Фрезерование концевыми фрезами

Содержание

Фрезерование концевыми фрезами

1. Конструктивные особенности и виды концевых фрез
   1. Шпоночные концевые фрезы
   2. Угловые концевые фрезы
   3. Т-образные концевые фрезы
2. Оборудование для фрезерования концевыми фрезами
   1. >Патроны для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками
   2. Патроны для концевых фрез с коническими хвостовиками
   3. Цанговые патроны
   4. Патроны с регулируемыми эксцентриками
3. Выбор скорости подачи фрез
4. Основные технологии фрезерования концевыми фрезами
5. Фрезерование уступов концевыми фрезами
   1. Основные параметры
   2. Выбор инструмента
   3. Расчет режима резания
   4. Подготовка к работе и выполнение операции
6. Фрезерование сквозных пазов концевыми фрезами
7. Фрезерование замкнутых пазов концевыми фрезами
   1. Выбор инструмента
   2. Расчет режима резания
   3. Выполнение операции
8. Фрезерование наклонных плоскостей цилиндрическими концевыми фрезами
   1. Фрезерование с поворотом заготовок
   2. Фрезерование с поворотом шпинделя станка
9. Фрезерование наклонных плоскостей угловыми концевыми фрезами
10. Фрезерование закрытых шпоночных канавок шпоночными концевыми фрезами
    1. Выбор инструмента
    2. Расчет режима резания
    3. Подготовка к работе и выполнение операции
11. Обработка концевыми фрезами специальных пазов
    1. Фрезерование Т-образных пазов
    2. Фрезерование паза типа «ласточкин хвост»
12. Контурное фрезерование концевыми фрезами
    1. С комбинированием ручных подач
    2. С использованием круглого поворотного стола
13. Правила фрезерования и полезные советы

Фрезерование концевыми фрезами

Фрезерование концевыми фрезами применяется для:

1. обработки пазов, уступов;

2. объемного копирования;

3. фасонной обработки поверхностей;

4. снятия свесов у щитов, облицованных различными материалами;

5. контурной обработки деталей;

6. выполнения иных операций.

В этой статье мы расскажем в деталях о концевых фрезах и технологиях обработки уступов, скосов, а также пазов различных форм.

Фотография №1: фрезерование концевой фрезой

Конструктивные особенности и виды концевых фрез

Монолитные и сборные обычные (цилиндрические) и иные концевые фрезы состоят из рабочих частей и хвостовиков. Они могут быть цилиндрическими и коническими, а зубья — нормальными и мелкими. Инструменты с нормальными зубьями применяют для получистовой и чистовой обработки, а крупнозубые фрезы — для черновой.

Изображение №1: концевая фреза с конусом Морзе (коническим)

Важно! Концевые фрезы имеют небольшие диаметры (3–60 мм). Из-за этого для обеспечения оптимальных скоростей резания инструменты вращаются с высокими частотами. При относительно небольших скоростях подачи нагрузка на 1 зуб минимальна. Это обеспечивает высокое качество обработки.

Монолитные концевые фрезы могут быть:

1. целиком изготовлены из быстрорежущей или легированной стали;

2. целиком выполнены из твердых сплавов;

3. спаянными (материал хвостовика — конструкционная сталь, а рабочей части — твердый сплав).

Кроме этого существуют концевые фрезы с твердосплавными пластинами.

Изображение №2: цилиндрическая концевая фреза с твердосплавными пластинами

Главное преимущество таких фрез — возможность смены пластин без снятия режущего инструмента. Твердосплавные концевые фрезы (с пластинами и без) применяют для получения пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Инструменты могут иметь затылованные и остроконечные зубья. Такие модели называют обдирочными. Их применяют для черновой обработки заготовок, полученных литьем и свободной ковкой.

Изображение №3: обдирочная концевая фреза с затылованными зубьями

Инструменты с острозаточенными зубьями имеют неравномерный окружной шаг. Такие обдирочные фрезы отличаются более высокими производительностью (+ 60–70 %), вибростойкостью и сроком службы.

Изображение №4: обдирочная концевая фреза с остроконечными зубьями

Кроме цилиндрических инструментов существуют концевые фрезы специального назначения. К ним относятся шпоночные, угловые и Т-образные модели.

Шпоночные концевые фрезы

Их применяют для фрезерования шпоночных пазов. Инструменты имеют 2 режущих зуба и торцевые режущие кромки. Они направлены не наружу (как у сверл), а внутрь инструментов.

Изображение №5: шпоночная концевая фреза

Шпоночная фреза может углубляться в материал при осевой подаче (высверливается отверстие), а затем двигаться в сторону при продольной. В результате получается шпоночный паз.

Важно! Переточку таких фрез производят по задним поверхностям торцевых кромок. После операций диаметры инструментов не изменяются.

Угловые концевые фрезы

Их применяют для фрезерования наклонных плоскостей и пазов, имеющих угловые профили. Инструменты бывают одноугловыми и двухугловыми. У первых режущие кромки расположены на конических поверхностях и торцах, а у вторых — только на конических поверхностях. Причем двухугловые фрезы могут быть симметричными. У таких инструментов усилия, возникающие при работе угловых кромок зубьев уравновешиваются. Такие фрезы работают более плавно.

Изображение №6: рабочие части угловых концевых фрез

Вершины угловых фрез закругляют. Это продлевает срок службы инструментов.

Т-образные концевые фрезы 

Их применяют для обработки Т-образных пазов.

Изображение №7: конструкция и характеристики Т-образных концевых фрез

Эти фрезы часто ломаются. Это обусловлено сложностью обработки Т-образных пазов, при которой отвод стружки сильно затрудняется. Такие фрезы имеют разнонаправленные зубья и угловые поднутрения.

Оборудование для фрезерования концевыми фрезами

Для фрезерования концевыми фрезами применяются горизонтальные и вертикальные фрезерные станки. Инструменты устанавливают в различные по конструкции патроны.

Патроны для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Концевые фрезы с цилиндрическими хвостовиками фиксируют при помощи таких патронов.

Изображение №8: патрон для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Они состоят из корпусов (1), гаек (2) и кулачков (3). Корпус устанавливается в шпинделе и затягивается шомполом. Кулачки зажимают инструмент при помощи кольцевой (4) и промежуточных пружин.

Патроны для концевых фрез с коническими хвостовиками

Имеют такую конструкцию.

Изображение №9: патрон для концевых фрез с коническими хвостовиками

Корпус (3) закрепляется в шпинделе станка при помощи шомпола. В сменной втулке (4) имеется винт (5), предназначенный для фиксации фрезы. Пояски втулки проходят через отверстия навернутой на корпус гайки (2) и вставляются в имеющиеся на торце пазы. Положение гайки регулируется при помощи специального винта (6).

Важно! Сменные втулки имеют стандартные размеры, соответствующие конусам Морзе.

Цанговые патроны

Предназначены для крепления концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками.

Изображение №10: цанговый патрон

Конический хвостовик такого патрона затягивается в шпинделе станка при помощи шомпола. Спереди имеется выточка. В нее входит цанга (1). Это коническая разрезная втулка имеющая отверстие, диаметр которого соответствует диаметру хвостовика закрепляемой фрезы. Для ее фиксации цанга сжимается гайкой (2).

Патроны с регулируемыми эксцентриситетами

Состоят из корпусов (1), колпачковых гаек (3) и втулок (2).

Изображение №11: патрон с регулируемым эксцентриком

Втулка в таком патроне эксцентрично закреплена по отношению к оси вращающейся фрезы (4). Она крепится при помощи двух винтов (5). При поворачивании втулки регулируется ширина паза.

Выбор скорости подачи фрез

Выбор скорости подачи фрезы напрямую зависит от материала заготовки.

1. Алюминий и сплавы на его основе — 200–420 м/мин.

2. Бакелит — 40–110 м/мин.

3. Нержавеющая сталь — 45–95 м/мин.

4. Термопласты и древесина — 300–500 м/мин.

5. Латунь — 130–320 м/мин.

6. Бронза — 90–150 м/мин.

7. ПВХ — 100–2500 м/мин.

Основные технологии фрезерования концевыми фрезами

Расскажем об основных технологиях фрезерования концевыми фрезами на примере конкретных операций.

Фрезерование уступов концевыми фрезами

Рассмотрим фрезерование двух уступов в бруске. Цель — получение ступенчатой шпонки.

Основные параметры

1. Ширина фрезерования — 5 мм.

2. Глубина резания — 12 мм.

3. Чистота поверхности — 5.

Выбор инструмента

Для этой операции отлично подойдет концевая фреза (диаметр — 16 мм) с нормальными зубьями и цилиндрическим хвостовиком. Чтобы стружка отводилась вверх, винтовые канавки должны быть направлены вправо.

Расчет режима резания

Рассчитаем частоту вращения шпинделя. При скорости подачи 25 м/мин. она будет равна:

n = (1000*v)/(π*d) = (1000*25)/(3,14*16) = 500 об./мин.

Подача на один зуб — 0,03 мм. Вычислим минутную подачу.

s = s_зуб*z (чистота поверхности)*n = 0,03*5*500 = 75 мм/мин.

Подготовка к работе и выполнение операции

Фрезерование каждого уступа проходит по следующей схеме.

1. Закрепите заготовку в тисках, а фрезу — в патроне шпинделя станка.

2. Установите лимб коробки подач на 80 мм/мин., а лимб коробки скоростей — на 500 об./мин.

3. Запустите вращение шпинделя.

4. Подведите заготовку под фрезу.

5. Поднимите стол до легкого касания фрезой верхней плоскости заготовки.

6. Установите кулачки выключения продольной подачи на длину фрезерования.

7. Обработайте деталь с двух сторон.

Изображение №12: фрезерование уступов концевой фрезой

Фрезерование сквозных пазов концевыми фрезами

Для фрезерования сквозных пазов обычно берут концевые фрезы, диаметры которых соответствуют чертежным размерам пазов с допустимыми отклонениями.

Важно! Так делают в случаях, если концевые фрезы не имеют радиального биения. При его наличии ширина паза получится больше заданной. Итог— брак.

Для обработки сквозных пазов чаще всего берут новые концевые фрезы. При работе с переточенными инструментами для соблюдения точности пазов можно использовать патроны с регулируемыми эксцентриками. Технология фрезерования сквозных пазов не отличается от описанной выше.

Фрезерование замкнутых пазов концевыми фрезами

Задача — профрезеровать в планке замкнутый паз. Длина — 32 мм. Ширина — 16 мм.

Изображение №13: чертеж планки

Выбор инструмента

Подойдет та же самая фреза с пятью зубьями (z = 5).

Расчет режима резания

Заданная подача фрезы — 0,01 мм/зуб. Скорость резания — 25 м/мин. Частота — 500 об./мин. Вычислим минутную подачу.

s = s_зуб*z*n = 0,01*5*500 = 25 мм/мин.

Минимальная подача на станке — 31,5 мм/мин. Устанавливаем именно ее. Рассчитаем фактическую подачу на один зуб.

s_зуб = s/(z*n) = 31,5/(5*500) = 0,013 мм/зуб.

Выполнение операции

При фрезеровании сквозных пазов:

1. сначала дают ручную вертикальную подачу для того, чтобы фреза врезалась в материал на 4–5 мм;

2. после этого включают механическую продольную подачу и вырезают глухой паз нужной длины;

3. постепенно поднимают стол до получения сквозного отверстия.

Изображение №14: закрепление заготовки и фрезерование сквозного паза

Фрезерование наклонных плоскостей цилиндрическими концевыми фрезами

Для фрезерования наклонных плоскостей концевыми фрезами применяют две технологии.

1. Фрезерование с поворотом заготовок

Эта технология предполагает использование универсальных поворотных тисков. Заготовки в них крепятся так же, как и в обычных.

Изображение №15: фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой с поворотом заготовки

Важно! Обрабатываемая наклонная плоскость должна располагаться параллельно столу.

2. Фрезерование с поворотом шпинделя станка

Это возможно как на вертикальных, так и на горизонтальных фрезерных станках. Первые для этого должны обладать функцией поворота бабки со шпинделем вокруг горизонтальной оси, а вторые — накладными вертикальными головками. Для фрезерования просто устанавливают нужные углы наклона.

Изображение №16: фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой под углом 60°

Фрезерование наклонных плоскостей угловыми концевыми фрезами

Выполняется на горизонтальных фрезерных станках. Обработка заготовок угловыми фрезами происходит на меньших скоростях подачи и резания. Это связано с трудными условиями работы.

К примеру, при глубине фрезерования 12 мм назначают скорость резания 11,8 м/мин. Частота вращение шпинделя — 50 об./мин.

Изображение №17: фрезерование наклонной плоскости угловой концевой фрезой

Обратите внимание! Чтобы избежать брака при фрезеровании наклонной плоскости:

1. перед операцией удостоверьтесь в точности разметки;

2. закрепите заготовку максимально надежно;

3. тщательно очистите тиски и стол от стружки;

4. проверьте угол наклона инструмента или универсальных тисков.

Фрезерование закрытых шпоночных канавок шпоночными концевыми фрезами

Выполняется на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках. Рассмотрим фрезерование шпоночной канавки с шириной 10 мм и глубиной 4 мм.

Изображение №18: фрезерование закрытой шпоночной канавки

Выбор инструмента

Для этой операции возьмем шпоночную фрезу с диаметром 10 мм. Если она перетачивалась, необходимо проверить диаметр рабочей части микрометром.

Расчет режима резания

Заданная скорость резания — 25,2 м/мин. Частота вращения — 800 об./мин. Подача — 0,03 мм/зуб. Количество зубьев — 2. Рассчитаем минутную подачу.

s = 0,03*2*800 = 48 мм/мин.

Подготовка к работе и выполнение операции

После закрепления фрезы в патроне проверьте ее радиальное биение по индикатору. Ширина канавки не должна выйти из допуска. Фрезерование шпоночных канавок происходит так же, как и рассмотренная выше обработка замкнутых пазов.

Обработка концевыми фрезами специальных пазов

К ним относятся Т-образные пазы и пазы типа «ласточкин хвост». Их фрезерование обычно выполняется на вертикальных фрезерных станках.

Фрезерование Т-образных пазов

Фрезерование простых Т-образных пазов включает в себя 2 этапа.

1. При помощи цилиндрической концевой фрезы получают прямоугольный паз.

2. При помощи Т-образной фрезы делают паз Т-образным.

Если необходимо получить паз с заваленными кромками, делают третий переход. Фаски снимают при помощи угловой фрезы.

Изображение №19: три этапа фрезерования Т-образного паза с заваленными кромками

Фрезерование паза типа «ласточкин хвост»

Также происходит за 2 этапа.

1. При помощи цилиндрической концевой фрезы получают прямоугольный паз.

2. При помощи угловой фрезы типа «ласточкин хвост» завершают операцию.

Изображение №20: фрезерование паза типа «ласточкин хвост»

Контурное фрезерование концевыми фрезами

Существуют две основные технологии контурного фрезерования концевыми фрезами.

С комбинированием ручных подач

Технология выглядит так.

1. Заготовка фиксируется на столе или в тисках.

2. Деталь обрабатывается концевой фрезой по размеченному контуру (стол при этом перемещается в продольном и поперечном направлениях).

Обратите внимание! За один раз профрезеровать контур невозможно. Деталь сначала обрабатывают начерно, а затем — начисто.

Изображение №21: фрезерование криволинейного контура с комбинированием ручных подач

С использованием круглого поворотного стола

При фрезеровании заготовок на круглых поворотных столах контуры дуг образуются за счет их круговых подач. Приспособления бывают ручными и механическими. По этой технологии получают высокоточные контуры.

Изображение №22: круглый поворотный стол с ручной подачей

Обратите внимание! Выше мы рассмотрели лишь основные сферы применения концевых фрез. Об иных операциях и особенностях их выполнения читайте в специальной литературе.

Правила фрезерования и полезные советы

1. Станок, его шпиндель и стол должны быть чистыми.

2. Не используйте неподходящие рукоятки и ключи.

3. При фиксации в тисках поковок, черных отливок и заготовок из проката одевайте на губки накладки из латуни, меди или алюминия.

4. Накладки также нужны при фрезеровании обработанных деталей и заготовок.

5. Заготовки и зажимные приспособления должны быть очищены от стружки.

6. Не забывайте снимать заусенцы после переходов.

7. Не зажимайте слишком сильно тонкие заготовки.

8. Перед опусканием и поднятием стола не забывайте проверять затяжку.

9. В процессе фрезерования следите за инструментом. О том, что фреза затупилась, можно понять по вибрациям станка и чрезмерному нагреву стружки.

10. Не подводите детали под фрезы резко.