Что такое фрезерование?

Что такое фрезерование?

фрезерование

Фрезерное оборудование

При фрезеровании деталей форм к основным типам фрезерных станков относятся горизонтально-фрезерные станки, вертикально-фрезерные станки, портальные фрезерные станки и универсальные фрезерные станки. Наиболее широко используются вертикально-фрезерные станки и универсальные фрезерные станки, на которых достигается точность обработки IT8 или выше и шероховатость поверхности Ra 1,6 мкм. Если используется высокоскоростное-фрезерование с малым-объемом, точность заготовки может достигать IT7, а шероховатость поверхности Ra может достигать 0,8 мкм. При фрезеровании оставляют припуск на чистовую обработку 0,05 мм, достаточно доводки слесарем. Когда требуется высокая точность, фрезерование является лишь промежуточным процессом, а после фрезерования необходимы дальнейшие чистовые процессы.

Выбор фрезерного инструмента

Фрезерование – это метод обработки, выполняемый на фрезерном станке с использованием фрезы. При фрезеровании фреза совершает основное вращательное движение, а заготовка или фреза - движение подачи. Фреза — это много-режущий инструмент, и в зависимости от фрезеруемого объекта требуются разные типы фрез.

Для плоского фрезерования можно использовать цилиндрические концевые фрезы для периферийного фрезерования или торцевые фрезы для концевого фрезерования, как показано на Рисунке 3-14. По сравнению с периферийным фрезерованием, концевое фрезерование предполагает одновременную работу большего количества зубьев, что приводит к меньшему изменению толщины резания, большей площади контакта между фрезой и заготовкой, более плавному процессу резания, а чистовые зубья на торцевых фрезах могут полировать обрабатываемую поверхность, что приводит к повышению качества обработки. Кроме того, торцевые фрезы обладают высокой жесткостью, а в режущей части преимущественно используются твердосплавные пластины, что позволяет добиться больших параметров резания. Зачастую всю рабочую поверхность можно обработать за один проход, что обеспечивает высокую эффективность производства. Поэтому при обработке деталей пресс-форм широко применяется применение торцевых фрез на вертикально-фрезерных станках для обработки плоских или наклонных поверхностей.

Методы зажима и позиционирования заготовки

Основными способами зажима деталей на фрезерных станках являются: зажим в тисках с плоскими-губками; зажим универсальной индексирующей головкой; непосредственный зажим заготовки на рабочем столе фрезерного станка с помощью прижимной пластины и болтов; и использование специальных приспособлений для зажима в серийном производстве, например следующих приспособлений и механизмов, совместимых с фрезерными станками:

① Механизмы позиционирования и поддержки, используемые для непосредственного позиционирования и закрепления заготовок на рабочем столе; Зажимные механизмы рычажного-типа, состоящие из нажимных пластин и болтов или эксцентриковых компонентов.

② Прецизионные-тиски общего назначения с плоскими-кулачками для позиционирования, зажима и фиксации на рабочем столе.

③ Универсальные индексирующие головки, установленные на рабочем столе.

④ Рабочие столы шпиндельного-типа, горизонтального-шпинделя-и универсального поворотного индексатора, установленные на рабочем столе фрезерного станка.

⑤ Обычно используемые ручные и моторизованные поворотные рабочие столы.

Заготовки и обработанные поверхности, которые можно фрезеровать, показаны на рисунке 3-15. На рисунке 3-15(a) показано плоское фрезерование, на рисунках 3-15(b)–3-15(d) показано трехмерное фрезерование вогнутых полостей, а на рисунке 3-15(e) показано формовочное фрезерование пуансоном. Во время обработки, поскольку заготовка в основном имеет шестигранную форму, ее нижняя плоскость часто используется в качестве основной базы обработки, располагаясь на столе фрезерного станка, ограничивая три степени свободы заготовки: z (вращение), y (вращение) и z (поступательное движение). Одновременно две стороны заготовки используются в качестве базовых плоскостей позиционирования в направлениях X и Y для ограничения z (поворот), x (перенос) и y (перенос). После зажима заготовки все шесть степеней свободы полностью ограничиваются.

Специальное приспособление также может быть спроектировано и изготовлено на основе шести базовых точек позиционирования заготовки. При зажиме заготовки в приспособлении для фрезерования должны быть обеспечены следующие основные требования:

① Убедитесь, что погрешности размеров каждой обработанной поверхности находятся в пределах допустимого диапазона.

② Обеспечьте точность формы каждой обработанной поверхности, т. е. убедитесь, что допуски формы обрабатываемой детали соответствуют проектным требованиям.

③ Обеспечьте требования к точности позиционирования между обрабатываемыми поверхностями.

Параметры фрезерования

При фрезеровании вращение фрезы является основным движением, а линейное или криволинейное движение заготовки вдоль рабочего стола — движением подачи. Ключевые параметры фрезерования включают скорость фрезерования, скорость подачи, глубину резания и скорость подачи.

Скорость фрезерования (vₙ) относится к линейной скорости режущей кромки при максимальном диаметре фрезы.

Подачи при фрезеровании выражаются тремя способами:

① Подача на зуб f_z: Расстояние, на которое перемещается заготовка в направлении подачи на зуб, который проходит фреза, измеряется в мм/z. f_z является основой для выбора скорости подачи.

② Подача на оборот fᵣ: Расстояние, на которое заготовка перемещается в направлении подачи за один оборот фрезы, измеряется в мм/об.

③ Подача в минуту fₘ: Расстояние, которое фреза перемещает относительно заготовки в направлении подачи в минуту, измеряется в мм/мин. На практике fₘ обычно используется для регулировки скорости подачи станка.

Между f_z, fᵣ и fₘ существуют следующие отношения:

В формуле n представляет скорость фрезы в об/мин.

Глубина резания (aₚ) при фрезеровании — это расстояние по перпендикуляру между заготовкой и обрабатываемой поверхностью, т. е. глубина, на которую фреза проникает в заготовку.

Скорость подачи (vᵢ) означает относительное смещение между заготовкой и фрезой вдоль направления подачи в единицу времени, измеряемое в мм/мин. Это связано со скоростью фрезы n, количеством зубьев z и подачей на зуб f_z (в мм/z).

Формула расчета скорости подачи:

В формуле подача на зуб f в основном зависит от таких факторов, как механические свойства заготовки и материалов инструмента, а также требования к шероховатости поверхности заготовки. Если материал заготовки имеет высокую прочность и твердость, высокие требования к шероховатости поверхности, низкую жесткость заготовки или низкую прочность инструмента, значение f должно быть меньшим. Подача на зуб твердосплавных концевых фрез выше, чем у аналогичных концевых фрез из быстрорежущей стали. Справочная таблица для выбора подачи на зуб приведена в Таблице 3-4.

Таблица 3-4 Справочная таблица подачи на зуб фрез

Единица измерения: мм

Скорость фрезерования (vₙ) фрезы обратно пропорциональна стойкости инструмента T, подаче на зуб f_z, глубине резания aₚ, глубине резания aₑ и количеству зубьев z и прямо пропорциональна диаметру фрезы d. Это связано с тем, что по мере увеличения f_z, aₚ, aₑ и z количество одновременно работающих зубьев увеличивается, что приводит к увеличению нагрузки на режущую кромку и нагреву, ускоряя износ инструмента. Следовательно, срок службы инструмента ограничивает увеличение скорости резания. Увеличение диаметра фрезы улучшает отвод тепла, что соответственно увеличивает скорость фрезерования. В таблице 3-5 приведены справочные значения скоростей фрезерования.

Таблица 3-5 Справочные значения скорости фрезы

Единица: м/мин