5. Технологія виконання фрезерних робіт, обладнання та інструмент

5.1. Загальні відомості про фрезерні верстати

На фрезерних верстатах можна обробляти зовнішні і внутрішні поверхні різної конфігурації та фасонні поверхні обертання, прорізати прямі і гвинтові канавки, нарізати зовнішні і внутрішні різьби, обробляти зубчасті колеса і т.п. Розрізняють верстати: консольно-фрезерні (горизонтальні, вертикальні, універсальні і широкоуніверсальні); вертикально-фрезерні безконсольні, поздовжньо-фрезерні (одно і двохстійкові), фрезерні безперервної дії (карусельні і барабанні), копіювально-фрезерні (для контурного і об’ємного фрезерування), гравірувально-фрезерні, спеціалізовані (різьбофрезерні, шпоночно-фрезерні, шліцо-фрезерні та ін)

Рис. 5.1. Види фрезерування і застосовувані фрези

(t- глибина різання; В - ширина фрезерування): а - циліндрична; б - торцева, в - дискові, г – прорізні (відрізні); д - кінцеві; е - кутові, ж - фасонні, з – шпонкова при роботі на верстатах з маятниковою подачею, і - шпонкова при роботі на вертикально-фрезерних верстатах (в один прохід)

В сучасних фрезерних верстатах закладено низку прогресивних конструктивних рішень: роздільні приводи головного руху і подач, наявність механізмів прискорених переміщень столу (у всіх напрямках), однорукоятне управління зі зміною швидкостей і подач. У верстатах вузли і деталі широко уніфіковані.

У консольно-фрезерних верстатах стіл установлено на консолі, що переміщається вгору і вниз по направляючим станини. До консольно-фрезерних верстатів відносяться горизонтально-фрезерні, вертикально-фрезерні, універсальні і широкоуніверсальні. Основним розміром фрезерних верстатів загального призначення є розміри робочої поверхні столу. Консольно-фрезерні верстати вертикального і горизонтального виконання виготовляють з наступними розмірами робочої поверхні столу: 125х500, 160x630, 200х800, 250х1000, 320х1250, 400х1600, 500х2000 мм.

Верстати зі столом шириною 200-400 мм мають також універсально-фрезерні та широкоуніверсальні модифікації. У горизонтальних консольно-фрезерних верстатах вісь шпинделя розташована горизонтально і стіл пересувається в трьох взаємно перпендикулярних напрямках. Універсальні консольно-фрезерні верстати зовні майже не відрізняються від горизонтальних, але мають поворотний стіл, який, крім можливості переміщення в трьох взаємно перпендикулярних напрямках, може бути повернутий навколо своєї вертикальної осі на ± 45 °.Це дозволяє обробляти гвинтові канавки і нарізати косозубі колеса. Вертикальні консольно-фрезерні верстати по зовнішньому вигляду відрізняються від горизонтальних вертикальним розташуванням осі шпинделя і відсутністю хобота. Хобот у горизонтальних верстатів служить для закріплення кронштейна, підтримуючого кінець фрезерної оправки. Широкоуніверсальні консольно-фрезерні верстати на відміну від універсальних мають додатковий шпиндель, що повертається навколо вертикальної і горизонтальної осей. Є також широкоуніверсальні верстати з двома шпинделями (горизонтальним і вертикальним) і столом, що повертається навколо горизонтальної осі. В широкоуніверсальних фрезерних верстатах шпиндель може бути встановлений під будь-яким кутом до заготовки. Горизонтально-, вертикально-і універсально-фрезерні верстати є основними модифікаціями консольно-фрезерних верстатів і являють собою верстати загального призначення.

Крім того, у промисловості широко використовуються такі верстати: поздовжньо-фрезерні - для обробки великих і важких заготовок з великою довжиною оброблюваної поверхні, копіювально-фрезерні - для обробки заготовок, що мають різний складний профіль зовнішніх і внутрішніх поверхонь: гравірувальні - для гравіювання написів і візерунків , а також для виконання дрібних копіювально-фрезерних робіт, спеціалізовані різьбо-фрезерні (шпоночно-фрезерні - для фрезерування шпонкових пазів; карусельно-і барабанно-фрезерні - для безперервної обробки), з числовим програмним управлінням - для обробки заготовок деталей складних площинних і просторових форм. Застосування цих верстатів дає можливість набагато скоротити час обробки і час на підготовку виробництва, так як відпадає необхідність у виготовленні спеціальної дорогої оснастки (шаблонів, копірів, спеціальних пристосувань і інструменту), а також у трудомісткій ручній доробці та доведення деталей. У верстатах з числовим програмним управлінням коробки передач відсутні, і обертання від високомоментного двигуна з широким діапазоном регулювання передається безпосередньо (або через нескладний редуктор) на тяговий пристрій (ходовий гвинт). Необхідна частота обертання шпинделя і подача на фрезерних верстатах забезпечуються складним, але зручним в експлуатації механізмом управління. Призначення цих механізмів - попередній вибір необхідної частоти або подачі під час роботи верстата на попередній операції і, після зупинки верстата, включення нової частоти або подачі однієї рукояткою. Очевидно, такий механізм повинен забезпечувати переміщення блоків і включення кулачкових муфт в певній, наперед заданій комбінації. Пристосування, що застосовуються на фрезерних верстатах, можна розділити на пристосування для закріплення заготовок, пристосування для закріплення фрез і пристосування, що розширюють технологічні можливості фрезерних верстатів. Для закріплення заготовок безпосередньо на столі верстата служать захвати різної форми, підставки і кутові плити (прості та універсальні). Нерідко заготовки кріплять в різного виду машинних лещатах. Тиски можуть мати ручний або гідравлічний (пневматичний) привід. Заготовки можна закріплювати також на накладних столах, поворотних і неповоротних, в патронах і на оправках, в універсальних збірних пристосуваннях.

Рис. 5.2. Загальний вид широкоуніверсального консольно-фрезерного верстата 6Р82Ш

1, 22 - рукоятки включення поздовжніх переміщень столу, 2, 37 - рукоятки включення поперечної і вертикальної подач стола, 3 - перемикач введення «Включено-виключено», 4 - перемикач насоса охолодження «Включено-виключено», 5 - перемикач обертання горизонтального шпинделя «Вліво-вправо», 6, 24 - маховички ручного поздовжнього переміщення стола, 7 - рукоятка перемикання швидкостей горизонтального шпинделя, 8, 27 - кнопки «Стоп», 9, 26 - кнопки «Пуск шпинделя», 10 - стрілка-покажчик частоти обертання шпинделя, 11 ​​- покажчик частоти обертання шпинделя, 12, 25 - кнопки «Швидкий стоп», 13 - кнопка «Імпульс шпинделя», 14 - перемикач освітлення, 15 - маховичок ручного переміщення хобота, 16 - рукоятки перемикання швидкостей шпинделя поворотною головки, 17 - механізм затиску сережки, 18 - механізм затиску поворотної головки, 19 - маховичок виходу гільзи шпинделя, 20 - рукоятка затиску гільзи і шпинделя, 21 - зірочка механізму автоматичного циклу, 23 - механізм затиску стола, 28 – перемикач ручного або автоматичного управління стола, 29 - маховичок ручних поперечних переміщень столу, 30 - лімб механізму поперечних переміщень столу, 31 - кільце-ноніус, 32 - рукоятка ручних вертикальних переміщень столу, 33 - кнопка фіксації грибка перемикання подач, 34 - грибок перемикання подач, 35 - покажчик подач стола, 36 - стрілка-покажчик подач стола, 38 - рукоятка затиску салазок на напрямних консолі, 39 - гвинт затиску хобота на станині, 40 - реверсивний перемикач напрямку обертання шпинделя накладної головки, 41 - перемикач управління «Автоматичний цикл - ручне управління - робота з круглим столом », 42 - рукоятка затиску консолі на станині

Рис.5.3. Кінематична схема широкоуніверсального консольно-фрезерного верстата 6Р82Ш

Основними тенденціями розвитку фрезерних верстатів є:

- Підвищення продуктивності в результаті зростання рівня механізації, автоматизації та оснащення верстатів різними засобами, приладами, інструментом, що розширюють їх технологічні можливості.

- Підвищення частоти обертання шпинделя і швидкості подачі столу, підвищення якості виконання та довговічності вузлів верстата шляхом застосування загартованих накладних направляючих, напрямних кочення і кулькових гвинтових пар.

- Підвищення геометричній точності верстатів, вузлів і деталей.

- Підвищення жорсткості верстатів шляхом особливо точного виготовлення їх вузлів і деталей, зменшення шорсткості спряжених поверхонь.

- Оснащення верстатів механізмами точного відліку переміщень (лімба з ноніусом, оптичними лупами, установками для вивірки зазорів в передачах), централізованими системами змащення і захисту спряжених пар від забруднення.

- Автоматизація циклу обробки, механізація затиску інструментом і заготовок, застосування регульованих фрез.

- Розширене застосування фрезерних верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ), багатоцільових верстатів для комплексної обробки деталей різними інструментами.

- Оснащення верстатів промисловими роботами (ПР), засобами автоматизації основних і допоміжних операцій, автоматичних пристроями завантаження - вивантаження деталей, автоматичними пристроями вимірювання оброблюваних розмірів в процесі обробки.

- Уніфікація верстатів, їх вузлів і деталей.