Как фрезеровать пазы. Возможные методы фрезерования уступов

В машиностроении часто встречаются плоские детали, имеющие уступы с одной, двух, трех и даже четырех сторон. В качестве примера на рис. 194, а показана призма для установки цилиндрических деталей при фрезеровании, имеющая два уступа.

Фрезерование уступов и пазов

Уступ, замкнутый с обоих боков, называют пазом. Пазы могут иметь прямоугольную форму - тогда их называют прямоугольными, или фасонную форму - тогда их называют фасонными. На рис. 194, б изображена деталь, имеющая прямоугольный паз, а на рис. 194, в - вилка, имеющая фасонный паз.

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 затылованными зубьями (рис. 195, а и б).

Дисковые фрезы, имеющие зубья на цилиндрической и на одной из двух торцовых поверхностей, называют двухсторонними

(рис. 195, б), а имеющие зубья на обеих торцовых поверхностях называют трехсторонними (рис. 195, г). Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.

Для повышения производительности трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с крупными разнонаправленными зубьями. На рис. 195, д изображена такая фреза, у которой зубья попеременно разнонаправлены, образуя 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.

На рис. 196 изображены концевые фрезы, предложенные новаторами ленинградского Кировского завода Е. Ф. Савичем, И. Д. Леоновым и В. Я. Карасевым. На эти фрезы выпущен государственный стандарт (ГОСТ 8237-57). По сравнению с ранее изготовляемыми фрезами в них уменьшено количество зубьев, увеличен угол наклона винтовых зубьев до 30-45°, увеличена высота зуба и введен неравномерный окружной шаг зубьев. Спинка зубьев этих фрез выполнена криволинейной по рис. 51, в.

Фрезы этой конструкции дают повышенную производительность и чистоту обработанной поверхности и устраняют вибрацию. Концевые фрезы изготовляют двух типов: с цилиндрическим хвостовиком (рис. 196, а и б) и с коническим хвостовиком (рис. 196, виг). Каждый из этих типов изготовляется в двух исполнениях: с нормальным зубом (рис. 196, абв) и с крупным зубом (рис. 196, б и г). Режущая часть концевых фрез изготовляется из быстрорежущей стали.

Концевые фрезы с крупным зубом применяются для работ с большими подачами при больших глубинах фрезерования; фрезы с нормальным зубом - для обычных работ.

Фрезы с цилиндрическим хвостовиком изготовляют диаметром от 3 до 20 мм, с коническим хвостовиком - диаметром от 16 до 50 мм.

Фрезерование уступов. Рассмотрим пример фрезерования на горизонтально-фрезерном станке двух уступов в бруске (рис. 197, слева) для получения ступенчатой шпонки.

Выбор фрезы. Фрезерование уступов на горизонтально- фрезерном станке производят обычно двухсторонней дисковой фрезой, но в данном примере необходимо работать трехсторонней фрезой, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны бруска.

Выберем для фрезерования уступа трехстороннюю фрезу с разнонаправленными зубьями диаметром 75 мм, шириной 10 мм, диаметром отверстия под оправку 27 мм и числом зубьев 18.

Обработку будем вести на горизонтально-фрезерном станке с закреплением заготовки в машинных тисках.

Подготовка к работе. Установку, выверку и укрепление тисков на столе станка производим по известному нам способу, после чего устанавливаем деталь в тиски на требуемой высоте (рис. 198). 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 производим таким же образом, как и цилиндрической фрезы, соблюдая чистоту оправки, фрезы и колец.

Настройка станка на режим фрезерования. Выбор режима резания при фрезеровании уступов дисковыми быстрорежущими фрезами производим по табл. 212 «Справочника молодого фрезеровщика».

Даны: диаметр фрезы Z) = 75 мм, ширина фрезерования В = = 5 мм, глубина резания =12 мм, чистота поверхности V 5; по таблице выбираем скорость резания при подаче на один зуб S3y6 = 0,05 мм/зуб.

Выбранная скорость резания а = 21,7 м/мин соответствует 92 об/мин фрезы и подаче 83 мм/мин. Тогда поставим лимб коробки скоростей на 95 об/мин и лимб коробки подач на 75 мм/мин.

Таким образом, фрезерование уступа будем производить трехсторонней дисковой фрезой 75x10x27 мм с разнонаправленными зубьями (материал фрезы - быстрорежущая сталь Р9 или Р18) при глубине резания 12 мм, ширине фрезерования 5 мм, продольной подаче 75 мм/мин или 0,04 мм/зуб и скорости резания 22 м/мин применяем охлаждение - эмульсию.

Процесс фрезерования. Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:

1) включить кнопкой вращение шпинделя;

брать стружку, включить механическую продольную подачу (рис. 199, а).

После обработки первого уступа 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. 199,6);

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 V5 на чертеже, вынимаем деталь из тисков и передаем мастеру на проверку.

Фрезерование сквозных прямоугольных пазов. При фрезеровании сквозных прямоугольных пазов применяют трехсторонние дисковые фрезы, подобные изображенной на рис. 195, г. Ширина фрезы должна соответствовать чертежному размеру фрезеруемого паза с допускаемыми отклонениями, что справедливо только в тех случаях, когда установленная фреза не имеет торцового 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 меньшей ширины фрезеруемого паза.

Так как трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями, то после последующей переточки торцовых зубьев ширина фрезы уменьшается. Следовательно, данная фреза после заточки уже не будет пригодной 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 (рис. 195, е), что позволяет регулировать их размер. В разъем такой составной фрезы вставляют прокладки из стальной или медной фольги.

Процесс фрезерования прямоугольных пазов, т. е. установка фрезы, закрепление детали, а также приемы фрезерования, не отличаются от описанных выше примеров фрезерования уступа.

Режимы резания при фрезеровании пазов дисковыми трехсторонними фрезами из быстрорежущей стали выбирают по табл. 213 «Справочника молодого фрезеровщика».

Фрезерование замкнутых пазов. На рис. 200 изображен чертеж планки толщиной 15 мм, в которой требуется профрезеровать замкнутый паз шириной 16 мм и длиной 32 мм.

Такая обработка должна производиться концевой фрезой на вертикально-фрезерном станке.

Подготовка к работе. Выберем для обработки вертикально-фрезерный станок 6Н12. Для фрезерования паза шириной £=16 мм берем концевую фрезу диаметром 16 мм с конусным хвостовиком; такая фреза имеет число зубьев z = 5.

Деталь поступает на фрезерный станок с размеченным пазом. Так как нужно обработать паз в середине детали, деталь можно закрепить на уровне губок тисков, но параллельные подкладки надо расположить так, чтобы концевая фреза могла иметь выход между ними (рис. 201).

После установки детали фрезу закрепляют в шпинделе станка.

Настройка станка на режим фрезерования. Режим резания для фрезерования пазов концевыми быстрорежущими фрезами выбираем по табл. 211 «Справочника молодого фрезеровщика».

Примем подачу s3y6 - = 0,01 мм/зуб. При диаметре фрезы D -16 мм, ширине паза В =16 мм, числе зубьев 2 = 5, подаче s3y6 = = 0,01 мм/зуб по таблице находим о = 43,3 м/мин, или я = 860 об/мин, и 5 =

43 мм/мин. Поставим лимб коробки скоростей станка на 750 об/мин и подсчитаем полученную при этом скорость резания по формуле (1):

Поставим лимб коробки подач станка на минутную подачу 37,5 мм/мин и подсчитаем получающуюся при этом подачу на один зуб по формуле (5):

Таким образом, фрезерование паза будем производить концевой фрезой D=16 мм из быстрорежущей стали Р9 при продольной подаче 37,5 мм/мин, или 0,01 мм/зуб, и скорости резания 37,8 м/мин; применяем охлаждение - эмульсию.

Процесс фрезерования. На рис. 202 показан процесс фрезерования паза 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 вперед и назад столу с закрепленной деталью и поднимая после каждого двойного хода вручную стол на 4-5 мм, пока паз не будет профрезерован по всей глубине.

При фрезеровании замкнутых пазов фреза находится в наиболее тяжелых условиях во время врезания на глубину, поэтому ручная подача при врезании должна быть небольшой.

Уступы в ступенчатой шпонке по рис. 197 можно фрезеровать также на вертикально-фрезерном станке концевой фрезой диаметром 20 мм. Подумайте, как построить операцию. Режимы резания надо взять по табл. 211 «Справочника молодого фрезеровщика» для подачи на один зуб =0,03 мм/зуб.

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 и прямоугольных пазов производят либо дисковыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках, либо концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках.Неширокие цилиндрические фрезы называютдисковыми . 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, называютдвухсторонними (рис. 123, в), а дисковые фрезы, имеющие зубья также и на обеих торцовых поверхностях, называюттрехсторонними (рис. 123, г). Двухсторонние и трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с остроконечными зубьями.Для повышения производительности трехсторонние дисковые фрезы изготовляют с крупнымиразнонаправленными 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 фрезыизготовляют двух типов: сцилиндрическим (рис. 124, а и б) и сконическим (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 20мм , с коническим хвостовиком - диаметром от 16 до 50мм .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 80мм , шириной 10мм , с диаметром отверстия под оправку 27мм , 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 75мм 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.Настройка станка на режим фрезерования. По заданному режиму резания настраиваем станок. Дано: диаметр фрезыD = 80мм , ширина фрезерованияВ = 5мм , глубина резанияt = 12мм , чистота поверхности5, подача s зуб = 0,05мм/зуб , скорость резания υ = 25м/мин .По лучевой диаграмме (см. рис. 54) скорости резания υ = 25м/мин иD = 80мм соответствует n 6 = 100об/мин .При этом минутная подача составит:

Поставим лимб коробки скоростей на 100 об/мин, а лимб коробки подач на 80мм/мин .Таким образом, фрезерование уступа будем производить трехсторонней дисковой фрезой 80X110X27мм с разнонаправленными зубьями (материал фрезы - быстрорежущая сталь Р18) при глубине резания 12мм , ширине фрезерования 5мм , продольной подаче 80мм/мин , или 0,05мм/зуб , и скорости резания 25м/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 5мм , 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 12мм , 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 (17мм ), плюс ширина фрезы (10мм ), т. е. на 27мм , 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 ±0,2мм . Если размеры детали соответствуют чертежу и поверхность обработки получилась чистой, как требует знак5 на чертеже, вынимаем деталь из тисков и передаем мастеру на проверку.

Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два, три и более уступов (рис. 55).

Рис. 55. Уступы

Паз - выемка в детали, ограниченная плоскостями или фасонными поверхностями. В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямоугольные, Г-образные и фасонные (рис. 56, а, 6, в, г, д, е).

Рис. 56. Типы пазов по форме

Пазы любого профиля могут быть сквозными (рис. 57, а), открытыми или с выходом (рис. 57, в) и закрытыми (рис. 57, в).

Рис. 57. Пазы сквозные, с выходом и закрытые

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 оказывают влияние на выбор метода обработки.

Фрезерование уступов и пазов производят 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 (ГОСТ 3964-69), пазовые затылованные (ГОСТ 8543-72), трехсторонние с прямыми зубьями (по ГОСТ 3755-69). трехсторонние с разнонаправленными мелкими и нормальными зубьями (ГОСТ 8474-60). Фрезы со вставными зубьями выполняются трехсторонними (ГОСТ 1669-69). 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 направлением 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.

Дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинками твердого сплава, бывают трехсторонние (ГОСТ 5348-69) и двусторонние (ГОСТ 6469-69). 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 леворежущих 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 - D, B, d и z. Для фрезерования легко обрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным и крупным зубом. При обработке труднообрабатываемых материалов и фрезеровании с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубьями

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

Рис. 58. Выбор диаметра дисковых фрез

Как видно на рис. 58, при глубине фрезерования t и гарантированном зазоре между установочным кольцом и заготовкой в пределах (6÷8) мм должно быть выполнено условие

D - d 1 = 2(t + (6÷8)) мм,

откуда получим выражение для выбора минимального диаметра фрезы

D = 2t + d 1 + (12÷16) мм,

где d 1 - диаметр ступицы фрезы (установочного кольца).

В таблице приведена зависимость диаметра ступицы фрезы d 1 от диаметра отверстия для дисковых фрез.

Наладку и настройку станка на фрезерование уступов дисковыми фрезами поясним на примере обработки уступов призмы (рис. 59, а, б). Выбор типоразмера дисковой фрезы зависит от размеров уступа, марки обрабатываемого материала, мощности электродвигателя станка и других условий.

Рис. 59. Призма

Фрезерование уступов дисковыми фрезами, как указывалось выше, обычно производят двусторонней дисковой фрезой. Однако в нашем случае следует выбрать трехстороннюю фрезу, так как надо поочередно обработать по одному уступу с каждой стороны призмы (рис. 60, а, б). Выбираем трехстороннюю фрезу со вставными ножами по ГОСТ 5348-69, оснащенными пластинками твердого сплава Т15К6. Дцаметр фрезы D = 100 мм, ширина В = 18 мм, число зубьев z = 8. При фрезеровании пазов и уступов тиски должны быть выверены с помощью рейсмуса или индикатора со стойкой и закреплены. Установку и закрепление заготовки производим в машинных тисках с подкладкой. Закрепление дисковой фрезы на оправке производят так же, как и цилиндрической. Режимы фрезерования выбирают либо по справочникам, если они не указаны в операционных картах, либо непосредственно по операционным или инструкционным картам.

Рис. 60. Фрезерование уступа дисковой фрезой

Режим фрезерования для нашего случая: В = 13 мм, t = 4 мм, s z = 0,06 мм/зуб, v = 335 м/мин. По графику (см. рис. 40) определяем число оборотов шпинделя станка - 1000 об/мин.

По графику (см. рис. 41) определяем минутную подачу - s м = 500 мм/мин. Затем производим настройку станка на требуемое число оборотов шпинделя станка и требуемую минутную подачу. Фрезерование каждого уступа состоит из следующих основных приемов:

1. Нажатием кнопки «Пуск» включить электродвигатель. Шпиндель должен вращаться в направлении, противоположном направлению винтовой канавки фрезы.

2. Подвести заготовку ручным перемещением стола рукоятки продольного, поперечного и вертикального перемещения под вращающуюся фрезу до легкого касания боковыми режущими кромками заготовки. Затем вращением рукоятки вертикальной подачи опустить стол до выхода фрезы за пределы обрабатываемой заготовки. Далее вращением рукоятки поперечной подачи передвинуть заготовку в направлении фрезы на 13 мм, пользуясь лимбом поперечной подачи. Поднять стол до легкого касания вращающейся фрезой верхней плоскости заготовки. Вращением рукоятки продольной подачи вывести заготовку из-под фрезы, выключить станок и поднять стол на 4 мм, пользуясь лимбом вертикальной подачи. Застопорить вертикальные и поперечные салазки.

3. Установить кулачки механического выключения продольной подачи стола на длину фрезерования. Включить вновь вращение шпинделя, подать вручную заготовку вращением рукоятки продольной подачи стола по направлению к вращающейся фрезе, включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование первого уступа (см. рис. 60, а). Выключить станок, не производя перемещений стола.

Проверить размер обработанного уступа по ширине и глубине с помощью штангенциркуля. Если размер выдержан неточно, следует исправить дефекты обработки.

4. Порядок установки фрезы относительно заготовки при обработке второго уступа (см. рис. 60, б) зависит от того, какой из размеров надо выдержать точно (размер 13 мм или размер выступа между уступами 89 мм). Так как в нашем примере задан размер 13 мм, то порядок обработки второго уступа будет точно такой же, как и первого. Если бы требовалось выдержать размер выступа по длице, то после обработки первого уступа обработку второго уступа можно проводить по одному из двух вариантов в зависимости от длины выступа. При сравнительно короткой длине выступа следует возвратить стол в исходное положение до выхода фрезы за пределы обрабатываемой заготовки. Затем переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс ширины фрезы, и профрезеровать второй уступ.

Последовательность обработки по второму варианту дадим лишь в общем виде.

Так как в нашем случае ширина выступа составляет 89 мм, а ширина фрезы равна 18 мм, то для перемещения стола в поперечном направлении на расстояние потребовалось бы сделать свыше 17 оборотов лимба поперечной подачи (при шаге винта поперечной подачи t = 6 мм). Поэтому в таких случаях получения точного размера выступа можно достичь фрезерованием за два перехода - предварительное фрезерование можно производить по разметке, оставляя припуск по длине выступа на окончательное фрезерование в пределах 1-2 мм.

После предварительного фрезерования произвести измерение длины выступа и в соответствии с полученным размером, определить число делений, на которое следует повернуть лимб поперечной подачи, не нарушая установки по высоте, и произвести окончательное фрезерование второго уступа. Второй вариант обработки уступов в единичном и мелкосерийном производстве является предпочтительным.

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, если биение торцовых зубьев равно нулю. При наличии биения зубьев фрезы размер профрезерованного 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.

В том случае, когда обработка производится без специального приспособления, задача усложняется и решение ее зависит прежде всего от того, какие размеры должны быть выдержаны при обработке паза. Поясним это на примере. Допустим, требуется профрезеровать прямоугольный паз шириной b с размерами а и h, определяющими его положение на детали. На рис. 61 размер h отсчитывается от верхней плоскости заготовки, а на рис. 62 размер h задается от нижней опорной поверхности заготовки.

Рис. 61. Установка фрезы на размер h заданный от нижней плоскости

Порядок установки дисковой фрезы в первом случае (см. рис. 61) следующий. Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности, обрабатываемой заготовки до касания в виде следа (положение I). Затем опустить стол так, чтобы фреза оказалась выше верхней поверхности заготовки и переместить его рукояткой поперечной подачи на размер а. Затем поднять стол на высоту, при которой фреза оставит легкий след на верхней поверхности детали. Далее надо продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за габариты обрабатываемой заготовки и, подняв стол на размер h, включить продольную подачу и отфрезеровать паз (положение II).

Порядок установки на размер h, заданный от основания детали (рис. 62). Поднять стол до соприкосновения фрезы с поверхностью стола, если деталь установлена непосредственно на столе, или до соприкосновения с опорой, .если деталь установлена в приспособлении (положение I). Затем опустить стол на размер h (положение II). После этого включить вращение фрезы и переместить стол до соприкосновения фрезы с обрабатываемой заготовкой и образования слабого следа от фрезы (положение III). Продвинуть теперь стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить стол рукояткой поперечной подачи на размер а (положение IV). Включить продольную подачу и произвести фрезерование паза.

Если вместо размера а в обоих случаях был бы задан размер с, то перемещение стола в поперечном направлении следовало бы производить на величину с + В, где В - ширина фрезы.

Точную установку фрез на заданную глубину производят с помощью специальных установов или габаритов, предусмотренных в приспособлении. На рис. 63 приведены схемы установки фрез на размер с помощью установов. Габарит 1 представляет собой стальную закаленную пластинку (рис. 63, а) или угольник (рис. 63, б, в), закрепленные на корпусе приспособления. Между установом и режущей кромкой зуба фрезы прокладывают мерный щуп 2 толщиной 3-5 мм, во избежание соприкосновения зуба фрезы 3 с закаленной поверхностью установа.

Рис. 63. Применение установов для фрез

Если обработку одной и той же поверхности производят 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 (см. рис. 52). Для получения требуемого размера между уступами и пазами на оправку между фрезами помещают соответствующий набор установочных колец (см. рис. 34).

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. 64 показана схема расположения индикаторных упоров 1 и 2 на горизонтальнофрезерном станке для точной установки фрез при поперечных и вертикальных перемещениях стола.

Рис. 64. Схема расположения индикаторных упоров

Для упрощения отсчета перемещений стола вместо лимба фрезеровщик Кировского завода Н. М. Пронин предложил приспособление, снабженное счетчиком величин перемещения стола. Подъем и опускание стола на заданную величину с помощью такого приспособления можно производить 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 8237-57) 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 по ГОСТ 4675-71 предназначены для черновой обработки заготовок, полученных литьем, свободной ковкой и т. д.

Концевые твердосплавные фрезы (ГОСТ 8720-69) изготовляют двух типов: оснащенные коронками твердых сплавов для диаметров 10-20 мм и винтовыми пластинками (для диаметров 16-50 мм).

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 3.

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.

Получение точного размера по ширине паза можно достичь путем его обработки 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. 65 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 5. В это отверстие вставляется втулка под цанги 1 с таким же эксцентриситетом относительно внутреннего диаметра. Втулка крепится к корпусу двумя болтами 3. При повороте втулки с помощью гайки 2 при слегка отпущенных болтах происходит условное увеличение диаметра фрезы (одно деление на лимбе 4 соответствует увеличению диаметра фрезы на 0,04 мм).

Рис. 65. Патрон для фрезерования мерных позов стандартнами фрезами

При обработке пазов концевой фрезой стружку необходимо отводить вверх по винтовой канавке фрезы, чтобы она не портила обработанной поверхности и не вызывала поломки зуба фрезы. Это возможно лишь в том случае, когда направление винтовой канавки совпадает с направлением вращения фрезы, т. е. при их одноименном направлении. Однако осевая составляющая силы резания Р х при этом будет направлена вниз и стремиться вытолкнуть фрезу 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 сила резания будет направлена в сторону гнезда шпинделя и стремиться затянуть оправку с фрезой в шпиндель.

Рис. 66. Фрезерование уступа концевой фрезой

Наладка и настройка на фрезерование уступа . Рассмотрим пример фрезерования уступов в детали (см. рис. 59). Выбираем концевую фрезу с пластинками твердого сплава Т15К6 и коническим хвостиковым диаметром D = 40 мм, с числом зубьев z = 6. Чтобы стружка отводилась вверх по винтовым канавкам для правого направления шпинделя, выбираем фрезу с правым направлением винтовых канавок.

Заготовку устанавливают, выверяют и закрепляют точно так же, как и в случае фрезерования дисковой фрезой. Концевую фрезу закрепляем в переходной втулке и вместе с втулкой вставляем в коническое отверстие шпинделя, предварительно протерев все посадочные поверхности, и закрепляем шомполом. Для детали (см. рис. 59) ширина фрезерования В = 13 мм, глубина резания t = 4 мм.

Принимаем подачу на зуб s z = 0,05 мм/зуб. Скорость резания для концевой фрезы с пластинками твердого сплава составляет v = 180 м/мин. По графику (см. рис. 40) определяем ближайшую ступень чисел оборотов. Принимаем n = 1250 об/мин. Фактическая скорость резания при этом будет v = 160 об/мин. Определяем минутную подачу (см. рис. 41): s = 400 мм/мин.

Обработка первого уступа (рис. 66, а) включает следующие приемы. Вращающуюся фрезу довести до контакта с торцовой поверхностью заготовки призмы; опустить стол до выхода фрезы за габариты заготовки, рукояткой поперечной подачи передвинуть стол с заготовкой в направлении фрезы на 13 мм; поднять стол до легкого касания верхней плоскости заготовки с вращающейся фрезой; вывести заготовку из-под фрезы и поднять стол на 4 мм; включить механическую продольную подачу и произвести фрезерование.

Обработку второго уступа (рис. 66, б) также можно производить двумя способами, в зависимости от длины выступа. При небольшой длине выступа надо вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить стол в поперечном направлении на расстояние, равное ширине выступа плюс диаметр фрезы. Затем включить продольную подачу и профрезеровать второй уступ. Обработать второй уступ в том случае, если ширина выступа достаточно велика, можно за два перехода: черновой и чистовой.

Наладка станка на обработку пазов , как и в случае их обработки дисковыми фрезами, зависит от способа отсчета размера h. Сначала разберем случай, когда размер h задан от верхней плоскости заготовки (рис. 67). Вращающуюся фрезу подвести к боковой поверхности заготовки (положение I). Опустить стол и переместить рукояткой поперечной подачи на размер а (положение II). Далее поднять стол до касания фрезы с верхней поверхностью обрабатываемой заготовки. Затем продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и поднять стол на размер h; включить продольную подачу и профрезеровать паз.

Рис. 67. Установка фрезвы на размер h, заданный от верхней кромки

Теперь рассмотрим случай, когда размер паза отсчитывается от нижней опорной поверхности заготовки, установленной непосредственно на столе или на подкладке (рис. 68). В этом случае следует сначала фрезу довести до соприкосновения с подкладкой или очень аккуратно до соприкосновения с поверхностью стола, если заготовка установлена непосредственно на столе (положение I). Далее надо опустить консоль на размер h (положение II) Включить вращение фрезы и переместить стол в поперечном направлении до легкого соприкосновения с боковой поверхностью заготовки (положение III). Продвинуть стол в продольном направлении, вывести фрезу за пределы обрабатываемой заготовки и переместить поперечные салазки на размер а (положение IV).

Рис. 68. Установка фрезвы на размер h, заданный от нижней кромки

В ряде случаев для достижения требуемого размера паза по ширине целесообразно обработку производить за две операции: черновую и чистовую. При этом чистовую обработку желательно производить твердосплавными концевыми фрезами.

Фрезерование закрытых пазов

Закрытые пазы обрабатывают на вертикально-фрезерных или горизонтально-фрезерных станках с вертикальной накладной головкой концевыми фрезами. Фрезерование закрытых пазов поясним на примере. В планке из стали 45 толщиной 12 мм необходимо профрезеровать закрытый паз шириной 16 мм и длиной 40 мм.

Выбор типоразмера фрезы . Диаметр фрезы определяется шириной паза. В данном случае D = 16 мм. Примем концевую фрезу с цилиндрическим хвостовиком и нормальными зубьями (z = 4) из быстрорежущей стали Р6М5.

Наладка и настройка станка . Заготовка поступает на фрезерную операцию размеченной, с просверленными отверстиями для выхода концевой фрезы и образования радиуса закругления (рис. 69, а). Заготовку закрепляют в тисках. Верхняя плоскость находится на уровне губок тисков. Следует обратить внимание на правильность расположения параллельных подкладок - они не должны мешать свободному выходу фрезы при фрезеровании паза (рис. 69, б).

Рис. 69. Фрезерование закрытого паза

Настройка станка на режимы фрезерования . Обработку паза производим за три прохода с глубиной резания В 4 мм, подачей на зуб sz - 0,01 мм/зуб, скоростью резания v = 60 мм/мин. Ближайшая ступень чисел оборотов по графику (см. рис. 40) n = 1250 об/мин Минутную подачу определяем по графику (см. рис. 41) или непосредственно по формуле s м = 0,01 х 4 х 1250 = 50 м/мин.

На рис. 69, б показано фрезерование паза. После ввода фрезы в ранее просверленные отверстия сначала дают ручную вертикальную подачу стола на глубину фрезерования (4 мм). Затем включают механическую продольную подачу в одну сторону, выключают ее, дают вертикальную подачу на глубину резания, измеряют направление подачи, включают механическую подачу в другую сторону и т. д., попеременно изменяя направление движения стола и давая подачу на глубину на каждый ход стола. Надо соблюдать особую осторожность при подаче на глубину перед последним проходом в момент выхода фрезы со стороны нижней опорной поверхности.

Другие виды работ, выполняемых концевыми фрезами

Помимо обработки уступов и пазов концевые фрезы применяются для выполнения других работ на вертикально-фрезерных и горизонтально-фрезерных станках.

Концевые фрезы применяются для обработки открытых плоскостей: вертикальных, горизонтальных и наклонных.

На рис. 70 показано фрезерование наклонной плоскости в универсальных тисках. Приемы обработки плоскостей концевыми фрезами ничем не отличаются от приемов обработки уступов и пазов. Концевыми фрезами можно производить обработку различных выемок (гнезд).

Рис. 70. Фрезерование наклонной плоскости в тисках

На рис. 71 показано фрезерование выемки концевой фрезой. Фрезерование выемок в заготовках производится по разметке.

Рис. 71. Фрезерование выемки корпусной детали

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

Фрезерование уступов можно производить как на вертикально-фрезерных, так и на горизонтально-фрезерных станках.

Обработку деталей с симметрично расположенными уступами можно производить при закреплении заготовок в двухпозиционных приспособлениях или в двухпозиционных поворотных столах. После фрезерования первого уступа приспособление поворачивают на 180° и ставят во вторую позицию для фрезерования второго уступа (см. рис. 212).

Расширить функциональные возможности ручного электроинструмента, сделать его использование более удобным, комфортным и безопасным позволяют приспособления для ручного фрезера. Серийные модели таких устройств стоят достаточно дорого, но можно сэкономить на их приобретении и сделать приспособления для оснащения фрезера по дереву своими руками.

Различного рода приспособления могут сделать из ручного фрезера по-настоящему универсальный инструмент

Основная задача, которую решают приспособления для фрезера, заключается в том, чтобы инструмент располагался по отношению к обрабатываемой поверхности в требуемом пространственном положении. Некоторые наиболее часто используемые приспособления для фрезерных станков входят в стандартную комплектацию такого оборудования. Те же модели, которые имеют узкоспециализированное назначение, приобретаются отдельно или изготавливаются своими руками. При этом у многих приспособлений для фрезера по дереву такая конструкция, что изготовить их своими руками не представляет особых проблем. Для самодельных приспособлений для ручного фрезера даже не потребуются чертежи – вполне достаточно будет их рисунков.

Среди приспособлений для фрезера по дереву, которые можно изготовить и своими руками, есть целый ряд популярных моделей. Рассмотрим их подробнее.

Параллельный упор для выполнения прямых и фигурных резов

Параллельный упор для или другой базовой поверхности, позволяющий выполнять в дереве прямолинейные резы относительно данных поверхностей, является одним из самых популярных приспособлений и входит в стандартный комплект многих моделей. Используя такое приспособление, базовым элементом для которого, кроме рабочего стола, может выступать боковая сторона обрабатываемой детали или направляющая рейка, выполняют обработку пазов на заготовке, а также осуществляют фрезерование ее кромочной части.

Конструкция параллельного упора для фрезера включает в себя следующие составные элементы:

• штанги, которые вставляются в специальные отверстия в корпусе фрезера;
• стопорный винт, посредством которого штанги фиксируются в требуемом положении;
• винт точной настройки, который нужен для того, чтобы более точно отрегулировать расстояние, на котором ось фрезы будет находиться от базовой поверхности;
• опорные накладки, которыми приспособление упирается в базовую поверхность (в отдельных моделях параллельных упоров предусмотрена возможность изменения расстояния между опорными накладками).

Чтобы подготовить упор для фрезера к работе, требуется совершить следующие действия:

• вставить штанги упора в отверстия в основании фрезера и закрепить их в требуемом положении стопорным винтом;
• ослабив стопорный винт и используя винт точной настройки, отрегулировать расстояние между осью фрезы и опорной поверхностью приспособления.

Дополнив параллельный упор одной простой деталью, можно использовать такое приспособление для создания в дереве не только прямолинейных, но и криволинейных резов. Такой деталью является деревянный брусок, одна сторона которого прямая, а на второй выполнена выемка округлой или угловой формы. Его располагают между опорными накладками упора и базовой поверхностью обрабатываемой заготовки из дерева, которая имеет криволинейную форму.

При этом, естественно, своей прямой стороной брусок должен упираться в опорные накладки приспособления, а стороной с выемкой – в криволинейную базовую поверхность. Работать с параллельным упором, дополнительно оснащенным таким бруском, следует предельно аккуратно, так как положение самого фрезера в данном случае будет достаточно неустойчивым.

Направляющая шина

Направляющая шина, как и параллельный упор, обеспечивает прямолинейное перемещение фрезера относительно базовой поверхности в процессе обработки дерева. Между тем, в отличие от параллельного упора, такая направляющая для фрезера может располагаться под любым углом к кромке обрабатываемого изделия. Таким образом, направляющая шина может обеспечить возможность точного перемещения фрезера в ходе обработки дерева практически в любом направлении в горизонтальной плоскости. Направляющая шина, оснащенная дополнительными конструктивными элементами, пригодится также при фрезеровании отверстий, располагаемых в дереве с определенным шагом.

Фиксация направляющей шины на рабочем столе или обрабатываемой заготовке обеспечивается специальными зажимами. Если в базовой комплектации приспособления такие зажимы отсутствуют, для этих целей подойдут обычные струбцины. Отдельные модели направляющих шин могут быть укомплектованы специальным адаптером, который часто называют башмаком. Адаптер, соединяемый с основанием фрезера посредством двух штанг, в процессе обработки скользит по профилю шины и таким образом обеспечивает перемещение рабочей головки фрезера в заданном направлении.

Такое приспособление для фрезерования, как направляющая шина, лучше всего применять в комплекте с фрезерами, опорная площадка которых оснащена регулируемыми по высоте ножками. Объясняется это следующим. В тех случаях, когда опорные поверхности фрезера и шины оказываются в разных горизонтальных плоскостях, что может произойти при слишком близком расположении приспособления по отношению к обрабатываемой заготовке из дерева, регулируемые ножки инструмента дают возможность устранить такое расхождение.

Направляющие приспособления для оснащения фрезера, которые, несмотря на простоту своей конструкции, будут отличаться высокой эффективностью использования, без особых сложностей можно изготовить и своими руками. Простейшее из таких приспособлений может быть сделано из длинного деревянного бруска, который закрепляется на обрабатываемом изделии при помощи струбцин. Чтобы такая приспособа стала еще более удобной, можно дополнить ее боковыми упорами. Если положить и зафиксировать брусок одновременно на двух (и даже более) заготовках из дерева, то можно выполнить фрезерование паза на их поверхности за один проход.

Основной недостаток, которым отличается устройство вышеописанной конструкции, заключается в том, что точно зафиксировать брусок относительно линии будущего реза непросто. Подобного недостатка лишены направляющие приспособления двух предложенных ниже конструкций.

Первое из таких приспособлений представляет собой устройство, изготовленное из соединенных между собой доски и фанерного листа. Чтобы обеспечить выравнивание данного приспособления по отношению к краю выполняемого паза, необходимо соблюсти следующие условия: расстояние от края упора до края фанеры (основы) должно точно соответствовать расстоянию, на котором используемый инструмент располагается от крайней точки базы фрезера. Приспособление предложенной конструкции применяется в том случае, если дерево обрабатывается фрезами одного диаметра.

Для фрезерных операций, выполняемых инструментами различного диаметра, целесообразно применять приспособления другой конструкции. Особенность последних заключается в том, что фрезер при их использовании соприкасается с упором всей подошвой, а не только своей средней частью. В конструкции такого упора присутствует откидная доска на петлях, которая и обеспечивает правильное пространственное положение устройства по отношению к поверхности обрабатываемого изделия из дерева. Назначение этой доски состоит в том, чтобы обеспечить фиксацию упора в требуемом положении. После того как такая процедура будет выполнена, доска откидывается и тем самым освобождает место для рабочей головки фрезера.

Изготавливая такое приспособление для фрезера своими руками, следует иметь в виду, что расстояние от центра используемого инструмента до крайней точки базы фрезера должно соответствовать величине ширины откидной доски и зазора между доской и упором, если он предусмотрен в конструкции приспособления. В том случае, если при изготовлении данного приспособления вы ориентировались только на край фрезы и край паза, который необходимо сформировать с ее помощью, применять такое устройство можно будет только с фрезами одного диаметра.

Нередко фрезеровать пазы в заготовках из дерева приходится поперек волокон материала, что приводит к образованию задиров. Уменьшить величину задиров позволяют приспособления, которые, прижимая волокна в том месте, где выходит фреза, не дают им отщепиться от поверхности обрабатываемого дерева. Конструкция одного из таких приспособлений состоит из двух досок, которые соединяются между собой шурупами под углом 90°. Ширина паза, выполненного в таком приспособлении, должна совпадать с шириной выемки, создаваемой в изделии из дерева, для чего с разных сторон упора используют фрезы разного диаметра.

Другое фрезерное приспособление, конструкция которого состоит из двух L-образных элементов, фиксируемых на обрабатываемом изделии из дерева струбцинами, требуется для фрезерования открытых пазов и обеспечивает минимальное количество задиров в процессе обработки.

Копировальные кольца и шаблоны

Копировальная втулка для фрезера – это приспособление с выступающим бортиком, который скользит вдоль шаблона и таким образом задает движение фрезы в требуемом направлении. На подошве фрезера такое кольцо может фиксироваться различными способами: прикручиваться винтами, вворачиваться в резьбовое отверстие, вставляться специальными усиками в отверстия в подошве инструмента.

Диаметры копировального кольца и применяемого инструмента должны иметь близкие значения, но при этом важно, чтобы кольцо не касалось режущей части фрезы. Если диаметр кольца превышает поперечный размер копировальной фрезы, то такой шаблон для компенсации разницы между его размером и диаметром инструмента не должен превышать размера обрабатываемого изделия.

Фрезерный шаблон, выполненный в виде кольца, может закрепляться на заготовке из дерева при помощи двухстороннего скотча и струбцин, которыми обе его части прижимаются к рабочему столу. Выполнив фрезерование по шаблону, следует проверить, что кольцо в процессе выполнения фрезерной операции плотно прижималось к краю шаблона.

Шаблоны для фрезерования можно использовать не только для обработки всей кромки изделия, но и для придания его углам округлой формы. Применяя такой шаблон для фрезера, можно выполнять на углах обрабатываемого изделия из дерева закругления различного радиуса.

Шаблоны, используемые для работы с ручным фрезером, могут оснащаться подшипником или кольцом. В последнем случае необходимо соблюсти следующие условия: кольцо должно точно соответствовать диаметру фрезы или в конструкции приспособления должны быть предусмотрены упоры, которые позволяют отодвигать шаблон от края заготовки и тем самым устранять разницу между радиусами инструмента и кольца.

При помощи шаблонов, которые могут быть и регулируемыми, можно не только фрезеровать кромки обрабатываемого изделия из дерева, но и создавать фигурные пазы на его поверхности. Кроме того, если сделать шаблон соответствующей конструкции, что не представляет больших сложностей, с ним можно будет быстро и точно вырезать пазы для дверных петель.

Вырезание пазов округлой и эллиптической формы

Чтобы ручным фрезером вырезать в дереве пазы в форме круга или эллипса, используют циркульные приспособления. Простейший циркуль для фрезера состоит из штанги. Один ее конец соединяется с основанием фрезера, а второй оснащается винтом и штифтом. Штифт вставляется в отверстие, выступающее в качестве центра окружности, по контуру которой формируется паз. Чтобы изменить радиус окружности паза, для выполнения которого используется такой циркуль для фрезера, достаточно сместить штангу относительно основания фрезера. Более удобными в использовании являются циркульные приспособления, в конструкции которых предусмотрены две штанги, а не одна.

Оснастка, работающая по принципу циркуля, является достаточно распространенным типом приспособлений, используемых для работы с фрезером. С их помощью очень удобно выполнять фрезерование фигурных пазов с различными радиусами закругления. Как уже говорилось выше, типовая конструкция такого приспособления, которое можно изготовить и своими руками, включает в себя винт со штифтом, имеющим возможность перемещаться по пазу устройства и тем самым позволяющим регулировать радиус создаваемого паза.

В тех случаях, когда фрезером по дереву или другому материалу необходимо создать отверстие небольшого диаметра, используется оснастка другого типа. Особенностью конструкции таких приспособлений, которые фиксируются на нижней части базы фрезера, является то, что их штифт, устанавливаемый в центральное отверстие на обрабатываемой заготовке, располагается под основанием используемого электроинструмента, а не за его пределами.

Основание Уголок Направляющие
Центрирующий штифт Циркуль в сборе. Вид снизу Циркуль в сборе. Вид сверху

Используя специальные приспособления, ручным фрезером можно создавать в дереве не только круглые, но и овальные отверстия. Конструкция одного из таких приспособлений включает в себя:

• основание, которое может фиксироваться на обрабатываемом изделии из дерева вакуумными присосками или винтами;
• два башмака, которые перемещаются по пересекающимся направляющим;
• две монтажные штанги;
• кронштейн, соединяющий основание приспособления с фрезером.

За счет специальных пазов в кронштейне такого приспособления его опорная плита легко выставляется в одной плоскости с основанием фрезера. Если данная оснастка используется для выполнения фрезерования по круглому контуру, то задействуется один башмак, а если по овальному, то оба. Сделанный таким приспособлением вырез отличается более высоким качеством, чем если бы он был выполнен с использованием лобзика или ленточной пилы. Объясняется это тем, что обработка при помощи фрезера, используемого в данном случае, осуществляется инструментом, который вращается с высокой скоростью.

Приспособления для быстрого и качественного фрезерования пазов на узких поверхностях

На вопрос о том, как сделать пазы для дверных петель или замка, сможет ответить любой домашний мастер. Для этих целей, как правило, используются дрель и обычное долото. Между тем выполнить такую процедуру значительно быстрее и с меньшими трудозатратами можно, если взять для этого фрезер, оснащенный специальным приспособлением. Конструкция такого приспособления, при помощи которого на узких поверхностях можно создавать пазы различной ширины, представляет собой плоское основание, фиксируемое на подошве фрезера. На основании, которое может иметь как круглую, так и прямоугольную форму, установлены два штыря, задача которых заключается в том, чтобы обеспечить прямолинейное движение фрезера в процессе обработки.

Основное требование, которому должна соответствовать насадка на фрезер вышеописанной конструкции, состоит в том, что оси направляющих штырей должны находиться на одной линии с центром используемой для обработки дерева фрезы. Если данное условие выполнено, то паз, выполняемый на торце обрабатываемой заготовки, будет располагаться строго по его центру. Чтобы сместить паз в одну из сторон, достаточно надеть на один из направляющих штырей втулку соответствующего размера. При использовании подобной насадки на ручной фрезер нужно следить за тем, чтобы направляющие штыри в процессе обработки прижимались к боковым поверхностям обрабатываемого изделия.

Обеспечить устойчивость фрезера при обработке узких поверхностей можно и без специальных приспособлений. Решают такую задачу при помощи двух досок, которые крепятся с обеих сторон обрабатываемого изделия таким образом, чтобы сформировать с поверхностью, на которой выполняется паз, одну плоскость. Сам фрезер при использовании такого технологического приема позиционируется при помощи параллельного упора.

Фрезерные приспособления для обработки тел вращения

Многие приспособления для ручного фрезерного станка, изготавливаемые пользователями под свои нужды, не имеют серийных аналогов. Одним из таких устройств, необходимость в использовании которого возникает достаточно часто, является приспособление, облегчающее процесс вырезания пазов в телах вращения. Используя такое приспособление, в частности, можно легко и точно вырезать продольные канавки на столбах, балясинах и других изделиях из дерева подобной конфигурации.

Фрезе и рамка в сборе Каретка для фрезера Делительный диск

Конструкцию данного приспособления составляют:

• корпус;
• передвижная фрезерная каретка;
• диск, при помощи которого выполняется установка угла поворота;
• винты, обеспечивающие фиксацию обрабатываемой заготовки;
• стопорный винт.

Если такое приспособление дополнительно оснастить простейшим приводом, в качестве которого можно использовать обычную дрель или шуруповерт, то фрезерованием на нем можно успешно заменить обработку, выполняемую на токарном станке.

Приспособление для фрезерования шипов

Шипорезное приспособление для фрезера позволяет с высокой точностью выполнять обработку деталей, соединяемых по принципу «шип-паз». Наиболее универсальные из таких приспособлений позволяют выполнять фрезерование шипов различных типов («ласточкин хвост» и прямые). В работе такого приспособления задействовано копировальное кольцо, которое, перемещаясь по пазу в специальном шаблоне, обеспечивает точное движение фрезы в заданном направлении. Чтобы изготовить такой своими руками, необходимо в первую очередь подобрать шаблоны пазов, для выполнения которых он будет использоваться.

Несколько дополнительных вариантов расширения функциональности фрезера

Зачем нужно создавать дополнительные приспособления для оснащения ручного фрезера, который и так является достаточно функциональным устройством? Дело в том, что такие приспособления позволят вам превратить свой ручной фрезер в полноценный обрабатывающий центр. Так, зафиксировав ручной фрезер на направляющей (это может быть и ), можно не только облегчить процесс его использования, но и повысить точность выполняемых операций. Конструкция такого полезного приспособления не содержит в себе сложных элементов, поэтому изготовить его для фрезера и для дрели своими руками не составит большого труда.

Многие домашние мастера, задаваясь вопросом о том, как работать с ручным фрезером с еще большей эффективностью, изготавливают для этого инструмента функциональный рабочий стол. Естественно, использовать такой стол можно и для другого оборудования (например, для циркулярной пилы или электрической дрели).

Если в вашем распоряжении нет ручного фрезера, то и такая проблема решается при помощи специальных приспособлений, позволяющих успешно выполнять фрезерование на серийном токарном станке. Используя фрезерное приспособление для токарного станка, можно значительно расширить функциональные возможности серийного оборудования (в частности, выполнять с его помощью обработку плоскостей, делать выборку пазов и канавок, обрабатывать различные детали по контуру). Важно также, что такое приспособление для токарного станка не отличается сложностью конструкции, и изготовить его самостоятельно не составит больших проблем.