Фрезерование шпоночных пазов на валах. Фрезерование канавок и пазов Как фрезеровать пазы

В наличии на складе!
Высокая производительность, удобство, простота в управлении и надежность в эксплуатации.

Сварочные экраны и защитные шторки - в наличии на складе!
Защита от излучения при сварке и резке. Большой выбор.
Доставка по всей России!

Фрезерование пазов

Выемку металла в детали, ограниченную фасонными или плоскими поверхностями, называют пазом. Пазы бывают прямоугольными, Т-образными, типа «ласточкин хвост», фасонными, сквозными, открытыми, закрытыми и др. Обработка пазов является распространенной операцией на фрезерных станках различных типов и осуществляется дисковыми, концевыми и фасонными фрезами (рис. 5.23).

Сквозные прямоугольные пазы чаще всего фрезеруют дисковыми трехсторонними фрезами (рис. 5.23, а), дисковыми пазовыми или концевыми фрезами (рис. 5.23, б). При фрезеровании точных пазов ширина дисковой фрезы (диаметр концевой фрезы) должна быть меньше ширины паза, а фрезерование на заданный размер производят за несколько проходов. Обработка пазов концевыми фрезами требует правильного выбора направления вращения шпинделя станка относительно винтовых канавок фрез. Оно должно быть взаимно противоположным.

Фрезерование замкнутых пазов производят на вертикально-фрезерных станках концевыми фрезами (рис. 5.23, г). Диаметр фрез следует принимать на 1...2 мм меньше ширины паза. Врезание на заданную глубину резания осуществляют перемещением стола с заготовкой в продольном и вертикальном направлениях, затем включают продольное движение подачи стола и фрезеруют паз на необходимую длину с последующими чистовыми проходами по боковым сторонам паза.

Криволинейные пазы фрезеруют за один рабочий ход на полную их глубину. Соответственно этому условию назначают результирующее движение подачи, равное сумме векторов поперечного и продольного движения подач. Для уменьшения врезания в местах изменений направлений пазов необходимо вести обработку фрезами с минимальными вылетами и уменьшать скорости подачи.

Фрезерование пазов специальных профилей - Т-образных, типа «ласточкин хвост» - осуществляют на вертикально- или продольно-фрезерных станках за три (Т-образные пазы) или два (пазы типа «ласточкин хвост») перехода. Учитывая неблагоприятные условия работы Т-образных и одноугловых фрез, используемых при выполнении указанных операций, подача на зуб S, не должна превышать 0,03 мм/зуб; скорость резания - 20...25 м/мин.

Особенности фрезерования шпоночных пазов

Шпоночные пазы на валах подразделяют на сквозные, открытые, закрытые и полузакрытые. Они могут быть призматическими, сегментными, клиновыми и др. (соответственно сечениям шпонок). Заготовки валов удобно закреплять на столе станка в призмах. Для коротких заготовок достаточно одной призмы. При большой длине вала заготовку устанавливают на двух призмах. Правильность расположения призмы на столе станка обеспечивается с помощью шипа в основании призмы, входящего в паз стола (рис. 5.24).

Шпоночные пазы фрезеруют пазовыми дисковыми фрезами, пазовыми затылованными (ГОСТ 8543-71), шпоночными (ГОСТ 9140-78) и насадными фрезами. Пазовая или шпоночная фреза должна быть установлена в диаметральной плоскости заготовки.

Фрезерование открытых шпоночных пазов с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, производят дисковыми фрезами. Пазы, в которых не допускается выход канавки по радиусу окружности, фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами.

Гнезда под сегментные шпонки фрезеруют хвостовыми и насадными фрезами на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Направление движения подачи - только к центру вала (рис. 5.25, а).

Для получения точных по ширине пазов обработку ведут на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей (рис. 5.25, б). При этом способе фреза врезается на 0,2...0,4 мм и фрезерует паз по всей длине, затем опять врезается на ту же глубину и фрезерует паз на всю длину, но в другом направлении.

Операцией, аналогичной фрезерованию пазов, является фрезерование канавок на заготовках режущих инструментов. Канавки могут быть расположены на цилиндрической, конической или торцовой части заготовок. В качестве инструмента для обработки канавок применяют одноугловые или двухугловые фрезы.

При фрезеровании угловых канавок на цилиндрической части режущего инструмента с передним углом γ= 0° одноугловыми фрезами вершины зубьев фрез должны проходить через диаметральную плоскость заготовки. Установку фрезы производят с помощью угольника (рис. 5.26, а) по центру вставленного в коническое отверстие шпинделя так, чтобы вершины зубьев фрез и центра совместились, а затем перемещают заготовку в поперечном направлении на величину, равную половине ее диаметра, или по проведенной на торце или цилиндрической поверхности заготовки риске, проходящей через ее диаметральную плоскость (рис. 5.26, б).

При обработке угловых канавок с заданным положительным значением переднего угла γ торцовая поверхность одноугловой фрезы должна находиться от диаметральной плоскости на некотором расстоянии х (рис. 5.26, в), которое можно определить по формуле

где D - диаметр заготовки, мм; γ - передний угол,°.

Вершины зубьев двухугловой фрезы при настройке на обработку угловых канавок следует установить в диаметральной плоскости с помощью одного из рассмотренных выше способов, а затем - сместить заготовку относительно фрезы на величину х (рис. 5.26, г), которая зависит от диаметра заготовки D, глубины профиля канавки h, угла рабочей фрезы 8 и переднего угла фрезы γ:

x = D/(2sin(γ+δ) - hsinδ/cosγ).

При γ= 0° x = (D/2 - /0)sinδ.

Заготовка может быть установлена и закреплена одним из следующих способов: в центрах делительной головки и задней бабки или в центрах на оправке.

Угловые фрезы также используют при фрезеровании угловых канавок на конической поверхности. Устанавливают фрезы относительно диаметральной плоскости заготовки так же, как и при фрезеровании угловых канавок на цилиндрической поверхности.

Заготовка при фрезеровании угловых канавок на конической поверхности может быть закреплена в трехкулачковом патроне, на концевой оправке, вставленной в коническое отверстие шпинделя делительной головки или в центры делительной головки и задней бабки. Последний из перечисленных способов установки заготовки используют при небольшом угле конусности.

Фрезерование уступов

Две взаимно-перпендикулярные плоскости образуют уступ. На заготовках может быть один или несколько уступов. Обработка уступов - это распространенная операция, которую и осуществляют дисковыми или концевыми фрезами, или набором дисковых фрез (рис. 5.27, а - в) на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках так же, как и обработку пазов. Уступы, имеющие большие размеры, фрезеруют торцовыми фрезами (рис. 5.27, г).

Торцовые фрезы используют при фрезеровании заготовок с широкими уступами на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках. Деталь с симметрично расположенными уступами обрабатывают на двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа деталь в приспособлении поворачивают на 180°.

Для легкообрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют дисковые фрезы с нормальными и крупными зубьями. Фрезерование труднообрабатываемых материалов следует вести фрезами с нормальными и мелкими зубьями. При фрезеровании уступа следует брать дисковую фрезу, ширина которой на 5...6 мм больше ширины уступа. В этом случае точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы.

Разрезание заготовок

Операции полного отделения части материала от заготовки, разделения заготовок на отдельные части, а также образования одного или нескольких мерных узких пазов (прорезей, шлицов) осуществляют отрезными и прорезными фрезами. Диаметр отрезной фрезы следует выбирать по возможности минимальным. Чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость.Заготовки чаще всего устанавливают и закрепляют в тисках (рис. 5.28). Отрезку тонкого листового материала и его разрезку на полосы предпочтительнее вести при попутном фрезеровании и небольших подачах (S_= 0,01...0,08 мм/зуб). Скорости резания при отрезании отрезными и прорезными фрезами из быстрорежущей стали в зависимости от глубины фрезерования и подачи на зуб фрезы составляют: при обработке заготовок из серого чугуна v=12...65 м/мин; из ковкого чугуна - 27...75 м/мин; из стали - 24...60 м/мин.

Контроль пазов, уступов и разрезанных заготовок

Эту операцию производят измерительным инструментом (табл. 5.1).

Фрезерование шпоночных пазов на валах имеет ряд особенностей. Сквозные и открытые пазы (под призматические шпонки) с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, обрабатывают дисковыми фрезами.

Закрытые и полузакрытые пазы (под призматические шпонки) фрезеруют концевыми или специальными шпоночными фрезами. При обработке паза концевой фрезой в крайней его части необходимо просверлить отверстие для ее установки, поскольку концевые фрезы не работают при осевых подачах.

Фрезерование шпоночных пазов является весьма ответственной операцией. От точности шпоночного паза зависит характер посадки на шпонку сопрягаемых с валом деталей. К обработанным фрезерованием шпоночным пазам предъявляются жесткие технические требования. К шпоночному пазу предъявляется также требование в отношении точности его расположения и шероховатости поверхности. Боковые грани шпоночного паза должны быть расположены симметрично относительно плоскости, проходящей через ось вала; шероховатость поверхности боковых стенок должна находиться в пределах 5 мкм, а иногда и выше.

Практика показывает, что для обработки шпоночного паза иногда приходится тщательно подбирать фрезы и делать пробные рабочие ходы. В серийном и массовом производстве стремятся по возможности шпоночные соединения заменять шлицевыми.

Шпоночные фрезы имеют два режущих зуба с торцовыми режущими кромками. Фрезы могут работать с осевой подачей (как сверло) и с продольной подачей. Шпоночные фрезы обычно применяют для получения шпоночных пазов при обработке заготовок на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей. Фреза здесь врезается на глубину 0,2...0,4 мм и фрезерует паз по всей длине. Затем паз фрезеруют снова на всю длину, но в другом направлении, и т. д.

Фрезерование пазов сегментных шпонок производят хвостовыми или насадными фрезами под сегментные шпонки, диаметр которых должен быть равен двойному радиусу канавки. Подача осуществляется в направлении, перпендикулярном оси вала.

Концевые фрезы после переточки изменяют свой диаметральный размер. Поэтому для получения необходимой ширины паза переточенной фрезой применяют специальные патроны.

Обработку Т-образных пазов обычно выполняют за несколько проходов. Сначала дисковой фрезой фрезеруют паз, затем Т-образной фрезой обрабатывают боковые поверхности, далее угловой фрезой снимают фаски и, наконец, мерной фрезой обеспечивают получение заданного размера В паза.

Фрезерование сквозных шпоночных пазов

Шпоночные пазы фрезеруют после окончательной обработки цилиндрической поверхности. Сквозные и открытые пазы с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, обрабатывают дисковыми фрезами. Превышение размера ширины паза по сравнению с шириной фрезы составляет 0,1 мм и более.

После заточки дисковых пазовых фрез ширина фрезы несколько уменьшается, и поэтому использование фрез возможно лишь до определенных пределов, после чего их применяют для других работ, когда не столь важен размер по ширине. При установке фрезы на оправку для фрезерования шпоночного паза необходимо добиться, чтобы фреза имела минимальиое биение по торцу. Заготовку закрепляют в машинных тисках с медными или латунными накладками на губках.

Если тиски установлены правильно, то точность установки закрепленного в них вала можно и не проверять. Установить фрезу следует так, чтобы она была расположена симметрично относительно диаметральной плоскости, проходящей через ось вала. Для выполнения этого условия пользуются следующим приемом. После закрепления фрезы и проверки ее биения индикатором фрезу устанавливают предварительно в диаметральной плоскости вала. Точная установка осуществляется угольником и штангенциркулем.

На рис. 59 видно, что размер S = Т+d/2+B/2, где Т-ширина полки угольника, мм; d - диаметр вала, мм; В - ширина фрезы, мм.

Для установки фрезы необходимо поставить ее в поперечном направлении на размер S со стороны одного из выступающих над тисками концов вала. Проверить этот размер штангенциркулем. Затем поставить угольник с другой стороны вала, как это показано на рис. 59 пунктиром, и еще раз проверить размер S. Если оба отсчета по штангенциркулю совпадут, то это означает, что фреза относительно вала установлена правильно.

Для точной и быстрой установки дисковой фрезы в диаметральной плоскости применяют приспособление, показанное на рис. 60 . Дисковую фрезу 1 устанавливают по вырезу двусторонней призмы 2, которая в свою очередь установлена по цилиндрической поверхности валика 3. Точность расположения шпоночного паза в диаметральной плоскости обеспечивает соосность V-образных пазов призмы 2. Правильность изготовленного паза проверяют по шаблону.

При установке на глубину фрезерования начальный момент касания фрезы с цилиндрической поверхностью заготовки происходит по линии, если после установки фрезы над валом производить одновременно медленный подъем стола до касания с фрезой и перемещение в продольном направлении. Установив момент касания фрезы с валом, отвести стол из-под фрезы. Выключить станок и вращением рукоятки вертикальной подачи поднять стол на глубину шпоночной канавки.

Рис. 59. Проверка установки дисковой фрезы

Рис. 60. Приспособление для установки дисковой фрезы

Фрезерование закрытых шпоночных пазов можно производить на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках

Установив и закрепив вал в тисках и выверив его по разметке рейсмасом, можно приступить к установке фрезы. Установка шпоночной (или концевой) фрезы в диаметральной плоскости вала показана на рис. 61, а . Стол станка переместить рукояткой вертикальной подачи до соприкосновения с фрезой (показано пунктиром). После этого стол переместить в поперечном направлении до выхода фрезы за пределы вала и поднять на величину Н=d/2+D/2, где Н-величина перемещения стола в вертикальном направлении, мм; d - диаметр вала, мм; D - диаметр фрезы, мм.

Установка шпоночной (или концевой) фрезы в диаметральной плоскости вала при обработке в нем шпоночного паза на вертикально-фрезерном станке показана на рис. 61, б . Перемещение стола, на величину S отсчитывается по лимбу винта поперечной подачи.

Другой способ установки («по яблочку») шпоночной или концевой фрезы в диаметральной плоскости вала состоит в следующем. Вал устанавливают по возможности точно (на глаз) относительно фрезы (рис. 61, в ) и вращающуюся фрезу медленно приводят в соприкосновение с обрабатываемым валом до тех пор, пока на поверхности вала не появится едва заметный след фрезы. Если этот след получается в виде полного круга (рис. 61, г ), то это означает, что фреза расположена в диаметральной плоскости вала. Если след имеет форму неполного круга (рис. 61, б ), то необходимо сместить стол.

При установке фрезы на глубину паза обрабатываемый вал, диаметральная плоскость которого Совпадает с осью фрезы, подводят до соприкосновения с фрезой. При этом положении стола отмечают показание лимба винта поперечной или вертикальной подачи, затем перемещают или поднимают стол на глубину фрезерования В.

Закрытые шпоночные пазы, допускающие пригонку, фрезеруют врезанием вручную на определенную глубину и продольной механической подачей, затем снова врезанием на ту же глубину и продольной подачей, но в другом направлении или врезанием вручную на полную глубину паза и дальнейшей механической продольной подачей. Последний способ применяют при фрезеровании шпоночными фрезами диаметром свыше 12-14 мм.

Контроль ширины шпоночного паза следует производить калибром согласно допуску, указанному на чертеже.

Рис. 61. Схема установки фрезы в диаметральной плоскости

Фрезерование открытых шпоночных пазов

Открытые шпоночные пазы с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, фрезеруют дисковыми фрезами. Пазы, в которых не допускается выход канавки по радиусу окружности, фрезеруют концевыми или шпоночными фрезами.

Фрезерование пазов сегментных шпонок осуществляют хвостовыми или насадными фрезами под сегментные шпонки, диаметр которых должен быть равен двойному радиусу канавки. Подача производится в вертикальном направлении, перпендикулярном оси вала (рис. 62 ).

Рис. 62. Фрезерование шпоночных пазов под сегментные шпонки

Фрезерование пазов на шпоночно-фрезерных станках

Для получения точных по ширине пазов обработку ведут на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей, работающих двухзубыми шпоночными фрезами. При этом способе фреза врезается на 0,2-0,4 мм и фрезерует паз по всей длине, затем опять врезается на ту же глубину, как и в пре-дыдущем случае, и фрезеруют паз опять на всю длину, но в другом направлении (рис. 63 ). Отсюда и название метода - «маятниковая подача». По окончании фрезерования шпиндель автоматически возвращается в исходное положение и выключается продольная подача фрезерной бабки. Этот метод является наиболее рациональным при изготовлении шпоночных валов в серийном и массовом- производстве, так как дает точный паз, обеспечивающий взаимозаменяемость в шпоночном соединении. Кроме того, поскольку фреза работает торцовыми режущими кромками, она долговечнее, так как не изнашивается по периферии. Недостатком этого способа является значительно большая затрата времени по сравнению с фрезерованием за один - два рабочих хода.

Такое фрезерование производится немерным инструментом с осциллирующим (колебательным) движением. Регулируя размах осциллирования от нуля до требуемой величины, можно фрезеровать шпоночные пазы с требуемой точностью по ширине. При фрезеровании с осциллированием ширина или диаметр фрезы должны быть меньше ширины обрабатываемого паза.

По такому методу работает, например, вертикальный шпоночно-фрезерный станок 692Р. Он обеспечивает получение точной ширины канавки независимо от диаметра применяемого инструмента. Фрезерная обработка производится по маятниковому циклу, с последующей автоматической калибровкой канавки до заданной ширины.

Рис. 63. Схема фрезерования шпоночных пазов способом «маятниковая подача»

Наша компания принимает заказы на фрезерную обработку , чтобы сделать заказ или получить информацию по интересующим вопросам, связавшись с менеджерами нашей компании по телефонам +7 967 780 43 30 , +7 962 564 87 87 , по электронной почте или отправив сообщение через форму обратной связи.

При фрезеровании канавок и пазов зачастую предпочтительней применять трёхсторонние дисковые фрезы, чем концевые.

• Обрабатываемые пазы или канавки могут иметь различную геометрию – быть короткими или протяженными, открытыми или закрытыми, прямолинейными или криволинейными, глубокими или мелкими, широкими или узкими
• Обычно выбор инструмента определяется шириной и глубиной канавки и, в некоторой степени, её длиной
• Тип станка и серийность производства определяют, какую фрезу следует использовать – концевую, длиннокромочную или дисковую
• Трехсторонние дисковые фрезы являются более эффективным решением для обработки длинных и глубоких пазов, особенно при использовании горизонтальных станков. Однако распространение вертикальных фрезерных станков и обрабатывающих центров означает, что концевые и длиннокромочные фрезы также часто используются для целого ряда операций по фрезерованию канавок

Сравнение различных типов фрез

Трёхстороннее фрезерование

Концевые фрезы

Трёхстороннее фрезерование

Трёхсторонние дисковые фрезы более эффективны при обработке длинных, глубоких, открытых пазов и обеспечивают оптимальную стабильность и производительность в этом виде фрезерования. Для одновременной обработки нескольких пазов в одной плоскости операция может быть осуществлена набором фрез.

Особенности применения

• Размер фрезы, шаг зубьев и расположение фрезы в совокупности должны обеспечивать постоянное наличие в зацеплении хотя бы одного зуба
• Контролируйте толщину срезаемой стружки для достижения оптимального значения подачи на зуб
• При фрезеровании в сложных условиях проверьте требования к мощности и крутящему моменту. При креплении фрезы на оправке, чрезвычайно важным является жесткость последней и величина вылета наладки
• Необходимо обеспечить жесткость и надежность закрепления детали и самой оправки для того чтобы противостоять усилиям резания встречного фрезерования

Попутное фрезерование:

• Предпочтительный метод фрезерования
• Используйте жёсткий упор в направлении тангенциальных сил резания для предотвращения сдвига заготовки Направление подачи совпадает с направлением сил резания, что накладывает высокие требования к жёсткости станка и отсутствию зазоров в ШВП

Встречное фрезерование:

• Хорошая альтернатива при недостаточной жёсткости или при работе с труднообрабатываемыми материалами
• Является хорошим решением при возникновении проблем с эвакуацией стружки при прорезке глубоких пазов.

Фрезерование с использованием маховика:

• Дополнительный метод фрезерования при малой жесткости системы и при недостаточных мощностных характеристиках станка
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту
• Повышение надежности закрепления заготовки всегда способствует хорошим результатам обработки

Фрезерование открытых пазов трёхсторонними дисковыми фрезами

Расчёт подачи на зуб

Критическим фактором при фрезеровании трёхсторонними дисковыми фрезами является достижение подходящей подачи на зуб, f z . Недостаточная подача на зуб становится причиной серьёзных недостатков, поэтому при вычислениях необходимо проявлять особую внимательность.

Подачу на зуб, f z , следует уменьшать при фрезеровании глубоких пазов и увеличивать при фрезеровании неглубоких пазов для поддержания рекомендуемой максимальной толщины стружки. Например, при фрезеровании на всю ширину паза с применением геометрии M30 начальное значение максимальной толщины стружки должно составлять 0,12 мм.

Примечание: Поскольку при фрезеровании на всю ширину паза вместе работают две пластины, для вычисления подачи берётся половина количества пластин z n .

Глубина резания

Для более глубоких пазов можно заказать специальную фрезу. При обработке глубоких пазов следует уменьшить подачу на зуб. Если паз неглубокий, увеличьте подачу.

Примечание: глубина обрабатываемого паза может быть ограничена диаметром оправки, прочностными характеристика шпоночного соединения и условиями эвакуации стружки.

Использование маховика на горизонтальных станках

При трехстороннем фрезеровании в зацеплении находится небольшое число зубьев, из-за чего в процессе резания возникают вибрации. Это отрицательно сказывается на результате обработки и производительности.

• Установка маховика на фрезерную оправку зачастую является эффективным методом борьбы с вибрациями. Проблемы, вызванные недостаточной мощностью, крутящим моментом и стабильностью станка, часто решаются путём грамотного использования маховиков
• Необходимость в использовании маховика тем выше, чем ниже мощность предполагаемого для обработки станка или чем выше уровень его износа
• Располагайте маховик как можно ближе к инструменту.
• Использование маховика делает обработку более плавной, что в свою очередь ведёт к снижению шума и вибрации и повышает стойкость инструмента
• Маховик рекомендуется использовать совместно с встречным методом фрезерования
• Для дальнейшего повышения стабильности при работе трёхсторонней дисковой фрезой используйте маховик максимально большого размера, который допустим на конкретной операции
• В качестве маховика можно использовать несколько стальных дисков с отверстиями, соответствующими диаметру фрезерной оправки

Обработка пазов набором фрез с шахматным расположением зубьев

Фрезы, имеющие крепление с 2 шпонками, можно располагать в шахматном порядке для одновременного фрезерования нескольких пазов. Смещение фрез относительно друг друга помогает избежать вибрации. Также снижается потребность в маховиках.

Фрезерование узких и неглубоких пазов и канавок

Универсальные фрезы имеют многокромочные пластины различных форм, подходящих для обработки большинства типов канавок небольшой глубины. К распространённым областям применения относится фрезерование внутренних канавок под стопорные (пружинные) и уплотнительные кольца, а также небольших прямых или круговых наружных канавок, особенно на невращающихся деталях.

Обработка внутренних канавок

• При круговом фрезеровании необходимо запрограммировать плавный вход инструмента в резание.
• Учитывайте отношение диаметра фрезы к диаметру отверстия, D c /D w . Чем меньше это соотношение, тем больше будет длина линии контакта инструмента и обрабатываемого материала

Обработка пазов концевыми фрезами

Концевые фрезы используются, когда необходимо получить короткие неглубокие канавки, в частности, закрытые пазы и карманы, а также шпоночные пазы. Концевые фрезы – единственные инструменты, способные фрезеровать закрытые пазы со следующими характеристиками:

• Прямые, изогнутые или расположенные под углом
• Более широкие, чем диаметр используемой фрезы

Более тяжёлое фрезерование пазов зачастую выполняется длиннокромочными фрезами.

Выбор инструмента

Концевые и длиннокромочные фрезы

Особенности применения

• Используйте концевые фрезы для ненагруженного резания с высокой прогнозируемой стойкостью совместно с высокопроизводительными патронами
• Для получения минимально возможного вылета минимизируйте расстояние от патрона до режущей кромки
• Для получения стружки удовлетворительной толщины обеспечьте соответствующую подачу на зуб Во избежание образования тонкой стружки, которая может стать причиной вибрации, заусенцев и неудовлетворительного качества обработанной поверхности используйте фрезы с крупным шагом зубьев
• Для получения оптимального соотношения диаметра/длины и стабильности используйте инструмент максимально возможного диаметра
• Для достижения наиболее благоприятного режущего действия используйте попутное фрезерование
• Обеспечьте эвакуацию стружки из канавки. Во избежание скопления стружки используйте сжатый воздух
• Для получения оптимальной стабильности и поддержки в направлении шпинделя используйте соединение Coromant Capto®

Фрезерование канавок концевыми фрезами

При фрезеровании канавки или паза, которое часто называют фрезерованием на всю ширину паза, обрабатывается три поверхности:

• Закрытые с обоих концов пазы – карманы – требуют концевых фрез, способных работать с осевой подачей
• Фрезерование на всю ширину паза концевой фрезой – сложная операция. Глубина резания в осевом направлении, как правило, должна составлять 70% длины режущей кромки. При определении оптимального метода обработки паза следует также учитывать жёсткость станка и эвакуацию стружки
• Концевые фрезы чувствительны к воздействию сил резания. Ограничивающими факторами могут быть отжатие и вибрация, особенно при высоких скоростях обработки и больших вылетах

Обработка шпоночных пазов

Эта операция требует отдельных указаний в дополнение к общим рекомендациям по фрезерованию плоскостей и канавок. Направление сил резания и отжим инструмента при фрезеровании закрытого шпоночного паза не позволяют получить точного прямоугольного сечения. Точность обработки может быть повышена, если использовать фрезу несколько меньшего диаметра и обрабатывать паз за два прохода:

1. Фрезерование шпоночных пазов – черновое фрезерование на полную ширину паза
2. Фрезерование уступов – обработка паза по контуру методом встречного фрезерования для обеспечения перпендикулярности стенок.

На чистовых этапах обработки необходимо работать с небольшой глубиной резания, чтобы минимизировать отжим инструмента, что является определяющим фактором качества обработанной поверхности и геометрической точности паза (угол в 90°).

Фрезерование шпоночных пазов за два прохода

Методы расфрезеровывания закрытого паза или кармана в цельной заготовке

​При подготовке к фрезерованию длинных и узких пазов на всю ширину самым распространённым после сверления методом раскрытия карманов является линейное фрезерование с врезанием под углом.
– Глубокие пазы обрабатываются за несколько проходов

Трохоидальное фрезерование

Плунжерное фрезерование

Черновое фрезерование пазов длиннокромочными фрезами

• Фрезы с высоким показателем скорости съёма металла обычно используются для черновой обработки
• Более короткие версии способны фрезеровать пазы глубиной, равной диаметру фрезы, на стабильных и мощных фрезерных станках
• Для таких операций выбирайте станки с 50 конусом, так как работа фрез данного типа сопровождается высокими радиальными усилиями резания
• Проверьте требования к мощности и крутящему моменту, поскольку они зачастую являются ограничивающими факторами для получения оптимальных результатов
• Подбирайте оптимальный шаг зубьев для каждого типа операции

Более длинные исполнения фрез главным образом
предназначены для обработки кромок (по контуру).

Шаг	​L	​​M	​​H
Область применения	Длинные сборки	Универсальные​	Короткие сборки​
​Фрезерование уступов	​Большая глубина a p /a e	​Средняя глубина a p /a e	Небольшая глубина a p /a e
	Небольшая глубина a p /a e	​Ограничения	​__
v c м/мин	​	​	​

2018-08-16

обработки пазов, уступов;

объемного копирования;

фасонной обработки поверхностей;

снятия свесов у щитов, облицованных различными материалами;

контурной обработки деталей;

выполнения иных операций.

В этой статье мы расскажем в деталях о концевых фрезах и технологиях обработки уступов, скосов, а также пазов различных форм.

Фотография №1: фрезерование концевой фрезой

Конструктивные особенности и виды концевых фрез

Монолитные и сборные обычные (цилиндрические) и иные концевые фрезы состоят из рабочих частей и хвостовиков. Они могут быть цилиндрическими и коническими, а зубья - нормальными и мелкими. Инструменты с нормальными зубьями применяют для получистовой и чистовой обработки, а крупнозубые фрезы - для черновой.

Изображение №1: концевая фреза с конусом Морзе (коническим)

Важно! Концевые фрезы имеют небольшие диаметры (3–60 мм). Из-за этого для обеспечения оптимальных скоростей резания инструменты вращаются с высокими частотами. При относительно небольших скоростях подачи нагрузка на 1 зуб минимальна. Это обеспечивает высокое качество обработки.

Монолитные концевые фрезы могут быть:

целиком изготовлены из быстрорежущей или легированной стали;

целиком выполнены из твердых сплавов;

спаянными (материал хвостовика - конструкционная сталь, а рабочей части - твердый сплав).

Кроме этого существуют концевые фрезы с твердосплавными пластинами.

Изображение №2: цилиндрическая концевая фреза с твердосплавными пластинами

Главное преимущество таких фрез - возможность смены пластин без снятия режущего инструмента. Твердосплавные концевые фрезы (с пластинами и без) применяют для получения пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Инструменты могут иметь затылованные и остроконечные зубья. Такие модели называют обдирочными. Их применяют для черновой обработки заготовок, полученных литьем и свободной ковкой.

Изображение №3: обдирочная концевая фреза с затылованными зубьями

Инструменты с острозаточенными зубьями имеют неравномерный окружной шаг. Такие обдирочные фрезы отличаются более высокими производительностью (+ 60–70 %), вибростойкостью и сроком службы.

Изображение №4: обдирочная концевая фреза с остроконечными зубьями

Кроме цилиндрических инструментов существуют концевые фрезы специального назначения. К ним относятся шпоночные, угловые и Т-образные модели.

Их применяют для фрезерования шпоночных пазов. Инструменты имеют 2 режущих зуба и торцевые режущие кромки. Они направлены не наружу (как у сверл), а внутрь инструментов.

Изображение №5: шпоночная концевая фреза

Шпоночная фреза может углубляться в материал при осевой подаче (высверливается отверстие), а затем двигаться в сторону при продольной. В результате получается шпоночный паз.

Важно! Переточку таких фрез производят по задним поверхностям торцевых кромок. После операций диаметры инструментов не изменяются.

Угловые концевые фрезы

Их применяют для фрезерования наклонных плоскостей и пазов, имеющих угловые профили. Инструменты бывают одноугловыми и двухугловыми. У первых режущие кромки расположены на конических поверхностях и торцах, а у вторых - только на конических поверхностях. Причем двухугловые фрезы могут быть симметричными. У таких инструментов усилия, возникающие при работе угловых кромок зубьев уравновешиваются. Такие фрезы работают более плавно.

Изображение №6: рабочие части угловых концевых фрез

Вершины угловых фрез закругляют. Это продлевает срок службы инструментов.

Т-образные концевые фрезы

Их применяют для обработки Т-образных пазов.

Изображение №7: конструкция и характеристики Т-образных концевых фрез

Эти фрезы часто ломаются. Это обусловлено сложностью обработки Т-образных пазов, при которой отвод стружки сильно затрудняется. Такие фрезы имеют разнонаправленные зубья и угловые поднутрения.

Оборудование для фрезерования концевыми фрезами

Для фрезерования концевыми фрезами применяются горизонтальные и вертикальные фрезерные станки. Инструменты устанавливают в различные по конструкции патроны.

Патроны для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Концевые фрезы с фиксируют при помощи таких патронов.

Изображение №8: патрон для концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками

Они состоят из корпусов (1), гаек (2) и кулачков (3). Корпус устанавливается в шпинделе и затягивается шомполом. Кулачки зажимают инструмент при помощи кольцевой (4) и промежуточных пружин.

Патроны для концевых фрез с коническими хвостовиками

Имеют такую конструкцию.

Изображение №9: патрон для концевых фрез с коническими хвостовиками

Корпус (3) закрепляется в шпинделе станка при помощи шомпола. В сменной втулке (4) имеется винт (5), предназначенный для фиксации фрезы. Пояски втулки проходят через отверстия навернутой на корпус гайки (2) и вставляются в имеющиеся на торце пазы. Положение гайки регулируется при помощи специального винта (6).

Важно! Сменные втулки имеют стандартные размеры, соответствующие конусам Морзе.

Цанговые патроны

Предназначены для крепления концевых фрез с цилиндрическими хвостовиками.

Изображение №10: цанговый патрон

Конический хвостовик такого патрона затягивается в шпинделе станка при помощи шомпола. Спереди имеется выточка. В нее входит цанга (1). Это коническая разрезная втулка имеющая отверстие, диаметр которого соответствует диаметру хвостовика закрепляемой фрезы. Для ее фиксации цанга сжимается гайкой (2).

Патроны с регулируемыми эксцентриситетами

Состоят из корпусов (1), колпачковых гаек (3) и втулок (2).

Изображение №11: патрон с регулируемым эксцентриком

Втулка в таком патроне эксцентрично закреплена по отношению к оси вращающейся фрезы (4). Она крепится при помощи двух винтов (5). При поворачивании втулки регулируется ширина паза.

Выбор скорости подачи фрез

Выбор скорости подачи фрезы напрямую зависит от материала заготовки.

Алюминий и сплавы на его основе - 200–420 м/мин.

Бакелит - 40–110 м/мин.

Нержавеющая сталь - 45–95 м/мин.

Термопласты и древесина - 300–500 м/мин.

Латунь - 130–320 м/мин.

Бронза - 90–150 м/мин.

ПВХ - 100–2500 м/мин.

Основные технологии фрезерования концевыми фрезами

Расскажем об основных технологиях фрезерования концевыми фрезами на примере конкретных операций.

Фрезерование уступов концевыми фрезами

Рассмотрим фрезерование двух уступов в бруске. Цель - получение ступенчатой шпонки.

Основные параметры

Ширина фрезерования - 5 мм.

Глубина резания - 12 мм.

Чистота поверхности - 5.

Выбор инструмента

Для этой операции отлично подойдет с нормальными зубьями и цилиндрическим хвостовиком. Чтобы стружка отводилась вверх, винтовые канавки должны быть направлены вправо.

Расчет режима резания

Рассчитаем частоту вращения шпинделя. При скорости подачи 25 м/мин. она будет равна:

n = (1000*v)/(π*d) = (1000*25)/(3,14*16) = 500 об./мин.

Подача на один зуб - 0,03 мм. Вычислим минутную подачу.

s = s зуб *z (чистота поверхности)*n = 0,03*5*500 = 75 мм/мин.

Фрезерование каждого уступа проходит по следующей схеме.

Закрепите заготовку в тисках, а фрезу - в патроне шпинделя станка.

Установите лимб коробки подач на 80 мм/мин., а лимб коробки скоростей - на 500 об./мин.

Запустите вращение шпинделя.

Подведите заготовку под фрезу.

Поднимите стол до легкого касания фрезой верхней плоскости заготовки.

Установите кулачки выключения продольной подачи на длину фрезерования.

Обработайте деталь с двух сторон.

Изображение №12: фрезерование уступов концевой фрезой

Фрезерование сквозных пазов концевыми фрезами

Для фрезерования сквозных пазов обычно берут концевые фрезы, диаметры которых соответствуют чертежным размерам пазов с допустимыми отклонениями.

Важно! Так делают в случаях, если концевые фрезы не имеют радиального биения. При его наличии ширина паза получится больше заданной. Итог- брак.

Для обработки сквозных пазов чаще всего берут новые концевые фрезы. При работе с переточенными инструментами для соблюдения точности пазов можно использовать патроны с регулируемыми эксцентриками. Технология фрезерования сквозных пазов не отличается от описанной выше.

Фрезерование замкнутых пазов концевыми фрезами

Задача - профрезеровать в планке замкнутый паз. Длина - 32 мм. Ширина - 16 мм.

Изображение №13: чертеж планки

Выбор инструмента

Подойдет та же самая фреза с пятью зубьями (z = 5).

Расчет режима резания

Заданная подача фрезы - 0,01 мм/зуб. Скорость резания - 25 м/мин. Частота - 500 об./мин. Вычислим минутную подачу.

s = s зуб *z*n = 0,01*5*500 = 25 мм/мин.

Минимальная подача на станке - 31,5 мм/мин. Устанавливаем именно ее. Рассчитаем фактическую подачу на один зуб.

s зуб = s/(z*n) = 31,5/(5*500) = 0,013 мм/зуб.

Выполнение операции

При фрезеровании сквозных пазов:

сначала дают ручную вертикальную подачу для того, чтобы фреза врезалась в материал на 4–5 мм;

после этого включают механическую продольную подачу и вырезают глухой паз нужной длины;

постепенно поднимают стол до получения сквозного отверстия.

Изображение №14: закрепление заготовки и фрезерование сквозного паза

Фрезерование наклонных плоскостей цилиндрическими концевыми фрезами

Для фрезерования наклонных плоскостей концевыми фрезами применяют две технологии.

1. Фрезерование с поворотом заготовок

Эта технология предполагает использование универсальных поворотных тисков. Заготовки в них крепятся так же, как и в обычных.

Изображение №15: фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой с поворотом заготовки

Важно! Обрабатываемая наклонная плоскость должна располагаться параллельно столу.

2. Фрезерование с поворотом шпинделя станка

Это возможно как на вертикальных, так и на горизонтальных фрезерных станках. Первые для этого должны обладать функцией поворота бабки со шпинделем вокруг горизонтальной оси, а вторые - накладными вертикальными головками. Для фрезерования просто устанавливают нужные углы наклона.

Изображение №16: фрезерование наклонной плоскости концевой фрезой под углом 60°

Фрезерование наклонных плоскостей угловыми концевыми фрезами

Выполняется на горизонтальных фрезерных станках. Обработка заготовок угловыми фрезами происходит на меньших скоростях подачи и резания. Это связано с трудными условиями работы.

К примеру, при глубине фрезерования 12 мм назначают скорость резания 11,8 м/мин. Частота вращение шпинделя - 50 об./мин.

Изображение №17: фрезерование наклонной плоскости угловой концевой фрезой

Обратите внимание! Чтобы избежать брака при фрезеровании наклонной плоскости:

перед операцией удостоверьтесь в точности разметки;

закрепите заготовку максимально надежно;

тщательно очистите тиски и стол от стружки;

проверьте угол наклона инструмента или универсальных тисков.

Фрезерование закрытых шпоночных канавок шпоночными концевыми фрезами

Выполняется на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках. Рассмотрим фрезерование шпоночной канавки с шириной 10 мм и глубиной 4 мм.

Изображение №18: фрезерование закрытой шпоночной канавки

Выбор инструмента

Для этой операции возьмем шпоночную фрезу с диаметром 10 мм. Если она перетачивалась, необходимо проверить диаметр рабочей части микрометром.

Расчет режима резания

Заданная скорость резания - 25,2 м/мин. Частота вращения - 800 об./мин. Подача - 0,03 мм/зуб. Количество зубьев - 2. Рассчитаем минутную подачу.

s = 0,03*2*800 = 48 мм/мин.

Подготовка к работе и выполнение операции

После закрепления фрезы в патроне проверьте ее радиальное биение по индикатору. Ширина канавки не должна выйти из допуска. Фрезерование шпоночных канавок происходит так же, как и рассмотренная выше обработка замкнутых пазов.

Обработка концевыми фрезами специальных пазов

К ним относятся Т-образные пазы и пазы типа «ласточкин хвост». Их фрезерование обычно выполняется на вертикальных фрезерных станках.

Фрезерование Т-образных пазов

Фрезерование простых Т-образных пазов включает в себя 2 этапа.

При помощи Т-образной фрезы делают паз Т-образным.

Если необходимо получить паз с заваленными кромками, делают третий переход. Фаски снимают при помощи угловой фрезы.

Изображение №19: три этапа фрезерования Т-образного паза с заваленными кромками

Фрезерование паза типа «ласточкин хвост»

Также происходит за 2 этапа.

При помощи цилиндрической концевой фрезы получают прямоугольный паз.

При помощи угловой фрезы типа «ласточкин хвост» завершают операцию.

Изображение №20: фрезерование паза типа «ласточкин хвост»

Контурное фрезерование концевыми фрезами

Существуют две основные технологии контурного фрезерования концевыми фрезами.

С комбинированием ручных подач

Технология выглядит так.

Заготовка фиксируется на столе или в тисках.

Деталь обрабатывается концевой фрезой по размеченному контуру (стол при этом перемещается в продольном и поперечном направлениях).

Обратите внимание! За один раз профрезеровать контур невозможно. Деталь сначала обрабатывают начерно, а затем - начисто.

Изображение №21: фрезерование криволинейного контура с комбинированием ручных подач

С использованием круглого поворотного стола

При фрезеровании заготовок на круглых поворотных столах контуры дуг образуются за счет их круговых подач. Приспособления бывают ручными и механическими. По этой технологии получают высокоточные контуры.

Изображение №22: круглый поворотный стол с ручной подачей

Обратите внимание! Выше мы рассмотрели лишь основные сферы применения концевых фрез. Об иных операциях и особенностях их выполнения читайте в специальной литературе.

Станок, его шпиндель и стол должны быть чистыми.

Не используйте неподходящие рукоятки и ключи.

При фиксации в тисках поковок, черных отливок и заготовок из проката одевайте на губки накладки из латуни, меди или алюминия.

Накладки также нужны при фрезеровании обработанных деталей и заготовок.

Заготовки и зажимные приспособления должны быть очищены от стружки.

Не забывайте снимать заусенцы после переходов.

Не зажимайте слишком сильно тонкие заготовки.

Перед опусканием и поднятием стола не забывайте проверять затяжку.

В процессе фрезерования следите за инструментом. О том, что фреза затупилась, можно понять по вибрациям станка и чрезмерному нагреву стружки.

Не подводите детали под фрезы резко.

Фрезерование паза – это операция представляющая собой выемку металла с детали ограниченной плоскими или фасонными поверхностями. В зависимости от формы пазы подразделяются на прямоугольные, «ласточкин хвост», Т-образные, фасонные, сквозные, открытые и др. Вырезание пазов является одной из основных операций в фрезеровании и ниже мы рассмотрим её особенности.

Особенности выбора и применения инструмента

При выборе фрез для нарезания пазов и канавок, а также в процессе их нарезки, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

• Для сквозных прямоугольных пазов желательно использовать дисковые трехсторонние, концевые или дисковые пазовые фрезы.
• Фрезерование точных размеров производится инструментом меньшего диаметра в несколько проходов.
• Работа с концевой фрезой требует правильного выбора направления вращения – взаимно противоположным относительно винтовых канавок инструмента.
• Для замкнутых пазов необходима концевая фреза с обработкой на вертикальном станке диаметром на 1-2 мм меньше чем требуемая ширина.
• Врезка замкнутого паза осуществляется путем продольного и поперечного перемещения стола. Далее, при продольном движении стола производится фрезерование на требуемую глубину и чистовые проходы по боковым сторонам.
• Фрезеровка криволинейных пазов осуществляется за один проход на полную глубину. В местах изменения направления ведётся обработка фрезой с минимальным вылетом и сниженной скоростью.
• Для специального Т-образного профиля необходимо три прохода фрезы с подачей не более 0,03 мм/зуб и скоростью реза 20-25 м/мин.

Фрезерование шпоночных пазов

Методика фрезерования шпоночного паза зависит от его типа – сквозного, открытого, закрытого или полузакрытого. Для фрезерования используются пазовые дисковые, шпоночные, пазовые затылованные или насадные фрезы. При нарезке открытых пазов с выходом по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, используется дисковый инструмент. Если выход канавки по окружности не допускается, то необходимы концевые или шпоночные фрезы. Для сегментных шпонок используются насадные или хвостовые фрезы при направлении подачи строго к центру вала.

При высоких требованиях к точности шпоночного паза используются шпоночно-фрезерные станки с маятниковой подачей инструмента. Особенностью данного способа металлообработки является поочередный заход инструмента с противоположных направлений – по 0,2 – 0,4 мм съёма за проход по всей длине сначала с одной, затем с другой стороны.

• Дисковые пазовые. Скорость реза от 25 до 40 м/мин, подача от 0,03 до 0,06 мм/зуб.
• Шпоночные. Скорость реза от 15 до 20 м/мин, подача от 0,02 до 0,04 мм/зуб.

Прорезание канавок производится аналогично фрезерованию пазов. Данная операция может производиться на торцовой, цилиндрической или конической части детали с помощью одно- или двухугловых фрез.

Особенности фрезерования закрытых пазов

Для нарезания данного типа пазов используется две схемы. В первом случае применяется ручная операция врезания инструмента на всю глубину уступа. Далее производится механическая подача в продольном направлении. Второй способ – это маятниковая подача. Производится ручное врезание на требуемую глубину и продольная подача, затем повторение цикла, но движение осуществляется в противоположную сторону. Данный способ применяется для фрез сечением более 14 мм.