Фрезерование уступов и пазов

Фрезерование уступов и пазов - это комплекс механических процессов по одновременной обработке сразу нескольких поверхностей. Обрабатываемая деталь может иметь до нескольких фрезерованных уступов. Различаются они формой выемки:

• прямоугольные;
• Т-образные;
• и фасонные разновидности.

Выбор насадки для шпинделя зависит от многих параметров. Среди них назначение, количество, глубина фрезерования, зернистость и другие характеристики предмета.

Обработка уступов и пазов на фрезерном станке проходит с применением шпоночных фрез двухстороннего и трёхстороннего типов. Операция может осуществляться торцовой фрезой, охватывающей больше рабочей поверхности.

Виды фрез для обработки уступов и пазов

Механообработка сырья выполняется с применением фрез концевого и дискового типов. Первые устанавливаются на вертикальный фрезерный станок, вторые – на горизонтальный. Концевые резцы внешне напоминают свёрла, и по незнанию их легко перепутать. Главное отличие этого в том, что сверло способно работать только вдоль оси, а резец режет материал во всех направлениях – по вертикали, горизонтали, диагонали.

Выполняемые операции:

• врезание;
• контурирование;
• пазовая фрезеровка;
• сверление и рассверливание.

Изделие производится из инструментальной стали, имеет режущую часть на цилиндрической основе. Формирует канавки любого профиля, в зависимости от конфигурации зубьев. В производстве применяется для таких операций, как резка, прорезание углублений, доработка канавок.

Фрезерование уступов с помощью дисковой фрезы

Изготавливается из сплавов быстрорежущей стали – Р6М5, Р18, Р6М5К5, согласно стандартам ГОСТ 19265. В соответствии с базовой классификацией выделяют следующие разновидности:

1. Отрезные и прорезные. Используются для нарезания стальных профилей.
2. Пазовые предназначены для создания выборок и соединений в элементах из древесины различных пород. Подрезатели, предусмотренные конструкционно, отвечают за чистоту углубления. Специальная геометрия диска позволяет придавать объекту требуемые черты.
3. Двухсторонние дисковые используются для механообработки чугунных и стальных заготовок. Конструкция предполагает наличие съёмных пластин, оснащённых твёрдым сплавом (ГОСТ 6469-69).
4. Трёхсторонними оборудуются токарные и фрезеровальные машины. Выполняются из быстрорежущей, углеродистой и легированной стали.
5. Округлые (вогнутые/выпуклые) - применяются для формирования полукруглых углублений, выступов, закругления угловой канавки на объектах из конструкционных марок стали.

Процедура фрезеровки выполняется на горизонтальном фрезерном станке. Фиксация заготовки в машинных тисках проходит с использованием измерительного угольника. При этом неподвижная сторона тисков располагается параллельно оси обрабатываемого профиля. После расчёта замеров следует:

• подвод детали к фрезе до соприкосновения;
• пробное снятие верхнего слоя для установления требуемой ширины;
• определение необходимой глубины методом вертикальной подачи;
• вырезание в плоской поверхности;
• контроль процесса угломером и штангенциркулем.

Черновая обработка деталей проходит с применением обдирочного диска с изменёнными ножами. Наличие стружкоразделительных отверстий на его твердосплавной пластине позволяет срезать и убирать больше стружки за оборот.

Фрезерование уступов концевой фрезой

Концевые фрезы делятся на шпоночные, Т-образные и угловые.Выпускаются как с цилиндрическими, так и с коническими хвостовиками. Используются в промышленности, на автомобильных заводах, в ряде других сфер. Выполняют гравировку, резаниеразъёмов и ступеней, выемок и контуров, обработку фрезойпод углом.

В зависимости от размера зубьев применяются в чистовой и черновой обработке. Технология фрезерования уступов предполагает:

• выбор подходящей фрезы, например, 5-зубчатой (Z=5);
• расчёт интенсивности работы, исходя из сечения и частоты вращения шпинделя;
• погружение в материал;
• формирование необходимой глубины через механическую продольную подачу;
• постепенное поднятие стола до появления отверстия.

Требуется дважды пройтись по заготовке режущей частью, произведя черновую и чистовую обработку паза. Подавляющая часть стружки снимается при первом проходе, при втором отверстие калибруется до необходимых значений.

Виды пазов обрабатываемых деталей

Шпоночный паз представляет собой продолговатую выемку в теле заготовки. Выделяют прямоугольный и фасонный виды, которые делятся на открытые и закрытые:

• прямоугольники фрезеруются под прямым углом на плоских и цилиндрических объектах;
• фасонная поверхность обрабатываются резчиками нужного калибра. Незаменимы при формировании нестандартных длинных углублений. При обработке поверхности в ширину используется набор;
• Т-образные считаются простым, и наиболее предпочтительным видом замкового соединения из существующих. Они соединяют профиль, не требуя сверления и сварки. Пример Т-образной выемки можно увидеть на крепёжных столах, идущих к фрезеровочным станкам.

Фрезерование плоскости осуществляется до получения технологического проёма с заданными характеристиками. Техпроцесс нужен при создании станочных валов в автомобилестроении, приборостроении и т.д.

Производство прямоугольных закрытых пазов

Прямоугольные чаще выполняют функцию разъёмов под ступенчатые шпонки, и участвуют в работе вращающихся механизмов. К симметрии и измерению размеров углублений предъявляются строгие требования. Их фрезеруют способом маятниковой подачи. При этом:

• Заготовка крепко фиксируется в тисках;

• совершается несколько возвратно-поступательных проходов шпоночной, либо концевой фрезой;
• шпиндель, кроме вращательного, совершает маятниковый ход вдоль фрезеруемого металла.

Применяется обычно шпоночный инструмент с двумя заточенными гранями. Вектор подачи задается к центру вала. Фрезеровка может выполняться на вертикально- и горизонтально ориентированных станках.

Изготовление прямоугольных сквозных пазов

Сквозные как и закрытые, используются в промышленном оборудовании при создании шпоночных соединений. Реализация пошагово:

• разметка паза;
• закрепление детали в тиски;
• погружение резца в поверхность изделия за счёт ручного перемещения стола;
• выполнение нескольких возвратно-поступательных механических подач;
• поднятие стола перед новым проходом до появления просвета;
• каждый проход выполняется в обратном направлении.

Преимущественно используют трёхсторонние, дисковые пазовые и концевые фрезы. Операция выполняется с учётом базовых технологических требований, в соответствии с ГОСТ 16030-70.

Типы пазов по форме

Точность при фрезеровании пазов

Пазы деталей должны иметь высокую точность – это одна из важных составляющих качественного соединения узлов, от этого фактора зависит надежность механизмов. Пазы имеют различные формы: плоские, шпоночные, фасонные, внутренние, сквозные и др., сечение которых тоже различно:

• Прямоугольной формы – наиболее простая форма паза. Эффективнее всего обрабатывается дисковыми пазовыми, трехсторонними и концевыми фрезами;
• Сегментарные - такие криволинейные профили обрабатываются в один проход. Чтобы увеличить точность, рекомендуется использовать минимальную скорость с максимальной глубиной посадки инструмента;
• Т-образные, профиль «ласточкин хвост» и другие формы – для увеличения точности обработки используют фасонные фрезы необходимого профиля, работа проводится на вертикальных и горизонтальных станках. Скорость подачи также минимальная – около 0,03 мм/зуб при скорости резания 20-25 м/мин.

Скоростное фрезерование пазов и уступов

Представляет техпроцесс, проходящий под низким давлением на повышенных режимах работы. В результате получаем более быстрое удаление стружки. При этом используются дисковые фрезы из твёрдых сплавов. Относительная плавность врезания достигается за счёт частого расположения зубьев.

Для скоростной работы фрезеровальный агрегат должен иметь как минимум:

• жёсткую конструкцию, позволяющую надёжно закрепить инструмент;
• высокоскоростной шпиндель с воздушным или жидкостным охлаждением;
• способность к работе на высоких оборотах;
• современное оборудование ЧПУ с высокой скоростью обработки данных (кадров).

Исследования, проведенные в отношении заводского оборудования с правильно выставленной конфигурацией, показали: 75% тепла отводится со стружкой, 20 поглощается оснасткой и только 5 передаётся заготовке.

На этом этапе скоростное фрезерование поверхности находится в начальной фазе развития. Поэтому для каждой отдельно взятой конфигурации «станок-приспособление-инструмент-деталь», выставлять настройки приходится экспериментальным путём.

Для меньшей вибрации берут фрезы с закруглённой режущей поверхностью. Варианты без закругления склонны к вибрации и, как следствие, быстрой поломке.

Контроль фрезерованных уступов и пазов

На качество фрезеровки влияет немало факторов: сложные стальные детали, состояние режущей фрезы, её диаметр, программирование обрабатываемой траектории, опыт фрезеровщика, качество зажима и т.д.

На результат влияет:

• неточность фрезерного станка, его износ;
• недостатки фрезы, плохая установка на шпиндель, либо её перекос;
• недостаточная жёсткость станочной системы. По статистике порядка 80% погрешностей, вызваны этим;
• высокотемпературное воздействие, которое негативно отражается не только на точности размеров, но и деформирует заготовку. Решается использованием СОЖ (смазочно-охлаждающей жидкости) при раскрое металла.

Контроль фрезерованных изделий проводится с помощью измерительного инструментария – это линейки, угольники, штангенциркули, микрометры, предельные калибры.

Последние представляют собой инструмент для измерения детали и разделяются на рабочие, приёмные и контрольные. На калибр наносятся размер, квалитет, допустимые отклонения. Он позволяет в значительной мере сократить затрачиваемое на проверку детали время и контролировать процент погрешностей.

Фрезерование уступов