2018-01-21
5384
Утверждаю
Ректор университета
______________О.Н. Федонин
«____»____________2017 г.
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ОБРАБОТКА
ЗАГОТОВОК НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
Методические указания
К выполнению лабораторной работы № 10
Для студентов очной и заочной формы обучения
Всех направлений подготовки
Издание 3-е, переработанное и дополненное
Брянск 2017
УДК 621. 940. 020. 7
Технология конструкционных материалов. Обработка заготовок на фрезерных станках: метод. указания к выполнению лабораторной работы № 10 для студентов очной и заочной формы обучения всех направлений подготовки. - 3-е изд., перераб. и доп. - Брянск: БГТУ, 2017. – 27 с.
Разработали:
А.Я. Шатов,
канд. техн. наук, доцент
С. В. Давыдов,
д.т.н., профессор
Е.В. Ковалева
канд. техн. наук, доц.
Рекомендовано кафедрой "Триботехническое материаловедение и технологии материалов" БГТУ (протокол № 2 от 28.04.17 г.)
Печатается по изданию: Обработка заготовок на фрезерных станках: метод. указания к выполнению лабораторной работы № 11 для студентов всех форм обучения и специальностей. - 2-е изд., доп., перераб. - Брянск: БГТУ, 2006.
Методические указания публикуются в авторской редакции.
ВВЕДЕНИЕ
Методическое указание основано на разработке доцента, кандидата технических наук Шатова А.Я. и профессора, доктора технических наук Давыдова С.В. к лабораторной работе №11 «Обработка заготовок на фрезерных станках».
Данной лабораторной работой заканчивается цикл работ раздела «Механическая обработка заготовок деталей машин. Обработка металлов резанием. Лезвийная обработка» дисциплин «Материаловедение и технология конструкционных материалов» и «Технология конструкционных материалов».
Лабораторная работа предусматривает самостоятельное выполнение каждым студентом индивидуального задания. Согласно заданию по чертежу детали студент определяет размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбирает оборудование и инструмент, определяет режимы резания. Задание комплексное и предусматривает при изготовлении детали выполнение не только фрезерных работ, но и токарных и сверлильных.
Продолжительность работы - 4 часа.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
целью работы является изучение технологического процесса обработки заготовок деталей машин многолезвийным инструментом - фрезой, используемого при этом оборудования, инструмента, режимов резания.
Задачи работы:
1. Изучение устройства горизонтально- и вертикально-фрезерных станков.
2. Изучение устройства фрез и видов работ этими фрезами.
3. Получение практических навыков в определении режимов резания при фрезеровании и введение их в коробки скоростей и подач фрезерного станка.
Краткие теоретические сведения
Общая характеристика фрезерования
Фрезерование – метод обработки заготовок, при котором непрерывное главное вращательное движение совершает режущий инструмент (фреза), а заготовка – поступательное движение подачи.
Отличительной чертой фрезерования я вляется высокая производительность и разноплановая, с точки зрения геометрических форм поверхностей, обработка. На фрезерных станках обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля.
Особенность процесса фрезерования – прерывистость резания каждым зубом фрезы. Зуб фрезы находится в контакте с заготовкой и выполняет работу резания только на некоторой части оборота, а затем продолжает движение, не касаясь заготовки, до следующего врезания.
Направление вращения фрезы и направление подачи заготовки определяют методы обработки:
а) встречное фрезерование (против направления подачи) – в этом случае направления вращения фрезы и перемещения заготовки не совпадают;
б) попутное фрезерование (по направлению подачи) – когда направления вращения фрезы и перемещения заготовки совпадают.
Наиболее распространенным оборудованием фрезерования поверхностей являются горизонтально-фрезерные и вертикально-фрезерные станки.
Горизонтально-фрезерные станки (1, а). В станине 1 размещена коробка скоростей 2. По вертикальным направляющим станицы перемещается консоль 7.
Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или приспособлении, получает подачу в трёх направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим станины). Главным движением является вращение шпинделя. Коробка подач 8 размещена внутри консоли. В верхней части станины расположен хобот 3. По его направляющим перемещается подвеска 5 с подшипником для поддержания второго конца длинной оправки с фрезой.
| Рис. 1 - Типы фрезерных станков: а – горизонтально-фрезерный; б – вертикально-фрезерный |
Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называются универсальными.
Вертикально-фрезерные станки (рис. 1, б). Эти станки имеют много общих унифицированных деталей и узлов с горизонтально-фрезерными станками. В станине 1 размещена коробка скоростей 2. Шпиндельная головка 3 смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости. При этом ось шпинделя 4 можно поворачивать под углом к плоскости рабочего стола 5.
Главным движением является вращение шпинделя. Стол, на котором закрепляют заготовку, имеет продольное перемещение по направляющим салазок 6.
Салазки поперечное перемещение по направляющим консоли 7, которая перемещается по вертикальным направляющим станины. Таким образом, заготовка, установленная на столе 5, может получать подачу в трех направлениях. В консоли смонтирована коробка подач 8.
Кроме рассмотренных выше типов фрезерных станков используются также:
- карусельно-фрезерные станки (для массового производства);
- копировально-фрезерные станки (для фрезерования заготовок сложных форм).
Основным видом режущего инструмента, применяемого при фрезеровании, является фреза.
Фреза – многолезвийный инструмент, у которого по окружности или же на торце расположены режущие зубья, представляющие собой простейшие резцы.
На рис. 2 изображена цилиндрическая фреза с винтовым зубом, а на рис. 3 – с прямым зубом.
| Рис. 2. Цилиндрическая фреза с винтовым зубом |
| Рис.3. Цилиндрическая фреза с прямым зубом |
К геометрическим параметрам цилиндрической фрезы относятся (рис. 3):
1. Торцевой шаг t – расстояние между зубьями по торцу фрезы.
2. Осевой шаг t0 – расстояние между зубьями вдоль оси фрезы
t0 = t ctgω.
3. Угол наклона винтовой канавки ω. У стандартных фрез он равен 25... 30°.
4. Центральный угол между зубьями 
(z – число зубьев)
5. Передний угол γ измеряется в плоскости, перпендикулярной главной режущей кромке (сечение А–А, рис. 3, а).
6. Главный задний угол α измеряется в плоскости, перпендикулярной оси фрезы (рис. 3, б). Если задний угол измеряется в плоскости, перпендикулярной к главной режущей кромке (сечение А–А), то тогда этот угол обозначается αn и называется нормальным задним углом tg α = tg αn cos ω.
| Рис.3. Элементы и геометрия цилиндрической фрезы (а) и геометрия зуба торцевой фрезы (б): 1 – корпус фрезы; 2 – передняя поверхность зуба; 3 – задняя поверхность; 4 – спинка зуба; 5 – главное режущее лезвие; 6 – переходное лезвие; 7 – вершина зуба; 8 – вспомогательное лезвие; φ – главный угол в плане; φ 1 – вспомогательный угол в плане; φ 0 – угол в плане на переходном лезвии (остальные обозначения в тексте) |
7. Угол резания измеряется в главной секущей плоскости и определяется по формуле: δ = 90° – γ.
8. Угол заострения β – угол между передней и главной задней поверхностями в главной секущей плоскости равен: β = 90° – (γ + α).
9. Шаг винтовой линии Н определяется по формуле
Н = πD ctg ω.
В зависимости от назначения и вида обрабатываемых поверхностей различают следующие типы фрез:
1) для обработки плоских поверхностей – цилиндрические (рисунок 4, а) и торцовые (рисунок 4, б, з);
2) для обработки пазов, канавок и шлицев – дисковые (рисунок 4, в), концевые (рисунок 4, г), угловые (рисунок 4, д), шпоночные (рисунок 4, е);
3) для обработки фасонных поверхностей – фасонные (рисунок 4, ж).
Фрезы могут быть цельными (рисунок 4, б-ж) или сборными (рисунок 4, а, з). Цельные фрезы изготавливают из инструментальных сталей. У сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы пайкой или механически.
Кроме этого, режущие кромки могут быть прямыми (рис. 4, д) или винтовыми (рис. 4, а). Фрезы имеют остроконечную (рис. 4, и) или затылованную (рис. 4, к) форму зуба.
| Рис. 4. Типы фрез: а – цилиндрическая; б, з – торцовая; в – дисковая; д – угловая; е – шпоночная; ж – фасонная; з – сборная |
На фрезерных станках можно выполнять следующие виды работ:
1) фрезерование горизонтальных плоскостей проводят на горизонтально-фрезерных станках цилиндрическими фрезами (рис. 5, а) и на вертикально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 5, б);
2) фрезерование вертикальных плоскостей проводят на горизонтально-фрезерных станках торцовыми фрезами (рис. 5, в), а на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами (рис. 5, г);
3) фрезерование наклонных плоскостей и скосов проводят торцовыми (рис. 5, д) и концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках. Скосы фрезеруют на горизонтально-фрезерном станке одноугловой фрезой (рис. 5, е);
4) фрезерование комбинированных поверхностей проводят набором фрез (рис. 5, ж) на горизонтально-фрезерных станках;
5) фрезерование уступов и прямоугольных пазов проводят концевыми (рис. 5, з) и дисковыми (рис. 5, и) фрезами на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках;
6) фрезерование фасонных пазов проводят фасонной дисковой фрезой (рис. 5, к), угловые пазы – одноугловой и двухугловой (рис. 5, л) фрезами на горизонтально-фрезерных станках;
| Рис. 5. Схемы обработки заготовок на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках |
7) фрезерование паза клинового проводят на вертикально-фрезерном станке за два прохода: прямоугольный паз – концевой фрезой, затем скосы паза – концевой одноугловой фрезой (рис. 5, м). Т-образные пазы (рис. 5, н) фрезеруют также за два прохода: вначале паз прямоугольного профиля концевой фрезой, затем нижнюю часть паза – фрезой для Т-образных пазов;
8) фрезерование шпоночных пазов проводят концевыми или шпоночными (рис. 5, о) фрезами на вертикально-фрезерных станках;
9) фрезерование фасонных поверхностей незамкнутого контура с криволинейной образующей проводят на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках фасонными фрезами соответствующего профили (рисунок 5, п).
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.
