Фрезерное дело

§ 12. Фрезерование плоскостей торцовыми фрезами

Торцовые фрезы предназначены для обработки плоскостей на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Торцовые фрезы в отличие от цилиндрических имеют зубья, расположенные на' цилиндрической поверхности и на торце.

Торцовые фрезы делятся на насадные (ГОСТ 9304—69) с мелкими зубьями и с крупными зубьями и насадные со вставными ножами по ГОСТ 1092—69.

Основными размерами торцовых фрез являются: диаметр — D, длина фрезы — L, диаметр отверстия — d и число зубьев — z.

Торцовые фрезы по сравнению с цилиндрическими имеют ряд преимуществ, главными из которых являются:

• более жесткое крепление на оправке или шпинделе;
• более плавная работа из-за большого числа одновременно работающих зубьев.

Поэтому обработку плоскостей в большинстве случаев целесообразно проводить торцовыми фрезами.

Торцовые фрезы, как и цилиндрические, делятся на праворежущие и леворежущие.

Праворежущими называют такие фрезы, которые при работе должны вращаться по часовой стрелке (рис. 45, а), а леворежущие — против часовой стрелки (рис. 45, б), если смотреть на фрезу или фрезерную головку сгёГерху (при работе на вертикально-фрезерном станке).

Рис. 45. Направление вращения фрез

Широкое распространение получили торцовые фрезы, оснащенные пластинками твердых сплавов. Фрезерование плоскостей торцовыми твердосплавными фрезами является более производительным, чем фрезерование цилиндрическими фрезами.

В последнее время большое распространение получили торцовые фрезы с неперетачивае-мыми твердосплавными пластинками.

Наладка и настройка станка для выполнения различных работ. При работе на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках торцовыми фрезами наладка и настройка принципиально ничем не отличаются от наладки и настройки горизонтально-фрезерного станка при работе цилиндрическими фрезами. Поэтому остановимся лишь на отличительных особенностях наладки и настройки при фрезеровании торцовыми фрезами.

Установка и закрепление торцовых фрез на вертикально-фрезерных станках. В зависимости от вида применяемой фрезы крепление ее на вертикально-фрезерном станке может производиться несколькими способами:

Торцовые фрезы, имеющие калиброванное сквозное отверстие, центрируются по цилиндрической части оправки 3 конусной частью, устанавливаются в конусное отверстие шпинделя и закрепляются в нем шомполом 7 и гайкой 2 (рис. 46, а). Базовый торец фрезы опирается на один из торцов переходного фланца 4, второй торец которого опирается на торец оправки 3. Шипы шпинделя 6 входят в пазы переходного фланца, а выступы фланца в пазы фрезы, передавая крутящий момент от шипнде-ля фрезе. Фреза крепится на оправке винтом 5 с помощью специального ключа.

Рис. 46. Установка фрез на станках

Торцовые фрезы, имеющие центрирующую выточку (Ø 128,57А), устанавливают непосредственно на головку шпинделя и закрепляют на нем четырьмя винтами 7 (рис. 46, б). Шипы шпинделя 2 входят в пазы корпуса фрезы, передавая крутящий момент от шпинделя фрезе.

Торцовые фрезы с конусным хвостиком номинальным размером наибольшего диаметра конуса Ø 59,85 мм и конусностью 7:24, выполненным за одно целое с корпусом фрезы, вставляют в конусное отверстие шпинделя, закрепляют в нем шомполом 7 и гайкой 2 (рис. 46, в). Крутящий момент передается шипами 3, входящими в пазы корпуса фрезы.

Торцовые фрезы, имеющие сквозное калиброванное отверстие и пазы в корпусе, по ширине соответствующие размерам шипов шпинделя устанавливают на оправке, закрепленной в шпинделе станка. Фрезу закрепляют на оправке винтом 7. Крутящий момент передается шипами 3, входящими в пазы корпуса фрезы (рис. 46, г).

Концевые фрезы, имеющие хвостовик с конусом «Морзе» и резьбовым отверстием, центрируют в переходной втулке 7, вставленной в конусное отверстие шпинделя и крепят шомполом 2 и гайкой 3. Шипы шпинделя 4 входят в пазы переходной втулки, передавая крутящий момент от шпинделя фрезе (рис. 46, д).

Настройка вертикально-фрезерных станков на соответствующие режимы резания производится так же, как и настройка горизонтально-фрезерных станков.

Выбор типа и размера фрезы. Стандартом предусмотрено, что у торцовых насадных фрез параметры определены однозначно, т. е. каждому диаметру торцовой фрезы соответствует определенное значение длины фрезы L, диаметра отверстия d и числа зубьев z.

Диаметр торцовой фрезы выбирается в зависимости от ширины фрезерования t по формуле

D = (0,6 + 0,8)t

Для черновой обработки выбирают торцовые насадные фрезы со вставными ножами или с крупными зубьями. При чистовой обработке следует взять торцовые насадные фрезы с мелкими зубьями.

Однако во всех случаях надо отдать предпочтение торцовым фрезам, оснащенным твердыми сплавами, так как машинное время обработки в этом случае значительно сокращается за счет увеличения скорости резания.

Рассмотрим настройку горизонтально-фрезерного станка 6Р82 или вертикально-фрезерного станка 6Р12П на черновое фрезерование той же заготовки из стали 45 (σ_в 75 кГ/мм²), ширина фрезерования t 75 мм, глубина резания В = 5 мм.

В данном случае выберем торцовую фрезу с пластинками твердого сплава Т15К6. Диаметр фрезы D = 150 мм, z = 6. Геометрические параметры: γ = 5°, α = 6°. Подача на зуб s: выбирается в пределах 0,1-0,3 мм/зуб. При глубине резания В 5 мм и s^z = 0,2 мм/зуб скорость резания по нормативам режимов резания v = 250 м/мин.

Число оборотов шпинделя легко определить по графику (см. рис. 40). На графике видно, что при D = 150 мм и v = 250 м/мин ближайшая ступень чисел оборотов станка будет n = 500 об/мин. Теперь по номограмме (см. рис. 41) определим ближайшую минутную подачу, имеющуюся на указанных консольнофрезерных станках s = 630 м/мин.

Непосредственный подсчет дает примерно тот же результат:

s_м = s_z • z • n = 0,2 • 500 = 600 мм/мин.

Ближайшая ступень минутных подач будет 630 мм/мин.

Итак, сопоставляя значения минутных подач при фрезеровании цилиндрической фрезой из быстрорежущей стали Р6М5: s_м 250 мм/мин и s_м 630 мм/мин — при фрезеровании торцовой фрезой с пластинками твердого сплава Т15К6 видим, что минутная подача в последнем случае в 2,4 раза больше. Во столько же раз сокращается и машинное время обработки той же детали при фрезеровании торцовой твердосплавной фрезой. При черновом фрезеровании такой же заготовки из серого чугуна необходимо взять фрезу, оснащенную пластинками твердого сплава ВК8 и ВК6. Геометрические параметры фрезы: γ = 0°; α 6—8°. Подача на зуб соответственно больше, чем при обработке стали (sz = 0,2-0,6 мм/зуб), скорость резания значительно меньше, чем при обработке стали, а именно, v = 50-130 м/мин.

При чистовом фрезеровании стали и чугуна твердосплавными фрезами для получения поверхности более высокого класса шероховатости подачи на зуб уменьшают, а скорость резания соответственно повышают в зависимости от марки обрабатываемого материала, марки твердого сплава и других условий обработки.

Установка торцовой фрезы на глубину резания при работе на вертикально-фрезерном станке ничем не отличается от рассмотренного ранее случая установки цилиндрической фрезы на глубину резания.

При фрезеровании торцовой фрезой на горизонтально-фрезерном станке (рис. 47) применяют следующий порядок установки глубины фрезерования.

Рис. 47. Фрезерование торцов фрезой на горизонтально-фрезерном станке

Включить станок и вращение шпинделя и с помощью рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач осторожно подвести заготовку к фрезе до легкого касания. Рукояткой продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы, выключить вращение шпинделя. Рукояткой поперечной подачи переместить стол в поперечном направлении на величину, соответствующую глубине резания 3 мм. После установки фрезы на требуемую глубину резания застопорить консоль стола и салазки поперечной подачи, установить кулачки включения механической подачи. Затем плавным вращением рукоятки продольной подачи сгола подвести обрабатываемую заготовку к фрезе, не доводя до касания с ней, включить шпиндель, включить механическую подачу, профрезеровать плоскость, выключить станок и произвест и измерение обработанной заготовки

При фрезеровании торцовыми твердосплавными фрезами с большими скоростями резания надо уделить внимание соблюдению правил техники безопасности. В таких случаях следует применять защитные экраны или защитные очки во избежание получения ожогов лица или повреждения глаз раскаленной стружкой.

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов. Наклонные плоскости и скосы можно фрезеровагь торцовыми фрезами на вертикальнофрезерных станках, устанавливая заготовки под требуемым углом, как и при обработке цилиндрическими фрезами, применяя универсальные тиски (рис. 48, а), поворотные столы или специальные приспособления (рис. 48, б). Фрезерование наклонных плоскостей 1 и скосов торцовыми фрезами 2 можно производить также путем поворота шпинделя, а не заготовки. Это возможно на вертикально-фрезерных станках, у которых фрезерная бабка со шпинделем поворачивается в вертикальной плоскости, например, как у станков 6Р12, 6Р13 (см. рис. 17), а также на широкоуниверсальных станках типа 6Р82Ш, у которых вертикальная головка имеет поворот в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Рис. 48. Фрезерование наклонной плоскости торцовыми фрезами

Фрезерование наклонных плоскостей и скосов торцовыми фрезами можно производить с помощью накладной вертикальной головки.

Накладная вертикальная головка является специальной принадлежностью горизонтально-фрезерного станка.

На рис. 49, а показана одна из конструкций накладной вертикальной головки, а на рис. 49, б — различные положения шпинделя. Корпус 2 (рис. 49, а) накладной головки установлен на вертикальных направляющих станины станка и закреплен болтами У. Шпиндель 5 вращается в поворотной части 6 головки. Освободив болты, соединяющие поворотную часть 6 головки с корпусом, шпиндель можно повернуть в вертикальной плоскости и под любым углом по шкале 4.

Рис. 49. Накладная вертикальная головка

Кольцо 3 служит для съема головки. Вращение от шпинделя станка к шпинделю головки передается при помощи пары цилиндрических зубчатых колес 7 и 8. Колесо 8 конусным хвостовиком насаживают на шпиндель горизонтальнофрезерного станка, оно передает вращение от шпинделя станка колесу 7, а затем через пару конических колес шпинделю 5 накладной вертикальной головки. В коническое отверстие шпинделя 5 устанавливают фрезу. С помощью пары конических зубчатых колес шпиндель накладной головки можно повернуть вокруг шпинделя станка на 360°, а следовательно, установить фрезу под любым углом к плоскости стола (рис. 49, б). Наличие накладной вертикальной головки значительно расширяет технологические возможности горизонтальнофрезерных станков.

Проверка биения торцовых фрез. Схема проверки биения зубьев торцовых фрез аналогична рассмотренной ранее (см. рис. 38).

Биение главной и вспомогательных режущих кромок не должно превышать величин, указанных в таблице.