3. Фрезы общего и специального назначения.

Фрезерование – это универсальный и производительный метод механической обработки материалов резанием с помощью инструмента, имеющего главное вращательное движение и хотя бы одно движение подачи, направленное не по оси фрезы. Фрезерование позволяет получить как высокоточные поверхности (до = 0,63мкм, 7…8 –го квалитета точности при скоростном и тонком фрезеровании), так и грубые (14…17-го квалитета точности при черновом фрезеровании).

Фрезы обычно являются многолезвийным режущим инструментом, каждое лезвие которого снимает одинаковое количество обрабатываемого материала. Наиболее часто фрезерование применяют для обработки плоских поверхностей (плоскостей, пазов, уступов и т.п.). Но с его помощью можно также обрабатывать фасонные, резьбовые, шлицевые, зубчатые и другие поверхности деталей машин.

Процесс резания при фрезеровании имеет следующие отличительные особенности.

1. Периодически повторяющийся по времени цикл работы режущих кромок: резание – отдых (в течение оборота зуб фрезы находится в контакте с обрабатываемым материалом сотые или тысячные доли секунды, т.е. на протяжении большей части оборота режущие кромки «отдыхают»).

2. В течение одного цикла резания режущие кромки испытывают переменную нагрузку в связи с изменением толщины срезаемого слоя (при этом у фрез с прямыми зубьями изменяется только толщина, а у фрез с винтовыми зубьями – и толщина срезаемого слоя, и длина контакта режущей кромки с заготовкой).

3. Режущие кромки и система СПИД в целом испытывают переменные нагрузки вследствие периодически повторяющегося процесса врезания режущего зуба в материал заготовки и выхода из него (сила резания, действующая на зуб фрезы, изменяется от нуля до максимальной, значение которой определяется режимом резания, физико-механическими свойствами обрабатываемого материала и прочими условиями обработки). Следовательно, процесс резания при фрезеровании сопровождается интенсивными вынужденными колебаниями. Врезание начинается с некоторой толщины срезаемого слоя а > r (где r – радиус скругления режущих кромок фрезы), поэтому зуб фрезы некоторое время не срезает припуск, а скользит, пластически деформируя обрабатываемый материал. В схемах фрезерования, где продолжительность скольжения велика, это приводит к существенному ухудшению условий работы инструмента, вызывая его повышенный износ.

4. Фрезерование является способом многолезвийной обработки, так как в процессе резания участвуют одновременно несколько зубьев; причем, чем больше их число, тем меньше интенсивность колебаний и спокойнее протекает процесс резания.

3.1 Основные типы фрез и их назначение.

В настоящее время производят фрезы широкой номенклатуры, которые различаются по внешнему виду, размерам и конструкции.

Цилиндрические фрезы (рис. 3.1,а) предназначены для установки на горизонтально-фрезерных станках при обработке плоских поверхностей шириной до 120мм при условии, что ширина В обрабатываемой поверхности на заготовке на 5…6мм меньше длины L рабочей части фрезы. Цилиндрические фрезы изготовляют из быстрорежущей стали целиком (D < 100мм) или со вставными ножами (D > 100мм). Большой расход дорогого инструментального материала привел к тому, что в настоящее время цилиндрические фрезы практически не применяют. Тем не менее, ряд технических решений представляет практический интерес. Это, например, конструкция фрезы с переменным угловым шагом (с разностью 6º) и увеличенным углом наклона зубьев (w = 40º) с левым направлением, а также большой жесткостью зуба.

Торцевые фрезы (рис.3.1,б) отличаются от концевых отношением диаметра D к длине рабочей части L. (Для торцевых фрез D/ L = 4…6, для концевых фрез D/ L = 0,2…0,5). Стандартные торцевые фрезы выпускают диаметром от 50 до 630мм с напаянными и неперетачиваемыми твердосплавными пластинками. Зарубежные фирмы производят также фрезы со сменными пластинками из минералокерамики.

Торцевые фрезы предназначены для обработки плоских поверхностей и используются на разнообразных станках: горизонтально – и вертикально – фрезерных, карусельно - и барабанно – фрезерных и др. Обычно диаметр фрезы составляет 1,2…1,25 ширины обрабатываемой поверхности.

Дисковые фрезы (рис. 3.1, в) в соответствии со стандартом выпускают диаметром от 63 до 315мм с напаянными и неперетачиваемыми твердосплавными пластинками. Режущие зубья у них расположены на периферийной цилиндрической поверхности. В зависимости от их геометрии фрезы могут быть одно - (для фрезерования плоскостей), двух- (для обработки взаимно перпендикулярных поверхностей) и трехсторонними (для фрезерования пазов, канавок и т.п.).

Отрезные фрезы (рис. 3.1, г) изготовляют шириной от 1 до 5мм с режущими зубьями из быстрорежущей стали или твердого сплава на периферийной цилиндрической поверхности. Их используют для разрезки материалов на горизонтально – и продольно – фрезерных станках. Особый интерес представляют дисковые пилы, разработанные в Самарском аэрокосмическом университете. Их отличительной особенностью является разделение зубьев на прорезные и зачистные. Это значительно облегчает работу фрезы, поскольку прорезной зуб обеспечивает предварительную прорезку паза, а зачистной окончательно формирует заданный размер.

Рис. 3.1 Схемы фрезерования и типы фрез.

Прорезные (шлицевые) фрезы (рис.3.1,г) выпускают диаметром 40…75мм и шириной 0,2…5мм с режущими зубьями из быстрорежущей стали или твердого сплава на периферийной цилиндрической поверхности. Они предназначены для фрезерования узких пазов и шлицев в головках винтов и шурупов.

Концевые фрезы (рис. 3.1,д) широко используют при обработке на станках с ЧПУ самых различных поверхностей, начиная от самых простых и кончая сложными фасонными. Их также применяют при работе на вертикально-фрезерных станках. Кроме того, концевые фрезы используют для обработки поверхностей вращения на токарно-фрезерных станках. Концевые фрезы изготавливают с коническим или цилиндрическим хвостовиком, цельными или сборными, из быстрорежущей стали или твердого сплава. Причем они могут быть оснащены винтовыми, прямыми и неперетачиваемыми твердосплавными пластинками.

Угловые фрезы (рис. 3.1, е) изготовляют диаметром 35…90мм с режущими зубьями из быстрорежущей стали или твердого сплава. Их применяют для фрезерования профильных угловых канавок, как правило, в инструментальном производстве. Наиболее часто эти фрезы используют при работе на универсально – фрезерных станках.

Фасонные фрезы имеют профиль режущих зубьев, соответствующий профилю обрабатываемой поверхности. На рис. 3.1, ж,з в качестве примера показаны фрезы с выпуклым и вогнутым полукруглым профилем режущих зубьев. Обычно их изготовляют из быстрорежущей стали, но в настоящее время на ряде зарубежных инструментальных фирм выпускают фасонные фрезы с неперетачиваемыми твердосплавными пластинками.

Шпоночные фрезы (рис. 3.1, и, к) производят диаметром 3…40мм с режущими зубьями из быстрорежущей стали или твердого сплава. Их используют для обработки шпоночных пазов на вертикально – и горизонтально - фрезерных станках, а также на станках с ЧПУ.