Фрезы


ГОСТы на фрезы

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 ращением 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 (рис. 1).


Рис. 1. Схемы фрезерования

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.

Основные части фрез и элементы их режущей части показаны на рис. 2.


Рис.2. Элементы фрез

Многообразие операций, выполняемых на фрезерных станках, обусловило разнообразность типов, форм и размеров фрез.

Цилиндрические фрезы

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. При работе цилиндрических фрез с винтовыми зубьями возникают осевые усилия, которые при угле наклона зуба ОМЕГА = 30 -:- 45* достигают значительной величины. Поэтому применяют цилиндрические сдвоенные фрезы (рис. 3), у которых винтовые режущие зубья имеют разное направление наклона. Это позволяет уравновесить осевые усилия, действующие на фрезы, в процессе 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.



Рис. 3. Цилиндрические сдвоенные фрезы

Торцовые фрезы

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. Причем углы в плане Ф на торцовых фрезах могут меняться в широких пределах. Наиболее часто угол в плане Ф на торцовых фрезах принимается равным 90° или 45—60°. С точки зрения стойкости фрезы его целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность обработки детали.

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. Торцовая фреза может быть более массивной и жесткой, по сравнению с цилиндрическими фрезами, что дает возможность удобно размещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами. Торцовое фрезерование обеспечивает обычно большую производительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцовыми фрезами.

Дисковые фрезы

Дисковые фрезы пазовые, двух- и трехсторонние (рис. 4) используются при фрезеровании лазов и канавок. Пазовые дисковые фрезы имеют зубья только на цилиндрической поверхности ’и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов (рис. 4, а). Для уменьшения трения по торцам на пазовых фрезах предусматривается вспомогательный угол в плане ф1, порядка 30’, т. е. толщина фрезы делается на периферии больше, чем в центральной части у ступицы. 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. Однако это не имеет практического значения, так как величина уменьшения невелика.



Рис. 4. Дисковые фрезы для обработки пазов

Дисковые двухсторонние (рис. 4, б) 0 трехсторонние (рис. 4, в) фрезы имеют зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на одном или обоих торцах. Главные режущие кромки располагаются на цилиндре. Боковые режущие кромки, расположенные на торцах, принимают незначительное участие в резании и являются вспомогательными. Дисковые фрезы имеют прямые или наклонные зубья. У фрез с прямыми зубьями на торцовых кромках передние углы равны нулю, что ухудшает условия их работы. Чтобы получить у двухсторонних фрез на боковых кромках положительные передние углы, применяются фрезы с наклонными зубьями. С этой же целью трехсторонние фрезы выполняются с разнонаправленными зубьями (рис, 4, г). Они работают всеми зубьями, расположенными на цилиндре. На торцах же половина зубьев, имеющих отрицательные передние углы, срезана.

Однако эти фрезы обладают высокой производительностью, несмотря на частично срезанные зубья.

Для прорезания узких пазов и шлицев на деталях, а также разрезания материалов применяются топкие дисковые фрезы, которые называют пилами. У таких фрез поочередно то с одного, то с другого торца затачиваются фаски под углом 45*. Фаска срезает обычно 1/5—1/3 длины режущей кромки. Поэтому каждый зуб срезает стружку, ширина которой меньше ширины прорезаемого паза. Это позволяет более свободно размещаться стружке во впадине зуба и улучшает ее отвод. При ширине среза, равной ширине паза, торцы стружки соприкасаются с боковыми сторонами прорезаемого паза, что затрудняет свободное завивание и размещение стружки во впадине зуба и может привести к заклиниванию зубъев и поломке фрезы.

Угловые фрезы



Рис. 5. Угловые фрезы

Угловые фрезы (рис. 5) используются при фрезеровании угловых пазов и наклонных плоскостей. Одноугловые фрезы (рис. 5, а) имеют режущие кромки, расположенные на конической поверхности и торце. Двухугловые фрезы (рис.5, б) имеют режущие кромки, расположенные на двух смежных конических поверхностях. Угловые фрезы находят широкое применение в инструментальном производстве для фрезерования стружечных канавок различных инструментов. В процессе работы одноугловыми фрезами возникают осевые усилия резания, так как срезание металла заготовки производится в основном режущими кромками, расположенными на конической поверхности. У двухугловых же фрез осевые усилия, возникающие при работе двух смежных угловых кромок зуба, несколько компенсируют друг друга, а при работе симметричных двухугловых фрез (рис. 5, в) они взаимно уравновешиваются. Поэтому двухугловые фрезы работают более плавно. Угловые фрезы малых размеров изготовляются концевыми (рис. 6) с цилиндрическим или коническим хвостовиком.



Рис. 6. Концевая угловая фреза

Толщина среза угловых фрез изменяется по длине кромки. Она имеет максимальное значение на вершине зуба и уменьшается при удалении от нее, вдоль режущей кромки, т. е. при уменьшении радиуса рассматриваемой точки кромки. Это может привести к тому, что участками кромок, расположенными у малых торцов, могут срезаться незначительные толщины среза, соизмеримые с радиусом округления режущей кромки. Это неблагоприятно отражается на характере протекания процесса резания, так как при значительных отрицательных передних углах на радиусе округления в зоне контакта наблюдаются значительный нагрев, большие усилия и быстрый износ инструмента. Чтобы на этих участках обеспечить нормальные условия работы, целесообразно уменьшить число работающи х зубьев вдвое, срезая их через один зуб. Необходимость уменьшения числа зубьев на малых диаметрах иногда вызывается тем, что при проектировании угловых фрез возникают затруднения в выборе числа зубьев, В зоне, расположенной ближе к центру трудно бывает разместить число зубьев, равное числу зубьев на вершине фрезы. Это объясняется большой разницей в окружных шагах зубъев на наибольшем и наименьшем диаметрах фрезы. Зубья, расположенные на меньшем диаметре, получаются небольшими по высоте, что может привести к забиванию канавок стружкой. Вершину угловой фрезы необходимо закруглять во избежание быстрого износа.

Концевая фреза



Рис.7. Концевая фреза

Концевые фрезы (рис. 7) 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. Угол наклона зубьев доходит до 30—45*. Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки. 

Шпоночные фрезы

Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двухзубые фрезы (рис. 8). Рассматриваемые шпоночные фрезы, подобно сверлу, 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.




Рис.8. Шпоночные фрезы

Переточка таких фрез производится по задним поверхностям торцовых кромок, поэтому при переточках их диаметр сохраняется неизменным.


Фрезы для обработки Т-образных пазов

Для обработки Т-образных пазов, часто встречающихся в станкостроении, применяют Т-образные фрезы (рис. 9).




Рис. 9. Фрезы для обработки Т-образных пазов

Они работают в тяжелых условиях и часто ломаются, что объясняется затрудненным отводом стружки. Каждый зуб работает два раза за один оборот фрезы. Такие фрезы делаются с разнонаправленными зубьями и имеют поднутрения с углом Ф1 = 1°30’-:- 2* на обоих торцах. С целью улучшения условий размещения стружки производят заточку фасок на зубьях то с одного, то с другого торца под углом 30° и шириной 0,5 мм.

Фасонные фрезы

Фасонные фрезы получили значительное распространение при обработке разнообразных фасонных поверхностей. Преимущества применения фасонных фрез особенно сильно проявляются при обработке заготовок с большим отношением длины к ширине фрезеруемых поверхностей. Короткие фасонные поверхности в условиях крупносерийного производства лучше обрабатывать протягиванием.

Фасонные фрезы по конструкции зубьев разделяются на фрезы с затылованнымп зубьями и фрезы с остроконечными (острозаточенными) зубьями.



Рис.10. Фасонная затылованная фреза

Фасонные затылованые фрезы (рис. 10) имеют плоскую переднюю поверхность, по которой перетачиваются в процессе эксплуатации. Новой и переточенной фрезой можно обрабатывать одни и те же детали, если форма фасонной режущей кромки при переточках не изменяется. Это обеспечивается за счет выбора соответствующей формы задней поверхности зуба фрезы.

Задняя поверхность зуба затылованной фрезы с передним углом V = 0 — это совокупность фасонных режущих кромок, постоянных по форме и размещенных в радиальных плоскостях Р на различных расстояниях от оси фрезы. При переходе от передней плоскости новой фрезы к спинке зуба расстояние от оси до режущей кромки уменьшают, чтобы обеспечить получение положительных задних углов на режущей части. Фасонные фрезы с остроконечными зубьями (рис. 11), в отличие от затылованных фрез, затачивают по задним поверхностям зубьев. Остроконечные фасонные фрезы дают более чистую поверхность, имеют повышенную стойкость по сравнению с затылованными фасонными фрезами. Однако изготовление и переточка этих фрез требуют специальных приспособлений и копировальных устройств, обеспечивающих получение точного контура фасонных режущих кромок как при их изготовлении, так и при их перетачивании. Поэтому фасонные фрезы с остроконечными зубьями применяются в условиях крупносерийного и массового производства.



Рис.11. Фасонная фреза с остроконечными зубьями