Лабораторна робота № 10
Обробка поверхонь на фрезерних верстатах

Мета роботи: вивчити типові способи обробки поверхонь, ріжучий інструмент та обладнання при фрезеруванні; набути практичних навичок з обробки заготовок на фрезерних верстатах.

1  ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Фрезеруванням називається технологічний метод обробки поверхонь заготовок різанням, при якому різальний інструмент - фреза - виконує обертальний (головний) рух, а заготовка, що оброблюється, - поступальний рух подачі.

Фрезерування – це високопродуктивний і розповсюджений у машинобудуванні метод обробки поверхонь заготовок багатолезовим різальним інструментом - фрезою.

На фрезерних верстатах обробляють горизонтальні, вертикальні та похилі поверхні, фасонні поверхні, пази різного профілю.

Технологічний метод формоутворення поверхонь фрезеруванням визначається головним обертальним рухом інструмента і, зазвичай, поступальним рухом  подачі заготовки. Подачею може бути і обертальний рух заготовки навколо осі стола, який обертається.

Фреза - різальний  інструмент, що являє собою тіло обертання, на твірній або торцевій поверхні якого, або на обох цих поверхнях, розташовані різальні зубці.

Фрезерування - один з дуже продуктивних і поширених методів обробки різанням. Цим методом обробляють площини, фасонні поверхні, пази, канавки, нарізають зубці в зубчастих колесах, різьби тощо.

                   а)                                                                        б)

Рисунок 46 – Схеми фрезерування площин фрезою:

а – циліндричною; б – торцевою

Точність обробки і шорсткість обробленої поверхні при фрезеруванні залежать від типу верстата, застосовуваних фрез, режимів різання і інших факторів та можуть досягати 9 ... 11 квалітетів і 7 ... 8 класів шорсткості поверхні.

На рис. 46 показані схеми обробки площин циліндричною і торцевою фрезами. Ці види фрезерування є найбільш поширеними.

1.1 Типи фрез і основні види фрезерних робіт

Залежно від форми і призначення фрези поділяються на циліндричні, торцеві, дискові, кінцеві, кутові, фасонні, різьбові, черв'ячні і т.п.

За конструктивними ознаками фрези поділяють на суцільні і з вставними зубцями (ножами). Залежно від способу кріплення фрез на верстаті розрізняють фрези насадні, які мають отвір і закріпляються на оправці, і фрези кінцеві з конічним або циліндричним хвостовиком.

Горизонтальні площини обробляють циліндричними фрезами на горизонтально-фрезерних верстатах або торцевими фрезами на вертикально-фрезерних і поздовжньо-фрезерних верстатах (рис. 47, а, б).

Найбільш продуктивною є обробка площин торцевими фрезами, оснащеними пластинками з твердих сплавів.

Вертикальні площини обробляють на горизонтально-фрезерних верстатах торцевими (рис. 47, в) або дисковими (рис. 47, л) фрезами, на вертикально-фрезерних – кінцевими фрезами (рис. 47, г).

Похилі площини обробляють на горизонтально-фрезерних верстатах кутовими фрезами (рис. 47, д) або на вертикально-фрезерних верстатах з поворотною головкою – торцевими. При цьому шпиндель верстата повертають на потрібний кут (рис. 47, е).

Прямокутні пази фрезерують дисковими фрезами на горизонтально-фрезерних або кінцевими фрезами - на вертикально-фрезерних верстатах (рис. 47, ж, н).

Пази Т-подібні і типу ластівчиного хвоста фрезерують на вертикально-фрезерних верстатах фрезами відповідного профілю (рис. 47, и, к).

Шпонкові канавки прямокутного перерізу обробляють на вертикально-фрезерних верстатах кінцевими (рис. 47, м) або спеціальними шпонковими фрезами (рис. 47, н), або на горизонтально-фрезерних верстатах – дисковими фрезами (рис. 47, л).

Фасонні поверхні обробляють фасонними фрезами відповідного профілю найчастіше на горизонтально-фрезерних верстатах (рис. 47, п), а складні просторові фасонні поверхні – на спеціальних копіювально-фрезерних верстатах.

Складні поверхні, що є сполученням горизонтальних, вертикальних і похилих площин, часто фрезерують набором фрез на горизонтально-фрезерних і поздовжньо-фрезерних верстатах (рис. 47, р).

Рисунок 47 – Приклади робіт, що виконуються на фрезерних верстатах

1.2 Типи фрезерних верстатів

Існує велика кількість типів фрезерних верстатів як універсальних широкого призначення, так і спеціалізованих, наприклад, шпонко-фрезерні, різьбо-фрезерні тощо. Найбільш розповсюдженими є консольні горизонтально-фрезерні та вертикально-фрезерні верстати.

Консольними фрезерні верстати називають тому, що стіл їх розташований на консольній балці, яка може переміщуватись по вертикальних напрямних станини. На цих верстатах виконують різні фрезерні роботи, вони є найбільш поширеними фрезерними верстатами.

На рис. 48 показані схеми горизонтально-фрезерного та вертикально-фрезерного верстатів. Основні вузли верстатів – фундаментна плита 1, станина 2, електродвигун з клинопасовою передачею 3, коробка швидкостей 4, шпиндель 5, хобот 6, підвіски 7 для закріплення оправки з фрезою, стіл 8, поперечні полозки 9, консоль 10, коробка подач 11.

Оброблювана деталь встановлюється на столі, який може переміщуватися в поздовжньому, поперечному, а також разом з консоллю у вертикальному напрямах.

Деякі горизонтально- та вертикально-фрезерні верстати мають стіл, який може бути повернутий в горизонтальній площині на кут ± 45°. Такі верстати називаються універсально-фрезерними

Рисунок 48 – Схеми горизонтально-фрезерного (а)

та вертикально-фрезерного (б) верстатів

1.3 Режими різання при фрезеруванні

Від правильного вибору елементів режиму різання – глибини різання, подачі і швидкості різання – залежить продуктивність процесу фрезерування, точність і шорсткість обробленої поверхні, потрібна потужність верстата. При встановленні оптимального режиму різання насамперед визначають глибину різання, потім – найбільшу технологічно допустиму подачу і, нарешті, за прийнятими значеннями  t і S швидкість різання. При фрезеруванні розрізняють хвилинну подачу S_хв - переміщення оброблюваної деталі мм/хв; подачу за оберт  S₀ - переміщення деталі за один оберт фрези, мм; подачу на зубець S_z - переміщення деталі при повороті фрези на кут між двома сусідніми зубцями, мм/зуб.

S_хв = S₀ n = S_z Z n.

Швидкість різання V - колова швидкість найбільш віддаленої від осі обертання точки різальної кромки фрези:

V = pDn / 1000 м/хв,

де D - зовнішній діаметр фрези, мм.

До елементів режиму різання при фрезеруванні відноситься також ширина фрезерування b - довжина поверхні контакту фрези з оброблюваною заготовкою, виміряна в напрямі, перпендикулярному до напряму подачі (див. рис. 46).

2  ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1.     Вивчити конструкцію наявного в лабораторії фрезерного верстата, його основні вузли і роботу.

2.     Ознайомитися з основними типами фрез, способом їх кріплення на даному верстаті; ознайомитися з основними операціями обробки заготовок на фрезерних верстатах.

3.     За індивідуальним завданням (табл. 9) налаштувати верстат для обробки деталі. При цьому за заданою швидкістю різання і діаметром фрези визначити необхідну частоту обертання шпинделя верстата.

4.     Обробити деталь при встановленому режимі.

5.     Розрахувати час обробки поверхні, вимірявши її розміри.

6.     Скласти звіт про роботу.

 Таблиця 9 – Варіанти завдань

3 ЗМІСТ ЗВІТУ

Звіт про виконану роботу повинен вміщувати:

1.     Короткі теоретичні відомості про обробку заготовок на фрезерних верстатах.

2.     Схеми обробки поверхонь на фрезерних верстатах.

3.     Схему верстата, на якому виконувалась лабораторна робота.

4.     Розрахунки режимів обробки за індивідуальним завданням.

5.     Висновки.

4 КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

1.     Основні види рухів при фрезеруванні.

2.     Типи фрез.

3.     Роботи, які виконуються на фрезерних верстатах.

4.     Типи фрезерних верстатів.

5.     Елементи режиму різання при фрезеруванні.

6.     Порядок розрахунку елементів режиму різання.