Обработка металлов резанием

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обработка металлов резанием

Фрезы

Фреза - инструмент с одним или несколькими режущими лезвиями (зубьями) для фрезерования. Виды фрез по геометрии (исполнению) бывают - цилиндрические, торцевые, червячные, концевые, конические и др. Виды фрез по обрабатываемому материалу - дерево, сталь, чугун, нержавеющая сталь, закаленная сталь, медь, алюминий, графит. Материал режущей части - быстрорежущая сталь, твёрдый сплав, минералокерамика, металлокерамика или алмаз, массив кардной проволоки. В зависимости от конструкции и типа зубьев фрезы бывают цельные (полностью из одного материала), сварные (хвостовик и режущая часть состоит из различного материала, соединённые сваркой), напайные (с напаянными режущими элементами), сборные (из различного материала, но соединённые стандартными крепёжными элементами - винтами, болтами, гайками, клиньями). Отдельно выделяют фрезерные головки - фрезы со сменными пластинами из твердого сплава и быстрорежущей стали. Также такие фрезы часто называют механическими, а головку без ножей - корпусом.

Червячные фрезы

Нарезание зубьев червячными фрезами, являлась одним из универсальных и перспективных способов обработки, обеспечивающим высокую производительность и требуемую точность, находит наиболее широкое применение при изготовлении зубчатых колес.

Исследование метода зубонарезания червячными фрезами посвящено много работ. Авторами предложено немало способов, повышающих стойкость инструмента и производительность обработки.

Исследованием кинематики процессов резания червячными фрезами занимались В.А. Шишков, Н.П. Введенская, Г.И. Коган, А.К. Сидоренко, Г.В. Баскаков, З.А. Никитина, Н.А. Шевченко, А.Г. Шмулевич, В.К. Николаев, В.А. Плосков и др.

Вопросы повышения производительности, увеличение стойкости и определения оптимальных режимов резания являются одними из главных в исследованиях процесса зубофрезерования. Эти проблемы различными исследователями решаются по-разному.

Зубофрезерование по методу двух подач (диагональное фрезерование) дает увеличение стойкости в 3 раза по сравнению со стандартными и шероховатость поверхности зубьев нарезаемого колеса уменьшается. Следы обработки на поверхностях профиля зуба располагаются под некоторым углом к вершине зуба. Это способствует более быстрой приработке сопряженных колес и большей плавности зацепления по сравнению с колесами, нарезанными обычным способом. Но этот метод при обработке больших колес либо допускает небольшую передвижку, либо вовсе не допускает передвижек.

Анализу влияние направления подачи на процесс зубофрезерования посвящена работа А.Г. Шмулевича. Отмечается, что попутное фрезерование значительно снижает износ задних поверхностей зубьев. При одинаковой стойкости инструмента скорость резания в этом случае можно увеличить на 20-25% по сравнению со встречным фрезерованием. Однако применение попутной пода-чи требует специально приспособленных зубофрезерных станков, у которых зазоры механизма подъема суппорта должны быть ликвидированы.

Одним из путей повышения производительности при зубонарезании является применение многозаходных фрез. Использование таких фрез позволяет увеличить производительность в 1,5-2 раза относительно однозаходных фрез. Эффект использования многозаходных фрез увеличивается при обработке колес малых модулей. Однако многозаходные фрезы вследствие неизбежных погрешностей профиля при изготовлении имеют меньшую точность, чем однозаходные. Кроме того, в процессе работы увеличивается нагрузка на станок, так как увеличение количества заходов приводит к повышению сечения стружки. Для уменьшения указанных недостатков применяют многозаходные фрезы большего диаметра.

Повысить производительность можно также и за счет работы на больших подачах. Исследования, проведенные в инструмент при нарезании колес модуля 2,5-10 мм фрезами увеличенного диаметра, показали, что зубофрезерование под шевер можно вести с подачами до б мм/об. С дальнейшим увеличением подачи отмечается повышенная шероховатость поверхности и напряженная работа станка.

Повышение производительности зубофрезерования путем увеличения скорости резания в настоящее время достигается за счет применения фрез, изготовленных из новых марок инструментальных материалов.

Исследования показывают, что червячные фрезы, изготовленные из инструментальных сталей РЮКФ 5, Р 14Ф 4, Р 9К 10,Р 1ЭФ 2КФМ, РЮН 5Ф 5, Р 6М 5, Р 6М 5К 5, Р 9К 5ФЭМП, позволяют поднять производительность обработки в 1,5-2 раза. фреза металлорежущий станок

Классификация

Металлорежущие станки являются машинами, с помощью которых путем снятия стружки с заготовки получают детали определенной формы в соответствии с чертежом. В процессе обработки деталей на металлорежущих станках инструмент и заготовка перемещаются относительно друг друга. Станки классифицируют по ряду признаков. По степени универсальности различают: а) станки общего назначения (универсальные), которые служат для выполнения различных операций при обработке разнообразных деталей; они имеют широкий диапазон регулирования скоростей, маневренность управления и предназначены для эксплуатации в условиях серийного и единичного производства; б) специализированные станки, которые служат для обработки деталей одного или нескольких наименовании по конфигурации и различающихся размерами; специализированные станки используют в различных производствах, в) специальные станки, используемые для обработки деталей типоразмера в условии крупносерийного и массового производства. К многозубным инструментам относятся такие как фрезы, протяжки, долбяки, пилы и другие.

Назначение и типы фрез

Фрезерование является одним из наиболее распространенных методов обработки. По уровню производительности фрезерование превосходит строгание и в условиях крупносерийного производства уступает лишь наружному протягиванию. Кинематика процесса фрезерования характеризуется быстрым вращением инструмента вокруг его оси и медленным движением подачи. Движение подачи при фрезеровании может быть прямолинейно-поступательным, вращательным, либо винтовым. При прямолинейном движении подачи фрезами производится обработка всевозможных цилиндрических поверхностей: плоскостей, всевозможных пазов и канавок, фасонных цилиндрических поверхностей При вращательном движении подачи фрезерованием обрабатываются поверхности вращения, а при винтовом движении подачи - всевозможные винтовые поверхности, например, стружечные канавки инструментов, впадины косозубых колес и т. п. Фреза представляет собой исходное тело вращения, которое в процессе обработки касается поверхности детали, и на поверхности которого образованы режущие зубья. Форма исходного тела вращения зависит от формы обработанной поверхности и расположения оси фрезы относительно детали. Меняя положение оси инструмента относительно обработанной поверхности, можно спроектировать различные типы фрез, предназначенных для изготовления заданной детали.

Многообразие операций, выполняемых на фрезерных станках, обусловило разнообразность типов, форм и размеров фрез. Цилиндрические фрезы 'применяются на горизонтально-фрезерных станках при обработке плоскостей. Эти фрезы могут быть с прямыми и винтовыми зубьями. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно; они широко применяются на производстве. Фрезы с прямыми зубьями используются лишь для обработки узких плоскостей, где преимущества фрез с винтовым зубом не оказывают большого влияния на процесс резания. В месте стыка фрез предусматривается перекрытие режущих кромок одной фрезы режущими кромками другой. Цилиндрические фрезы изготовляются из быстрорежущей стали, а также оснащаются твердосплавными пластинками, плоскими и винтовыми. Торцовые фрезы широко применяются при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Ось их устанавливается перпендикулярно обработанной плоскости детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и формируют обработанную поверхность, у торцовых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности. Так как на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцовой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, могут быть самыми разнообразными, В практике находят применение торцовые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Торцовые фрезы обеспечивают плавную работу даже при небольшой величине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцовых фрез не зависит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диаметром фрезы. Дисковые фрезы пазовые, двух- и трехсторонние используются при фрезеровании пазов и канавок. Пазовые дисковые фрезы имеют зубья только на цилиндрической поверхности и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов. Важным элементом пазовой фрезы является ее толщина, которая выполняется с допуском 0,04-0,05 мм. По мере стачивания зубьев, в результате поднутрения, толщина фрезы уменьшается Дисковые двухсторонние и трехсторонние фрезы имеют зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на одном или обоих торцах. Дисковые фрезы имеют прямые или наклонные зубья. Концевые фрезы применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком. У этих фрез основную работу резания выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцовые режущие кромки только зачищают дно канавки. Такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двузубые фрезы. Шпоночные фрезы могут углубляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки. В момент осевой подачи основную работу резания выполняют торцовые кромки. Одна из них должна доходить до оси фрезы, чтобы обеспечить сверление отверстия.

Наборы фрез

Набор фрез представляет собой группу фрез, подобранных по профилю и размерам обработанной поверхности детали и закрепленных на одной общей оправке. При этом одновременно обрабатывается ряд поверхностей одной или нескольких заготовок. Сокращение числа операций, установок и переходов повышает производительность. Применение наборов фрез обеспечивает также более высокую точность и качество деталей, по сравнению с обработкой отдельными фрезами. При проектировании набора фрез задаются диаметром наименьшей фрезы, а диаметры других фрез определяются исходя из размеров и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей. Следует по возможности избегать большой разницы в диаметрах фрез, так как в этом случае затруднительно обеспечить для всех фрез набора целесообразные режимы резания. В рассматриваемом случае также трудно обеспечить размеры диаметров посадочных отверстий для всех фрез набора. Плавная работа набора достигается специальной установкой зубьев фрез относительно друг друга. Для этого шпоночные канавки во фрезах располагаются так, чтобы они были смешены по отношению к зубу на разные углы. В результате этого зубья отдельных фрез входят в работу в различные моменты времени, и весь набор образует как бы одну фрезу с винтовым зубом. При изготовлении и переточках фрезы набора снабжаются второй шпоночной канавкой, которая у всех фрез располагается единообразно по отношению к зубу. Наборы фрез целесообразно составлять из фрез с острозаточенными зубьями либо из фрез с затылованными зубьями. У разнотипных фрез при переточках их диаметры изменяются по различным законам, что может привести к искажению профиля детали. Наборы фрез используются как при обработке прерывистых, а так и при обработке сплошных профилей детали. Для сплошного профиля требуют перекрытия зубьев двух соседних фрез во избежание образования заусенцев и рисок на детали, восстановления осевых размеров профиля набора, которые могут меняться в результате переточек. Наборы фрез применяются, главным образом, на горизонтально-фрезерных станках. Конструируя набор фрез и уточняя область его целесообразного применения, следует учитывать, что значительные усилия, наблюдаемые при фрезеровании, не должны превышать допустимых значений по мощности станка, прочности и жесткости оправки и детали, прочности крепления детали в приспособлении. С этой точки зрения не следует применять наборы фрез с широким профилем при обработке нежестких и легко деформируемых деталей. При высоких требованиях к точности или большой глубине резания целесообразно вести обработку в несколько проходов черновыми и чистовыми наборами. В инструментальном производстве наборы фрез находят применение при фрезеровании стружечных канавок метчиков, разверток и других инструментов.

Фасонные фрезы

Фасонные фрезы - это фрезы с фасонной режущей кромкой. Они используются на любом фрезерном станке, сравнительно легко обрабатывая сложные поверхности с высокой степенью точности и чистоты. В ряде случаев, фасонная фреза является единственным инструментом, которым можно обработать сложный профиль изделия. Наибольшее распространение получили фасонные фрезы при обработке винтовых и цилиндрических поверхностей (прямых фасонных канавок), при изготовлении прямых и винтовых стружечных канавок всевозможных инструментов. Фасонными фрезами обрабатываются также поверхности вращения. Однако, этот случай в практике встречается сравнительно редко. Положение оси фрезы влияет на конструкцию фрезы, длину активного участка режущей кромки и условия работы ее. В частном случае, ось фрезы может быть осью симметрии профиля поверхности детали. Такие фрезы называют пальцевыми фрезами. При обработке фасонных поверхностей вращения используется вращательное движение подачи. В отличие от обточки детали одним или несколькими резцами, при фрезеровании весь профиль детали обрабатывается одновременно, что обеспечивает увеличение активной длины режущих кромок и соответствующее повышение производительности. Фрезерование фасонных винтовых поверхностей производится при винтовом движении подачи. Ось фрезы может занимать различные положения. В зависимости от выбранного положения оси, могут быть использованы при фрезеровании винтовых поверхностей дисковые, торцовые и пальцевые фасонные фрезы.

Фасонные фрезы для обработки винтовых поверхностей широко используются при фрезеровании винтовых стружечных канавок всевозможных режущих инструментов, нарезании резьбы и т. п. В соответствии с принятым способом переточек фасонные фрезы могут быть с затылованными и с остроконечными зубьями.

Список использованной литературы

1. Шпура Г., Штеферлет.: Справочник по технологии резания материалов; Пер. с нем. под ред. Соломенцева Ю.М. - М.:Машиностроение. 1985 - 688 с.

2. Воронов Е.Л., Колесниченко Л.Ф.: Оборудование заводов металлических конструкций: Учебник для техникумов М.:Машиностроение, 1981 - 240 с.

3. Родин П.Р.: Металлорежущие инструменты - М.: Машиностроение, 1974 - 400 с.

4. Горбунов Б.И.: Обработка металлов резанием; Учебное пособие для студентов не машиностроительных специальных вузов. - М.: Машиностроение, 1981 - 287 с.

5. Ординарцев И.А., Филлипов Г.В, Шевченко А.Н.: Справочник инструментальщика; Под общ. ред. Ординарцева И.А. - Л.: Машиностроение, 1987 - 846 с.

6. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т./Под ред А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова, М.: Машиностроение, 1986

7. Изготовление зубчатых колёс /Под ред. С.Н. Калашникова и А.С. Калашникова,1986

8. Производство зубчатых колёс /Под ред. Б.А. Тайца

9. Справочник технолога машиностроителя. В двух томах. Изд. 3, переработанное. Том 2. Под ред. Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР д-ра техн. наук поф. А.Н. Малова. М., "Машиностроение", 1972, стр. 568.

10. Фреза. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). - СПб., 1890--1907

Размещено на Allbest.ru