Министерство образования и науки Российской Федерации
Саратовский государственный технический университет
Методические указания
по курсу «Технология конструкционных материалов»
для студентов механических специальностей
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2010
Цель работы: изучить устройство горизонтально-фрезерного станка 6П80Г, конструкцию фрез и методы обработки на фрезерных станках.
1. Основные понятия
1.1. Общая характеристика станка модели 6П80Г
Горизонтально-фрезерный станок предназначен для фрезерования поверхностей различных деталей из стали, чугуна и цветных металлов сравнительно небольших размеров в условиях индивидуального и серийного производства.
Техническая характеристика станка:
Рабочая поверхность стола, мм ……………………. 200х800
Число скоростей вращения шпинделя………………. 12
Пределы чисел оборотов шпинделя в минуту……… 50-2240
Число скоростей подач стола ……………………….. 16
Пределы скоростей подач стола, мм/мин.
продольных (Sпр)……...…………………….. 22,4-1000
поперечных (Sп)………………………………
вертикальных (Sв)……………………………
Скорость быстрого перемещения стола, мм/мин
продольного………………………………….. 2400
поперечного………………………………….. 1710
вертикального……………………………….. 855
Мощность главного электродвигателя, кВт………… 2,8
Основные узлы станка (рис. 1):
А – станина с коробкой скоростей и шпиндельным узлом;
Б –хобот с подвеской; В – дополнительная связь консоли с хоботом; Г – поворотная часть стола; Д – поперечные салазки;
Е – стол; Ж – консоль с коробкой подач; З – основание станка.
Органы управления (рис. 1):
1 – рукоятка для переключения коробки скоростей; 2 – рукоятка для переключения перебора шпинделя; 3 – рукоятка ручного продольного перемещения стола; 4 – рукоятка управления продольной подачи стола; 5 – рукоятка управления поперечной подачей стола; 6 – рукоятка управления вертикального подачей; 7 – рукоятка ручного вертикального перемещения консоли; 8 – маховичок для переключения коробки подач; 10 – рукоятка переключения перебора коробки подач.
Движения в станке:
Движение резания (главное движение) – вращение шпинделя с фрезой.
Движение подач – перемещение стола с обрабатываемой деталью в продольном, поперечном и вертикальном направлениях.
Вспомогательные движения – все указанные перемещения стола, выполняемые на быстром ходу.
https://pandia.ru/text/78/283/images/image002_45.gif" width="304" height="113 src="> а) б)
Рис. 2. Схемы фрезерования горизонтальных поверхностей
Фрезерование вертикальных поверхностей осуществляется на горизонтально-фрезерных и продольно-фрезерных станках торцевыми фрезерными головками (рис. 3, а), а на вертикально-фрезерных станках – боковыми зубьями концевой фрезы (рис. 3, б).
Рис. 4. Схемы фрезерования наклонных поверхностей
Фрезерование пазов: угловых (рис. 5, а), прямоугольных (рис. 5, б), Т-образных (рис. 5, в), типа ласточкин хвост (рис. 5, г), фасонных (рис. 5, д), шпоночных (рис. 5, е) производят на горизонтально - и вертикально-фрезерных станках.
Рис. 6. Схема фрезерования комбинированных поверхностей
Фрезерование фасонных поверхностей производят фасонными фрезами соответствующего профиля (рис.7).
 |
Рис. 7. Схема фрезерования фасонных поверхностей
Фрезерование зубчатых колес производят модульными дисковыми фрезами (рис. 8, а) на горизонтальных, а также модульными пальцевыми фрезами (рис. 8, б) на вертикально - фрезерных станках.
https://pandia.ru/text/78/283/images/image010_11.gif" width="321" height="169"> а) б)
a a
Рис. 9. Конструкции зуба фрезы
Фрезы с остроконечным зубом являются наиболее простыми и служат для обработки плоских поверхностей. Задняя поверхность зуба очерчивается по прямой линии m . Задняя поверхность фрез с затылованным зубом очерчивается по архимедовой спирали. Затылованный зуб применяется у фасонных фрез.
- по направлению зуба : прямые, винтовые и разнонаправленные;
- по общей конструкции: цельные, насадные и сборные. Цельные фрезы изготавливают из инструментальных сталей. У сборных фрез зубья (ножи) выполняют из быстрорежущей стали или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы пайкой или механически.
- по форме и назначению: цилиндрические, торцовые, концевые, шпоночные, дисковые, угловые, резьбовые, фасонные и другие.
- по способу крепления: концевые и насадные;
- по назначению: для обработки плоскостей, для обработки уступов, пазов и канавок, для изготовления резьб, для изготовления зубчатых колес.
1.5. Элементы цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями
Цилиндрическая фреза представляет собой многозубый режущий инструмент в виде тела вращения, на образующей поверхности которого расположены режущие зубья. Каждый зуб фрезы состоит из (рис. 10):
Передней поверхности (1), по которой сходит стружка;
Спинки зуба (2), которая может быть прямолинейной (рис. 10, б), дуговой (рис. 10, в) или криволинейной (рис. 10, г);
Главного режущего лезвия (3), которое выполняет основную работу резания и может быть прямым, наклонным или винтовым;
Задней поверхности (4) шириной f =1-2мм;
Ленточки (5) шириной к = 0,05 - 0,1 мм (оставляется при заточке для более точного изготовления фрез по диаметру).
1.6. Геометрические параметры цилиндрической фрезы с винтовыми зубьями
Для рассмотрения геометрических параметров цилиндрической фрезы проводим главную секущую плоскость N-N (рис.10), плоскость перпендикулярную к главной режущей кромке в рассматриваемой точке. Профиль зуба и его геометрические параметры рассматривают в плоскости N-N.
Передний угол g - это угол между передней поверхностью зуба и плоскостью, проходящей по радиусу.
Задний угол a - образован задней поверхностью и касательной плоскостью, проведенной через режущую кромку.
Выполнение работ" href="/text/category/vipolnenie_rabot/" rel="bookmark">выполнения работы
2.2.2. Ознакомиться с конструкцией и органами управления горизонтально-фрезерного станка. Изучить основные виды работ, выполняемых на нем. Выполнить схемы фрезерования.
2.2.3. Получить индивидуальное задание.
2.2.4. Назначить типы фрез с учетом профиля поверхностей детали индивидуального задания. Разработать эскизы наладок.
2.2.5. Назначить тип приспособления для закрепления детали индивидуального задания на станке.
2.2.6. Выполнить эскиз цилиндрической фрезы, указав ее составные элементы и геометрические параметры.
2.2.7. Составить отчет о работе.
2.3. Материалы и оборудование
1. Горизонтально-фрезерный станок модели 6П80Г.
3. Приспособления для закрепления заготовок: прижимные планки, прихваты, поворотные машинные тиски, призмы.
4. Чертеж детали индивидуального задания.
5. Плакаты.
Контрольные вопросы
1. Основные узлы станка модели 6П80Г и их назначение.
2. Классификация движений в станке.
3. Основные виды работ, выполняемых на фрезерных станках.
4. Основные приспособления, применяемые при выполнении работ на фрезерных станках.
5. Основные типы фрез.
6. Элементы и геометрические параметры цилиндрической фрезы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дальский A. M. Технология конструкционных материалов. / , и др. − М.: Машиностроение, 2008 − 560 с.
2. Фетисов и технология металлов / , и др. − М.: Высшая школа, 2008. – 876 с.
ОБРАБОТКА ДЕТАЛЕЙ НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
Методические указания
к выполнению лабораторной работы
Составили: АРТЕМЕНКО Александр Александрович
БАСКОВ Лев Васильевич
КОНОПЛЯНКИН Сергей Владимирович
Рецензент
Редактор
Подписано в печать Формат 60x84 1/16
Бум. тип. Усл.-печ. л. 1,16 (1,25) Уч.-изд. л. 1,1
Тираж 100 экз. Заказ Бесплатно
Саратовский государственный технический университет
Копипринтер СГТУ, 410054 7
Фрезерная обработка в последнее время набирает большую популярность, поэтому столь же востребована, как сверление деталей и токарная обработка. Суть её заключается в срезании слоя металла при помощи вращающейся, зубчатой фрезы. Фрезерование можно выполнять на заготовках из разных материалов, причем проделывается это как на специальных станках, так и вручную.
Назначение фрезерной обработки
При помощи различного вида фрез, можно более точно и качественно выполнять фрезеровку деталей. Это могут быть различные материалы, но наиболее распространенная обработка на металлах. А при помощи современных станков, оборудованных системами ЧПУ, есть возможность уменьшить количество брака, а также управлять при помощи не сложных числовых программ. Сейчас фреза заменена на лезвие в качестве рабочего инструмента, что и позволило уменьшить вероятность брака, делая заготовки максимально точно.
Для чего же нужна в обработке фрезеровка? При её помощи можно проводить отрезку в металлах, шлифовать, наносить специальные узоры, гравировать, а также делать токарные и другие работы в разных видах деятельности. В набор входит несколько многозубчатых, режущих фрез, а их крепление в станках определяет горизонтальный или вертикальный тип работы. В производстве также может использоваться фрезерование под некоторым углом, для чего предварительно устанавливают фрезу в необходимом направлении. В зависимости от вида обрабатываемой продукции, такое фрезерование имеет несколько способов. Но стоит отметить, что используется немалое количество разнообразных фрез, в частности это цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а также более сложные.
Сферы применения фрезеровки довольно разнообразны, она может использоваться в металлообработке, машиностроении, в ювелирном производстве, деревообработке и даже в дизайне и архитектуре.
Обработка металла фрезерованием производится вне зависимости от его прочности. Фрезы выбирают, исходя из того, какая нужна обработка, для плоскостей используют цилиндрические или торцевые типы фрез, в последних подбирают несимметрические схемы резания. То есть если детали правильной прямоугольной, квадратной и подобной формы, то чаще всего применяется два эти способа. Одинаковую профильную деталь можно сделать цилиндрической фрезой или с торца.
Фрезерная резка алюминия считается в наше время довольно популярной, так как алюминий широко используется в эксклюзивном дизайне, интерьере, для рекламных элементов, операторской техники и пр. Благодаря его легкости, прочности и низкой температуре плавления, он широко используется и с него не сложно вырезать различные изделия. На деталях сувенирных изделий, маркетинговой и кухонной продукции на современных высокотехнологических станках можно делать надписи, узоры, рельефность и пр. При этом они получаются без заусенцев, правильного габарита и формы, а также с идеальными краями.
Не малую популярность в наше время набрала объемная фрезеровка пластика, в особенности в 3D виде. Это довольно востребованные услуги, которые применяются для промышленных изделий, корпусов. Причем детали быстро делаются, так как довольно быстро работает станок фрезерно-гравировального типа, а цена за выполненные работы невысокая. Обрабатываются как шлицевые, так и фасонные и зубчатые детали, а также проделывают обработку отверстий, торцов, пазы. Из пластика в 3Д виде можно фрезеровать декоративные и пр. детали, формы для литья, полимерные корпуса и многое другое, создавая оригинальные и нужные формы изделий.
Классификация фрезерных работ
Как уже упоминалось, в зависимости от используемой фрезы, различают несколько видов фрезерования, а именно:
- Торцевое фрезерование, суть которого состоит в получении определенной формы деталей при помощи торцевой фрезы. Это необходимо в большинстве случаев для вырезания в изделиях подсечек, канавок, окошка, а также “колодец”, канавку и т. д. С её помощью также производят обратное фрезерование торца из внутренней части разного плана изделий. Фрезеровка торца нужна для получения деталей более точных габаритов, простоты монтажа и, по сути, срезанные торцы служат для передачи сжимающих усилий.
- Концевые, которые нужны для образований уступов в плоскостях вертикальной или горизонтальной формы.
- Цилиндрические, отличающиеся получением изделий в плоскостях соответствующей фрезой в обратном положении.
- Зубчатое.
- Фасонное, заключающееся в создании фасонных (сферы, эллипсы и пр.) деталей неправильной формы. Это фрезерование при помощи специальных фрез, в результате чего получаются фасонные изделия.
Также распространены в разных направлениях деятельности много других видов фрез, которые отличаются многофункциональностью, большими возможностями и точностью в выполнении работ. Используются винтовые канавки для создания зенкер, сверл и другого, отрезной фрезой нарезают различного габарита бруски, к тому же можно получить сложную форму детали криволинейным типом фрезы. Стоит отметить отличие фрезерования двойными дисками, шлицевую лезвию для создания пазов в деталях, а также более сложные формы их. Также можно создать определенную форму при недолгом применении видов фрезерования.
Кроме классификации фрезерования по видам фрез, также существует распределение их на вертикальное расположение в станке, горизонтальное и под углом.
Станки для таких работ, в свою очередь, разделяют на механические и лазерные. Существует направление режущего, движущего элемента совместно с изделием, что принять называть попутным типом обработки. Если же навстречу резцу движется изделие, тогда это считается встречная фрезеровка.
Стоит также отметить профильное фрезерование деталей как деревянных, так и металлических и пр. Это отличается в изделиях, которые идут выпуклой либо вогнутой формы. В этом случае необходимо более тщательно подходить к выбору технологического типа, что зависит в основном от габарита детали и сложности профилирования. Данный вид процесса проходит в три этапа: предварительная грубая и частично чистая фрезеровка, получистая и напоследок окончательная чистая. Часто для получения деталей высокого качества финишную обработку производят с большими подачами, а предыдущие операции выполняют отдельно на разных станках.
Так как для фрезеровки деталей цилиндрическим способом производится при не столь хорошем креплении, то чаще всего профильное фрезерование изделий делается торцевым способом. В основном это универсальный способ для многосерийного промышленного изготовления. В этом случае есть возможность воспользоваться несколькими способами фрезерования разных плоских поверхностей. Это использование двух зубил, фрез большого диаметра и нескольких зубил одновременно.
Работа в таком режиме может происходит значительно быстрее и спокойно, в особенности при использовании нескольких фрез сразу, расположенных с разных сторон от изделия. По этой причине фрезерование плоскостей при помощи торцевых фрез, более применяемое в производстве.
Осуществляется фрезерование, помимо этого, также при помощи ионного луча. Это относительно новый и высокотехнологический процесс, позволяющий удалить максимально точный слой металла. Ионное фрезерование производится под воздействием атома гелия на поверхность, главным условием является контроль напряжения и энергии. Другими словами, сегодня не обязательно полировать или шлифовать детали, это можно сделать на атомном уровне, а на раскаленный металл можно вставлять дополнительные детали.
Технологические этапы процесса
Что касается технологического процесса фрезеровки, то она состоит из несколько последовательностей, которым необходимо следовать:
- Изделие осторожно подводят со стороны поверхности, необходимой для обработки, к фрезеру, который в это время вращается.
- Отведя стол, отключают шпиндель, чтобы он не вращался.
- После этого нужно задать требуемую глубину прорезания.
- Запускают шпиндель.
- Изделие, расположенное на столе, вместе с ним подводят к стыковке с фрезой.
Обработку металлических деталей цилиндрической фрезой производят при длине фрезы на 10-15 мм более, чем есть изделие, а диаметр её подбирается, исходя из толщины разрезания и ширины. При выборе торцевых фрез работа будет делаться не так шумно, поскольку детали надежнее прикрепляются. Производительность предприятия будет высокой при использовании набора фрез, так как во многом упрощается задача. Все зависит от применяемых фрез, а это: совместные фрезы, зубила, двумя дисками одновременно, набора фрез, расположенных с разных боков заготовки и пр. Фрезерование плоскостей несколькими торцевыми фрезами делает сразу несколько обрезаний, а также исключает удары при работе.
Современные технологии позволяют проводить безопасную и с меньшим процентом брака обработку на , оборудованных системами ЧПУ. В некоторых случаях, как при обработке деталей повышенной твердости, можно на них делать шлифовку. Они гарантируют получение изделий по максимуму точной геометрической формы, а также производительность. Бывают как специального назначения, так и общего использования, но небольшие детали дома можно обрабатывать ручным электрическим фрезером. Управление на компьютере позволяет задать все параметры и выполнять максимально точно, к тому же есть возможность рассчитывать и создавать 3D модели непосредственно на станке.
Благодаря современным технологиям, фрезерная обработка приобретает большую популярность в разных отраслях производств. Что касается металла, то можно на станках делать как алюминиевые, так и стальные, титановые изделия. Вне зависимости от материала, фрезерованием можно делать детали специального назначения, эксклюзивные, ювелирные и др. И только на станках, оборудованных системами ЧПУ, можно выполнять лазерную фрезеровку деталей сложной формы. Это дорогостоящая, но качественная обработка возможна без предварительной шлифовки.
Базированием называется придание детали определенного положения относительно режущего инструмента при ее механической обработке на станках. Оно осуществляется путем доведения базовых поверхностей детали до соприкосновения с установочными элементами приспособления. При этом, если установочная и исходная базы детали не совпадают, неизбежно возникает погрешность базирования, величина которой определяется предельными отклонениями исходной базы относительно режущего инструмента. О погрешности базирования можно говорить только при обработке способом автоматического получения заданного размера, когда для всей партии обрабатываемых деталей настройка режущего инструмента постоянна. И, наоборот, при обработке способом пробных проходов при любом расположении установочной и исходной баз погрешность базирования отсутствует, так как для каждой обрабатываемой детали расположение режущего инструмента корректируется по исходной базе.
Погрешность выдерживаемого размера обрабатываемой детали DИ можно представить как сумму погрешности базирования - D баз и всех прочих погрешностей, связанных с процессом обработки - w.
Откуда, допускаемое значение погрешностей базирования
(3.2)
Следовательно, обеспечение требуемой точности размера возможно при соблюдении условия
где - фактическое значение погрешности базирования.
При обратном соотношении этих величин, во избежание брака, необходимо уменьшить значение , для чего необходимо:
Или изменить схему базирования;
Или ужесточить допуски на базисные размеры;
Или расширить поле допуска выдерживаемого размера (если это не нарушает правильность функционирования детали).
Величина рассчитывается аналитически и представляется виде полного дифференциала уравнения размерной цепи, в котором приращение вектора, связывающего исходную базу детали с установочной базой приспособления, выражена через соответствующего приращения базисных размеров.
Объясним суть метода на примере.
Предположим у детали цилиндрической формы требуется профрезеровать уступ, выдержав размер И (см. рис.3.1).
1. При установке на плоскости (схематически показанной на рис. 3.2), погрешность базирования будет равна нулю, т.к. исходная база у всех заготовок занимает одно и то же положение и совпадает с установочной.
Рис. 3.2 Рис. 3.3
Исходя из равенства И=Н (с учетом, что Н = const, DН = 0), можем написать, что
(3.5)
2. Оставив все прочие условия постоянными, вместо приспособления, показанного на рис 3.2, примем для установки деталей призму, схематически показанную на рис 3.3.
При данной установке, где исходная и установочная базы не совпадают, будем иметь погрешность базирования, что зависит от погрешности заданного размера DD . При этом исходный размер выражается в соответствии с рис 3.3:
. (3.6)
Подставляя значение О / К (что определяется из DОО / m ) в выражении (3.6), получим
. (3.7)
Откуда погрешность базирования (с учетом, что DН= 0) будет равна
(3.8)
Итак, при этом, погрешность базирования имеет место и обратно пропорциональна величине погрешности заданного размера - DD=d D .
Работа выполняется на вертикально фрезерном станке.
Режущий инструмент – фреза концевая с цилиндрическим хвостовиком, диаметром D =25мм.
Заготовка – валики, в количестве 5 штук с диаметром Æ20 -0,36 мм, длиной L= 100мм, (желательно брать партию заготовок с большим полем рассеивания).
Работу следует выполнять в следующей последовательности:
1) Ознакомиться с рабочим чертежом заготовки (рис 3.1.) и схемами установки (рис 3.2 и 3.3)
2) Установить заготовку по первой схеме и по заданной настройке, обработать партию деталей с одного конца. Величина исходного размера и режимы резания задаются руководителем занятий.
3) Установить детали по второй схеме см. рис. 3.3) и профрезеровать уступ с другой стороны. Во избежание путаницы, на торцевых поверхностях наносить знаки кернером.
В промышленности широко применяются одношпиндельные фрезерные станки - горизонтальные, вертикальные и универсальнофрезерные горизонтальные. Имеются, кроме того, специализированные и специальные фрезерные станки. К специализированным фрезерным станкам относятся многошпиндельные продольно-фрезерные с расположением шпинделей в различных плоскостях; торцово-фрезерные для обработки плоскостей, карусельно-фрезерные с вращающимися столами; барабанно-фрезерные с вращающимся барабаном и копировально-фрезерные для обработки фасонных поверхностей. К специальным станкам относятся резьбофрезерные, шпоночно-фрезерные, агрегатно-фрезерные и реечные.
В одношпиндельном горизонтально-фрезерном станке шпиндель расположен горизонтально; в вертикально-фрезерном станке - вертикально; в остальном устройство станка принципиально не отличается от горизонтально-фрезерного. Вертикально-фрезерные станки снабжают как прямоугольными, так и круглыми столами.
Универсально-фрезерные станки отличаются от описанных тем, что они имеют поворотный стол, который позволяет выполнять операции по фрезерованию винтовых канавок (например, у спиральных сверл) и зубчатых колес с винтовыми зубьями.
Продольно-фрезерный станок является характерным для группы специализированных фрезерных станков. Такие станки изготовляют с одним или несколькими вертикальными и горизонтальными шпинделями; в последнем случае заготовку можно обрабатывать одновременно с нескольких сторон. На рис. 175, а показан общий вид четырехшпиндельного продольно-фрезерного станка. По направляющим станины 1 может перемещаться стол 2, на котором закрепляют заготовки. Обработку выполняют фрезами, установленными в шпинделях, находящихся в шпиндельных бабках 3, 5, 6 и 7. Так как стол неподвижен, то чтобы получить требуемые размеры при обработке, инструмент устанавливают выдвижением шпинделей вдоль их оси и перемещением шпиндельных бабок 5 и 6 по направляющим поперечины 4 перпендикулярно осям шпинделей этих бабок.
Барабанно-фрезерные станки относятся к группе непрерывно действующих станков. Они имеют преимущественное распространение в крупносерийном и массовом производстве. На таких станках может производиться одновременная обработка двух плоскостей заготовок. На рис. 175, б приведена схема станка. На валу 5, проходящем через раму станины, смонтирован барабан 3, имеющий форму правильного четырехугольника (а иногда пяти- и шестиугольника), на гранях которого установлены приспособления 6 для закрепления детали. Вал вместе с барабаном 3 вращается от отдельного привода 4. Частота вращения барабана может регулироваться коробкой подач, помещенной в корпусе станины.
На двух стойках 1 размещены фрезерные головки 2, которые представляют собой самостоятельные узлы с индивидуальными приводами. Фрезерные головки могут перемещаться на стойках и закрепляться в любом положении согласно настройке станка.
Для регулирования глубины фрезерования шпиндели кроме вращательного движения имеют поступательное движение по направлению оси вращения. Производительность станка зависит от количества одновременно обрабатываемых заготовок и частоты вращения барабана.
На фрезерных станках плоские поверхности можно обрабатывать цилиндрическими фрезами при движении стола станка с закрепленной заготовкой навстречу направлению движения зубьев, т. е. методом встречного фрезерования (рис. 176, а) или в том же направлении методом попутного фрезерования (рис. 176, б). В обоих случаях стружка, снимаемая каждым зубом фрезы, имеет форму запятой, но в первом случае толщина стружки постепенно увеличивается в процессе резания, а во втором уменьшается.
Преимущество встречного фрезерования заключается в плавном увеличении нагрузки на зуб и во врезании зубьев в металл под коркой. Недостатком этого метода является стремление фрезы оторвать заготовку от поверхности стола.
Точность фрезерования зависит от типа станка, инструмента, режимов резания и других факторов. При фрезеровании может быть достигнута точность по 8…11-му квалитетам, а при скоростном и тонком фрезеровании - до 7-го квалитета. Шероховатость поверхности при чистовом фрезеровании Rа=6,3…1,6 мкм.
На рис. 177 приведены различные виды обработки на фрезерных станках: α - обработка плоскости цилиндрической фрезой; б - обработка плоскости торцевой фрезой; в, г - обработка вертикальной плоскости и паза дисковой трехсторонней фрезой; д - обработка паза концевой фрезой; е - обработка боковых плоскостей двумя торцевыми фрезами; ж - обработка сложного профиля набором фрез.
Горизонтально-фрезерные и вертикально-фрезерные станки относят к универсальному виду оборудования. Схемы компоновок вертикально-фрезерного и горизонтально-фрезерного станков представлены на рис.4.1 (обозначения аналогичных узлов станков приняты для схем «а» и «б» одинаковыми).
Рис.4.1. Схемы компоновок вертикально-фрезерного (а) и горизонтально-фрезерного (б) станков
В станине 1 (рис.4.1,б) горизонтально-фрезерного станка размещена коробка скоростей 2 и вмонтирован шпиндель 8, в котором закрепляют режущий инструмент. На горизонтально-фрезерных станках в основном используют насадные фрезы (цилиндрические, дисковые, угловые), которые можно закреплять с помощью центровой оправки, вставляемой в коническое отверстие шпинделя. На направляющей хобота 10 станка монтируют подвески 11, поддерживающие правый консольный конец оправки. Фреза со шпинделем совершает главное вращательное движение. Движение на фрезу передается от шпинделя через шпонку. Заготовку устанавливают в приспособлении, которое закрепляется на столе 7. При небольшом объеме производства в качестве приспособления применяют универсальные машинные тиски, прижимные планки и т.п. В массовом производстве используют специальные приспособления с механизированным приводом.
При обработке на горизонтально-фрезерном станке, как правило, используют продольную подачу, которую заготовка совершает вместе со столом при его перемещении по направляющим поперечных салазок 6. Реже используют поперечную и вертикальную подачи. Поперечная подача осуществляется при перемещении поперечных салазок по направляющей консоли 5, а вертикальная – при перемещении консоли по вертикальным направляющим станины. На универсальных горизонтально-фрезерных станках имеется дополнительная поворотная плита, которая позволяет поворачивать стол с заготовкой вокруг вертикальной оси на определенный угол по отношению к направлению продольной подачи.
На рис.4.1,а представлена схема компоновки вертикально-фрезерного станка. По вертикальным направляющим станины 1 станка перемещается консоль 5. Установочное вертикальное положение консоли зависит от габаритных размеров заготовки. Заготовка, установленная на столе станка, может получить движение подачи в трех направлениях: продольном вместе со столом 7; поперечном вместе с салазками 6; вертикальном вместе с консолью. Перемещение поперечных салазок и продольного стола осуществляется шаговыми электродвигателями с гидроусилителями. В консоли размещается привод - коробка подач 4. При обработке на вертикально-фрезерном станке в основном используют продольную и поперечную подачи в зависимости от пространственного расположения обрабатываемой поверхности заготовки. Вертикальную подачу на этом станке используют очень редко.
На вертикально-фрезерных станках шпиндель 8 вмонтирован в поворотную фрезерную головку 9, его можно поворачивать вокруг горизонтальной оси вместе со шпиндельной головкой.
Вертикально-фрезерные станки с ЧПУ, которые проектируются на базе универсальных станков, позволяют осуществлять программированные перемещения салазок, стола, шпинделя и автоматически устанавливать заготовку относительно инструмента по заданным координатам.
Для обработки на фрезерных станках в качестве режущего инструмента используют фрезы различных типов. Тип фрезы для каждого конкретного случая обработки выбирается в зависимости от вида обрабатываемой поверхности заготовки и модели используемого оборудования. Цилиндрические и дисковые односторонние фрезы имеют режущие кромки, расположенные на наружной цилиндрической поверхности. У дисковых двухсторонних, торцовых насадных, угловых, шпоночных и концевых фрез режущие зубья располагаются на наружной цилиндрической и одной торцовой поверхностях. У дисковых трехсторонних фрез зубья расположены на наружной цилиндрической поверхности и двух торцах. Соответственно, такими инструментами можно одновременно обработать одну, две или три плоскости.
В зависимости от типа режущего инструмента различают:
1) периферийное фрезерованиелезвийным инструментом;
2) торцовое фрезерование лезвийным инструментом;
3) охватывающее фрезерование инструментом, зубья которого расположены на внутренней поверхности его корпуса.
Конструктивно фрезы изготавливаются либо с осевым отверстием (насадные), либо с коническим или цилиндрическим хвостовиком (концевые). Эта конструктивная особенность обусловливает способ крепления инструмента на станке (рис.4.2). Насадные фрезы закрепляют на оправках 5, хвостовые – в отверстие шпинделя напрямую или через переходную втулку 3. При этом инструмент вместе с втулкой жестко крепится к шпинделю 2 специальным длинным резьбовым элементом 1, называемым шомполом.
Рис.4.2. Способы крепления фрез: а – хвостовых; б – насадных: 1 – шомпол; 2 – шпиндель; 3 – втулка; 4 – шпонка торцовая; 5 – оправка; 6 – втулка; 7 – инструмент (фрезы); 8 – шпонка осевая; 9 – гайка; 10 – цапфа оправки; 11 – серьга; 12 – хобот
Некоторые наиболее распространенные схемы фрезерования различных поверхностей на универсальных фрезерных станках показаны на рис.4.3.