольные уступы. Если глубина уступа меньше 75% от длины режущей кромки, уровень качества вертикальной поверхности обычно не требует дополнительной чистовой обработки.

Обработка уступа длиннокромочной фрезой за один проход

​Длиннокромочные фрезы подходят для обработки более высоких, протяженных уступов, требующих снятия большого объема металла. У них высокий показатель скорости съёма металла, и они, как правило, используются для чернового фрезерования, поскольку на обработанной поверхности образуются следы от рядов пластин.

Для этих фрез важны:

• Стабильность
• Состояние шпинделя
• Эвакуация стружки
• Закрепление инструмента
• Мощность

Радиальные силы значительны, что обусловливает сложность фрезерования уступов.

Более короткие длиннокромочные фрезы подходят для:

• обработки широких, но неглубоких уступов
• фрезерования на всю ширину паза с глубиной, равной диаметру фрезы, что может компенсировать ограничения станка

Более длинные исполнения предназначены для:

• фрезерования уступов с умеренной шириной резания
• обработки кромок на мощных, стабильных станках

Фрезерование глубоких уступов

Фрезы для обработки уступов увеличенного размера обеспечивают оптимальную геометрическую проходимость при фрезеровании глубоко расположенных небольших уступов. Для уступов, располагающихся на ещё большей глубине, используйте удлинители с соединением Coromant Capto. Длиннокромочные фрезы также предлагаются увеличенного размера для глубоко расположенных крупных уступов. Однако ширина резания здесь более ограниченная.

• Попутное фрезерование всегда является первым выбором и особенно важно для фрезерования уступов ввиду главного угла в плане 90°
• Обработку следует выполнять таким образом, чтобы силы резания были по возможности направлены к опорным точкам крепления. Поэтому встречное фрезерование может в некоторых случаях быть хорошей альтернативой
• Выбор шага зубьев фрезы зависит от стабильности всей системы, включая станок, заготовку и её крепление, а также обрабатываемый материал
• На станках ISO 40 и менее крупных рекомендуется использовать фрезы с большим шагом зубьев – в силу ограниченной стабильности
• Фрезы с крупным шагом также рекомендуются для обработки деталей, закрепленных при помощи универсального наладочного приспособления
• Особое внимание следует обратить на положение фрезы относительно заготовки
• При D c /a e >10 для получения хорошего результата и во избежание поломки режущей кромки подачу f z следует откорректировать согласно значению hex
• Если глубина уступа меньше 75% от длины режущей кромки, уровень качества вертикальной поверхности обычно не требует дополнительной чистовой обработки
• Выбирайте более прочную твердосплавную пластину, чем для торцевого фрезерования
• При использовании длиннокромочных фрез обработка выполняется в сложных условиях, поэтому может потребоваться ещё более прочный сплав
• Чем больше глубина резания, тем более чувствительна система к вибрациям и поэтому обработку рекомендуется вести на пониженных скоростях.
• При возникновении вибрации уменьшите v c и повысьте f z , при условии соблюдения рекомендаций по толщине срезаемой стружки hex!
• Убедитесь, что мощность станка достаточна для выбранных режимов резания

Закрепление инструмента

• Особое внимание следует уделять требованиям по мощности, необходимой на осуществление нагруженных проходов, имеющих место при обработке длиннокромочными фрезами
• Надежность закрепления инструмента оказывает огромное влияние на результаты обработки фрезами диаметром менее 50 мм
• Чем больше глубина резания, тем важнее становится размер и стабильность соединения, поскольку при работе торцевыми фрезами для уступов, особенно длиннокромочными, радиальные силы значительны
• Соединения Coromant Capto® обеспечивают оптимальную стабильность и минимальное отжатие у всех типов фрез, что особенно важно для инструментов с большим вылетом

Врезание по дуге

• Плавное врезание необходимо для предотвращения вибрации и продления ресурса инструмента, особенно при фрезеровании уступов
• Запрограммируйте фрезу на вход в резание по дуге; на выходе толщина стружки должна равняться нулю: это позволит повысить и подачу, и стойкость инструмента
• Данный метод наиболее применим для операций обработки наружных углов, потому что он позволяет избегать больших нагрузок при врезании
• Обеспечивайте непрерывный контакт фрезы и заготовки.

Фрезерование уступов трёхсторонними дисковыми фрезами

Трёхсторонние дисковые фрезы также применяются для обработки уступов, особенно если форма узкая и к тому же протяжённая. Обычно эти фрезы обеспечивают единственно возможную обработку поднутрений на закрытых уступах.

Обработка кромок периферией фрезы

Что такое успешная обработка кромок периферией фрезы?

Обработка кромки – это, на самом деле, фрезерование уступа, выполняемое методом контурной обработки. Торцевое фрезерование и контурное фрезерование – это разновидности фрезерования периферийной частью фрезы.

Выбор инструмента

• Тонкие стенки обычно обрабатывают концевыми фрезами, обработку более глубоких или широких стенок ведут за несколько проходов концевыми фрезами, однако высокую стенку можно обработать за один проход длиннокромочной фрезой
• Уступы глубиной в два диаметра эффективно фрезеруются длиннокромочными или цельными твердосплавными фрезами. Для обработки таких глубоких уступов рекомендуемая глубина резания должна составлять половину диаметра фрезы.
• Трёхсторонние дисковые фрезы также можно использовать для обработки кромок или фрезерования периферией
• Большой угол подъёма обеспечивает участие достаточного количества зубьев в резании и плавную обработку кромок с небольшой глубиной резания
• Для обработки кромок особенно подходят фрезы с мелким и очень мелким шагом зубьев. Это также относится к фрезерованию более тонких кромок и неглубоких широких уступов концевыми фрезами 90º

Особенности применения

Шероховатость поверхности – цилиндрическое фрезерование

При отсутствии биения фрезы высота гребешка h
будет одинаковой и может быть вычислена по формуле:
Глубина профиля/высота гребешка

При наличии биения фрезы подача на зуб f z
и, соответственно, высота гребешка h будут изменяться в зависимости от TIR.

f z	f z биение

Как упоминалось ранее, шероховатость получаемой поверхности может ограничивать значение подачи, особенно при малой радиальной глубине резания.

При работе цилиндрической частью концевой фрезы на профиле образуются серии ‘гребешков’ Высота гребешка h определяется следующими параметрами:

• Диаметр фрезы, D c
• Подача на зуб, f z
• Показание индикатора биения инструмента, TIR

У фрез со сменными пластинами всегда будет более высокое значение TIR, чем у цельных твердосплавных. Кроме того, чем больше диаметр фрезы, тем больше количество зубьев, что увеличивает высоту гребешков.

Для получения оптимального качества обработанной поверхности:

• Используйте цельные твердосплавные фрезы
• Используйте высокоточный гидропластовый патрон с соединением Coromant Capto®
• Используйте минимально возможный вылет

• Фрезы со сменными пластинами, начальное значение f z = 0,15 мм/зуб
• Цельные твердосплавные фрезы, начальное значение f z = 0,10 мм/зуб

Примечание: Наихудшее качество поверхности получается тогда, когда из-за сильного биения фрезы поверхность создаётся за счёт лишь одной режущей кромки.

• Наиболее важным фактором при фрезеровании периферийной частью является выбор подходящей подачи на зуб, f z
• Величину подачи, f z , необходимо корректироать при врезании фрезы, что влияет на толщину стружки
• Значение подачи на зуб, f z , следует умножить на коэффициент подачи. Результирующая подача будет больше с меньшей дугой врезания и, в то же время, толщина стружки будет достаточной величины Тем не менее, коэффициентом увеличения подачи не всегда можно пользоваться: ограничения по шероховатости поверхности будут ограничивать значение подачи.

Фрезерование тонких нежёстких стенок

Для обработки уступов:

• С малым отношением высоты к толщине < 15:1
• Со средним отношением высоты к толщине < 30:1
• С большим отношением высоты к толщине > 30:1
• Тонкостенных деталей

На что обратить внимание:

• Стратегия обработки тонкостенных участков должна выбираться в зависимости от высоты и толщины стенки
• Число проходов во всех случаях определяется размерами стенки и осевой глубиной резания
• Учитывайте стабильность и фрезы, и стенки
• Для обработки тонких стенок целесообразно применять метод высокоскоростной обработки, характеризующийся небольшими a p /a e и высокой v c . Такие параметры обработки сокращают длительность врезания и, как следствие, уменьшают силовой воздействие и отжатие.
• Рекомендуется попутное фрезерование
• Для обработки алюминия и титана используются одинаковые методы фрезерования

Малое отношение высоты к толщине стенки < 15:1

Проходы следует выполнять по зигзагообразной траектории.

Фрезерование​ тонких стенок:

• Обработку одной стороны стенки следует вести неперекрывающимися проходами
• Повторите процедуру с другой стороны
• Оставьте припуск с обеих сторон для последующей чистовой обработки

Среднее отношение высоты к толщине стенки < 30:1

Фрезерование в одной плоскости:

• Фрезерование с чередованием сторон стенки с разной начальной глубиной резания при непересекающихся проходах.

Фрезерование с подержкой стенки:

• Аналогичный подход, но с перекрытием проходов обработки двух сторон стенки: это обеспечивает большую поддержку в обрабатываемой точке. Первый проход следует выполнять при уменьшенной глубине резания, a p /2
• В обоих случаях оставляйте с обеих сторон припуск на последующую чистовую обработку 0,2–1,0 мм


Припуск на чистовую обработку

Фрезерование тонкостенного основания



Обработка тонких оснований:

• Применяйте круговое фрезерование с врезанием под углом в центре основания на требуемую глубину
• Фрезеруйте наружу от центра по круговой траектории с врезанием под углом

Если при этом потребуется фрезерование поверхности, противоположная сторона которой уже обработана:

• Используйте инструмент с минимальным количеством режущих кромок
• Необходимо минимальное силовое воздействие с этой стороны при обработке

Если деталь имеет отверстие в центре основания:

• Оставьте поддерживающую опору в том месте при обработке с одной стороны.
• Обработайте другую сторону
• После обработки обеих сторон уберите опору