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

+ Открытые пазы
+ Глубокие пазы
+ Регулируемая ширина/допуски
+ Фрезерование набором фрез
+ Отрезка
+ Широкий ассортимент разной ширины/глубины
– Закрытые пазы
– Только прямолинейные канавки
– Эвакуация стружки

Концевые фрезы

+ Закрытые пазы
+ Неглубокие пазы
+ Нелинейные пазы
+ Универсальность (дополнительные методы):

• Трохоидальное фрезерование пазов на деталях из труднообрабатываемых материалов (закаленные стали, жаропрочные сплавы и т.д.)
• Плунжерное фрезерование для решения задач при работе с большими вылетами
• Возможность выполнения другого типа операций получистового или чистового фрезерования
• Концевые фрезы можно использовать не только для фрезерования пазов

– Глубокие пазы
– Большие силы резания
– Склонность к вибрации при отжатии

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 .

a e / D cap (%)​	f z (мм/зуб)	​h ex (мм)
​25	0,14​	0,12
​10	0,20	0,12
​5	0,28	0,12

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

​​	​	​	​	​
	Цельные твердосплавные концевые фрезы	Концевые фрезы для фрезерования уступов​	Длиннокромочные фрезы	Концевые фрезы со сменными головками ​
Размер шпинделя/станка	​ISO 30, 40, 50	ISO 40, 50​	ISO 40, 50​	​ISO 30, 40, 50
Требования к стабильности	Высокие​	Средние	Высокие​	Низкие​
Черновая обработка ​	Очень хорошая	​Хорошая	Очень хорошая	​Приемлемая
​Чистовая обработка	Очень хорошая	​Хорошая	​Приемлемая	Очень хорошая
​Глубина резания a p	Большая	Средняя	Большая	Маленькая
​Универсальность	Очень хорошая	​Хорошая	​Приемлемая	Очень хорошая
Производительность	Очень хорошая	​Хорошая	Очень хорошая	​Хорошая

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

+ Низкие радиальные силы резания – меньше склонность к вибрации
+ Минимальное отжатие при фрезеровании глубоких канавок
+ Производительный метод для:

• обработки сталей высокой твёрдости и жаропрочных сплавов (ISO H и S)
• областей применения, чувствительных к вибрации

+ Диаметр фрезы должен быть не более 70% ширины паза
+ Хорошая эвакуация стружки
+ Выделяется немного тепла
– Требуется больше программирования

Плунжерное фрезерование

​+ Отлично показывает себя при склонности к вибрации:

• с большим вылетом инструмента
• при фрезеровании глубоких пазов
• при недостаточной жёсткости станка или наладки

– Низкая производительность в стабильных условиях
– Требуется остаточное фрезерование/чистовая обработка
– Фрезерование концевыми фрезами может привести к трудностям с эвакуацией стружки
– Ограниченный выбор инструментов

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	​	​	​

ФРЕЗЕРОВАНИЕ УСТУПОВ, ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ПАЗОВ И КАНАВОК. ОТРЕЗНЫЕ РАБОТЫ

§ 28. ФРЕЗЕРОВАНИЕ УСТУПОВ И ПАЗОВ

В машиностроении часто встречаются плоские детали, имеющие уступы с одной, двух, трех и даже четырех сторон. В качестве примера на рис. 122, а показана призма для установки цилиндрических деталей при фрезеровании, имеющая два уступа.

Уступ, замкнутый с обоих боков, называют пазом . Пазы могут быть прямоугольные и фасонные . На рис. 122, б показана деталь с прямоугольным пазом, а на рис. 122, в - вилка с фасонным пазом.

Фрезы для обработки уступов и пазов

Фрезерование уступов и прямоугольных пазов производят либо дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках, либо концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках.
Неширокие цилиндрические фрезы называют дисковыми . Дисковые фрезы можно изготовлять с остроконечными и затылованньгми зубьями (рис. 123, а и б).

Дисковые фрезы , имеющие зубья на цилиндрической и на одной торцовой поверхностях, называют двухсторонними (рис. 123, в), а дисковые фрезы, имеющие зубья также и на обеих торцовых поверхностях, называют трехсторонними (рис. 123, г). Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.
Для повышения производительности трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с крупными разнонаправленными зубьями . На рис. 123, д показана такая фреза, у которой зубья, попеременно разнонаправленное, образуют торцовые режущие кромки через зуб.
Такая форма зубьев, подобно разведенным зубьям циркульных и продольных пил по дереву, позволяет снимать большее количество стружки и лучше ее отводить.
Концевые фрезы изготовляют двух типов: с цилиндрическим (рис. 124, а и б) и с коническим (рис. 124, в и г) хвостовиком. Каждый из этих типов изготовляется в двух исполнениях: с нормальным (рис. 124, а и в) и с крупным (рис. 124, б и г) зубом. Режущая часть концевых фрез изготовляется из быстрорежущей стали и приваривается к хвостовику, выполняемому из углеродистой стали.

концевые фрезы с крупным зубом применяются для работ с большими подачами при больших глубинах фрезерования; фрезы с нормальным зубом - для обычных работ. Направление винтовых канавок надо выбирать по табл. 4. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром от 3 до 20 мм , с коническим хвостовиком - диаметром от 16 до 50 мм .
На концевые фрезы в 1957 г. по предложению новаторов ленинградского Кировского завода Е. Ф. Савича, И. Д. Леонова и В. Я. Карасева выпущен государственный стандарт (ГОСТ 8237-57). По сравнению с ранее изготовлявшимися концевыми фрезами в новых фрезах уменьшено количество зубьев, увеличен угол наклона винтовой канавки до 30 - 45°, увеличена высота зуба и введен неравномерный окружной шаг зубьев. Спинка зубьев выполнена криволинейной по рис. 36, в.
Фрезы новой конструкции дают повышенную производительность, хорошую чистоту обработанной поверхности и устраняют вибрацию при снятии больших стружек.

Фрезерование уступов дисковой фрезой

Рассмотрим пример фрезерования на горизонтально-фрезерном станке двух уступов в бруске (рис. 125, справа) для получения ступенчатой шпонки.

Выбор фрезы . Фрезерование уступов на горизонтально-фрезерном станке производят обычно двухсторонней дисковой фрезой, но в данном случае следует работать трехсторонней фрезой, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны бруска.
Выберем для фрезерования уступа трехстороннюю фрезу с мелкими разнонаправленными зубьями диаметром 80 мм , шириной 10 мм , с диаметром отверстия под оправку 27 мм , с числом зубьев 18.
Дисковая трехсторонняя фреза выбрана по ГОСТ 9474-60. Если в кладовой имеются фрезы, отличающиеся диаметром от рассмотренной в данном примере, следует подобрать фрезу подходящего диаметра, например 75 мм с соответствующим числом зубьев.
Обработку будем вести на горизонтально-фрезерном станке с закреплением заготовки в машинных тисках.
Подготовка к работе . Установку, выверку и закрепление тисков на столе станка производим по известному нам способу, после чего устанавливаем заготовку в тиски на требуемой высоте (рис. 126). Правильность положения (горизонтальность) выверяем рейсмасом по разметочным рискам, после чего накрепко зажимаем тиски. На губки тисков надо надеть накладки из мягкого металла (латунь, медь, алюминий), чтобы не испортить обработанных граней бруска.

Закрепление дисковой фрезы на оправке производят так же, как и цилиндрической фрезы, соблюдая чистоту оправки, фрезы и колец.
. По заданному режиму резания настраиваем станок. Дано: диаметр фрезы D = 80 мм , ширина фрезерования В = 5 мм , глубина резания t = 12 мм , чистота поверхности 5, подача s зуб = 0,05 мм/зуб , скорость резания υ = 25 м/мин .
По лучевой диаграмме (см. рис. 54) скорости резания υ = 25 м/мин и D = 80 мм соответствует n 6 = 100 об/мин .
При этом минутная подача составит:

Поставим лимб коробки скоростей на 100 об/мин, а лимб коробки подач на 80 мм/мин .
Таким образом, фрезерование уступа будем производить трехсторонней дисковой фрезой 80X110X27 мм с разнонаправленными зубьями (материал фрезы - быстрорежущая сталь Р18) при глубине резания 12 мм , ширине фрезерования 5 мм , продольной подаче 80 мм/мин , или 0,05 мм/зуб , и скорости резания 25 м/мин ; применяем охлаждение - эмульсию.
Фрезерование уступов . Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:
1. Включить кнопкой вращение шпинделя.
2. Вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач подвести заготовку под фрезу до легкого касания боковой поверхностью. Затем вращением рукоятки вертикальной подачи опустить стол и вращением рукоятки поперечной подачи передвинуть стол в направлении фрезы на 5 мм , пользуясь лимбом поперечной подачи. Поднять стол до легкого касания фрезой верхней плоскости заготовки. Вращением рукоятки продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы и поднять стол на 12 мм , пользуясь лимбом вертикальной подачи. Выключить вращение. Застопорить вертикальные и поперечные салазки.
3. Установить кулачки механического выключения продольной подачи стола на длину фрезерования. Включить вращение, включить охлаждение, вручную подавать заготовку вращением рукоятки продольной подачи стола по направлению к вращающейся фрезе, включить механическую продольную подачу.
После обработки первого уступа (рис. 127, а) передвинуть стол на расстояние, равное ширине выступа (17 мм ), плюс ширина фрезы (10 мм ), т. е. на 27 мм , и профрезеровать с другой стороны, соблюдая все изложенные приемы работы (рис. 127,6).

4. По окончании обработки детали, не вынимая ее из тисков, промерить штангенциркулем глубину и ширину уступа с каждой стороны по размерам чертежа с допуском ±0,2 мм . Если размеры детали соответствуют чертежу и поверхность обработки получилась чистой, как требует знак 5 на чертеже, вынимаем деталь из тисков и передаем мастеру на проверку.

Фрезерование уступов концевой фрезой

Фрезерование уступов можно выполнять на вертикально-фрезерном станке, применяя для этой цели концевую фрезу по ГОСТ 8237-57 (см. рис. 124). Выберем для обработки вертикально-фрезерный станок 6М12П. Рассмотрим пример фрезерования концевой фрезой двух уступов в бруске (рис. 125) для получения ступенчатой шпонки.
Выбор фрезы . Выберем концевую фрезу диаметром 16 мм с цилиндрическим хвостовиком и с нормальными зубьями. Такая фреза имеет пять зубьев. Чтобы стружка при обработке транспортировалась вверх, направление винтовых канавок должно быть правым при правом вращении шпинделя.
Подготовка к работе . Заготовка закрепляется в тисках так же, как было изложено при обработке дисковой фрезой. Закрепляем концевую фрезу в патроне (см. рис. 48), протерев тщателыно хвостовик фрезы, разжимную втулку и гайку патрона.
Настройка на режим резания . При одинаковых с предыдущим примером условиях обработки (ширина фрезерования, глубина резания и чистота обработки) подача на один зуб фрезы задана 0,03 мм , так как условия резания здесь труднее. Скорость резания υ задана равной 25 м/мин . При этих условиях число оборотов шпинделя по формуле (2а):

а минутная подача по формуле (4):

Ставим лимб коробки скоростей на 500 об/мин и лимб коробки подач на 80 мм/мин .
Таким образом, фрезерование уступа концевой фрезой будет производиться с такой же скоростью резания и минутной подачей, как фрезерование дисковой фрезой.
Фрезерование уступов . Фрезерование каждого уступа выполняется так, как изложено было при обработке дисковой фрезой.
На рис. 128 показано фрезерование уступов.

Фрезерование сквозных прямоугольных пазов

При фрезеровании сквозных прямоугольных пазов применяют трехсторонние дисковые фрезы (рис. 123, д) или концевые фрезы (рис. 124). При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы или диаметр концевой фрезы должны соответствовать чертежному размеру фрезеруемого паза с допускаемыми отклонениями, что справедливо только в тех случаях, когда установленная дисковая фреза не имеет торцового биения, а концевая фреза - радиального биения. Если фреза будет бить, то ширина отфрезерованного паза окажется больше ширины фрезы, или, как говорят, фреза разобьет паз, что может привести к браку.
Поэтому трехстороннюю фрезу выбирают по ширине несколько меньше ширины фрезеруемого паза.
Так как трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями, то после последующей переточки торцовых зубьев ширина фрезы уменьшится. Следовательно, данная фреза после заточки уже будет непригодной для фрезерования прямоугольного паза в следующей партии деталей. Для сохранения необходимой ширины трехсторонних дисковых фрез после переточки их изготовляют составными с перекрывающими друг друга зубьями (см. рис. 123, г), что позволяет регулировать их размер. Для этой цели в разъем такой составной фрезы вставляют прокладки из стальной или медной фольги.
Концевые фрезы не позволяют регулировать их диаметр, поэтому обработка точных пазов возможна только новой фрезой. В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентрицитетом по отношению к шпинделю, т. е. с некоторым регулируемым биением, что позволяет фрезеровать точные пазы концевой фрезой, потерявшей размер после переточки.
Процесс фрезерования прямоугольных пазов, т. е. установка фрезы, закрепление заготовки, а также приемы фрезерования не отличаются от описанных выше приемов фрезерования уступа.

Фрезерование замкнутых пазов

В планке толщиной 15 мм (рис. 129) требуется профрезеровать замкнутый паз шириной 16 мм и длиной 32 мм .

Такая обработка должна производиться концевой фрезой на вертикально - фрезерном или горизонтально-фрезерном станке с накладной вертикальной фрезерной головкой.
Выбор фрезы . Выберем для обработки вертикально - фрезерный станок 6М12П и концевую фрезу диаметром 16 мм с цилиндрическим хвостовиком и нормальными зубьями (число зубьев z=5).
Подготовка к работе . Заготовка поступает на фрезерный станок с размеченным пазом. Так как нужно обработать паз в середине заготовки, ее можно закрепить на уровне губок тисков, но параллельные подкладки надо расположить так, чтобы концевая фреза могла иметь выход между ними (рис. 130).

После установки заготовки фрезу закрепляют в шпинделе станка. Для этого вставляют хвостовик концевой фрезы в патрон по рис. 48, а сам патрон закрепляют в коническом гнезде шпинделя.
Настройка станка на режим фрезерования . Подача фрезы задана 0,01 мм/зуб , скорость резания 25 м/мин , что соответствует 500 об/мин при диаметре фрезы D = 16 мм . При этом минутная подача по формуле (4):

Так как наименьшая подача на станке 31,5 мм/мин , выбираем эту подачу.
Поставим лимб коробки подач станка на минутную подачу 31,5 мм/мин и подсчитаем получающуюся при этом подачу на 1 зуб по формуле (5):

Таким образом, фрезерование паза будем производить концевой фрезой D = 16 мм из быстрорежущей стали Р18 при скорости резания 25 м/мин , или 500 об/мин , и при подаче 31,5 мм/мин , или 0,013 мм/зуб . Применяем охлаждение - эмульсию.
Фрезерование паза , На рис. 131 показано, как фрезеруется паз в планке. Обычно после установки фрезы в исходное положение сначала дают небольшую ручную вертикальную подачу, чтобы фреза врезалась на глубину 4-5 мм . После этого включают механическую продольную подачу, давая, как указано стрелкой, движение столу с закрепленной заготовкой вперед и назад, поднимая после каждого двойного хода вручную стол на 4-5 мм, пока паз не будет профрезерован по всей длине.

Скоростное фрезерование уступов и пазов

Скоростники-фрезеровщики широко применяют скоростное фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами с пластинками из твердых сплавов. При скоростной обработке уступов и пазов надо фрезеровать по подаче .
На рис. 132 и 133 показаны конструкции дисковых фрез для скоростного резания, применяемые на ленинградском Кировском заводе.

На рис. 132 показана фреза с припаянными пластинками твердого сплава 2 к стальному корпусу 1 . Такие фрезы применяют при небольшой ширине фрезерования. Одно из преимуществ фрез с припаянными пластинками - возможность частого расположения зубьев, что важно для плавности работы. Другим преимуществом является возможность использовать пластинку в работе почти на весь ее размер. Основными недостатками этих фрез являются невозможность регулировать ширину и диаметр, сложность замены зубьев в случае их поломки и трудность напайки.
На рис. 133 показана дисковая фреза для скоростного фрезерования со вставными в корпус 1 рифлеными ножами 2 , оснащенными пластинками твердого сплава. Для закрепления ножей в корпусе служат клинья 3 .
Для фрезерования уступов и широких пазов более целесообразно применять дисковые фрезы с вставными твердосплавными ножами.

Возможные методы фрезерования уступов

На рис. 134 даны три варианта фрезерования уступов на бруске.

На рис. 134, а каждый уступ фрезеруется одной трехсторонней дисковой фрезой. Такой метод обычно применяют при обработке малого количества заготовок.
На рис. 134, б оба уступа одновременно фрезеруются набором из двух дисковых двухсторонних фрез одинакового диаметра. Чтобы получить заданный размер между уступами, на оправку между фрезами помещают соответствующий набор колец (см. рис. 44, в). Такой метод является более производительным, и его применяют при обработке партии одинаковых заготовок.
На рис. 134, в последовательно обрабатываются оба уступа одной двухсторонней дисковой фрезой на двухпозиционном приспособлении. После фрезерования первого уступа (первая позиция) приспособление поворачивают и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа. Такой метод обработки требует специального приспособления и применяется при изготовлении партии одинаковых деталей. По сравнению с обработкой по первому методу (рис. 134, а) он дает большую точность и сокращает время на перестановку детали для фрезерования второго уступа, но он менее производителен, чем второй метод (рис. 134,6).
В зависимости от количества пускаемых одновременно в обработку заготовок (размер партии) каждый из трех изложенных вариантов фрезерования уступов может оказаться наиболее рациональным.

Фрезерование уступов и пазов

К атегория:

Фрезерные работы

Фрезерование уступов и пазов

Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов. Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Т-образные и фасонные. Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми или с выходом и закрытыми.

Обработка уступов и пазов является одной из операций, выполняемых на фрезерных станках. К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения, серийности производства, точности размеров, точности расположения и шероховатости поверхности. Все эти требования определяют метод обработки.

Фрезерование уступов и пазов осуществляют дисковыми концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно фрезеровать торцовыми фрезами.

Фрезерование уступов и пазов дисковыми фрезами. Дисковые фрезы предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Различают дисковые фрезы цельные и со вставными зубьями. Цельные дисковые фрезы делятся на пазовые (СТ СЭВ 573-77), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-71), трехсторонние с прямыми зубьями (ГОСТ 3755-78), трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями. Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-78). Дисковые пазовые фрезы имеют зубья только на цилиндрической части, их применяют для фрезерования неглубоких пазов. Основным типом дисковых фрез являются трехсторонние. Они имеют зубья на цилиндрической поверхности и на обоих торцах. Их применяют для обработки уступов и более глубоких пазов. Они обеспечивают более высокий класс шероховатости боковых стенок паза или уступа. Для улучшения условий резания дисковые трехсторонние фрезы снабжены наклонными зубьями с переменно чередующимися направлениями канавок, т. е. один зуб имеет правое направление канавки, а другой, смежный с ним, - левое. Поэтому такие фрезы и называют разнонаправленными: Благодаря чередующемуся наклону зубьев осевые составляющие силы резания правых и левых зубьев взаимно уравновешиваются. Эти фрезы имеют зубья и на обоих торцах. Основным недостатком дисковых трехсторонних фрез является уменьшение размера по ширине после первой же переточки по торцу. При использовании регулируемых фрез, состоящих из двух половинок одинаковой толщины с перекрывающими друг друга зубьями в разъеме, после переточки можно восстановить начальный размер. Это достигается с помощью прокладок соответствующей толщины из медной или латунной фольги, которые помещают в разъем между фрезами.

Рис. 1. Уступы

Рис. 2. Типы пазов по форме

Рис. 3. Лазы: сквозные, с выходом и закрытые

Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние. Трехсторонние дисковые фрезы применяют для фрезерования пазов, а двусторонние- для фрезерования уступов и плоскостей. Крепление вставных ножей в корпус у обоих типов фрез осуществляется при помощи осевых рифлений и клина с углом 5°. Достоинством такого способа крепления вставных ножей является возможность компенсации износа и слоя, снятого при переточке. Восстановление размера по диаметру достигается перестановкой ножей на одно или несколько рифлений, а по ширине - соответствующим выдвижением ножей. Трехсторонние фрезы имеют ножи с попеременно чередующимся наклоном с углом 10°, у двусторонних - в одном направлении с углом наклона 10° (для праворежущих и леворежу-щих фрез).

Применение дисковых трехсторонних фрез с пластинками твердых сплавов дает наиболее высокую производительность при обработке пазов и уступов. Дисковая фреза лучше «выдерживает» размер, чем концевая.

Выбор типа и размера дисковых фрез. Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки. Для заданных условий обработки выбирается тип фрезы, материал режущей части и основные размеры - В, D, d и z. Для фрезерования легкообрабаты-ваемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.

Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным, так как чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с увеличением диаметра возрастает ее стойкость.

Рис. 4. Выбор диаметра дисковых фрез

На рис. 5, а, б показана схема фрезерования двух уступов на детали. Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно осуществляют дисковой двусторонней фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать дисковую трехстороннюю фрезу, так как надо обработать поочередно по одному уступу с каждой стороны детали.

Рис. 5. Фрезерование уступа дисковой фрезой

Наладка станка на фрезерование сквозных прямоугольных пазов дисковыми фрезами. При фрезеровании уступов точность размера уступа по ширине не зависит от ширины фрезы. Необходимо выполнять лишь одно условие: ширина фрезы должна быть больше ширины уступа (по возможности не более чем на 3-5 мм).

При фрезеровании прямоугольных пазов ширина дисковой фрезы должна быть равна ширине фрезеруемого паза в том случае, когда биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезеро-ванного такой фрезой паза будет соответственно больше размера ширины фрезы. Это следует иметь в виду,’ особенно при обработке точных по ширине пазов.

Установка на глубину резания может осуществляться по разметке. Для четкого выделения линий разметки заготовку предварительно окрашивают меловым раствором и на прочерченной чертилкой рейсмаса линии кернером наносят углубления (керны). Установку на глубину резания по линии разметки осуществляют пробными проходами. При этом следят за тем, чтобы фреза срезала припуск только на половину углублений от кернера.

При наладке станка на обработку пазов очень важно правильно установить фрезу относительно обрабатываемой заготовки. В том случае, когда заготовку устанавливают в специальном приспособлении, ее положение относительно фрезы определяется самим приспособлением.

Точную установку фрез на заданную глубину производят специальными установками или габаритами, предусмотренными в приспособлении. На рис. 6 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 6, а) или угольник (рис. 6, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп толщиной 3-5 мм во избежание соприкосновения зуба фрезы с закаленной поверхностью установа. Если обработку одной и той же поверхности осуществляют за два прохода (черновой и чистовой), то для установки фрезы от одного и того же габарита применяют щупы разной толщины.

Фрезерование уступов и пазов набором дисковых фрез. При обработке партии одинаковых деталей одновременное фрезерование двух уступов, двух и более пазов может осуществляться набором фрез. Для получения требуемого расстояния между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец.

При обработке заготовок набором фрез по габариту устанавливается одна фреза, так как взаимное расположение набора на оправке достигается подбором установочных колец. При установке фрез на заданный размер прибегают к использованию специальных установочных шаблонов. Для точной установки фрез применяют плоскопараллельные концевые меры и индикаторные упоры. На рис. 7 показана схема расположения индикаторных упоров на горизонтально-фрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола. Поднимать и опускать стол на заданную величину с помощью такого приспособления можно при ускоренном перемещении, не боясь ошибиться в отсчете.

Целесообразность обработки уступов и пазов набором фрез можно установить, исходя из суммарных затрат времени (калькуляционное время), приходящихся на одну деталь для сопоставляемых вариантов обработки пазов.

Фрезерование уступов и пазов концевыми фрезами. Уступы и пазы могут быть обработаны концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках. Концевые фрезы (ГОСТ 17026-71*) предназначены для обработки плоскостей, уступов и пазов. Их изготовляют с цилиндрическим и коническим хвостовиком. Концевые фрезы изготовляют с нормальными и крупными зубьями. Фрезы с нормальными зубьями применяют при получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. Фрезы с крупными зубьями используют для черновой обработки.

Концевые фрезы обдирочные с затылованными зубьями (ГОСТ 4675-71) предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, ковкой.

Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 20533-75-20539-75) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).

Рис. 6. Применение установок для фрез

В настоящее время инструментальные заводы выпускают цельные твердосплавные концевые фрезы диаметром 3-10 мм и концевые фрезы с целой твердосплавной рабочей частью, впаянной в стальной конический хвостовик. Диаметр фрез 14-18 мм, число зубьев три. Применение твердосплавных фрез особенно эффективно при обработке пазов и уступов в заготовках из закаленных и труднообрабатываемых сталей.

Точность пазов по ширине при обработке их мерным инструментом, каким являются дисковые и концевые фрезы, в значительной степени зависит от точности применяемых фрез, а также от точности, жесткости фрезерных станков и от биения фрезы после закрепления в шпинделе. Недостаток мерного инструмента - потеря его номинального размера при износе и после переточек. У концевых фрез после первой же переточки по цилиндрической поверхности искажается размер по диаметру, и они оказываются непригодными для получения точных размеров паза по ширине.

Получить точный размер по ширине паза можно его обработкой за два прохода: черновой и чистовой. При чистовой обработке фреза будет лишь калибровать паз по ширине, сохраняя в течение длительного периода времени свой размер.

В последнее время появились патроны для закрепления концевых фрез, позволяющие устанавливать фрезу с регулируемым эксцентриситетом, т. е. регулируемым биением. На рис. 8 показан цанговый патрон, применяемый на Ленинградском станкостроительном объединении им. Я. М. Свердлова. В корпусе патрона расточено отверстие эксцентрично на 0,3 мм относительно его хвостовика. В это отверстие вставляется втулка под цанги с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами. При повороте втулки гайкой при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбг соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).

При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Рх при этом будет направлена вниз для выталкивания фрезы из гнезда шпинделя. Поэтому при обработке пазов крепление фрезы приходится выполнять более надежно, чем при обработке концевой фрезой открытой плоскости. Направление вращения фрезы и винтовой канавки, как и в случае обработки торцовыми и цилиндрическими фрезами, должно быть разноименным, так как в этом случае осевая составляющая силы резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в гнездо шпинделя.

Рис. 8. Патрон для фрезерования мерных пазов стандартными фрезами

Рис. 9. Фрезерование наклонной плоскости в тисках

Рис. 10. Фрезерование выемки корпусной детали

Другие виды работ, выполняемые концевыми фрезами. Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках.

Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных. На рис. 9 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно обрабатывать различные выемки (гнезда). На рис. 10 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовке производится по разметке. Удобнее сначала произвести предварительное фрезерование контура выемки (не доходя до линий разметки), а затем - окончательное фрезерование контура.

В тех случаях, когда требуется выфрезеровать окно, а не выемку, необходимо под заготовку подложить соответствующую подкладку, чтобы не повредить тиски в момент выхода концевой фрезы.

Фрезерование уступов торцовой фрезой. Уступы можно фрезеровать как на вертикально-, так и на горизонтально-фрезерных станках. Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно осуществлять при закреплении заготовок в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа.

Фрезерование пазов – ответственная процедура, точность и правильность ее выполнения напрямую влияет на надежность и качество сопряжений в различных механических устройствах, где используются шпонки.

1 Виды шпоночных пазов и требования к их обработке

Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных устройствах. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких сопряжений бывают клиновыми, сегментными и призматическими, реже встречаются изделия с другими видами сечений.

Шпоночные пазы принято подразделять на следующие типы:

• с выходом (иначе говоря – открытые);
• сквозные;
• закрытые.

Любые из этих пазов необходимо фрезеровать максимально точно, так как от качества проведенной операции зависит надежность посадки изделий, сопрягаемых с валом, на шпонку. Квалитет точности пазов после обработки должен иметь такие показатели:

• 8 класс точности – длина;
• 5 класс – глубина;
• 3 либо 2 класс – ширина.

Квалитет точности должен соблюдаться неукоснительно. В противном случае после фрезерования придется выполнять трудоемкие и очень сложные работы по подгонке, в частности, подпиливание сопрягаемых элементов конструкции либо непосредственно шпонок.

Нормативные документы выдвигают строгие требования к точности расположения шпоночного паза, а также величине шероховатости его поверхности.

Квалитет шероховатости стенок (боковых) паза не может быть ниже пятого класса, а его грани обязаны размещаться абсолютно симметрично по отношению к проходящей через ось вала плоскости.

2 Фрезы для обработки шпоночных пазов

Чтобы обеспечить требуемый квалитет точности различных пазов, для их обработки применяются разные виды пазовых фрез:

1. Затылованные по Госстандарту 8543. Они могут иметь сечение 4–15 и 50–100 мм. После переточки такой инструмент не изменяется по своей ширине. Затачивают затылованные фрезы исключительно по передней поверхности.
2. Дисковые по стандарту 573. Их зубья располагаются на цилиндрической части. Дисковый режущий инструмент рекомендован для обработки пазов небольшой глубины.
3. С цилиндрическим и коническим хвостовиком. Они бывают сечением 16–40 мм (конические) и 2–20 мм (цилиндрические). Для изготовления подобных фрез обычно применяются твердые сплавы (например, ВК8). Инструмент имеет 20-градусный угол наклона канавки. Режущее приспособление из твердого сплава дает возможность выполнять фрезерование уступов и пазов из плохо поддающихся обработке материалов и сталей прошедших закалку. Такой инструмент в несколько раз увеличивает квалитет точности и шероховатости поверхности, а также существенно повышает производительность работ.
4. Насадные под шпонки сегментного типа по Госстандарту 6648. Фрезы, позволяющие обрабатывать любые разновидности пазов под сегментные шпонки сечением от 55 до 80 мм. В этом же стандарте описывается и хвостовой инструмент под такие шпонки. С их помощью фрезеруют изделия сечением не более 5 мм.

Основным инструментом для обработки пазов на являются специальные шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя зубьями с режущими торцовыми кромками, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как рабочие кромки данных фрез направлены в тело инструмента, а не наружу.

Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей (как на ), они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки. Переточка подобного инструмента осуществляется по зубьям, расположенным в торцевой части фрезы, благодаря чему ее начальное сечение почти не изменяется.

3 Особенности обработки шпоночных уступов и пазов

Фрезерование элементов шпоночного соединения производится на валах. Для удобного крепления заготовок валов используют призму – специальное приспособление, облегчающее процесс обработки. Если вал имеет большую длину, применяют две призмы, если небольшую – достаточно и одной.

Призматическое приспособление для уступов и пазов должно располагаться максимально точно. Этого добиваются за счет наличия в его основании шипа, который вводится в паз рабочего стола. Для закрепления валов используют прихваты. Они опираются непосредственно на вал, что исключает вероятность прогиба последнего. Обычно под прихваты укладывают латунную либо медную (небольшую по толщине) пластинку. Она предохраняет готовую поверхность изделия от повреждений.

Крепление валов выполняют в обычных тисках, которые монтируют на стол так, чтобы их можно было развернуть на 90 градусов. За счет возможности поворота тиски без проблем устанавливают на вертикально- и горизонтально-фрезерные агрегаты.

На призме вал фиксируется губками (посредством маховичка его зажимают), вращающимися вокруг пальцев. Описываемое приспособление для обработки уступов и шпоночного паза имеет в своей конструкции упор. Он позволяет монтировать вал по длине.

Чаще всего применяются призмы с магнитом (оксидно-бариевым) постоянного действия. Призматический корпус сделан из двух частей. Между этими половинками и устанавливается магнит. Как видим, приспособление для фрезерования уступов и шпоночных соединений выполнено достаточно просто, но при этом гарантирует эффективную обработку изделий.

4 Как фрезеруют закрытые пазы?

Обработка пазов закрытого типа осуществляется на горизонтально-фрезерных агрегатах. Для работы используется описанное выше приспособление, которое снабжается призмами либо самоцентрирующимися тисками. Установка валов на них производится стандартным образом.

Кроме того, существует еще один вариант установки валов. Специалисты называют его "монтажом по яблочку". В этом случае вал размещается по отношению к рабочему инструменту (концевая либо шпоночная фреза для уступов и пазов) на глаз. Затем запускают режущее приспособление и аккуратно подводят его к валу до момента их взаимодействия.

При контакте фрезы и вала на последнем остается слабый след рабочего инструмента. Когда след получается в виде неполного круга, стол требуется слегка сместить. Если же рабочий видит перед собой полный круг, никаких дополнительных действий производить не нужно, можно начинать фрезерование.

Закрытые пазы, которые впоследствии слегка пригоняются, обрабатывают по двум разным схемам:

1. Врезанием фрезы (ручная операция) на всю глубину уступа и механической подачей в продольном направлении.
2. Ручным врезанием инструмента на заданную глубину и механической продольной подачей в одну сторону, а затем еще одним врезанием и подачей, но уже в противоположную сторону.

Первая методика обработки уступов и пазов используется для фрез сечением 12–14 мм. В остальных случаях рекомендована вторая схема.

5 Тонкости обработки открытых и сквозных пазов и уступов

Такие элементы фрезеруют только после того, как все работы по их цилиндрической поверхности полностью завершены. Дисковый инструмент применяют в ситуациях, когда радиусы фрезы и канавки одинаковые.

Обратите внимание – эксплуатация фрез допускается до некоторого момента. При каждой новой заточке инструмента его ширина становится меньше на определенную величину. После нескольких таких операций фрезы становятся негодными для работы с пазами, их можно использовать для выполнения других операций, которые не выдвигают высоких требований к геометрическим параметрам по ширине.

Рассмотренное ранее приспособление подходит для обработки уступов и пазов сквозного и открытого типа. Здесь важно обеспечить правильную установку режущего инструмента на оправку. Монтаж нужно производить так, чтобы биение фрезы по торцу было как можно меньшим. Заготовка фиксируется в тисках с накладками (латунь, медь) на губках.

Точность монтажа фрезы проверяют штангенциркулем и угольником. Процесс выглядит следующим образом:

• инструмент ставят поперечно со стороны конца вала, который выступает из тисков, на заданную заранее дистанцию;
• при помощи штангенциркуля проверяют правильность выставленной дистанции;
• с другого конца вала устанавливают угольник и опять выполняют проверку.

Совпадение результатов замеров говорит о том, что фреза смонтирована правильно.

Добавим, что сегментные шпонки обрабатываются специальными фрезами (насадными либо хвостовыми). Двойной радиус канавок таких шпонок определяет диаметр инструмента, который можно использовать для фрезерования. При выполнении таких работ подача выполняется вертикально (по отношению к оси вала – в перпендикулярном направлении).

6 Шпоночно-фрезерные агрегаты для обработки валов

Если пазы должны иметь максимально точную ширину, их обработку следует выполнять на специальных шпоночных станках. Они работают шпоночным двузубым режущим инструментом, а подача на таких агрегатах выполняется по маятниковой схеме.

Шпоночно-фрезерное станочное оборудование обеспечивает обработку паза по всей его протяженности при врезании рабочего инструмента на глубину от 0,2 до 0,4 миллиметров. Причем фрезерование проводится дважды (врезание и подача в одну сторону, затем – те же операции в обратную сторону).

Описываемые станки оптимальны для массового и серийного изготовления шпоночных валов. Работают они в автоматическом режиме – после обработки изделия подача бабки в продольном направлении отключается автоматически и шпиндельный узел перемещается в начальное положение.

Кроме того, данные агрегаты гарантируют высокую точность получаемого паза, а фреза по периферии почти совсем не изнашивается, так как фрезерование ведется ее торцовыми частями. Минусом применения такой технологии считается ее длительность. Стандартная обработка пазов за два или один проход осуществляется в несколько раз быстрее.

Размеры пазов при использовании шпоночно-фрезерного оборудования контролируется либо калибрами, либо измерительным штрих-инструментом. В качестве калибров применяют круглые пробки. Замеры при помощи штангенглубиномера и штангенциркуля выполняются стандартно (устанавливается сечение, ширина, длина, толщина паза).

На современных предприятиях активно эксплуатируются два шпоночных станка: 6Д92 – для обработки концевым немерным инструментом закрытых пазов, и МА-57 – для фрезерования трехсторонним инструментом открытых пазов. Эти агрегаты, как правило, интегрируют в автоматизированные технологические линии.