/
Автор: Банников Е.А.
Теги: формообразование со снятием стружки молоты и прессы разделительные операции без образования стружки, дробление и измельчение, обработка листового материала, изготовление резьбы отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства машиностроение обработка металлов материаловедение фрезерные станки фрезерное дело
ISBN: 5-222-07153-7
Год: 2005
Текст
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ МАСТЕРСТВО
СПРАВОЧНИК
ФРЕЗЕРОВЩИКА
Серия «Профессиональное мастерство»
Е. А. Банников
СПРАВОЧНИК
ФРЕЗЕРОВЩИКА
ф
Ростов-на-Дону
«Феникс»
2005
УДК 621.9(035.3)
ББК 34.634я2
КТК 236
Б 23
Банников Е. А.
Б23 Справочник фрезеровщика / Е. А. Банников. —
Ростов н/Д.: Феникс, 2005. — 320 с.: ил. — (Про-
фессиональное мастерство).
ISBN 5-222-07153-7
В книге приведены основные сведения о технологии работ,
выполняемых фрезеровщиком. Даны сведения об основах фре-
зерной обработки металлов и фрезерных станках, а также не-
обходимые сведения по материаловедению, о технологическом
процессе механической обработки и основам теории резания
металлов. Освещены вопросы техники безопасности и пожар-
ной безопасности.
Справочник предназначен в качестве учебного Пособия при
профессиональном обучении молодых рабочих, а также может
быть полезен опытным фрезеровщикам.
УДК 621.9(035.3)
ББК34.634я2
ISBN 5-222-07153-7 ©' Банников Е. А., 2005
© Оформление. ООО «Феникс», 2005
ВВЕДЕНИЕ
В наши дни происходит рост промышленного произ-
водства. К специалистам различных профессий
предъявляются самые высокие требования. Этому
способствуют высокие темпы роста производства и разви-
тие новых технологий.
Не стоит, конечно же, при этом забывать о достижени-
ях и перспективах научно-технического прогресса, которые
оказывают существенное влияние на характер и содержание
труда современного рабочего, намного повышают требова-
тельности к росту его культурно-технического уровня.
Одна из ведущих ролей в деле подготовки квалифициро-
ванных рабочих отводится профессионально-техническим
учебным заведениям. Перед системой профессионально-тех-
нического образования стоит задача подготовки для про-
мышленного производства всесторонне развитых, техниче-
ски образованных и культурных высококвалифицированных
рабочих, владеющих профессиональным мастерством, спо-
собных осваивать и совершенствовать новую технику, приум-
ножать трудовые навыки и разработки, нововведения, кото-
рые были получены в ходе трудового процесса.
Одной из рабочих профессий, которая является нужной
и интересной для молодежи, следует назвать специальность
«фрезеровщик».
Фрезеровщик должен:,
1) уметь выполнять разнообразные по сложности фре-
зерные работы в пределах требований установленно-
го разряда;
4
Справочник фрезеровщика
2) хорошо знать устройство и правила эксплуатации фре-
зерных станков; назначение и устройство приспособле-
ний, режущих и измерительных инструментов;
3) знать свойства обрабатываемых и инструментальных
материалов;
4) владеть правилами построения технологических про-
цессов выбора рациональных режимов резания.
Кроме того, фрезеровщик должен знать основные на-
правления механизации и автоматизации производства, а
также соблюдать в процессе работы правила техники безо-
пасности и противопожарные мероприятия.
Фрезерные станки составляют значительную долю в
парке металлообрабатывающего оборудования. На некото-
рых предприятиях станки этих групп составляют пятую
часть от всего заводского парка станков.
Основным направлением в развитии станкостроения на
данном этапе является внедрение станков с числовым про-
граммным управлением (ЧПУ) в виде участков из этих стан-
ков с использованием электронных вычислительных машин
(ЭВМ). При этом значительно облегчаются условия труда
рабочих и обслуживающего персонала, повышается культу-
ра производства. Перспективным направлением в развитии
машиностроения является создание гибких (переналажива-
емых) автоматизированных технологических систем обору-
дования с автоматической загрузкой-разгрузкой деталей с
помощью промышленных роботов.
Достижение высокого уровня производительности воз-
можно также благодаря применению новых конструкций
фрез, а также рациональной их эксплуатации.
Совершенствование фрез будет осуществляться за счет:
♦ повышения доли твердосплавного и быстрорежуще-
го инструмента с износостойкими покрытиями;
♦ применения новых, более производительных конст-
рукций инструмента;
Введение
♦ увеличения доли инструмента из безвольфрамовых
твердых сплавов, режущей керамики и сверхтвердых
материалов;
♦ увеличения доли инструмента с механическим креп-
лением многогранных пластинок, а также с клеевым
креплением пластинок и вставок и др.
Глава 1. ОСНОВЫ ФРЕЗЕРНОЙ
ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ
ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССЕ
РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ
В процессе резания металлов происходит срезание с
заготовки лишнего слоя в виде стружки. Это произ-
водится с целью получения детали требуемой фор-
мы, размеров и шероховатости обработанных поверхностей.
К основным видам механической обработки относят-
ся: точение, строгание, сверление, фрезерование, шлифо-
вание. Данные виды обработки осуществляют на метал-
лорежущих станках различными режущими инструмента-
ми — резцами, сверлами, фрезами, шлифовальными
кругами. Основой всех разновидностей процесса является
точение, а основой всех видов режущего инструмента —
токарный резец.
Для осуществления процесса резания необходимо два
движения — главное (рабочее) и движение подачи. Глав-
ным движением является простое относительное движение
инструмента и обрабатываемой заготовки, обычно осуще-
ствляемое с наибольшей скоростью и обусловливающее
процесс резания (рис. 1, а). Главное движение при точении
Глава 1. Основы фрезерной обработки...
7
Рис. 1. Главное движение (а) и движение подачи (6)
— это вращательное движение обрабатываемой заготовки.
При фрезеровании главным движением является враще-
ние фрезы.
Движением подачи называется относительное движение
инструмента, и заготовки, добавляемое к главному движе-
нию и позволяющее распространить зону обработки на всю
обрабатываемую поверхность (см. рис. 1, б). Движение по-
дачи может быть непрерывным и прерывистым.
Поступательное движение резца в продольном или
поперечном направлении является движением подачи
при точении. При фрезеровании движением подачи явля-
ется поступательное перемещение обрабатываемой заго-
товки в продольном, поперечном или вертикальном на-
правлении.
8
Справочник фрезеровщика
Во время процесса резания происходит образование но-
вых поверхностей деформированием и последующим отде-
лением поверхностных слоев с образованием стружки.
При резании пластичных материалов различают следу-
ющие фазы образования элемента стружки:
1. В начале резания происходит соприкосновение резца
с обрабатываемой заготовкой.
2. Затем резец своей вершиной вдавливается в матери-
ал, который претерпевает деформацию сдвига.
3. Дальнейшее внедрение резца преодолевает силы
сцепления между отделяемым слоем и основным ма-
териалом и приводит к скалыванию (или сдвигу) пер-
вого элемента стружки.
4. Затем резец, продолжая движение, отделяет от основ-
ной массы материала последующие элементы струж-
ки (второй, третий и т. д.).
Стружкой называется деформированный и отделенный
от обработанной заготовки слой материала (рис. 2).
Стружка может иметь различный вид в зависимости от
условий обработки, обрабатываемого материала и других
факторов.
Различают следующие виды стружки (рис. 3):
1. Стружка надлома (рис. 3, а) получается при обработ-
ке хрупких материалов (чугуна, бронзы и др.). Части-
цы стружки не связаны между собой. Даже при обра-
ботке стали с большими подачами и очень малыми
скоростями резания, образуется стружка надлома.
2. Стружка скалывания (рис. 3, б) образуется при обра-
ботке стали со средними скоростями резания. Сторо-
на стружки, которая касалась передней поверхности
инструмента (прирезцовая сторона), — гладкая, бле-
стящая, а внешняя сторона — с зазубринами.
3. Сливная стружка (рис. 3, в) получается при резании
пластичных материалов (медь, алюминий, сталь и др.)
Рис. 2. Схема образования стружки
Рис. 3. Виды стружки
10
Справочник фрезеровщика
с большими скоростями резания. Сливная стружка
имеет вид ленты, завивающейся в плоскостную или
винтовую спираль (при точении), или отдельных
стружек (при фрезеровании) без зазубрин, свойствен-
ных стружке скалывания.
ПОНЯТИЕ О ГЕОМЕТРИИ РЕЗЦОВ
Резцы являются простейшими и наиболее распростра-
ненными режущими инструментами.
К элементам резцов относятся державка и головка (ра-
бочая часть) (рис. 4).
Державка служит для закрепления резца в резцедержа-
теле, установленном на суппорте станка. Державка характе-
ризуется размерами по высоте Н, ширине В и длине L. Иног-
да применяют резцы с державками круглого сечения.
Головка резца или рабочая часть образуется специальной
заточкой и состоит из следующих элементов: передней
Рис. 4. Элементы рабочей части резца
Глава 1. Основы фрезерной обработки. . .
11
поверхности (грани), задних поверхностей (граней), режу-
щих кромок и вершины.
Передней поверхностью 7 называют поверхность, по
которой сходит стружка.
Задними поверхностями называют поверхности, обра-
щенные к обрабатываемой заготовке. У резцов их две: глав-
ная 2 и вспомогательная 3.
Режущие кромки образуются пересечением передней
и задних поверхностей. Их тоже две — главная и вспомо-
гательная.
Главная режущая кромка 6 образуется пересечением пе-
редней и главной задней поверхностей. Она выполняет ос-
новную работу резания.
Вспомогательная режущая кромка 5 образуется пересе-
чением передней и вспомогательной задней поверхностей.
Вершиной резца 4 называется место сопряжения глав-
ной режущей кромки с вспомогательной.
На обрабатываемой заготовке в процессе резания разли-
чают следующие поверхности: обрабатываемую 7, поверх-
ность резания 2 и обработанную 3 (рис. 5).
Обрабатываемой поверхностью называется исходная
поверхность обрабатываемой заготовки, частично или пол-
ностью удаляемая при обработке.
Обработанной поверхностью называется поверхность,
которая образована на обрабатываемой заготовке после ра-
бочего хода инструмента.
Поверхностью резания называется временная поверх-
ность, воспроизводимая главной режущей кромкой инстру-
мента при движении резания.
Для заточки резца нужно знать, под каким углом следует
производить данную операцию. Для определения углов за-
точки режущего инструмента устанавливают координатные
(исходные) плоскости: основную и плоскость резания. Ос-
12
Справочник фрезеровщика
Рис. 5. Поверхности при точении
новной плоскостью 6 называется плоскость, параллельная
направлениям продольной и поперечной подач.
У токарных резцов с призматическим сечением держав-
ки за основную плоскость принимают нижнюю опорную
поверхность резца.
Плоскостью резания 4 называют плоскость, перпенди-
кулярную основной плоскости и проходящую через глав-
ную режущую кромку резца.
Главные углы резца измеряются в главной секущей
плоскости 5, перпендикулярной проекции главной режу-
щей кромки на основную плоскость.
Главным задним углом а (см. рис. 2) называют угол меж-
ду касательной к главной задней поверхности резца в дан-
ной точке режущей кромки и плоскостью резания. Задний
угол нужен для того, чтобы уменьшить трение задней по-
верхности инструмента об обрабатываемую заготовку. Он
выбирается обычно в пределах 2-12°.
Глава 1. Основы фрезерной обработки...
13
Углом заострения Р (рис. 2) называют угол между пере-
дней и главной задней поверхностями резца. От этого угла
зависит прочность режущей части инструмента.
Передним углом у (рис. 2) называют угол между пере-
дней поверхностью резца и плоскостью, перпендикулярной
плоскости резания и проходящей через главную режущую
кромку резца. Этот угол необходим для уменьшения силы
резания, а также для уменьшения силы трения сходящей
стружки о переднюю поверхность резца.
При обработке вязких материалов передний угол выби-
рается в пределах 10—20° и более. При обработке сталей, в.
особенности твердыми сплавами, передний угол выбирает-
ся близким к нулю или даже отрицательным. Инструмент с
фасонным профилем (фасонные резцы, фасонные фрезы,
резьбовые фрезы, зуборезный инструмент и др.) чаще все-
го изготовляется с передним углом, равным нулю. При у/Ю
следует вводить коррекцию профиля.
Углом резания 8 (рис. 2) называют угол между передней
поверхностью резца и плоскостью резания. Вспомогатель-
ные углы резца измеряют во вспомогательной секущей
плоскости и определяют по аналогии с главными углами
резца.
Углы в плане измеряют в основной плоскости.
Главным углом в плане (р называют угол между проекци-
ей главной режущей кромки на основную плоскость и на-
правлением подачи.
Вспомогательным углом в плане <р} называют угол между
проекцией вспомогательной режущей кромки на основную
плоскость и направлением, обратным направлению подачи.
Углом при вершине в плане е называют угол между проек-
циями режущих кромок на основную плоскость.
Геометрические параметры (углы заточки) любого режу-
щего инструмента (фрез всех видов, сверл, разверток и др.)
определяют так же, как и для резцов.
14
Справочник фрезеровщика
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФРЕЗАХ
Процесс фрезерования осуществляется вращающимся
режущим инструментом, называемым фрезой. Режущие
зубья могут быть расположены как на цилиндрической по-
верхности, так и на торце. Каждый зуб фрезы представляет
собой простейший инструмент — резец.
Фрезы являются многозубым инструментом. Но иногда
применяют и однозубые фрезы. Режущую часть фрез изго-
тавливают из инструментальных углеродистых сталей, бы-
строрежущих сталей, спеченных твердых сплавов и режу-
щей керамики.
Фрезы состоят из поверхностей, кромок и других эле-
ментов.
Поверхности и режущие кромки зубьев фрез имеют следу-
ющие названия по аналогии с резцами (рис. 6):
Рис. 6. Сравнение резца и зуба фрезы
1. Передняя поверхность зуба 1 — поверхность, по ко-
торой сходит стружка.
Глава 1. Основы фрезерной обработки... 15
2. Задняя поверхность 4 зуба — поверхность, обращен-
ная в процессе резания к поверхности резания.
3. Спинка зуба 5 — поверхность, смежная с передней
поверхностью одного зуба и задней поверхностью со-
седнего. Она может быть плоской, ломаной или кри-
волинейной.
4. Торцовая плоскость — плоскость фрезы, перпендику-
лярная к ее оси. Осевая плоскость — плоскость, про-
ходящая через ось фрезы и рассматриваемую точку на
ее режущей кромке.
5. Режущая кромка 2 — линия, образованная пересече-
нием передней и задней поверхностей зуба.
Главной режущей кромкой называется кромка, выпол-
няющая основную работу резания. У цилиндрических фрез
главная режущая кромка может быть прямолинейной (по
образующей цилиндра), наклонной к образующей цилин-
дра и винтовой.
Вспомогательной режущей кромки у цилиндрических
фрез нет.
У фрез, работающих торцовыми зубьями, как и у резцов,
различают (рис. 7):
Рис. 7. Режущие кромки торцовой фрезы
16
Справочник фрезеровщика
1) главную режущую кромку 1 — кромку, расположен-
ную под углом <р к направлению подачи;
2) вспомогательную режущую кромку 3 — кромку, рас-
положенную на торцовой части фрезы под углом <р( к
направлению, обратному направлению подачи;
3) переходную режущую кромку 2 — кромку, соединяю-
щую главную и вспомогательную режущие кромки.
Форма и элементы зубьев могут зависеть от поверхно-
сти, по которой производится затачивание зуба. В связи с
этим различают две конструкции зубьев (рис. 8):
Рис. 8. Форма зуба фрезы
♦ остроконечный зуб — зуб, затачиваемый по его зад-
ней поверхности(рис. 8, а);
♦ озатылованный зуб — зуб, затачиваемый только по
его передней поверхности (рис. 8, б).
Различают следующие элементы зуба:
1. Высотой К называют расстояние между точкой режу-
щей кромки зуба и дном канавки, измеренное в ради-
альном сечении фрез перпендикулярно к ее оси.
2. Шириной фаски является расстояние от режущей
кромки по линии пересечения задней поверхности
зуба с его спинкой, измеренное в направлении, пер-
пендикулярном к режущей кромке.
Глава 1. Основы фрезерной обработки...
17
3. Окружным шагом зубьев называется расстояние меж-
ду одноименными точками режущих кромок двух
смежных зубьев, измеренное по дуге окружности с
центром на оси фрезы и в плоскости, перпендикуляр-
ной к этой оси. Окружной шаг может быть равномер-
ным и неравномерным.
4. Величина затылования К — величина понижения
кривой затылования между режущими кромками двух
соседних зубьев.
Элементы и форма канавок
Канавкой называется выемка для отвода стружки, огра-
ниченная передней поверхностью одного зуба и задней по-
верхностью и спинкой соседнего зуба.
Канавки делятся на прямые и винтовые.
Прямая канавка — канавка, параллельная оси фрезы.
Винтовой левой канавкой называется канавка, направ-
ленная по винтовой линии с подъемом справа налево.
Винтовой правой канавкой называется канавка, направ-
ленная по винтовой линии с подъемом слева направо.
Шаг винтовой канавки — расстояние между двумя по-
следовательными точками на режущей кромке фрезы, лежа-
щими на одной образующей цилиндрической поверхности.
Профиль канавки в нормальном сечении — линия пересе-
чения поверхности канавки с плоскостью, нормальной к ре-
жущей кромке.
Профилем канавки в поперечном сечении называется ли-
ния пересечения поверхности канавки с плоскостью, пер-
пендикулярной к оси фрезы (торцовой плоскостью).
Радиус канавки — это радиус закругления дна канавки.
18
Справочник фрезеровщика
ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
Скоростью резания при фрезеровании называется длина
дуги (в м), которую проходит за одну минуту наиболее уда-
ленная от оси вращения точка главной режущей кромки:
_ лОп
V " 1000’
где D — диаметр фрезы, мм; л — частота вращения фрезы,
об/мин. Отсюда необходимая частота вращения:
1000V
п =-----.
nD
При фрезеровании различают следующие виды подач:
подачу на один зуб, подачу на один оборот и минутную по-
дачу (рис. 9). По направлению различают продольную, по-
перечную и вертикальную подачи.
Подачей на зуб (sz, мм/зуб) называется величина пере-
мещения стола с обрабатываемой заготовкой или фрезы за
время ее поворота на один зуб.
Подачей на один оборот фрезы ($о, мм/об) называется
величина перемещения стола с обрабатываемой заготовкой
или фрезы за один оборот фрезы:
s0 = sz • z,
где z — число зубьев фрезы.
Минутной подачей (sm, мм/мин) называется величина
относительного перемещения стола с обрабатываемой заго-
товкой или фрезы за одну минуту:
Iлава 1. Основы фрезерной обработки... 19
Рис. 9. Виды подач
sM = s0 - n - sz • z • n.
Про фрезеровании каждый зуб фрезы снимает одинако-
вую стружку в виде запятой. Стружка, снимаемая одним
зубом, определяется двумя дугами контакта соседних зубь-
ев. Расстояние между этими дугами, измеренное по радиу-
су фрезы, переменное. Оно определяет толщину среза. Тол-
щина среза изменяется от нуля до максимального значения.
При фрезеровании, на обрабатываемой заготовке разли-
чают обрабатываемую поверхность, обработанную поверх-
ность и поверхность резания (рис. 10). Для всех видов фре-
зерования различают глубину и ширину фрезерования.
Глубиной фрезерования называется расстояние между об-
рабатываемой и обработанной поверхностями.
Шириной фрезерования называется ширина обработан-
ной за один рабочий ход поверхности.
Обычно глубину фрезерования принято обозначать бук-
вой t, а ширину — В. Это справедливо в том случае, когда
указанные параметры рассматриваются как технологические.
22
Справочник фрезеровщика
_ nDn
v ~ 1000
Она справедлива для всех видов фрезерования,.
Подача s при фрезеровании — величина перемещения
режущей кромки инструмента в направлении подачи.
ВСРЕЧНОЕ И ПОПУТНОЕ
ФРЕЗЕРОВАНИЕ
Во время фрезерования цилиндрическими и дисковыми
фрезами различают встречное (рис. 12) (фрезерование про-
тив подачи) и попутное фрезерование (фрезерование по
подаче).
Встречным фрезерованием называется фрезерование,
которое осуществляется при противоположных направле-
ниях движения фрезы и обрабатываемой заготовки в месте
Рис. 12. Попутное и встречное фрезерование
Глава 1. Основы фрезерной обработки... 23
их контакта. Попутное фрезерование производится при
совпадающих направлениях движения фрезы и обрабатыва-
емой заготовки в месте их контакта.
При встречном фрезеровании толщина среза изменяет-
ся от нуля при входе зуба в точке А до максимального зна-
чений при выходе зуба из контакта с обрабатываемой заго-
товкой в точке В (см. рис. 12). При попутном фрезеровании
толщина среза изменяется от максимальной величины в
момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой
в точке В до нуля при выходе в точке А. Таким образом, при
встречном фрезеровании процесс резания происходит спо-
койнее, так как толщина среза нарастает плавно и, следова-
тельно, нагрузка на станок возрастает постепенно.
При попутном фрезеровании в момент входа зуба в
контакт с обрабатываемой заготовкой наблюдается явле-
ние удара, так как в этот момент толщина среза макси-
мальна. Поэтому это фрезерование можно производить на
станках, обладающих достаточной жесткостью и виброус-
тойчивостью, и главным образом при отсутствии зазора в
сопряжении ходовой винт — маточная гайка продольной
подачи стола. Однако при попутном фрезеровании заго-
товка прижимается к столу, а стол — к направляющим, что
обеспечивает лучшее качество обработанной поверхности.
При попутном фрезеровании необходимо, чтобы в рабо-
те находилось не менее двух зубьев фрезы.
При прочих равных условиях стойкость (под стойко-
стью понимают время непрерывной работы фрезы между
двумя ее переточками) фрезы при попутном фрезеровании
выше, чем при встречном, кроме случаев работы по твер-
дой корке.
Недостатком встречного фрезерования является стремле-
ние фрезы оторвать заготовку от поверхности стола.
24
Справочник фрезеровщика
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО
МЕСТА ФРЕЗЕРОВЩИКА
И ЕГО ОБСЛУЖИВАНИЕ
Рабочим местом называется часть производственной
площади, оснащенная оборудованием, инструментами и
приспособлениями, необходимыми для выполнения произ-
водственного задания.
Основным оборудованием рабочего места является
один или несколько обслуживаемых станков. В состав
вспомогательного оборудования и оснащения рабочего
места входят:
1) комплект технологической оснастки (приспособле-
ния, режущий, измерительный и вспомогательный
инструмент) постоянного пользования;
2) комплект технической документации (инструкции,
справочники, вспомогательные таблицы и т. д.) по-
стоянного пользования;
3) комплект стандартного оборудования (инструмен-
тальные шкафы или тумбочки, подставки или стелла-
жи для размещения заготовок и готовых деталей или
переносной тары для них, передвижная или перенос-
ная тара общецехового пользования для заготовок и
обработанных деталей);
4) подножные решетки, рабочая мебель, средства сигна-
лизации и др.
На рис. 13 приведен пример рабочего места фрезеров-
щика-универсала. Около вертикально-фрезерного станка 3
расположены: справа — инструментальный шкафчик 5 и
слева — ящики для заготовок 2 и обработанных деталей /.
В ящиках для обработанных деталей предусмотрены пере-
городки для раздельного хранения деталей. Защитный эк-
ран 4 предохраняет станочника от стружки.
Глава 1. Основы фрезерной обработки...
25
Рис. 13. Рабочее место фрезеровщика
Необходимо соблюдать следующие рекомендации при
организации рабочего места:
♦ на рабочем месте не должно быть ничего лишнего;
♦ рабочее место должно содержаться в чистоте;
♦ каждый предмет нужно класть на одно и то же отве-
денное для него место. При этом те предметы, кото-
рыми приходится пользоваться чаще, следует распо-
лагать ближе предметов, которые используются реже.
Фрезерные оправки надо хранить на специальных
стеллажах в подвешенном состоянии (во избежание
их деформации);
♦ чертежи деталей, операционные карты, рабочие наря-
ды и т. п. должны быть подвешены на специальной
подставке, расположенной на рабочем месте;
26
Справочник фрезеровщика
♦ заготовки не должны загромождать рабочее место,
поэтому их нужно складывать на специально отведен-
ные стеллажи. Готовые детали укладывают в пере-
движную тару и увозят по мере их накопления;
♦ проходы между станками должны быть свободными;
♦ на полу вокруг станка не должно быть потеков и ка-
пель масла. Система трубопроводов должна быть
плотной в местах соединений;
♦ следует своевременно очищать станок от стружки.
Перед началом работы фрезеровщик и зуборезчик обязаны:
♦ привести в порядок свою одежду;
♦ проверить исправность станка и наличие заземления,
смазать станок в соответствии с инструкцией;
♦ ознакомиться по технической документации (конст-
рукторской и технологической) с предстоящей рабо-
той, проверить наличие и исправность инструмента и
приспособлений;
♦ подготовить рабочее место;
♦ убедиться в правильности наладки станка.
Во время работы фрезеровщик и зуборезчик должны:
♦ строго соблюдать настройку станка на заданный ре-
жим;
♦ детали, инструменты и приспособления класть толь-
ко на свои места и использовать только по прямому
назначению;
♦ не класть режущий и измерительный инструмент,
ключи, заготовки и детали на рабочие поверхности
станка;
♦ работать только исправным, хорошо заточенным ин-
струментом;
♦ следить за прочностью крепления обрабатываемых
заготовок, инструмента и приспособлений;
♦ не производить измерений и не сметать стружку во
время работы станка;
Глава 1. Основы фрезерной обработки... 27
♦ следить за правильным подводом смазочно-охлажда-
ющей жидкости (СОЖ) в зону резания;
♦ экономить электроэнергию, не допуская работы стан-
ка вхолостую;
♦ обязательно выключать станок, уходя даже на корот-
' ксге время, при уборке и смазке станка, а также при
закреплении и измерении обрабатываемой заготовки.
По окончании работы фрезеровщик и зуборезчик дол-
жны: выключить станок, сдать обработанные детали, очи-
стить станок от стружки, а инструмент убрать в шкаф.
При двух- или трехсменной работе станок убирают и
сдают сменщику. Необходимо сообщить сменщику и масте-
ру о замеченных недостатках в работе станка.
В организационно-техническом обслуживании рабочего
места большое значение имеет своевременное объяснение
рабочему сменного производственного задания, а также, в за-
висимости от характера производства, задания на месяц, дека-
ду. Такая организация работы дает возможность рабочему за-
ранее ознакомиться с чертежом; техническими условиями,
заблаговременно затребовать и подготовить необходимый ре-
жущий и измерительный инструмент и приспособления.
Действующими нормативами для серийного и массово-
го производства предусмотрены следующие основные усло-
вия по организационному обслуживанию рабочего места:
1) наряды на работу, заготовки, инструменты и приспо-
собления доставляет к рабочему месту вспомогатель-
ный персонал;
2) инструменты затачивают в централизованном порядке;
3) рабочее место обеспечивают необходимыми комплек-
тами технологической оснастки (комплектами опра-
вок, быстродействующими гидравлическими и пнев-
матическими приспособлениями и т. д.), способству-
ющими сокращению затрат времени на выполнение
вспомогательных операций.
28
Справочник фрезеровщика
Уход за станками состоит в следующем:
1. Приступая впервые к управлению станком, необходи-
мо тщательно изучить его устройство, ознакомиться с
паспортом и руководством по уходу и обслуживанию
станка.
2. Перед пуском станка необходимо очистить все на-
правляющие от пыли и стружки, проверить исправ-
ность работы его смазочной и охлаждающей систем,
наличие в них смазки и охлаждающей жидкости.
3. Перед установкой оправки или фрезы следует тща-
тельно протереть коническое отверстие шпинделя и
оправку. Выколачивать оправку или фрезу из шпин-
деля рекомендуется латунным или медным молотком.
Шпиндель станка должен быть затянут так, чтобы
биение его не превышало установленной нормы.
4. Особое внимание должно быть уделено состоянию
поверхности стола. Перед установкой на стол стан-
ка зажимного приспособления или заготовки необ-
ходимо тщательно очистить поверхность стола от
стружки. Нельзя класть на стол станка никаких ин-
струментов и посторонних предметов во избежание
повреждения поверхности стола (забоины, царапи-
ны и др.).
Одной из наиболее важных задач для увеличения срока
службы станка и повышения надежности его работы имеет
регулярная смазка трущихся частей станка. Для смазки
станков используют масло ИС-ЗОА или густые консистен-
тные смазки.
При смазке станков различных моделей нужно пользо-
ваться рекомендуемыми схемами и режимами смазки, кото-
рые приведены в руководстве по уходу и обслуживанию
станка. Так, при первоначальной смазке или после смазки
необходимо заливать масло в коробки станка до уровня
рисок масло-указателей.
Глава 1. Основы фрезерной обработки... 29
Ежедневно после окончания смены станок следует очи-
щать от стружки и пыли, протирать насухо направляющие
и поверхность стола и смазывать их тонким слоем смазки.
Знанйе станка, правильные наладки и уход за ним уве-
личивают производительность труда, повышают срок служ-
бы станка и улучшают качество обработанных деталей.
Глава 2. ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ
РАЗНОВИДНОСТИ
И МАРКИРОВКА ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКОВ
В зависимости от условий производства, и для об-
работки заготовок различного вида могут исполь-
зоваться различные фрезерные станки. Они могут
быть подразделены на станки общего назначения, специа-
лизированные и специальные.
На станках общего назначения можно выполнять самые
разнообразные виды фрезерования. К станкам общего на-
значения относятся:
1) консольно-фрезерные (вертикально-фрезерные, го-
ризонтально-фрезерные, универсальные и широко-
универсальные станки);
2) бесконсольно-фрезерные (с неподвижной или пово-
ротной шпиндельной головкой, с круглым столом, с
копировальным устройством);
3) продольно-фрезерные (одностоечные горизонталь-
ные или вертикальные);
4) двухстоечные с двумя или более шпинделями; кару-
сельно-фрезерные (с одним или более шпинделями).
Глава 2. Фрезерные станки 31
Специальные станки предназначены для выполнения
строго определенной операции фрезерования. К специаль-
ным станкам относятся копировально-фрезерные, шлице-
и шпоночно-фрезерные, барабанно-фрезерные, фрезерные
станки с ЧПУ и др.
Консольно-фрезерные станки получили широкое при-
менение при обработке разнообразных деталей с различной
степенью точности в условиях единичного, серийного, а
при оснащении их быстродействующими зажимными уст-
ройствами и средствами автоматизации — массового произ-
водства.
В основу классификации станков фрезерной группы
положены следующие признаки: положение оси шпинделя,
выполняемые операции, конструктивные особенности, на-
личие программного управления и др.
Среди станков общего назначения различают несколь-
ко типов станков (рис. 14).
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ
О КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКАХ
Во время выполнения фрезерных работ происходит сле-
дующее:
1) заготовке сообщается поступательное движение, а ре-
жущему инструменту — фрезе — вращение с опреде-
ленной скоростью;
2) вращение фрезы, за счет которого совершается про-
цесс резания, называется главным движением, а по-
ступательное перемещение заготовки, обеспечиваю-
щее непрерывность этого процесса,— движением
подачи.
Рис. 14. Фрезерные станки:
а — горизонтально-фрезерный 6Р83; б — широкоуниверсаль-
ный фрезерный 6Р81Ш; в — карусельно-фрезерный 6А23; г —
бесконсольно-фрезерный 6560; д — продольно-фрезерный-
двухстоечный 6650
Глава 2. Фрезерные станки 33
- , - _<!. «ШКИ»V* Ж«У^1ЧЦ»НГР ТТ 1 ”Д?::л:&<4м»»<»5ПЦТ*»-Fl ~ ~ Т « — Ча ДОВ
Выполнение всех движений осуществляется с помощью
фрезерных станков.
На многих предприятиях, связанных с обработкой ме-
таллов, чаще всего можно встретить консольно-фрезерные
станки. Их характерной особенностью является наличие
консоли в виде подвижного кронштейна, предназначенного
для сообщения обрабатываемой заготовке движения пода-
чи в вертикальном направлении. В связи с невысокой жест-
костью консоли технологические возможности таких стан-
ков ограничиваются массой обрабатываемых деталей до
250-300 кг.
Консольно-фрезерные станки делятся, в зависимости от
расположения шпинделя (вала, сообщающего его вращение
фрезе) и некоторых других конструктивных особенностей,
на горизонтальные, вертикальные, универсальные и широ-
коуниверсальные.
УСТРОЙСТВО СТАНКОВ
Все консольно-фрезерные станки имеют типовое устрой-
ство и состоят из ряда характерных узлов, обозначенных
буквами. Основание служит опорой станков, а также ис-
пользуется в качестве резервуара для смазывающе-охлажда-
ющей жидкости.
Станина является базовым узлом станка, во внутренней
полости которого размещены: коробка скоростей, шпин-
дель, электродвигатель главного движения и аппаратура
электрооборудования (в боковых нишах, закрытых дверца-
ми). По вертикальным направляющим типа «ласточкин
хвост» перемещается консоль, в верхнем направляющем
пазу такой же формы подвижно установлен хобот.
Шпинделем называется жесткий пустотелый вал, на
переднем конце которого устанавливаются и закрепляются
2 Справочник фрезеровщика
34 Справочник фрезеровщика
фрезы. Конический участок отверстия, имеющий стандар-
тную конусность 7 : 24 (разность диаметров конуса 7 мм на
длине 24 мм), предназначен для установки фрез с помощью
оправок или переходных втулок, а цилиндр служит для не-
посредственной установки крупногабаритных фрез. Повод-
ки предусмотрены для передачи крутящего момента от
шпинделя к фрезе.
Хобот в станках с горизонтальным шпинделем предназ-
начен для поддержания свободного конца фрезерной оп-
равки серьгой. Его вылет из станины можно регулировать и
фиксировать в необходимом положении.
Консолью называется чугунная отливка коробчатой
формы, внутри которой размещены: электродвигатель при-
вода подачи, коробка подач и механизм ее переключения.
Вертикальным пазом типа «ласточкин хвост» она соединя-
ется с направляющими станины; по горизонтальным пря-
моугольным направляющим перемещаются салазки.
Салазки являются промежуточным узлом между консо-
лью и столом станка. Нижним пазом салазки установлены
на горизонтальных направляющих консоли и перемещают-
ся по ним в поперечном направлении, верхний паз типа
«ласточкин хвост» служит направляющей для стола.
Стол расположен на салазках и перемещается по ним в
продольном направлении. На нем устанавливаются и за-
крепляются обрабатываемые заготовки (непосредственно
или при помощи различных приспособлении). Для этой
цели со стороны рабочей плоскости в нем предусмотрены
продольные Т-образные пазы. С помощью консоли и сала-
зок столу консольно-фрезерного станка можно сообщить
движения подачи в трех взаимно перпендикулярных на-
правлениях: продольном, поперечном и вертикальном.
Вертикально-фрезерные станки предназначены для вы-
полнения различных фрезерных операций. Отличительная
особенность этих станков — вертикальное положение оси
Глава 2. Фрезерные станки 35
шпинделя и наличие подвижной консоли, на которой рас-
положены салазки и стол. Стол, на котором закрепляют об-
рабатываемую заготовку, имеет продольное перемещение
по направляющим салазок. Салазки перемещаются вместе
со столом в поперечном направлении по направляющим
консоли, которая, в свою очередь, перемещается по направ-
ляющим станины. Заготовка может таким образом переме-
щаться в трех взаимно перпендикулярных направлениях.
Коробка подач смонтирована в консоли.
Вертикально-фрезерные станки выпускаются в двух
исполнениях: с неповоротным и поворотным шпинделем.
В последнем случае шпиндель, смонтированный с помо-
щью выдвижной гильзы в поворотной шпиндельной голов-
ке, может быть повернут в горизонтальной плоскости на
угол до 45° в обе стороны. Гильза со шпинделем выдвигает-
ся маховиком и зажимается рукояткой. Наличие поворот-
ного стола у горизонтальных и поворотной шпиндельной
головки у вертикальных консольно-фрезерных станков еще
больше расширяет их технологические возможности, так
как на них можно фрезеровать винтовые канавки, наклон
поверхности и скосы.
На вертикально-фрезерных станках используют в зави-
симости от выполняемых операций фрезы почти всех видов
(фрезерные головки, концевые, модульные и др.). Инстру-
мент устанавливают либо на оправках с коническим хвос-
товиком, закрепляемом в шпинделе, либо в цанговых пат-
ронах. На вертикально-фрезерных станках выполняется
встречное фрезерование, при наличии устройства, компен-
сирующего зазор между винтом и гайкой механизма про-
дольной подачи, возможно и попутное фрезерование.
Горизонтально-фрезерные консольные станки также пред-
назначены для фрезерования различных поверхностей: го-
ризонтальных, наклонных и фасонных, уступов, пазов, фа-
сонных поверхностей и др. Ось шпинделя у станков этого
36 Справочник фрезеровщика
III! Il R 11 тм I w I - iЦ Ш Я~
типа горизонтальная. Движения подачи те же, что движения
подачи заготовки на вертикально-фрезерном станке.
Универсальные станки этого вида имеют следующую
отличительную особенность — стол их может поворачивать-
ся относительно вертикальной оси на ±45°. Это позволяет
обрабатывать винтовые канавки на цилиндрических повер-
хностях с использованием делительной головки.
Широкоуниверсальные фрезерные станки имеют различ-
ные варианты установки шпинделя: в горизонтальном, вер-
тикальном и наклонном положениях в двух взаимно пер-
пендикулярных плоскостях. На широкоуниверсальных
фрезерных станках могут быть использованы фрезы различ-
ных типов — цилиндрические, дисковые, торцовые голов-
ки и др. — для обработки средних по размерам заготовок в
условиях единичного и мелкосерийного производства. Эти
станки оснащают большим набором приспособлений: круг-
лыми столами, делительными головками, специальными
приспособлениями.
Широкоунивёрсальные фрезерные станки отличаются
наличием двух шпинделей: горизонтального и поворотно-
го. Последний смонтирован при помощи поворотной
шпиндельной головки на выдвижном хоботе, внутри кото-
рого встроена самостоятельная коробка скоростей с элект-
родвигателем. Конструкция шпиндельной головки позволя-
ет устанавливать шпиндель под разными углами наклона в
двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что значи-
тельно расширяет технологические возможности станка
при обработке деталей сложной формы.
Широкоуниверсальные консольно-фрезерные станки,
созданные на базе горизонтально-фрезерных, имеют доба-
вочную вертикальную шпиндельную головку, которую мож-
но повернуть на угол ±45° в поперечном направлении. На
них можно выполнять разнообразные фрезерные операции,
а также сверление, растачивание отверстий, подрезание
Глава 2. Фрезерные станки
37
торцов в различных плоскостях заготовки при ее неизмен-
ной установке. Поэтому их широко применяют в цехах ин-
струментального производства.
Продольно-фрезерные станки, одностоечные и двухсто-
ечные с одним или несколькими шпинделями, предназна-
чены для обработки вертикальных, горизонтальных, на-
клонных плоскостей на заготовках большой длины (мас-
сой до 30 т) или группы заготовок одновременно в условиях
серийного производства. На этих станках используют твер-
досплавные, оснащенные эльбором, быстрорежущие фрезы
различного типа: торцовые, дисковые, цилиндрические,
фасонные и др. Оптимальные режимы обработки устанав-
ливаются бесступенчатым регулированием подачи и часто-
ты вращения шпинделей. Станки некоторых видов работа-
ют в полуавтоматическом режиме обработки. Особенно-
стью станков этого типа является большая длина стола — до
8 м (станок 6625).
Станки непрерывного фрезерования подразделяются на
карусельно-фрезерные и барабанно-фрезерные.
У карусельно-фрезерных станков стол с заготовками
(карусель) поворачивается относительно вертикальной оси
сдвижением подачи. У барабанно-фрезерных станков заго-
товки закрепляют на барабане (столе), имеющем горизон-
тальную ось вращения. Движение вокруг оси вращения ба-
рабана является движением подачи. Эти станки применяют
в условиях серийного и массового производства. Снятие
обработанных заготовок и загрузка новых производят час-
то, не останавливая карусель или барабан.
Копировальные станки относят к специальным фрезер-
ным станкам. Эти станки предназначены для обработки
сложных контуров концевыми фрезами по копиру. Разли-
чают контурное и объемное копировальное фрезерование.
Контурное фрезерование применяют для обработки замк-
нутых профилей с прямолинейной образующей (кулачки,
38
Справочник фрезеровщика
шаблоны и т. п.), объемное — для получения сложных объем-
ных поверхностей (пресс-формы, лопатки турбин и др.).
При контурном копировальном фрезеровании фрезе
или заготовке сообщается одновременно движение подачи
в двух взаимно перпендикулярных направлениях (продоль-
ное и поперечное) по заданной программе — профилю ко-
пира. Одно из движений подачи является задающим (про-
дольное) и постоянным, а другое — следящим (попереч-
ное); оно зависит от профиля копира. Результирующий
профиль зависит от соотношений задающей и следящей
подач, а движение подачи фрезы совпадает с движением
копира и направлено по касательной к профилю копира в
каждой его точке.
Объемные фасонные поверхности обрабатывают от-
дельными фасонными строчками (полосками). Ширина
полоски равна диаметру концевой фрезы. Обработка фа-
сонной поверхности производится последовательно в вер-
тикальной или горизонтальной плоскостях, при этом зада-
ющее движение подачи меняет направление в конце каждой
строчки.
В копировально-фрезерных станках используют различ-
ные следящие системы: механические, электромеханиче-
ские, гидравлические.
Основным недостатком этих станков являются малая
жесткость консоли и относительно небольшие размеры сто-
ла, что не позволяет обрабатывать крупногабаритные и име-
ющие большую массу детали.
Универсально-фрезерные станки отличаются от горизон-
тальных тем, что стол у них может быть повернут в горизон-
тальной плоскости на угол до 45° в обе стороны. С этой це-
лью салазки таких станков состоят из двух частей — верхней
и нижней. Верхняя часть снабжена круговой градусной
шкалой для отсчета угла поворота и винтовыми зажимами
для фиксации углового положения.
Глава 2. Фрезерные станки 39
Бесконсольно-фрезерные станки предусмотрены для об-
работки крупногабаритных и имеющих большую массу де-
талей. На них нет консоли, и стол может перемещаться
только в продольном и поперечном направлениях.
Этот станок состоит из станины, по горизонтальным
направляющим которой стол может перемещаться в попе-
речном направлении, а по направляющим — в продоль-
ном. Со станиной жестко соединены стойка с вертикаль-
ными направляющими, по которым двигается шпиндельная
головка с закрепленной фрезой. Перемещением шпиндель-
ной головки осуществляется установка фрезы на размер
фрезерования.
Станки, у которых стол имеет большие размеры и мо-
жет перемещаться только в продольном направлении, на-
зываются продольно-фрезерными. Они применяются для
обработки крупногабаритных деталей массой до несколь-.
ких сот тонн. Как правило, такие станки насчитывают не-
сколько шпинделей, расположенных горизонтально и вер-
тикально. Они могут быть повернуты на угол до 30’ в раз-
ные стороны, что обеспечивает обработку наклонных
поверхностей и скосов.
Двухшпиндельный продольно-фрезерный станок состоит из
станины, по горизонтальным направляющим которой дви-
гается стол. К станине прикреплены стойки с вертикальны-
ми направляющими для перемещения вверх или вниз
шпиндельных бабок. Для увеличения жесткости конструк-
ции станка обе стойки соединены между собой поперечи-
ной, по вертикальным направляющим которой вверх и вниз
может перемещаться шпиндельная бабка. Заготовки, уста-
новленные на медленно и непрерывно вращающемся сто-
ле, проходят под шпинделями с торцовыми фрезами, одна
из которых служит для черновой, а вторая — для чистовой
обработки. За счет осевого перемещения шпинделей мож-
но регулировать глубину снимаемого слоя металла каждой
40 Справочник фрезеровщика
фрезой. У станков больших размеров на направляющих
стойках установлена траверса, на которой монтируются
шпиндельные бабки с вертикальными шпинделями.
Шпиндельные бабки могут перемещаться по траверсе в
поперечном, а вместе с траверсой — в вертикальном на-
правлениях. Каждая бабка имеет самостоятельный электро-
двигатель, а шпиндели могут двигаться с различной часто-
той вращения.
Карусельно-фрезерные станки имеют круглый вращаю-
щийся стол большого диаметра, установленный на станине.
По числу шпинделей они бывают одно- и двухшпиндельные.
Эти станки имеют высокую производительность, так
как обеспечивают непрерывность процесса фрезерования.
Снятие обработанных деталей и установка на их-место но-
вых заготовок производится без остановки вращения сто-
ла в процессе фрезерования. Поэтому они находят широ-
кое применение в условиях крупносерийного и массового
производства.
Двухшпиндельный карусельный фрезерный станок состоит
из станины, на которой смонтирован круглый вращающий-
ся стол. По направляющим станины стол может двигаться
в поперечном направлении. Со станиной жестко соедине-
на стойка.
МАРКИРОВКА ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКОВ
Маркировка фрезерных станков осуществляется следу-
ющим образом: для каждой модели станка присваиваются
условные обозначения в виде определенного цифрового и
буквенного обозначения — шифра, состоящего из трех или
четырех цифр и букв. Первая цифра показывает группу, к
Глава 2. Фрезерные станки 41
-й»»-<.тамг <г^ «тзсшли»:^т«<воЛ1
которой относится станок (токарная, шлифовальная, фре-
зерная и т. д.). Фрезерные станки отнесены к шестой груп-
пе, поэтому шифр каждой их модели начинается с цифры 6.
Вторая цифра обозначает тип станка данной группы. Так,
для фрезерных станков она имеет следующее обозначение:
1— консольно-фрезерные вертикальные; 2 — карусельно-
фрезерные; 3 — свободная группа; 4 — копировально-фре-
зерные; 5 — вертикальные-бесконсольные; 6 — продольно-
фрезерные; 7— консольно-фрезерные операционные; 8 —
консольно-фрезерные горизонтальные; 9 — разные. Третья
цифра, а для крупных фрезерных станков и четвертая —
условно обозначают основные размеры станка, к которым
относится размер рабочей поверхности стола и размерная
гамма — сочетание разных исполнений станка при неиз-
менной основной размерной характеристике стола.
В России консольно-фрезерные станки изготавливают-
ся пяти типоразмеррв: нулевого, первого, второго, третье-
го и четвертого. По каждому типоразмеру выпускается пол-
ная гамма станков: горизонтальные, вертикальные и широ-
коуниверсальные.
Если буква стоит между первой и второй цифрами, это
означает, что модель подверглась усовершенствованию по
сравнению с базовой. Буква, стоящая в конце номера моде-
ли, показывает, что изменилась базовая первоначальная
модель станка, и обозначает: Г — станок горизонтальный,
не имеющий поворотного стола; П — вертикально-фрезер-
ный станок, оснащенный поворотной шпиндельной голов-
кой; Ш — широкоуниверсальный. Например, шифром
6Р82Ш обозначается широкоуниверсальный консольно-
фрезерный станок шестой группы 2-го размера, в конструк-
ции которого произошли изменения по сравнению с пре-
дыдущей моделью 6М82Ш.
42 Справочник фрезеровщика
* сж* w/ ftastr Wir.Ti • MWJVj'fllWfrm ,м.. KI ЙН ЧГ*в"«7МЬ«1йШ «Ш -TLTTfT W~jH11W ЧП ГЖГТ^ » dbXb»** П? ч* • • чгмяв
УПРАВЛЕНИЕ СТАНКАМИ
Устройство и расположение органов управления стан-
ком зависят от его конструкции. Тем не менее, в схемах уп-
равления различными станками используется много типо-
вых решений, принцип осуществления.
На дверце левого электрошкафа станины размещены
три рукоятки пакетных переключателей: для подключения
станка к электросети, включения насоса системы охлажде-
ния и изменения направления вращения (реверсирования)
шпинделя.
Кнопочная станция панели снабжена кнопками с над-
писями: «Шпиндель», «Стоп», «Толчок», «Быстро». Кноп-
кой «Шпиндель» включается вращение шпинделя; кнопкой
«Стоп» выключается все движение станка. Пусковые кноп-
ки «Толчок» и «Быстро» действуют только в момент нажи-
ма на них. Первая служит для кратковременного проворо-
та механизма коробки скоростей перед его переключением;
с помощью второй включают ускоренный ход стола, если
включена механическая подача в соответствующем направ-
лении. Дублирующая кнопочная панель смонтирована с
правой стороны салазок. Сдублированные рукоятки служат
для включения механических подач во всех направлениях.
Ручные перемещения стола осуществляются маховичка-
ми и рычагом, которые снабжены отсчетными устройства-
ми — лимбами.
Для автоматического выключения продольной подачи в
Т-образном боковом пазу стола установлены регулируемые
кулачки, крайние положения которых ограничены винта-
ми. Аналогичные кулачки для выключения поперечной и
вертикальной подач располагаются с левой стороны салазок
и станины.
С целью повышения жесткости системы при тяжелых
условиях работы на станке предусмотрена возможность за-
Глава 2. Фрезерные станки
43
жима салазок, консоли и стола. Коробка подач переключа-
ется выдвижным грибком, коробка скоростей — рукояткой
и лимбом.
ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
Современные фрезерные станки в своих конструкциях
имеют много общих типовых механизмов. Они служат для
изменения частоты вращения шпинделя и перемещения
стола, изменения направления движений, блокировки и
торможения.
Механизмы коробок скоростей и подач используются для
изменения частоты вращения шпинделя в коробках скоро-
стей и величины минутных подач стола, в коробках подач
применяют механизмы с подвижными блоками, со сцепны-
ми муфтами и переборы. Самым распространенным из них
является зубчатый механизм с подвижным блоком из двух
или трех зубчатых колес.
В некоторых конструкциях фрезерных станков для
уменьшения частоты вращения используют зубчатый меха-
низм, называемый перебором. Он состоит из нескольких
простых передач, причем числа зубьев ведущих колес все-
гда меньше чисел зубьев ведомых.
В коробках подач фрезерных станков используются пе-
реборы, на ведущем валу которых неподвижно закреплено
широкое зубчатое колесо. От него через колесо блока на
валу и колесо получает вращение вал.
Если переместить блок зубчатых колес влево так, чтобы
колесо соединилось с колесом, а колесо не вышло из зацеп-
ления, то вращение вала будет передаваться через колеса.
Но так как в последнем случае передаточное отношение
44 Справочник фрезеровщика
передачи будет меньше, то, следовательно, вал будет иметь
меньшую частоту вращения.
Реверсивные механизмы используются во фрезерных
станках для изменения направления вращения или переме-
щений исполнительных органов (шпинделя, стола). Это пе-
ремещение осуществляется за счет реверсивных механиз-
мов, которые могут быть механическими и электрическими.
Передача вращения от ведущего вала к ведомому может
осуществляться через колеса или при перемещении блока
вправо. В первом случае направления вращения ведущего и
ведомого валов совпадают, а во втором они вращаются в
противоположные стороны.
Реверсивный механизм с коническими колесами и ку-
лачковой муфтой применяется для изменения направле-
ния продольного перемещения стола. При передвижении
кулачковой муфты вправо или влево изменяется направле-
ние вращения зубчатого колеса и ведомого вала при неиз-
менном направлении вращения ведущего вала. В этом ме-
ханизме передача движений осуществляется через зубча-
тые колеса.
Изменение направления вращения шпинделя всех ти-
пов фрезерных станков, а также.перемещение стола в попе-
речном и вертикальном направлениях в станках второго и
третьего размера осуществляются электрическим способом
путем реверсирования электродвигателей главного движе-
ния и подачи.
Механизмы переключения частоты вращения шпинделя и
минутных подач. В процессе работы на станке приходится
часто менять частоту вращения фрезы и скорость переме-
щения стола. Это осуществляется за счет изменения поло-
жения подвижных блоков зубчатых колес при помощи са-
мостоятельных механизмов переключения, расположенных
в коробках скоростей и подач. По конструкции они могут
быть различными (в зависимости от типов станков).
Глава 2. Фрезерные станки 45
Блокировочные механизмы во фрезерных станках исполь-
зуют для предотвращения одновременного включения не-
скольких механизмов, совместная работа которых не пре-
дусмотрена.
Для включения ручного перемещения стола необходи-
мо маховичок сдвинуть в направлении, указанном стрел-
кой. В этом случае кулачки на торце маховичка войдут во
впадины полумуфты, закрепленной на поперечном ходовом
винте. При этом стержень не будет препятствовать переме-
щению маховичка, так как собачка располагается во внут-
ренней вытачке муфты. Включение механической подачи
производится перемещением муфты, внутренние скосы
которой нажимают на собачку, поворачивают ее и толкают
стержень вправо, выводя маховичок ручного перемещения
из зацепления с полумуфтой.
Кроме механических блокировочных устройств, в совре-
менных конструкциях станков широкое применение полу-
чили электрические системы блокировки, которые не позво-
ляют включить одновременно две подачи стола или переме-
стить его при невключенном электродвигателе главного
движения.
Тормозные устройства во фрезерных станках применя-
ются для сокращения времени на остановку шпинделя
после выключения электродвигателя. Торможение в стан-
ках может производиться механическим или электродина-
мическим способом. При механическом торможении ис-
пользуют тормозные ленты или фрикционные конические
муфты.
Ленточный тормоз состоит из металлической тормозной
ленты, к внутренней стороне которой при помощи заклепок
прикреплена накладка из материала, обладающего высоким
коэффициентом трения. Лента размещена на шейке при-
водного шкива, а ее оба конца присоединены к двуплечему
рычагу. Натяжение ленты осуществляется при помощи
46
Справочник фрезеровщика
пружины. Когда электродвигатель включен, ток поступает
в катушку электромагнита. Сердечник магнита, соединен-
ный с рычагом, втягивается в катушку, преодолевая сопро-
тивление пружины, ослабляет натяжение ленты и не пре-
пятствует вращению шкива. Если электродвигатель выклю-
чен, пружина поворачивает рычаг в обратную сторону,
натягивая ленту, а она, будучи прижатой к шкиву, тормозит
его вращение.
При электродинамическом торможении в момент нажа-
тия кнопки «Стоп» в обмотку статора двигателя подается
постоянный ток, создавая в статоре постоянное магнитное
поле. Вследствие этого электродвигатель останавливается и
автоматически отключается от электрической сети. Такой
способ торможения ввиду своей простоты и надежности
находит все более широкое применение.
УХОД ЗА СТАНКАМИ
Как и всякая машина, фрезерный станок нуждается в
систематическом уходе, который обязан выполнять фрезе-
ровщик в течение каждой рабочей смены.
До начала работы:
1. Проверить общее состояние станка: наличие щитков
ограждения, рукояток управления, ограничительных
кулачков, состояние направляющих и рабочей повер-
хности стола, надежность крепления всех частей.
2. Проверить уровни масла по контрольным глазкам
станины, консоли, салазок и серьги. При недостаточ-
ном количестве его — долить.
3. Залить масло во все масленки ручной смазки. Смазать
направляющие салазок и стола ручным насосом.
4. Проверить работу станка на холостом ходу. При этом
следует убедиться в исправном действии: органов уп-
Глава 2. Фрезерные станки
47
равления, механизма торможения шпинделя, систем
автоматической смазки по струйным маслоуказателям
и системы охлаждения.
В течение работы:
1. Внимательно следить за работой станка; оберегать
направляющие консоли и рабочую плоскость стола от
механических повреждений.
2. Не переключать коробку скоростей и коробку подач
на ходу; перед включением механической подачи убе-
диться в свободном перемещении консоли и салазок.
По окончании работы:
1. Отключить станок от электросети.
2. Тщательно очистить станок от стружки, протереть его
хлопчатобумажной ветошью, смоченной в керосине.
3. Смазать тонким слоем масла направляющие станины,
консоли, рабочую поверхность стола и открытые по-
верхности шпинделя.
4. Сообщить сменщику и мастеру обо всех замеченных
недостатках в работе станка.
Следует учитывать, что каждая модель станка может
иметь ряд конструктивных особенностей, которые предус-
мотреть в общих правилах по уходу невозможно. Поэтому,
впервые приступая к работе, фрезеровщик обязан по техни-
ческому паспорту тщательно изучить инструкцию по уходу
за станком металла.
Смазка станков необходима для уменьшения трения,
износа и нагрева трущихся между собой поверхностей дета-
лей. Одним из основных смазочных материалов для смазки
деталей фрезерных станков является индустриальное масло
И-20А или И-ЗОА. Смазывают поверхность ручным, картер-
ным и циркулярным способами.
Ручной способ применяется для смазки отдельных мест,
недоступных для централизованной смазки подшипников
ходового винта продольной подачи стола, маховичка
48 Справочник фрезеровщика
поперечной подачи и рукоятки подъема консоли, верти-
кальных направляющих консоли, серьги хобота. В процес-
се смазки масло заливается в шариковую масленку, смонти-
рованную против мест смазки. Заливочное отверстие мас-
ленки для защиты от попадания пыли и грязи закрывается
шариком, поддерживаемым в верхнем положении пружи-
ной. Вручную также смазывают открытые поверхности
станка (направляющие станины, зеркало стола) после окон-
чания работы.
Картерная смазка осуществляется разбрызгиванием мас-
ла, заливаемого до определенного уровня в резервуар, враща-
ющимися зубчатыми колесами. Такой способ применяется в
коробках скоростей и подач. Уровень масла в картере (резер-
вуаре) контролируется по контрольным глазкам или трубча-
тому маслоуказателю. Долив масла производят 1 раз в неде-
лю, а полную его смену и чистку картера — 1 раз в 3 месяца.
Циркулярный способ находит широкое применение для
смазки наиболее ответственных деталей коробок скоростей
и подач фрезерных станков (подшипники шпинделя, мно-
годисковые фрикционные муфты). Масло подается по мас-
лопроводам от плунжерного насоса с эксцентриковым при-
водом. Плунжерный насос крепится к внутренней стенке
коробки скоростей или подач. Шток приводится в действие
от эксцентрика, установленного на одном из валов механиз-
ма, и совершает возвратно-поступательное перемещение,
насасывая масло из картера через фильтр, всасывающий
клапан. По маслопроводам масло подается к месту смазки.
Работу насоса определяют по циркуляции масла в конт-
рольном глазке при включении механизма на холостом
ходу. Отсутствие циркуляции свидетельствует о неисправ-
ности масляного насоса. В этом случае надо немедленно
прекратить работу и сообщить о поломке мастеру.
Детали станка, не требующие непрерывной смазки (на-
правляющие станины, зубчатые колеса стола и др.), смазы-
Глава 2. Фрезерные станки 49
ваются от ручного плунжерного насоса, установленного с
правой стороны поперечных салазок станка. Для смазки два
раза в смену необходимо повернуть рукоятку насоса 8—10 раз.
На станке имеются две изолированные централизован-
ные системы смазки: зубчатых колес, подшипников, короб-
ки скоростей и элементов коробки переключения частот
вращения; зубчатых колес, подшипников коробки подач,
консоли, салазок, направляющих консоли, стола.
Масляный резервуар и плунжерный насос смазки ко-
робки скоростей находятся в станине. Масло в резервуар
заливается через угольник до середины маслоуказателя, а
его слив производится через патрубок. Контроль за работой
системы смазки коробки скоростей осуществляется посред-
ством маслоуказателя. Масляный резервуар и насос смазки
узлов, обеспечивающих движение подачи, расположены в
консоли. Масло заливается в резервуар через угольник до
середины маслоуказателя. Сливают масло из консоли через
отверстие, закрытое пробкой. Контроль за работой системы
смазки коробки подач и консоли осуществляется маслоука-
зателем. Работа системы смазки считается удовлетворитель-
ной, если масло каплями вытекает из подводящей трубки;
наличие струйки или заполнение ниши указателя маслом
свидетельствует о хорошей работе масляной системы.
Направляющие стола, салазки консоли, механизмы
привода продольного хода периодически смазываются руч-
ным плунжерным насосом при нажатии кнопки.
Для особо точных станков применяют гидростатические
направляющие. Каждая направляющая состоит из двух пла-
нок, образующих У-образный профиль. Скользящий эле-
мент, движущийся в направляющих станины, имеет клапан
с жеклером и масляные резервуары.
Под давлением масло через клапаны поступает в масля-
ные резервуарчики, а оттуда — в зазор между направляю-
щим и скользящим элементом, образуя тонкую масляную
50
Справочник фрезеровщика
пленку толщиной 0,03—0,04 мм. В результате обеспечива-
ется плавное и бесконтактное скольжение движущихся по-
верхностей элементов в конструкции с минимальным их
износом.
Смазка подшипников и опор винта продольной подачи
производится шпринцеванием.
Смазка подшипников серьги — капельная. Залив масла
производится через отверстия с пробкой до середины мас-
лоуказателя. Смазка достаточная, если на поверхность
скольжения поступает одна капля через 2—3 минуты.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКОВ
Несмотря на достижения в разработке и внедрение но-
вых видов фрезерных станков, до настоящего времени в
металлообрабатывающей промышленности продолжают
использоваться фрезерные станки выпуска прошлых лет,
конструкция которых не отвечает современным требовани-
ям. Недостаточная мощность электродвигателя главного
движения, малые частоты вращения шпинделя и небольшие
минутные подачи стола не позволяют использовать высокие
режущие свойства твердосплавных инструментов и добить-
ся заметного повышения производительности труда. Такие
станки подвергаются модернизации, которая предусматри-
вает улучшение конструкций устаревшего оборудования и
расширение их технологических возможностей.
Основным направлением модернизации фрезерных
станков является повышение мощности привода главного
движения и подач, быстроходности, частоты вращения
шпинделя, жесткости консоли, износоустойчивости и уси-
ления отдельных слабых звеньев механизмов движения.
Глава 2. Фрезерные станки
51
Повышение мощности и быстроходности станков явля-
ется наиболее распространенным вариантом модернизации.
Без особого труда мощность можно увеличить путем заме-
ны электродвигателя привода, а быстроходность — увели-
чением передаточного отношения одной из кинематиче-
ских цепей передачи. При выполнении этих мероприятий
может оказаться, что некоторые звенья цепи главного дви-
жения (ременная передача, зубчатые колеса) окажутся не-
достаточно прочными. В этом случае применяют зубчатые
колеса из легированных сталей или увеличивают длину
зуба, а подшипники скольжения заменяют на подшипники
качения. Ременную передачу можно усилить путем увели-
чения числа клиновых ремней (если она плоскоременная,
то плоские ремни заменить на клиновые).
Жесткость станка можно повысить за счет регулировки
зазоров в подшипниках шпинделя, направляющих стани-
ны, салазок и стола, более тщательной подгонкой сопряга-
емых поверхностей деталей направляющих и салазок, уста-
новкой и закреплением станка на более жестком фундамен-
те. Жесткость горизонтально-фрезерных станков можно
повысить, соединив консоль с хоботом при помощи под-
держек или стоек.
Особо серьезное внимание при фрезеровании следует
уделять защите от сильно разлетающейся стружки. Для
этого на станке должны быть установлены ограждающие
устройства.
Модернизация оборудования устаревших конструкций
имеет большое значение, так как повышение производи-
тельности труда на них равноценно вводу в эксплуатацию
большого количества новых станков.
52
Справочник фрезеровщика
ИСПЫТАНИЕ И ПРОВЕРКА
ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
НА ТОЧНОСТЬ
Детали фрезерных станков могут иметь отклонения в
пределах предусмотренных допусков на размеры. Поэтому
возможны и отклонения в размерах при сборке деталей в
узлы. В процессе длительной эксплуатации станка вслед-
ствие износа трущихся поверхностей направляющих стани-
ны, салазок, подшипников и других деталей погрешности
сильно возрастают, и точная обработка деталей становится
невозможной. Кроме того, при фрезеровании имеют место
внешние ударные и вибрационные нагрузки на станок, ко-
торые также ухудшают точность обработки. Во избежание
этого станки часто устанавливают не на фундамент, а на
виброизолирующие опоры, представляющие собой армиро-
ванные резиновые диски с металлическими ребрами жест-
кости, которые крепятся снизу к основанию станка.
Применение виброизолирующих опор позволяет уско-
рить монтаж и перемещение станков, так как опоры не
скреплены с фундаментом; изолировать близко установлен-
ное оборудование для точных работ от вибрации; умень-
шить шум в производственном помещении.
Каждый новый и капитально отремонтированный ста-
нок перед пуском в эксплуатацию должен удовлетворять
определенным техническим требованиям. Поэтому он
подвергается проверочным испытаниям, включающим:
испытание на холостом ходу; испытание под нагрузкой;
проверку на геометрическую точность; практическую про-
верку точности.
Испытание станка на холостом ходу преследует цель —
проверить действия всех механизмов станка без нагрузки.
Перед испытанием до включения станка необходимо
Глава 2. Фрезерные станки
53
тщательно проверить легкость перемещения от руки всех
подвижных узлов и рукояток, натяжение ремней, нали-
чие масла в резервуарах коробки скоростей и консоли,
состояние масленок ручной смазки, исправности ограж-
дений.
Работу механизмов коробки скоростей проверяют по-
следовательным включением всех имеющихся частот вра-
щения шпинделя (начиная с минимального) в течение не ме-
нее одного часа непрерывной работы. При этом температура
нагрева подшипников в коробке скоростей и шпиндельном
узле не должна превышать 70 “С.
Механизмы коробки подач, редуктора и реверса прове-
ряют при малых, средних и наибольших значениях про-
дольной, поперечной и вертикальной рабочих подач и
при ускоренных перемещениях стола во всех направлени-
ях. В ходе проверки необходимо убедиться в исправности
всех остальных органов управления станком, которые дол-
жны работать плавно, без толчков, самопроизвольных вы-
ключений. Кулачки выключения подач должны безотказно
выключать соответствующие подачи при соприкосновении
с движущимися частями станка, а тормоз должен быстро ос-
танавливать вращение шпинделя при выключении электро-
двигателя. На этом этапе проверяют также: системы смазки,
охлаждения, защитные устройства по технике безопасности,
работу переключателей, кнопок включения, выключения и
блокировочных механизмов.
Испытание станка под нагрузкой преследует цель — про-
верить отдельные узлы, механизмы и станок в целом в ус-
ловиях, близких к производственным. Испытания прово-
дятся при фрезеровании образца определенных размеров.
Bq время испытаний под нагрузкой в течение 0,5 ч все
механизмы и системы станка должны работать исправно.
Затем проверяется работа станка с кратковременной перегруз-
кой по мощности (на 25 %). При этом предохранительная
54
Справочник фрезеровщика
муфта коробки подач должна сработать по достижении рас-
четного усилия подачи и остановить перемещение стола.
Проверка станка на точность и шероховатость обра-
ботки. Новые и капитально отремонтированные фрезер-
ные станки должны отвечать определенным нормам точ-
ности, предусмотренным стандартами. Существуют два
способа проверки станка: на практическую и геометриче-
скую точность. В первом случае на нем обрабатывают чу-
гунные контрольные образцы длиной 200—300 мм, шири-
ной 200 мм и высотой 100 мм. Поверхность основания об-
разца, которой он устанавливается на стол станка, должна
быть тщательно обработана. Обработку трех взаимно-пер-
пендикулярных поверхностей образца производят торцо-
вой насадной фрезой при неизменном его закреплении.
Обработанные поверхности проверяют на плоскостность
(при помощи поверочной линейки со щупом), параллель-
ность верхней поверхности к основанию (при помощи ин-
дикатора) и взаимную перпендикулярность обработанных
поверхностей (с использованием угольника и щупа). До-
пускаемые отклонения не должны превышать 0,02 мм на
длине 150 мм.
Испытание станка на определение шероховатости обра-
ботанных поверхностей следует производить хорошо зато-
ченным инструментом за один проход при режимах реза-
ния, соответствующих чистовому фрезерованию.
При проверке станка на геометрическую точность опре-
деляют точность формы и взаимного расположения отдель-
ных узлов и деталей станка.
Техническая диагностика станков. Под этим видом диаг-
ностики понимают определение технического состояния
станка без детальной разборки в любое время его эксплуа-
тации в производственных условиях. Диагностику проводят
с помощью системы методов и средств технической диагно-
стики и сравнения полученных данных с допустимыми ве-
Глава 2. Фрезерные станки 55
личинами: паспортными данными, техническими условия-
ми, стандартами.
Техническая диагностика металлорежущих станков под-
разделяется на три вида: поэлементную, дифференциаль-
ную и комплексную.
Поэлементной диагностикой называют диаг-
ностику узла, техническое состояние которого существен-
ным образом лимитирует работу станка. Она позволяет оп-
ределить состояние узла в данный момент времени, найти
неисправность в случае выхода из строя какой-либо детали.
Этот вид диагностики используется в основном при малом
ремонте.
Дифференциальная диагностика определя-
ет характерный признак конкретного узла или детали стан-
ка, влияющий на точность обработки. Применяется для
станков, подлежащих среднему ремонту.
Комплексная диагностика включает в себя по-
элементную диагностику. Она предусматривает исследова-
ние технического состояния всего станка и предназначена
для станков, предшествующих капитальному ремонту.
К основным методам технической диагностики относятся:
1) статический, когда в состоянии покоя проверяются
геометрические, точностные и жесткостные парамет-
ры станка;
2) динамический, с помощью которого можно прове-
рить входную и выходную мощности станка, частоту
и амплитуду колебания шпинделя и т. д.;
3) акустический, когда по характеру звуковых характе-
ристик определяют исправность механизма;
4) виброметрический, позволяющий получить картину о
колебаниях в станке.
Техническая диагностика станков осуществляется лабо-
раторией технической диагностики с помощью различных
диагностических приборов, стендов, приспособлений.
56 Справочник фрезеровщика
ИЦПКЛШ-.-Л*'i, хл_^ж» xiU^=V4
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ
ИНСТРУМЕНТ
И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.
ПРИМЕНЯЕМЫЕ
НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
В процессе работы на фрезерных станках применяют
различный вспомогательный инструмент для закрепления
режущего инструмента. Он позволяет закреплять на станках
как консольно работающий инструмент (хвостовые, конце-
вые фрезы, фрезерные головки и др.), так и инструмент,
закрепленный на оправках, один конец которых устанавли-
вают в шпинделе, второй — во втулке серьги (дисковые,
отрезные, модульные фрезы и др.).
Конструкция вспомогательного инструмента зависит от
крепежно-присоединительной части фрезы и конструктив-
ных особенностей шпинделя. Например, фрезы, имеющие
цилиндрический хвостовик, закрепляют в цанговых патро-
нах, а фрезы, имеющие конический хвостовик, — непосред-
ственно в шпинделе или через переходную конусную втул-
ку. Конец отверстий шпинделей фрезерных станков имеет
конус Морзе № 3, 4, 5, некоторые станки имеют передний
конец шпинделя с конусностью 7 : 24. Конусность 7 : 24,
при которой угол конусности превышает угол трения, не
способствует удерживанию инструмента. В этом случае не-
обходимо дополнительное крепление оправки или инстру-
мента длинной шпилькой, резьбовая часть которой входит
в резьбовое отверстие хвостовика оправки или инструмен-
та. Крутящий момент инструменту от шпинделя передает-
ся через сухари, закрепленные на шпинделе, которые вхо-
дят в пазы на торцовой части втулки или оправки.
Насадные фрезы (дисковые, отрезные и т. п.) базируют
по отверстию на оправке, имеющей шпонку для передачи
Глава 2. Фрезерные станки
57
Рис. 15. Универсальные приспособления,
применяющиеся для обработки заготовок
на фрезерных станках:
а — тиски; б, в — плоские и круглые наклонные столы; г — уни-
версальный круглый стол; д — делительная головка; е — круг-
лый стол с делительный приспособлением
крутящего момента. Фрезы устанавливают на оправке, фик-
сируют опорными кольцами и зажимают гайкой.
Оправку с фрезой или набором фрез крепят одним кон-
цом в шпинделе, а другим — в серьге или подвеске. В слу-
чае консольного закрепления оправку устанавливают только
в посадочном отверстии шпинделя. Торцовые фрезы крепят
четырьмя болтами на шпинделе или на оправке, центрируя
пояском на шпинделе или на оправке. Крутящий момент пе-
редается также двумя торцовыми шпонками, Для закрепления
58
Справочник фрезеровщика
и установки заготовок на столе фрезерных станков исполь-
зуют различные универсальные приспособления: тиски раз-
личных конструкций, круглые столы, делительные головки,
различные зажимные устройства. К приспособлениям, по-
зволяющим разделить окружность на равные или неравные
части, относятся делительные головки и круглые столы.
Заготовки закрепляют на них в патронах, цангах, между
центром — на делительной головке.
Делительные головки обычно имеют 1,2, 3 и более
шпинделей для одновременной обработки нескольких заго-
товок. Иногда они имеют упрощенную конструкцию для
простого непосредственного деления. Наибольшее распро-
странение имеют универсальные делительные головки.
Делительная головка состоит из червяка (всегда одноза-
ходный), а также червячного колеса, имеющего 40, 60 или
80 зубьев и закрепленного на валу. Червяк можно вращать
рукояткой, длину (т. е. радиус) которой можно менять и
фиксировать с помощью фиксатора на определенной ок-
ружности делительного диска, соединенного с корпусом го-
ловки. Второй фиксатор удерживает или освобождает дели- ,
тельный диск относительно корпуса делительной головки.
Ножки раздвижного сектора позволяют избежать погреш-
ности при отсчете числа отверстий, когда вращают рукоят-
ку, чтобы обеспечить деление (табл. 1). Установка ножек на
необходимый угол не позволяет им занять неправильное
положение на окружности делительного диска.
Таблица 1
Число ОТВЕРСТИЙ НА ДИСКАХ
№ диска Число отверстий на диске № диска Число отверстий на диске
1 17, 18, 21,22, 25, 26 3 19, 23,27, 31,37, 47
2 29, 30, 33,35,41,43 4 20, 24, 28, 32, 39, 49
Глава 3. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МПЕЪЯ
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МЕТАЛЛОВ
Под механическими свойствами металлов и спла-
вов подразумевают их способность в разной сте-
пени противостоять действиям внешних нагрузок,
а также понимают различные характеристики, которыми
определяются поведение и конечное состояние металли-
ческого образца в зависимости от вида и интенсивности
сил. Они характеризуют также обрабатываемость металлов
и сплавов резанием и другими способами механической
обработки.
Основными механическими свойствами металлов яв-
ляются: твердость, прочность, пластичность и ударная
вязкость.
Когда на металлический образец действует сила или
система сил, он реагирует на это, изменяя свою форму (де-
формируется). Интенсивность силы, действующей на обра-
зец, называется напряжением и измеряется как полная
сила, отнесенная к площади, на которую она действует. Под
деформацией понимается относительное изменение разме-
ров образца, вызванное приложенными напряжениями.
60
Справочник фрезеровщика
Большинство деталей машин, обрабатываемых на ме-
таллорежущих станках, изготавливается из металлов и их
сплавов. Наибольшее распространение имеют чугуны и ста-
ли, в меньшей степени — цветные металлы. Для режущих
инструментов широко применяются твердые сплавы и аб-
разивные материалы.
Обрабатываемость металлов резанием характеризуется
их механическими свойствами: твердостью, прочностью,
пластичностью.
Твердость — способность металла оказывать сопротивление
проникновению в него другого, более твердого тела. Посколь-
ку испытания на растяжение требуют дорогостоящего оборудо-
вания и больших затрат времени, часто прибегают к более про-
стым испытаниям на твердость. Наиболее распространены два
способа определения твердости: Бринелля и Роквелла.
Твердость, по Бринеллю, устанавливается вдавливанием
в испытуемый металл стального закаленного шарика под
определенной нагрузкой. Полученную этим способом твер-
дость обозначают буквами НВ и определяют делением на-
грузки на площадь сферического отпечатка. Прибор Бри-
нелля применяется для определения твердости сырых или
слабо закаленных металлов, так как при больших нагрузках
шарик деформируется и показания искажаются.
Твердость, по Роквеллу, определяется вдавливанием в
подготовленную ровную поверхность алмазного конуса или
закаленного шарика. Значение твердости выражается в ус-
ловных единицах и отсчитывается по черной или красной
индикаторным шкалам прибора. Для очень твердых метал-
лов незначительной толщины применяют алмазный конус
с нагрузкой 588 Н, а значение твердости определяют по чер-
ной шкале и обозначают HRA.
Твердость закаленных сталей определяют, вдавливая
алмазный конус при нагрузке 1470 Н, по черной шкале и
обозначают HRC.
Глава 3. Материаловедение
61
Испытание твердости шариком с нагрузкой 980 Н на
приборе Роквелла предусмотрено для мягких незакаленных
металлов. В этом случае отсчет показаний ведут по красной
шкале, а твердость обозначают HRB.
Может сложиться впечатление, что в металлических
материалах всегда желательны максимальные предел теку-
чести и твердость. На самом деле это не так, и не только по
экономическим соображениям (процессы упрочнения тре-
буют дополнительных затрат). Во-первых, материалам не-
обходимо придавать форму различных изделий, а это обыч-
но осуществляется с применением процессов (прокатки,
штамповки, прессования), в которых важную роль играет
пластическая деформация. Даже при обработке на металло-
режущем станке очень существенна пластическая деформа-
ция. Если твердость материала слишком велика, то для при-
дания ему нужной формы требуются слишком большие
силы, вследствие чего режущие инструменты быстро изна-
шиваются. Такого рода трудности можно уменьшить, обра-
батывая металлы при повышенной температуре, когда они
становятся мягче. Если же горячая обработка невозможна,
то используется отжиг металла (медленные нагрев и охлаж-
дение). Во-вторых, по мере того как металлический матери-
ал становится тверже, он обычно теряет пластичность. Ина-
че говоря, материал становится хрупким, если его предел
текучести столь велик, что пластическая деформация не
происходит вплоть до тех напряжений, которые сразу же
вызывают разрушение.
Конструктору обычно приходится выбирать какие-то
промежуточные уровни твердости и пластичности.
Ударная вязкость и хрупкость. Вязкость противополож-
на хрупкости. Это способность материала сопротивляться
разрушению, поглощая энергию удара. Например, стекло
хрупкое, потому что оно не способно поглощать энергию за
счет пластической деформации. При столь же резком ударе
62
Справочник фрезеровщика
по листу мягкого алюминия не возникают большие напря-
жения, так как алюминий способен к пластической дефор-
мации, поглощающей энергию удара.
Существует много разных методов испытания металлов
на ударную вязкость.
При использовании метода Шарли призматический
образец металла с надрезом подставляют под удар отведен-
ного маятника. Работу, затраченную на разрушение образ-
ца, определяют по расстоянию, на которое маятник отклоня-
ется после удара. Такие испытания показывают, что стали и
многие металлы ведут себя как хрупкие при пониженных
температурах, но4 как вязкие — при повышенных. Переход
от хрупкого поведения к вязкому часто происходит в до-
вольно узком температурном диапазоне, среднюю точку
которого называют температурой хрупко-вязкого перехода.
Другие испытания на ударную вязкость тоже указывают на
наличие такого перехода, но измеренная температура пере-
хода изменяется от испытания к испытанию, в зависимости
от глубины надреза, размеров и формы образца, а также от
метода и скорости ударного нагружения. Поскольку ни в
одном из видов испытаний не воспроизводится весь диапа-
зон рабочих условий, испытания на ударную вязкость цен-
ны лишь тем, что позволяют сравнивать разные материалы.
Тем не менее, они дали много важной информации о вли-
янии сплавления, технологии изготовления и термообра-
ботки на склонность к хрупкому разрушению. Температура
перехода для сталей, измеренная по методу Шарпи с V-об-
разным надрезом, может достигать +90 °C, но соответству-
ющими легирующими присадками и термообработкой ее
можно понизить до —130 °C.
Хрупкое разрушение стали было причиной многочис-
ленных аварий, таких как неожиданные прорывы трубопро-
водов, взрывы сосудов давления и складских резервуаров,
обвалы мостов. Среди самых известных примеров — боль-
Глава 3. Материаловедение
63
шое количество морских судов типа «Либерти», обшивка
которых неожиданно расходилась во время плавания. Как
показало расследование, выход из строя судов «Либерти»
был обусловлен, в частности, неправильной технологией
сварки, оставлявшей внутренние напряжения, плохим кон-
тролем за составом сварного шва и дефектами конструкций.
Сведения, полученные в результате лабораторных испыта-
ний, позволили существенно уменьшить вероятность таких
аварий. Температура хрупко-вязкого перехода некоторых
материалов, например вольфрама, кремния и хрома, в
обычных условиях значительно выше комнатной. Такие
материалы обычно считаются хрупкими, и придавать им
нужную форму за счет пластической деформации можно
только при нагреве. В то же время медь, алюминий, свинец,
никель, некоторые марки нержавеющих сталей и другие
металлы и сплавы вообще не становятся хрупкими при по-
нижении температуры.
Хотя многое уже известно о хрупком разрушении, это
явление нельзя еще считать полностью изученным.
Прочность — способность металла сопротивляться раз-
рушению под действием внешних сил (нагрузок), не разру-
шаясь и не изменяя в допустимых пределах своей формы.
Для определения прочности образец металла установленной
формы и размера испытывают на наибольшее разрушающее
напряжение при растяжении, которое называют пределом
прочности (временное сопротивление).
Пластичность — способность металла, не разрушаясь,
изменять форму под нагрузкой, и сохранять ее после прекра-
щения действия нагрузки. При испытании на растяжение
пластичность характеризуется относительным удлинением,
которое соответствует отношению приращения длины образ-
ца после разрыва к его первоначальной длине в процентах.
Пластичностью также является способность материала уд-
линяться без разрушения, но и без возврата к первоначальной
64 Справочник фрезеровщика
х*:¥Л Л»:***J* •. »<•* * АГ I I АА Э1 । A < -р«, W "«-' Т., Т ИТ~ Л X г~ UJ»M
форме после снятия нагрузки. Начальный линейный учас-
ток как той, так и другой кривой заканчивается в точке пре-
дела текучести, где начинается пластическое течение.
Для менее пластичного материала высшая точка диаг-
раммы, его предел прочности на растяжение, соответству-
ет разрушению. Для более пластичного материала предел
прочности на растяжение достигается тогда, когда скорость
уменьшения поперечного сечения при деформировании
становится больше скорости деформационного упрочне-
ния. На этой стадии в ходе испытания начинается образо-
вание «шейки» (локальное ускоренное уменьшение попе-
речного сечения). Хотя способность образца выдерживать
нагрузку уменьшается, материал в шейке продолжает уп-
рочняться. Испытание заканчивается разрывом шейки.
(7.68 Кб). Типичные значения величин, характеризующих
прочность на растяжение ряда металлов и сплавов, пред-
ставлены в табл. 2. Нетрудно видеть, что эти значения для
одного и того же материала могут сильно различаться в за-
висимости от обработки.
Силы упругости — силы, возникающие под воздей-
ствием внешних сил в материале, уравновешивающие
внешние.
Сила упругости (Р), приходящаяся на единицу площа-
ди (F) поперечного сечения тела (относительно направ-
ления действия приложенной нагрузки), называется на-
пряжением
о = у (кгс/мм2).
Основные механические характеристики материалов
даются в значениях напряжений. Значения напряжений
получают в результате испытаний образцов материалов на
растяжение, сжатие, Кручение (чистый сдвиг) и др.
Глава 3. Материаловедение 65
Таблица 2
Типичные значения величин, характеризующих прочность
НА РАСТЯЖЕНИЕ ряда металлов и сплавов
Металлы и спла- вы Состояние Предел текуче- сти Предел прочности на растя- ' жение Удлине- ние, %
Малоуглеродистая сталь (0,2% С) Горячекатаная 300 450 35
Среднеуглероди- стая сталь (0,4% С, 0,5% Мп) Упрочненная и отпущенная 450 700 21
Высокопрочная сталь (0,4% С, 1,0% Мп, 1,5% Si, 2,0% Сг, 0,5% Мо) Упрочненная и отпущенная 1750 2300 11
Серый чугун после литья — — 175-300 0,4
Алюминий техни- чески чистый Отожженный 35 90 45
Алюминий техни- чески чистый Деформацион- но-упрочнен- ный 150 170 15
Алюминиевый сплав (4,5% Си, 1.5% Мд, 0,6% Мп) Упрочненный старением 360 500 13
Латунь листовая (70% Си. 30% Zn) Полностью отожженная 80 300 66
Латунь листовая (70% Си. 30% Zn) Деформацион- но-упрочненная 500 530 8
Вольфрам, прово- лока Тянутая до диаметра 0,63 мм 2200 2300 2,5
Свинец После литья 0,006 12 30
При испытании на растяжение определяют:
♦ предел прочности (временное сопротивление) —
р
ов = —(МПа или кгс/мм2)
Fo
66
Справочник фрезеровщика
отношение наибольшей нагрузки Pmax, предшество-
вавшей разрушению образца, к площади Fo его попе-
речного сечения до испытания;
♦ предел текучести. За предел текучести обыкновенно
принимается наибольшее напряжение, соответствую-
щее моменту, предшествовавшему течению материа-
ла испытываемого образца. Течение материала — это
удлинение образца без увеличения нагрузки. Однако
в практике часто встречаются такие металлы, у кото-
рых не наблюдаются резкие переходы, соответствую-
щие пределу текучести. Чтобы устранить такие за-
труднения, принято определять их условно. Условным
пределом текучести называют напряжение, при кото-
ром удлинения образца достигают 0,2 % его началь-
ной расчетной длины. от (МПа или кгс/мм2) — напря-
жение, при котором остаточная деформация (не исче-
зающая после снятия нагрузки) или, иначе, остаточное
удлинение образца составляет 0,2 % от его начальной
расчетной длины 10;
♦ предел упругости — напряжение, при котором начи-
нают возникать остаточные деформации, достигаю-
щие еосг = 2—10-5;
♦ относительное удлинение —
'о
отношение остаточного удлинения Д1о образца после
разрыва к его начальной расчетной длине 10.
При испытании на сжатие определяют:
1) предел прочности при сжатии асж — для хрупких ма-
териалов;
2) предел текучести на сжатие ат сж— для пластичных
материалов.
Глава 3. Материаловедение 67
Допустимые напряжения при изгибе ам обычно устанав-
ливают близкими к допустимым напряжениям на растяже-
ние. Однако допустимые напряжения изгиба должны быть
различны в зависимости от способа приложения нагрузки
и частоты нагружений. Принято различать постоянную,
меняющуюся в одном направлении и знакопеременную
нагрузки.
ДЕФОРМАЦИЯ ТЕЛА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМ
ВНЕШНИХ СИЛ
При работе отдельные детали машин, механизмов, при-
способлений испытывают внешние нагрузки, с которыми
одна деталь воздействует на другую.
Внешними нагрузками называются силы, приложенные
к данному телу со стороны сопряженных с ними тел. На-
пример, при фрезеровании под действием усилий резания
происходит давление зуба фрезы на поверхность резания,
прогибается оправка, зуб ведомого колеса испытывает дав-
ление со стороны ведущего. В зависимости от характера
приложения сил внешние нагрузки могут быть сосредото-
ченные и распределенные. Сосредоточенная нагрузка при-
ложена к одной точке или площади, имеющей незначитель-
ные размеры по сравнению с площадью всего тела. Распре-
деленные объемные нагрузки действуют на весь объем тела
(например, сила ее собственного веса).
Характер нагрузок может быть различным. Если они
возрастают постепенно и затем остаются постоянными или
изменяются незначительно, их называют статическими.
Непостоянные внешние нагрузки, которые быстро из-
меняются по величине и направлению, называются дина-
мическими. Динамические нагрузки, действующие мгновен-
но, в течение короткого времени, являются ударными.
68
Справочник фрезеровщика
Изменение формы и размеров тела под действием при-
ложенных сил или нагрузок носит название деформации.
Деформации подвержены детали передач металлорежущих
станков, оправки, крепящие режущие инструменты, зубья
фрез, обрабатываемый материал, сходящая стружка.
Деформации, полностью исчезающие при удалении
внешних сил, называются упругими, а сохраняемые те-
лом после удаления нагрузки — остаточными или пласти-
ческими.
Как правило, всем материалам при определенной вели-
чине действующих сил присущи пластические деформации.
Упругие деформации наблюдаются до тех пор, пока величи-
на приложенных внешних сил не превысит определенного
для каждого тела предела. В противном случае тело, наря-
ду с упругой, всегда получает пластическую деформацию.
Если нагрузку и дальше увеличивать, то она не может быть
уравновешена внутренними силами, пластическая дефор-
мация возрастает, а это приводит к разрушению тела.
При проектировании деталей машин их размеры выби-
рают такими, чтобы при воздействии на детали внешних
сил деформации не выходили за пределы упругих.
В процессе работы отдельные детали взаимодействуют
друг с другом различным образом, соответственно этому и
силы, действующие со стороны одной детали на другую,
вызывают в них деформации различных видов, основными
из которых являются: растяжение, сжатие, сдвиг, кручение,
изгиб.
Деформацию растяжения испытывает стержень шомпо-
ла, крепящего фрезу в отверстии шпинделя, элементы цепи
подвесного конвейера, канат грузоподъемного механизма.
Деформации сжатия подвергаются стержень винта верти-
кальной подачи стола, фундамент станка.
Сдвиг или срез испытывают заклепки под действием
сил, направленных в противоположные стороны, элементы
Глава 3. Материаловедение
69
резьбы по внутреннему диаметру, боковые поверхности
шпонок и шлицев, передающих крутящий момент.
Деформации кручения подвергаются все валы, переда-
ющие крутящие моменты при вращении, цилиндрические
и концевые оправки в процессе фрезерования. Деформации
изгиба чаще всего испытывают балки конструкций, валы и
оси под действием собственного веса и приложенных к ним
усилий, концевые оправки в процессе фрезерования.
ВНУТРЕННИЕ СИЛЫ И НАПРЯЖЕНИЯ
В процессе деформации между частицами деформиру-
емого тела возникают внутренние силы упругости, которые
стремятся уравновесить внешние нагрузки. Когда после-
дние окажутся больше внутренних сил упругости, тело раз-
рушается. Принято считать, что внутренние силы действу-
ют непрерывно по всему сечению тела.
Величина внутренней силы, действующей на единицу
площади поперечного сечения, называется напряжением.
Оно измеряется в единицах силы, отнесенной к единице
площади. Напряжение определяют, применив метод сече-
ния. Суть этого метода заключается в том, что тело, находя-
щееся в равновесии, в интересующем нас месте мысленно
рассекается плоскостью, проведенной перпендикулярно
оси. Внешние силы, приложенные к отсеченной части тела,
уравновешиваются внутренними силами, возникающими в
плоскости сечения.
Пусть брусок прямоугольного сечения находится в рав-
новесии под действием приложенных внешних сил. Рассе-
чем его в плоскости, перпендикулярной оси, и определим
внутренние силы, действующие в поперечном направлении
в сечении abed. Левая часть бруска будет находиться в рав-
новесии под действием внешних и возникших внутренних
70 Справочник фрезеровщика
сил, правая часть бруска будет уравновешена внешними и
внутренними силами.
В зависимости от точек приложения внешних сил внут-
ренние силы могут иметь различную величину и направле-
ние. Поэтому равнодействующая внутренних сил в данной
площади сечения не будет перпендикулярна плоскости се-
чения. Разложим ее на две составляющие: одну о — перпен-
дикулярно сечению, а другую т — в плоскости этого сече-
ния. Составляющую внутренних сил (а), действующую по
нормали к плоскости сечения, называют нормальным на-
пряжением, а составляющую (т), направленную по каса-
тельной к этому сечению, — касательным напряжением.
Напряжение, при котором происходит разрушение мате-
риала или возникают заметные пластические деформации,
называют предельным. Оно зависит от рода материала и его
физико-механических'свойств. Так, среднеуглеродистые ста-
ли имеют значительно низкие предельные напряжения, по
сравнению с легированными, и более высокие по сравнению
с медью, алюминием и другими цветными металлами.
В процессе работы детали машин не должны получать
остаточных деформаций, так как это приведет к нарушению
их формы или поломке. Они должны испытывать лишь уп-
ругие деформации, которые исчезают по прекращении дей-
ствия нагрузки. В силу этого детали рассчитывают так, что-
бы под действием нагрузки их деформации не выходили за
пределы допустимых, были меньше предельных напряже-
ний и не превышали некоторой установленной на основа-
нии опыта или теоретического исследования величины.
Допускаемые напряжения — это максимальные значения
напряжений, обеспечивающие безопасную работу детали.
Для установления величины допускаемого напряжения
необходимо знать предельное напряжение материала, из
которого будет изготовляться деталь, и коэффициент запа-
са прочности. Для каждого вида деформаций устанавлива-
Глава 3. Материаловедение 71
ют допускаемые напряжения с учетом коэффициента запаса
прочности, величина которого определяется исходя из
свойств материала деталей, характера нагрузки, ответствен-
ности детали в механизме и других факторов. Слишком
большой принятый коэффициент запаса прочности приво-
дит к неоправданному расходу материала.
Напряжения, действующие в детали в процессе рабо-
ты, называемые действительными, не должны превышать
допускаемых.
ДЕФОРМАЦИИ РАСТЯЖЕНИЯ И СЖАТИЯ
Растяжение. Соотношение между напряжением и де-
формацией для материалов часто исследуют, проводя испы-
тания на растяжение, и при этом получают диаграмму рас-
тяжения — график, по горизонтальной оси которого откла-
дывается деформация, а по вертикальной — напряжение.
Хотя при растяжении поперечное сечение образца умень-
шается (а длина увеличивается), напряжение обычно вы-
числяют, относя силу к исходной площади поперечного се-
чения, а не к уменьшенной, которая давала бы истинное
напряжение. При малых деформациях это не имеет особо-
го значения, но при больших может приводить к заметной
разнице.
Если к призматическому стержню длиной L и стороной
а приложить две равные силы Р, действующие вдоль оси,
направленные в разные стороны, то его первоначальная
длина увеличится на Д1, а толщина уменьшится до а1. Вели-
чина, на которую удлинился стержень, называется абсолют-
ным удлинением. Оно определяется как разность длин стер-
жня до и после приложения нагрузки. При сжатии в попе-
речном сечении стержня возникают деформации сжатия
(уменьшение длины стержня и увеличение его толщины).
72
Справочник фрезеровщика
Между величиной относительного удлинения и величи-
ной нормальных напряжений, возникающих в поперечном
сечении, существует прямо пропорциональная зависимость.
Эта зависимость носит название закона Гука, который фор-
мулируется так: линейная деформация прямо пропорцио-
нальна соответствующему нормальному напряжению.
Модуль упругости при растяжении характеризует способ-
ность материала сопротивляться упругому деформированию.
Через модуль упругости легко выразить абсолютное удлинение.
Одной из задач расчета на растяжение является опреде-
ление действительных напряжений и сравнение их с допус-
каемыми. Допускаемые напряжения должны быть равны
действительным или превышать их, т. е.:
Материал На растяжение На сжатие
Чугун серый 30-70 120-200
Сталь Ст 2 14 (140) 14 (140)
Сталь Ст 3 углеродистая конструкционная легированная конструкционная 16(160) 6-25 60-250 10-40 100^00 16 (160) 6-25 60-250 10-40 100-400
Сжатие. Упругие и пластические свойства при сжатии
обычно весьма сходны с тем, что наблюдается при растяже-
нии. Кривая соотношения между условным напряжением и
условной деформацией при сжатии проходит выше соответ-
ствующей кривой для растяжения только потому, что при
сжатии поперечное сечение образца не уменьшается, а уве-
личивается. Если же по осям графика откладывать истинное
напряжение и истинную деформацию, то кривые практи-
чески совпадают, хотя при растяжении разрушение проис-
ходит раньше.
Смятие. Разновидностью деформации сжатия является
смятие. Оно возникает от давления одной части детали на
Глава 3. Материаловедение 73
- ' • аап№г%чтсм№Ш«*
другую через площади их соприкосновения. Смятию под-
вержены боковые поверхности шлицев, стержни заклепок,
опорные поверхности крепежных болтов.
При условии равномерного распределения напряжения
смятия по контактной поверхности величину поверхности
смятия принимают как площадь проекции контактной по-
верхности на плоскость, перпендикулярную к направлению
сжимающей силы. Например, для шпонки поверхность смя-
тия определяется как произведение ее длины на высоту вы-
ступающей из канавки части, для стержня круглого сечения —
как диаметральная плоскость abed, равная произведению ди-
аметра стержня на высоту поверхности соприкосновения.
К верхней части, входящей в ступицу шкива, приложена
сила Р2. Эти силы равны и противоположно направлены.
В результате действия приложенных сил в сечении mn
возникнут внутренние силы, сопротивляющиеся сдвигу
одной части шпонки относительно другой. При увеличении
действующих сил может произойти разрушение шпонки по
сечению mn в виде среза. При сдвиге возникают касатель-
ные напряжения т, направленные в плоскости деформации.
В зависимости от величины касательных напряжений
деформация среза может быть упругой, остаточной или
может вообще произойти разрушение.
При расчете на прочность деталей, подверженных де-
формации сдвига, необходимо, чтобы действительные каса-
тельные напряжения не превышали допустимые.
Допускаемые напряжения на сдвиг всегда меньше до-
пускаемых напряжений на растяжение. И между ними ори-
ентировочно существует зависимость: для пластичных ма-
териалов [тсд] = (0,55-0,7) [пр], для хрупких материалов
[тсд]= (0,8—1,0)[ор].
Зная величину внешних сил, допускаемые напряжения
на сдвиг или срез, можно определить площадь поперечного
сечения детали, подверженной деформации сдвига.
74
Справочник фрезеровщика
ДЕФОРМАЦИЯ СДВИГА
Деформация сдвига или среза вызывается действием
двух равных и противоположно направленных сил, прило-
женных на малом расстоянии друг от друга в направлении,
перпендикулярном к оси детали. Деформацию сдвига испы-
тывают стержни заклепок, витки резьбы по внутреннему
диаметру, шпонки, элементы стружки по плоскости сколь-
жения в процессе резания.
Деформацию сдвига можно рассмотреть на следующем
примере. Пусть на ведущем валу при помощи призматиче-
ской шпонки закреплен шкив, вращающийся в направле-
нии, указанном стрелкой, который передает вращение на
ведомый шкив, закрепленный на втором параллельном
валу. Под действием усилий передачи на нижнюю часть
шпонки со стороны вала действует сила Р1; если действи-
тельные касательные напряжения превышают допустимые,
может произойти разрушение в виде среза. Деформация
сдвига или среза широко используется в металлообработке
при резании металлов ножницами, пробивке отверстий в
штампах. В этом случае допустимые напряжения на сдвиг
должны быть меньшими, чем действительные. Под дей-
ствием деформации среза происходит отделение металла от
заготовки в виде сходящей стружки.
ДЕФОРМАЦИЯ КРУЧЕНИЯ
Деформация кручения возникает под действием момен-
тов внешних сил. Представим себе цилиндрический стер-
жень круглого сечейия, один конец которого закреплен
неподвижно, а к свободному концу приложен крутящий
момент (момент силы, передающей вращение). В результате
приложения крутящего момента цилиндр получит некйто-
Глава 3. Материаловедение 75
рую деформацию. Точки А и В, лежащие на образующей
цилиндра до деформации, переместятся по дуге окружно-
сти, соответствующей центральному углу. Этот угол назы-
вается углом закручивания и выражает абсолютную дефор-
мацию при кручении.
Волокна стержня в результате деформации кручения
смещаются на угол относительного сдвига, который умень-
шается с уменьшением радиуса стержня. Следовательно,
наибольший сдвиг имеют волокна, наиболее удаленные от
центра, а в центре сечения сдвиг равен нулю.
В практике более удобно определять касательные напря-
жения на кручение через полярный момент сопротивления.
Если валы круглого сечения испытывают деформацию
кручения, то их рассчитывают на прочность и жесткость.
Расчет на прочность при кручении производят по наиболь-
шим касательным напряжениям, действующим в сечении.
Величину допускаемых напряжений в зависимости от ма-
териала выбирают из справочных таблиц.
ДЕФОРМАЦИЯ ИЗГИБА
Если к балке, лежащей на двух опорах, приложить вне-
шнюю нагрузку Р в направлении, перпендикулярном к ее
оси, то под действием этой нагрузки она будет испытывать
деформацию изгиба. Для выяснения зависимости между
внутренними напряжениями, возникающими в поперечном
сечении, и внешней нагрузкой на боковой поверхности бал-
ки нанесены продольная линия 001 на уровне оси и ряд по-
перечных параллельных между собой линий. При приложе-
нии внешней нагрузки Р балка изогнется выпуклостью вниз.
Поперечные линии останутся прямыми, но не параллельны-
ми (как до приложения нагрузки). Расстояния между этими
линиями окажутся также не одинаковыми — на выпуклой
76 Справочник фрезеровщика
**- щу yz* мл,WM If 1И ИЛ tyiwwire^
стороне они увеличатся, а на вогнутой уменьшатся. В ре-
зультате удлинения и укорочения слоев в поперечном се-
чении возникнут нормальные напряжения растяжения и
сжатия.
Слой волокон, лежащих на уровне оси балки, искривив-
шись, сохраняет неизменной длину. Он не испытывает на-
пряжений и называется нейтральным слоем.
Изгибающий момент определяется как произведение
действующей силы на плечо.
Момент сопротивления характеризует сопротивляе-
мость сечения изгибающему моменту, действующему в дан-
ном сечении относительно соответствующей оси. Его вели-
чина зависит от формы и размеров поперечного сечения.
Если высота сечения балки больше ее ширины, то она в
меньшей степени подвержена деформации изгиба.
Напряжение изгиба определяется в опасном сечении,
т. е. там, где изгибающий момент имеет наибольшее значе-
ние. Действительные напряжения на изгиб не должны пре-
вышать допускаемые, выбираемые из таблиц для допуска-
емых напряжений на растяжение принятого материала.
УПРУГАЯ И ПЛАСТИЧЕСКАЯ
ДЕФОРМАЦИЯ РАЗРУШЕНИЯ
Если напряжение, приложенное к металлическому об-
разцу, не слишком велико, то его деформация оказывается
упругой — стоит снять напряжение, как его форма восста-
навливается. Некоторые металлические конструкции наме-
ренно проектируют так, чтобы они упруго деформирова-
лись. Так, от пружин обычно требуется довольно большая
упругая деформация. В других случаях упругую деформа-
цию сводят к минимуму. Мосты, балки, механизмы, прибо-
ры делают по возможности более жесткими. Упругая дефор-
Глава 3. Материаловедение
77
мация металлического образца пропорциональна силе или
сумме сил, действующих на него. Это выражается законом
Гука, согласно которому напряжение равно упругой дефор-
мации, умноженной на постоянный коэффициент пропор-
циональности, называемый модулем упругости Юнга. Мо-
дули упругости ряда металлов представлены в табл. 3.
Таблица 3
Модули упругости ряда металлов
Металл Модуль Юнга, МПа
Вольфрам 52
Железо (сталь) 01
Медь 10
Алюминий 700
Магний 450
Свинец 18
Пользуясь данными этой таблицы, можно вычислить,
например, силу, необходимую для того, чтобы растянуть
стальной стержень квадратного поперечного сечения со
стороной 1 см на 0,1 % его длины.
Когда к металлическому образцу прикладываются на-
пряжения, превышающие его предел упругости, они вызы-
вают пластическую (необратимую) деформацию, приводя-
щую к необратимому изменению его формы. Более высокие
напряжения могут вызвать разрушение материала.
Важнейшим критерием при выборе металлического ма-
териала, от которого требуется высокая упругость, являет-
ся предел текучести. У самых лучших пружинных сталей
практически такой же модуль упругости, как и у самых де-
шевых строительных, но пружинные стали способны вы-
держивать гораздо большие напряжения, а следовательно,
и гораздо большие упругие деформации без пластической
деформации, поскольку у них выше предел текучести.
78
Справочник фрезеровщика
Пластические свойства металлического материала (в
отличие от упругих) можно изменять путем сплавления и
термообработки. Так, предел текучести железа подобными
методами можно повысить в 50 раз. Чистое железо переходит
в состояние текучести уже при напряжениях порядка 40 МПа,
тогда как предел текучести сталей, содержащих 0,5 % угле-
рода и несколько процентов хрома и никеля, после нагре-
вания до 950’С и закалки может достигать 2000 МПа.
Когда металлический материал нагружен с превышени-
ем предела текучести, он продолжает деформироваться пла-
стически, но в процессе деформирования становится более
твердым, так что для дальнейшего увеличения деформации
требуется все больше повышать напряжение. Такое явление
называется деформационным или механическим упрочне-
нием (а также наклепом). Его можно продемонстрировать,
скручивая или многократно перегибая металлическую про-
волоку. Деформационное упрочнение металлических изде-
лий часто осуществляется на заводах. Листовую латунь, мед-
ную проволоку, алюминиевые стержни можно холодной
прокаткой или холодным волочением довести до уровня
твердости, который требуется от окончательной продукции.
УСТАЛОСТЬ
Усталостью называется разрушение конструкции под
действием циклических нагрузок. Когда деталь изгибается
то в одну, то в другую сторону, ее поверхности поочередно
подвергаются то сжатию, то растяжению.
При достаточно большом числе циклов нагружения раз-
рушение могут вызывать напряжения, значительно более
низкие, чем те, при которых происходит разрушение в слу-
чае однократного нагружения. Знакопеременные напряже-
ния вызывают локализованные пластическую деформацию
Глава 3. Материаловедение
79
и деформационное упрочнение материала, в результате чего
с течением времени возникают малые трещины. Концент-
рация напряжений вблизи концов таких трещин заставля-
ет их расти. Сначала трещины растут медленно, но по мере
уменьшения поперечного сечения, на которое приходится
нагрузка, напряжения у концов трещин увеличиваются.
При этом они растут все быстрее и, наконец, мгновенно
распространяются на все сечение детали.
Усталость, несомненно, является самой распространен-
ной причиной выхода конструкций из строя в условиях эк-
сплуатации. Особенно подвержены этому детали машин,
работающие в условиях циклического нагружения. В авиа-
строении усталость оказывается очень важной проблемой
из-за вибрации.
Во избежание усталостного разрушения приходится ча-
сто проверять и заменять детали самолетов и вертолетов.
ПОЛЗУЧЕСТЬ
Ползучестью (или крипом) называется медленное нара-
стание пластической деформации металла под действием
постоянной нагрузки. С появлением воздушно-реактивных
двигателей, газовых турбин и ракет стали приобретать все
более важное значение свойства материалов при повышен-
ных Температурах. Во многих областях техники дальнейшее
развитие сдерживается ограничениями, связанными с высо-
котемпературными механическими свойствами материалов.
При нормальных температурах пластическая деформа-
ция устанавливается почти мгновенно, как только прикла-
дывается соответствующее напряжение, и в дальнейшем
мало увеличивается. При повышенных же температурах
металлы не только становятся мягче, но и деформируются
так, что деформация продолжает нарастать со временем.
80
Справочник фрезеровщика
Такая зависящая от времени деформация, как ползучесть,
может ограничивать срок службы конструкций, которые
должны длительное время работать при повышенных тем-
пературах.
Чем больше напряжение и чем выше температура, тем
больше скорость ползучести. После начальной стадии бы-
строй (неустановившейся) ползучести эта скорость умень-
шается и становится почти постоянной. Перед разрушени-
ем скорость ползучести вновь увеличивается. Температура,
при которой ползучесть становится критической, неодина-
кова для разных металлов. Предметом забот телефонных
компаний является ползучесть подвесных кабелей в свин-
цовой оболочке, работающих при обычных температурах
окружающей среды; в то же время некоторые специальные
сплавы могут работать при 800 °C, не обнаруживая чрезмер-
ной ползучести.
Срок службы деталей в условиях ползучести может оп-
ределяться либо предельно допустимой деформацией,
либо разрушением, и конструктор должен всегда иметь в
виду эти два возможных варианта. Пригодность материа-
лов для изготовления изделий, рассчитанных на длитель-
ную работу при повышенных температурах, например ло-
паток турбин, трудно оценить заранее. Испытания за вре-
мя, равное предполагаемому сроку службы, зачастую
практически невозможны, а результаты кратковременных
(ускоренных) испытаний не так просто экстраполировать
на более длительные сроки, поскольку может измениться
характер разрушения. Хотя механические свойства жаро-
прочных сплавов постоянно улучшаются, перед металло-
физиками и материаловедами всегда будет стоять задача
создания материалов, способных выдерживать еще более
высокие температуры.
Глава 3. Материаловедение
81
КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА
Выше речь шла об общих закономерностях поведения
металлов под действием механических нагрузок. Чтобы луч-
ше понять соответствующие явления, нужно рассмотреть
атомное строение металлов. Все твердые металлы — крис-
таллические вещества. Они состоят из кристаллов, или зе-
рен, расположение атомов в которых соответствует пра-
вильной трехмерной решетке.
Кристаллическую структуру металла можно представить
как состоящую из атомных плоскостей, или слоев. Когда
прикладывается напряжение сдвига (сила, заставляющая
две соседние плоскости металлического образца скользить
друг по другу в противоположных направлениях), один слой
атомов может сдвинуться на целое межатомное расстояние.
Такой сдвиг скажется на форме поверхности, но не на кри-
сталлической структуре. Если один слой сдвинется на мно-
го межатомных расстояний, то на поверхности образуется
«ступенька». Хотя отдельные атомы слишком малы, чтобы
их можно было увидеть под микроскопом, ступеньки, обра-
зовавшиеся за счет скольжения, хорошо видны под микро-
скопом и названы линиями скольжения.
Обычные металлические предметы, встречающиеся
ежедневно, являются поликристаллическими, т. е. состоят
из большого числа кристаллов, в каждом из которых своя
ориентация атомных плоскостей. Деформация обычного
поликристаллического металла имеет с деформацией моно-
кристалла то общее, что она происходит за счет скольжения
по атомным плоскостям в каждом кристалле. Заметное же
скольжение целых кристаллов по их границам наблюдает-
ся только в условиях ползучести при повышенных темпера-
турах. Средний размер одного кристалла, или зерна, может
составлять от нескольких тысячных до нескольких десятых
долей сантиметра. Желательна более мелкая зернистость,
82
Справочник фрезеровщика
так как механические характеристики мелкозернистого
металла лучше, чем у крупнозернистого. Кроме того, мел-
козернистые металлы менее хрупки.
СКОЛЬЖЕНИЕ И ДИСЛОКАЦИИ
Процессы скольжения удалось подробно исследовать на
монокристаллах металлов, выращенных в лаборатории. При
этом выяснилось не только то, что скольжение происходит
в некоторых определенных направлениях и обычно по
вполне определенным плоскостям, но и то, что монокрис-
таллы деформируются при очень малых напряжениях. Пе-
реход монокристаллов в состояние текучести начинается
для алюминия при 1, а для железа — при 15—25 МПа. Тео-
ретически же этот переход в обоих случаях должен проис-
ходить при напряжениях около 10 000 МПа. Такое расхож-
дение между экспериментальными данными и теоретиче-
скими расчетами на протяжении многих лет оставалось
важной проблемой. В 1934 г. Тейлор, Полани и Орован
предложили объяснение, основанное на представлении о
дефектах кристаллической структуры. Они высказали пред-
положение, что при скольжении сначала происходит сме-
щение в какой-то точке атомной плоскости, которое затем
распространяется по кристаллу. Граница между сдвинув-
шейся и несдвинувшейся областями представляет собой ли-
нейный дефект кристаллической структуры, названный
дислокацией. Когда к кристаллу прикладывается напряже-
ние сдвига, дислокация движется, вызывая скольжение по
плоскости, в которой она находится. После того как дисло-
кации образовались, они очень легко движутся по кристал-
лу, чем й объясняется «мягкость» монокристаллов.
В кристаллах металлов обычно имеется множество дис-
локаций (общая длина дислокаций в одном кубическом
Глава 3. Материаловедение
83
сантиметре отожженного металлического кристалла может
составлять более 10 км). Но в 1952 г. научные сотрудники
лабораторий корпорации «Белл телефон», испытывая на
изгиб очень тонкие нитевидные кристаллы («усы») олова,
обнаружили, к своему удивлению, что изгибная прочность
таких кристаллов близка к теоретическому значению для
совершенных кристаллов. Позднее были обнаружены чрез-
вычайно прочные нитевидные кристаллы и многих других
металлов. Учеными было сделано предположение, что столь
высокая прочность обусловлена тем, что в таких кристаллах
либо вообще нет дислокаций, либо имеется одна, идущая по
всей длине кристалла.
Температурные эффекты. Влияние повышенных темпе-
ратур можно объяснить, исходя из представлений о дисло-
кациях и зеренной структуре. Многочисленные дислокации
в кристаллах деформационно-упрочненного металла иска-
жают кристаллическую решетку и увеличивают энергию
кристалла. Когда же металл нагревается, атомы становятся
подвижными и перестраиваются в новые, более совершен-
ные кристаллы, содержащие меньше дислокаций. С такой
рекристаллизацией и связано разупрочнение, которое на-
блюдается при отжиге металлов.
МАТЕРИАЛЫ
ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Железоуглеродистые сплавы с примесями марганца,
кремния, серы, фосфора и некоторых других элементов при-
нято называть черными металлами. В зависимости от содер-
жания углерода они делятся на две группы: чугуны и стали.
84
Справочник фрезеровщика
Чугун
Чугун — железоуглеродистый сплав, содержащий не-
большие количества кремния Si, марганца Мп, незначи-
тельные — серы S и фосфора Р и так много углерода С, что
он не поддается ковке. В отношении структуры к чугунам
следует относить сплав, содержащий более 1,7 % углерода.
Однако при сравнительно малом содержании других эле-
ментов и умелом проведении ковки сплав железа с углеро-
дом ограниченно может коваться даже при содержании уг-
лерода до 3 %.
Углерод в чугуне может находиться в химически связан-
ном состоянии в виде карбида железа (цементита) и в сво-
бодном состоянии — в виде графита. В соответствии с этим
чугуны делятся на белые — передельные и серые — литей-
ные. В белом чугуне почти весь углерод находится в состоя-
нии карбида железа (Fe3C), обладающего высокой твердо-
стью. Такие чугуны имеют мелкозернистое строение с сереб-
ристо-белой поверхностью в изломе, высокую твердость,
трудно поддаются обработке резанием, плохо заполняют
форму и поэтому используются в основном для выплавки
сталей.
Сера и фосфор — вредные примеси. Сера придает
хрупкость чугуну, делает его густотекучим и пузырчатым.
Фосфор увеличивает хрупкость чугуна, но делает его
жидкотекучим.
Серый чугун характерен образованием в нем пластинча-
того графита, в виде которого находится часть углерода
сплава. Серый чугун обладает высокими литейными свой-
ствами, хорошо обрабатывается резанием, широко приме-
няется в машиностроении.
В сером чугуне большая часть углерода находится в сво-
бодном состоянии в виде мелких пластинок графита. Пос-
ледние, разделяя структуру чугуна и действуя как надрезы,
Глава 3. Материаловедение 85
-• *• ы -- чишг"WT^nMi.uini^ — яа^- wi— igi imhi
шач ительно уменьшают его прочность и увеличивают его
хрупкость. Такие чугуны имеют в изломе серый цвет, обла-
дают хорошими литейными свойствами, почти не дают
усадку в отливках и сравнительно легко обрабатываются
резанием. Однако, имея в своем составе твердые зерна це-
ментита, серые чугуны значительно ускоряют изнашивание
инструмента, что не позволяет обрабатывать их с высокими
скоростями резания.
Марки серого чугуна обозначаются буквами СЧ и чис-
лами, соответствующими его пределу прочности при растя-
жении в кгс/мм2.
В промышленности также применяются отливки из
высокопрочных и ковких чугунов.
Высокопрочный чугун (ВЧ) характерен образованием в
его структуре глобулярного графита, вследствие чего он
приобретает высокие механические свойства. Высокопроч-
ный чугун получают прибавлением к расплавленному чугу-
ну присадка магния и ферросилиция, благодаря чему выде-
ляющийся углерод приобретает шаровидную форму. Такой
чугун обладает повышенной прочностью и пластичностью.
Его применяют для деталей, работающих при значительных
механических нагрузках.
Ковкий чугун (КЧ) производится путем отжига (томле-
ния) так называемого белого чугуна, в котором углерод на-
ходится только в виде цементита. В процессе отжига це-
ментит разлагается на углерод отжига и феррит. Часть уг-
лерода выгорает. В результате из хрупкого и твердого
чугун превращается в легкообрабатываемый и пластич-
ный. В ковком чугуне графит имеет хлопьевидную форму.
Этот чугун получают длительным отжигом отливок из бе-
лого чугуна.
Такие чугуны обладают повышенной прочностью и пла-
стичностью и по своим свойствам занимают промежуточное
положение между серым чугуном и сталью.
8® Справочник фрезеровщика
** ‘ И»«ге4И>ШНТДТГП» II — I I ! —I w>
Высокопрочные и ковкие чугуны маркируются буквами
и цифрами: ВЧ — высокопрочный чугун, КЧ — ковкий чу-
гун. Первые две цифры — предел прочности при растяже-
нии в кгс/мм2 (1 кгс/ мм2 = 9,608 МПа, 10 МПа).
Антифрикционный чугун (АЧ) получается на основе
серых, высокопрочных и ковких чугунов, применяется для
изготовления подшипников трения скольжения и подоб-
ных изделий.
Марки чугунов составляются из прописных букв, обо-
значающих вид чугуна (СЧ, КЧ, ВЧ и АЧ), и чисел. У чугу-
нов СЧ, КЧ и ВЧ первое число показывает значение преде-
ла прочности на растяжение а (кгс/мм2); второе число (име-
ется только у марок КЧ и ВЧ) — значение относительного
удлинения 8 (%) на образце диаметром 16 мм, например:
СЧ 25; ВЧ 42—12. Старое обозначение марок СЧ имело вто-
рое число, показывающее значение предела прочности при
изгибе о .
И
В табл. 4 приведены значения твердости по Бринеллю
отливок из чугуна. Числа твердости удовлетворительно ха-
рактеризуют степень обрабатываемости: так, чугуны с твер-
достью НВ > 260 относятся к труднообрабатываемым.
Таблица 4
Твердость по Бринеллю отливок из чугуна
Марка чугуна НВ, не более Марка чугуна НВ, не более
МПа | | кгс/мм2 МПа | | кгс/мм2
Серый чугун (ГОСТ 1412-79)
счоо Не испытывается СЧ 20 1668-2364 170-241
СЧ 12 1402-2246 143-229 СЧ 25 1756-2452 180-250
СЧ 15 1599-2246 163-229 СЧ 30 1755-2501 181-255
СЧ 18 1668-2246 170-229
Высокопрочный чугун (ГОСТ 7293-79)
ВЧ 38-17 1373-1668 140-170 ВЧ 70-2 2246-2943 229-300
ВЧ 42-12 1373-1962 140-200 ВЧ 80-2 2453-3237 250-330
ВЧ 45-5 1570-2158 160-220 ВЧ 100-2 2649-3532 270-360
Глава 3. Материаловедение
87
Окончание табл. 4
Марка чугуна НВ, не более Марка чугуна НВ, не более
МПа кгс/мм2 МПа кгс/мм2
ВЧ 50-2 1766-2550 180-260 ВЧ 120-2 2963-3728 302-380
ВЧ 60-2 1962-2747 200-280
Ковкий чугун (ГОСТ 1215-79)
КЧЗО-6 1599 163 КЧ 50-5 2254 230
КЧ 33-8 1599 163 КЧ 55-4 2364 241
КЧ 35-10 1599 163 КЧ60-3 2640 269
КЧ 37-12 1599 163 КЧ 65-3 2640 269
КЧ 45-7 2030 207 КЧ 70-2 2793 288
КЧ 80-1,5 3136 320
Антифрикционный чугун (ГОСТ 1585-79)
АЧС—1 1766-2364 180-241 АЧС-6 961-1177 100-120
АЧС—2 1766-2246 180-229 АЧВ-1 2058-2550 210-260
АЧС-3 1570-1864 160-190 АЧВ-2 1638-1933 167-197
АЧС—4 1766-2246 180-229 АЧК-1 1834-2573 187-262
АЧС-5 1373-1766 140-180* АЧК-2 1638-1933 167-197
1766-2246 180-229
* — После закалки.
Сталь
Сталь — это сплав железа с углеродом, содержащий до
1,8% углерода. Углерод сплава весь находится в связном со-
стоянии (т. е. отсутствует свободный углерод в виде графита).
Стали относятся к пластичным металлам, которым де-
формированием можно придать необходимую форму.
В состав сталей могут входить многие химические эле-
менты, влияющие на их физико-механические свойства
(табл. 5). Часть из них, например такие, как фосфор Р и се-
ра S, является вредными примесями, понижающими качество.
Основными группами сталей являются:
1) углеродистая сталь обыкновенного качества, обозна-
чаемая буквами Ст и цифрами от 0 до 6;
88
Справочник фрезеровщика
*MWnWMV<anmWi>AWbl'Г »*ll I «JBEJWKWWB
Таблица 5
Условные обозначения основных элементов,
ВХОДЯЩИХ В СОСТАВ СТАЛЕЙ И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Элемент Обо- значе- ние в таб- лицах хими- ческого состава Обозначение цементов в марках Элемент Обо- значе- ние в таб- лицах хими- ческого состава Обозначение цементов в марках
ста- ли цветных металлов ста- ли цветных металлов
Алюминий А1 Ю А Никель Ni Н Н
Бор В Р — Ниобий Nb Б —
Бериллий Be Л Б Олово Sn — О
Ванадий V ф — Свинец Pb — с
Вольфрам W в — Сурьма Sb — СУ
Железо Fe — Ж Титан Ti Т т
Кремний Si с К Углерод C У —
Марганец Mn г Мц Фосфор P п ф
Медь Си д — Хром Cr X —
Молибден Mo м — Цинк Zn — ц
Кобальт Co к —
2) качественная углеродистая сталь, обозначаемая циф-
рами 08, 10, 15, 20 и т. д., указывающими среднее со-
держание углерода в сотых долях процента;
3) легированные (легирование (от лат. ligare — связы-
вать) — введение добавок с целью изменения строе-
ния сплава, придания ему определенных свойств) ста-
ли, в обозначение которых входят цифры и буквы,
имеющие следующее смысловое значение: цифры,
стоящие перед буквами, — среднее содержание угле-
рода в сотых долях процента; буквы — легирующие
элементы; цифры, следующие за буквами, — содержа-
ние легирующего элемента в процентах, если оно пре-
вышает 1 %; буква А в конце обозначения марки —
высококачественность стали;
4) инструментальные углеродистые стали обозначаются
буквой У и цифрами, например У7, У8, У10А;
Глава 3. Материаловедение 89
• - -••<% *<KiWKB-w«asgjWHnffWWwW > riirwir>tWK»*w>a4MftHHM<»^rm-,RrWAfiCTwiwi‘i*iw >л1гв l*j.
5) инструментальные быстрорежущие стали обознача-
ются буквой Р и следующим за ней числом, указыва-
ющим среднее (в процентах) содержание вольфрама,
например Р9, Р18; о повышенном содержании молиб-
дена свидетельствует буква М, стоящая после числа,
например Р18М.
Углеродистые конструкционные стали подразделяются
на обыкновенного качества, качественные и автоматные.
Стали обыкновенного качества обозначаются буквами Ст и
цифрами от 0 до 7. Качественные имеют меньше посторон-
них примесей. Они маркируются цифрами 08,10,15,20 и так
далее до 60, указывающие содержание углерода в сотых до-
лях процента. Выпускаются две группы таких сталей: I — с
нормальным и II — с повышенным содержанием марганца.
Последние в конце маркировки имеют букву Г — марганец.
Качественные стали группы II обладают повышенной
прочностью и упругостью.
Легированные конструкционные стали, кроме обычного
состава, содержат хром, ванадий, вольфрам, никель, алю-
миний и др. Эти элементы придают стали определенные
свойства: прочность, твердость, прокаливаемость, износо-
стойкость и т. д.
Марки легированных сталей обозначают буквами и
цифрами. Первые две цифры указывают среднее содержа-
ние углерода в сотых долях процента; затем следуют цифры,
обозначающие легирующий элемент; цифры после букв —
примерное содержание легирующего элемента в процентах.
Если содержание элемента близко к 1 %, цифра после бук-
вы не ставится.
В маркировке приняты следующие буквенные обозначе-
ния элементов: Г — марганец, С — кремний, X хром, Н —
никель, М — молибден, В — вольфрам, Ф — ванадий, К —
кобальт, Ю — алюминий, Т — титан, Д — медь. Буква А в
конце марки означает, что сталь высококачественная.
90
Справочник фрезеровщика
Механические свойства наиболее распространенных ста-
лей приведены в табл. 6, 7. Для некоторых из них указана
обрабатываемость, рассчитанная в процентах от обрабатыва-
емости автоматной стали марки А12, принятой за 100 %.
Таблица S
Сталь углеродистая обыкновенного качества. Механические
свойства
Мар- ка Предел прочности при рас- тяжении СТВ, МПа Обрабаты- ваемость, % Мар- ка Предел прочности при рас- тяжении СТВ. МПа Обрабаты- ваемость, %
СлО 304 Ст4 400-530 80
Ст1 304-410 85 Ст5 450-627 75
Ст2 323-430 85 Стб >588 60
СтЗ 362-490 80
Таблица 7
Сталь конструкционная легированная. Механические
свойства
Марка Твердость по Бринеллю, НВ Предел прочности при растяжении Or, МПа Обрабатывае- мость, %
МПа кгс/мм1
1 2 3 4 5
I5X. 15ХА 1756 179 627 60
28Х 1756 179 627 60
ЗОХ 1834 187 656 65
35 X 1933 197 697 —
38 X 2031 207 735 55
40Х 2129 217 765 50
45Х, 40ХР 2246 229 813 —
БСХ 2246 229 813 50
10Г2 1933 197 696 —
40Г2 2129 217 765 50
БОГ2 2246 229 813 50 1
Окончание табл. 7
1 2 3 4 5
Tixc 2364 241 853 45
1ПХС. 2502 255 902 40
27(:( 2129 217 765 —
:ih< J , 36Г2С 2246 229 813 —
1ПХМ 1756 179 627 60
ЗОХМ 2246 229 813 50
зихм 2364 241 853 45
ЗПХВА 2246 229 813 —
?ОХН 1933 197 697 55
40ХН 2129 217 765 50
46ХН, 50ХН 2031 207 735 50
12ХН2 2031 207 735 50
12ХНЗ 2129 217 765 45
12Х2Н4А 2639 269 950 40
20ХНЗА 2364 241 854 —
20Х2Н4А 2639. 269 951 —
ЗОХНЗА 2364 241 853 —
20ХГСЗ 2031 207 735 —
25ХГСА 2129 217 765 —
ЗОХГСА 2246 229 813 50
18ХГ 1834 187 657 —
18ХГТ 2129 217 765 —
2ОХГР 1933 197 696 —
ЗОХГР 2246 229 813 —
4ОХГ 2246 229 813 —
18ХГН 2205 225 813 —
25Х2ГНТА 2639 269 950 40
Э0Х2ГН2 2502 255 902 —
15ХФ 1834 187 658 65
40ХФА 2364 241 853 60
ЗОХГСНА 2502 255 902 —
40ХНМА 2639 269 950 —
ЗОХН2ВФА 2639 269 950 —
ЗОХНВА 2364 241 853 —
38ХНЗВФА 2639 269 950 —
20ХН4ФА 2639 269 950 —
38ХВФЮА 2246 229 813 50
92
Справочник фрезеровщика
Инструментальные стали также делятся на: углероди-
стые, легированные и быстрорежущие.
Углеродистые инструментальные стали содержат угле-
рода от 0,65 до 1,35 %, обладают высокой прочностью, твер-
достью в закаленном состоянии 63—65 HRC и теплостойко-
стью до 200—250 °C. Они делятся на качественные и высоко-
качественные. Последние содержат меньше серы, фосфора и
остаточных примесей. Марки этих сталей обозначают бук-
вой У — углеродистая, а цифры после нее указывают сред-
нее содержание углерода в десятых долях процента. У вы-
сококачественных сталей в конце маркировки указывается
буква А. Углерод существенно влияет на свойства стали.
С повышением его содержания твердость, износостойкость
и хрупкость стали увеличиваются, но вместе с тем ухудша-
ется его обработка резанием.
Легированную инструментальную сталь получают вве-
дением в высокоуглеродистую сталь хрома, вольфрама, ва-
надия и других элементов, которые повышают ее режущие
свойства. Благодаря легирующим элементам эта сталь при-
обретает повышенную вязкость и износостойкость в зака-
ленном состоянии, меньшую склонность к деформациям и
трещинам при закалке, более высокую теплостойкость (до
300—350 °C) и твердость в состоянии поставки. Легирован-
ные инструментальные стали маркируются аналогично
конструкционным с той лишь разницей, что первая цифра
в начале марки означает содержание углерода в десятых
долях процента.
Быстрорежущие стали представляют собой легирован-
ные инструментальные стали с высоким содержанием воль-
фрама (до 18 %). После термообработки (закалки и много-
кратного отпуска) они приобретают высокую красностой-
кость до 600 °C, твердость 63—66 HRC и износостойкость.
Быстрорежущие стали маркируются буквами и цифра-
ми. Первая буква Р означает, что сталь быстрорежущая.
Глава 3. Материаловедение 93
Цифры после нее указывают среднее содержание вольфра-
ма в процентах. Остальные буквы и цифры означают то же,
что и в марках легированных сталей.
Быстрорежущие стали, легированные ванадием и ко-
бальтом, имеют повышенные режущие свойства. Они пре-
дусмотрены для труднообрабатываемых сталей и сплавов
высокой прочности и вязкости.
Структура быстрорежущей стали — мелкие, твердые,
однородно распределенные карбиды и мартенсит, легиро-
ванный для теплостойкости вольфрамом и (или) молибде-
ном (табл. 8).
Таблица 8
Примерное назначение и свойства быстрорежущих
сталей
Марка стали, прочность, износостойкость, особен- ности стали Назначение
1 2
Р18. Удовлетворительная прочность и повышенная шлифуемость, широкий ин- тервал закалочных темпе- ратур Для всех видов инструментов, особенно подвергаемых значительному шлифова- нию, при обработке конструкционных мате- риалов прочностью до 10ОО МПа
Р9. Повышенная износо- стойкость, более узкий ин- тервал оптимальных зака- лочных температур, повы- шенная пластичность при горячей пластической де- формации. Для изготовления инструментов простой формы, не требующих большого объема шлифования, применяемых для обработки конструкционных материалов
Р6М5. Повышенная проч- ность, более узкий интервал закалочных температур, по- вышенная склонность к обезуглероживанию. Шли- фуемость удовлетвори- тельная. Для всех видов инструментов при обработ- ке конструкционных материалов прочно- стью до 1000 МПа.
Р12ФЗ. Повышенная изно- состойкость, удовлетвори- Для чистовых инструментов (резцов, зен- керов, разверток, сверл, протяжек и др.)
94
Справочник фрезеровщика
Окончание табл. 8
VW-Mr
1 2
тельная прочность. Шли- фуемость пониженная. при обработке на средних режимах реза- ния вязких аустенитных сталей, а также материалов, обладающих повышенными режущими свойствами.
Р6М5ФЗ. Повышенная из- носостойкость, удовлетво- рительная прочность. Шли- фуемосгь пониженная Для чистовых и получистовых инструмен- тов (фасонных резцов, разверток, фрез, протяжек и др.), предназначенных для ра- боты на средних скоростях резания, пре- имущественно обрабатывающих углероди- стые и легированные инструментальные стали.
Р9К5, Р6М5К5, Р18К5Ф2. Повышенная вторичная твердость, теплостойкость, удовлетворительная проч- ность и вязкость. Шлифуе- мость пониженная. Для изготовления черновых и получисто- вых инструментов (фрез, долбяков, метчи- ков, сверл и т.п.), предназначенных для обработки углеродистых и легированных конструкционных сталей на повышенных режимах резания, а также некоторых труд- нообрабатываемых материалов
ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ
Из цветных металлов наибольшее промышленное при-
менение получили медь, алюминий и сплавы на их основе.
Медь — мягкий пластичный металл розовато-красного
цвета, обладающий высокой электропроводностью, тепло-
проводностью, коррозийной стойкостью. В отожженном
состоянии она характеризуется пределом прочности при
растяжении А = 31; в = 19,6—23,6 МПа. Твердостью по Бри-
неллю 35—45 НВ.
Медные сплавы — латуни и бронзы, по сравнению с ме-
дью, более дешевы, имеют лучшие литейные свойства,
большую прочность и хорошо обрабатываются резанием.
Кроме свойств, присущих меди, они обладают способно-
стью прирабатываться и противостоять изнашиванию. Это
важное эксплуатационное качество — антифрикционность —
Глава 3. Материаловедение 95
обусловливает широкое применение медных сплавов, осо-
бенно бронз, в деталях машин, работающих в условиях по-
вышенного трения (червячные колеса, гайки винтовых пе-
редач, вкладыши подшипников скольжения и др.).
Латунь — меднрцинковый сплав. Различают простые
латуни, состоящие из меди и цинка, и специальные — со-
держащие дополнительно легирующие элементы, которые
улучшают механические свойства латуни. Маркировка ла-
туней: первая буква Л указывает на название сплава — ла-
тунь. Следующая за ней цифра обозначает среднее содержа-
ние меди в процентах. Специальные латуни маркируются
дополнительно буквами, обозначающими легирующие эле-
менты: А — алюминий, Мп — марганец, К — кремний, С —
свинец, О — олово, Н — никель, Ж — железо. Первые две
цифры, стоящие за буквами, указывают среднее содержание
меди в процентах, последующие цифры — содержание дру-
гих элементов; остальное в сплаве — цинк. Буква Л — в кон-
це марки указывает, что латунь литейная. Например, мар-
ка ЛАЖ60-1-1 — специальная, алюминиево-железистая ла-
тунь содержит 60 % меди, 1 % — алюминия, 1 % — железа,
остальное — цинк.
Бронза — сплав меди с оловом, марганцем, алюминием,
фосфором, никелем и другими элементами. В зависимости
от состава бронзы делятся на оловянистые и специальные
(безоловянистые). Маркировка бронз основана на том же
принципе, что и латуней. Впереди стоят буквы Бр — брон-
за, далее следуют буквенные обозначения элементов, входя-
щих в состав сплава, и за ними — цифры, указывающие
среднее содержание этих элементов в процентах.
Алюминий — мягкий пластичный металл серебристо-бе-
лого цвета, отличается высокой электропроводностью, кор-
розийной стойкостью, малой плотностью и хорошо обраба-
тывается давлением. В отожженном состоянии алюминий
обладает малой прочностью А = 31; в = 78,5—118 МПа и
96 Справочник фрезеровщика
твердостью 15—25 НВ. Алюминиевые сплавы, имея положи-
тельные качества алюминия, обладают, кроме того, повы-
шенной прочностью и лучшими технологическими свой-
ствами. Благодаря малой плотности их принято называть
легкими сплавами. В зависимости от состава и технологи-
ческих свойств алюминиевые сплавы делятся на деформи-
руемые и литейные. Их марки обозначаются буквами и
цифрами. Так, например, деформируемые сплавы на осно-
ве алюминий — медь — магний (дюралюминий) маркиру-
ются буквой Д; алюминий — марганец: АМц, алюминий —
магний: АМг; сплавы для поковок и штамповок — АК; ли-
тейные сплавы АЛ. Цифры после букв соответствуют поряд-
ковому номеру сплава. Лучшими литейными сплавами яв-
ляются сплавы на основе алюминий — кремний, называе-
мые силуминами.
ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ
Металлокерамические сплавы в зависимости от содер-
жания в них карбидов вольфрама, титана, тантала и кобаль-
та приобретают различные физико-механические свойства.
По этой причине твердые сплавы представлены в трех груп-
пах: вольфрамовой, титановольфрамовой и титанотантало-
вольфрамовой.
Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок различ-
ных форм и размеров, получаемых методом порошковой
металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них
служат порошки твердых зерен карбидов тугоплавких ме-
таллов (вольфрама, титана, тантала), сцементированных
кобальтом.
Промышленностью выпускаются три группы твердых
сплавов: вольфрамовые — ВК, титановольфрамовые — ТК
и титанотанталовольфрамовые — ТТК.
Глава 3. Материаловедение 97
*•- ж» ж —— 1 —uw । ।ihtm hii iih iiei i-ш > Rgai^twwytjwTnarirm
В обозначении марок сплавов используются буквы: В —
карбид вольфрама, К — кобальт, первая буква Т — карбид
титана, вторая буква Т — карбид тантала. Цифры после букв
указывают примерное содержание компонентов в процентах.
Остальное в сплаве (до 100 %) — карбид вольфрама. Буквы в
конце марки означают: В — крупнозернистую структуру, М —
мелкозернистую, ОМ — особомелкозернистую.
Характерными признаками, определяющими режущие
свойства твердых сплавов, являются высокая твердость,
износостойкость и красностойкость до 1000’С. Вместе с тем
эти сплавы обладают меньшей вязкостью и теплопроводно-
стью по сравнению с быстрорежущей сталью, что следует
учитывать при их эксплуатации.
При выборе твердых сплавов необходимо руководство-
ваться следующими рекомендациями.
Вольфрамовые сплавы (ВК) по сравнению с титано-
вольфрамовыми (ТК) обладают при резании меньшей тем-
пературой свариваемости со сталью, поэтому их применя-
ют преимущественно для обработки чугуна, цветных метал-
лов и неметаллических материалов.
Сплавы группы ТК предназначены для обработки сталей.
Титанотанталовольфрамовые сплавы, обладая повы-
шенной прочностью и вязкостью, применяются для обра-
ботки стальных поковок, отливок при неблагоприятных
условиях работы.
Для тонкого и чистового точения с малым сечением
стружки следует выбирать сплавы с меньшим количеством
кобальта и мелкозернистой структурой.
Черновая и чистовая обработки при непрерывном реза-
нии выполняются в основном сплавами со средним содер-
жанием кобальта.
При тяжелых условиях резания и черновой обработке
с ударной нагрузкой следует применять сплавы с большим
содержанием кобальта и крупнозернистой структурой.
4 Справочник фрезеровщика
Таблица 9
Основные марки вольфрамосодержащих твердых сплавов
И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
Приме- мость по сис- теме ISO Цвет марки- ровки Марка сплава Области применения
Р01 Синий Т30К4 — сталь и стальное литье Чистовое точение, разверты- вание, фрезерование с ма- лым сечением среза
10 Синий Т14К6 — тоже Получерновое (непрерыв- ное), чистовое (прерывистое) точение или фрезерование
20 Синий Т14К8 — тоже Черновое (непрерывное), по- лучерновое (прерывистое) точение или фрезерование, черновое зенкерование
25 Синий МС137, МС1460 — сталь и стальное ли- тье, нержавеющая сталь Черновое (прерывистое) то- чение и фрезерование, в том числе прерывистых поверх- ностей, работы по корке
30 Синий Т5К10, МС131, МС2210— тоже Тоже
40 Синий МС146 — сталь и стальное литье Обработка в тяжелых усло- виях, в том числе по корке, при неравномерном сечении среза
М20 Желтый МС221, МС2210—- стали аустенитного класса, жаропроч- ные, титановые ста- ли и сплавы Черновая и получерновая об- работка
30 Желтый ВКЮ-ОМ — высоко- прочные чугуны Тоже
К10 Крас- ный ВК6-ОМ, МС313МС3210 — серый чугун, зака- ленная сталь, отбе- ленный чугун Чистовая и получистовая об- работка
20 Крас- ный МС318, ВК6МС321 — серый чугун, цветные ме- таллы и сплавы Черновое и получерновое то- чение, получистовое фрезе- рование
30 Крас- ный ВК8, ВК8М — тоже Черновое точение и фрезе- рование, сверление, зенкеро- вание, нарезание резьбы
Глава 3. Материаловедение
99
В последнее время появилась новая безвольфрамовая
группа твердых сплавов, в которой карбид вольфрама заме-
нен карбидом титана, а в качестве связки используются ни-
кель и молибден (ТН-20, ТН-30). Эти сплавы имеют не-
сколько сниженную прочность против вольфрамовых, но
обеспечивают получение положительных результатов при
получистовой обработке вязких металлов, меди, никеля и
др. (табл. 10).
Таблица 10
Основные характеристики и области применения
БЕЗВОЛЬФРАМОВЫХ ТВЕРДЫХ СПЛАВОВ
Марка Ос- нова Плот- ность, г/смэ Твердость HRA Области применения
ТН20 TiC 5,5-6,090,0 Чистовая и получистовая обработка низколегиро- ванных и углеродистых сталей, цветных метал- лов и сплавов на основе меди, чугунов, никелевых сплавов, полиэтилена Области при- менения групп Р01-Р10 при системе ISO
КНТ16, ЛЦК29 TiCN 5,5-6,089,0 Получистовая и получер- новая обработка тех же материалов Области при- менения групп Р01-Р10 при системе ISO
Кубический нитрид бора (КНБ). Это относительно но-
вый поликристаллический материал, применяемый для ре-
жущих инструментов. Твердость КНБ достигает 88 000 МПа
(9000 кгс/мм2), приближаясь к твердости алмаза. Тепло-
стойкость его составляет 1400—1500 °C. В зависимости от ис-
ходных материалов и технологии изготовления (давление,
температура, время выдержки) физико-механические пара-
метры поликристаллов КНБ несколько различаются. Име-
ются следующие распространенные марки отечественного
100 Справочник фрезеровщика
КНБ: эльбор-Р; гексанит-Р; исмит I и II; композит 0,5;
ПТНБ.
Эльбор-Р. Микротвердость 49 000—79 000 МПа (5000—
8000 кгс/мм2); теплостойкость 1100—1300 “С; прочность на
изгиб аи = 590—780 МПа (60—80 ктс/мм2); 0^=1960—2440 МПа
(200—250 кгс/мм2). Размеры заготовок: диаметры 3,5; 3,8 и
4,0 мм; высота столбиков 4 мм.
Гексанит-Р. Обладает пониженной хрупкостью: Но =
= 30200-Т-58600 МПа (4000—6000 кгс/мм2). Размеры загото-
вок: диаметры 2,6—7 мм; высота столбиков 2—5 мм и диа-
метры 8—16 мм при стержнях длиной 15—50 мм.
Вставные ножи фрез (торцовых — насадных; дисковых
двух- и трехсторонних) армируются КНБ путем пайки заго-
товок в вакууме и на воздухе.
Покрытие пластин твердого сплава высокоизносостой-
ким компонентом из карбидов и нитридов титана, вольф-
рама, окиси алюминия и др. в 2—3 раза повышает стой-
кость инструментов (фрез), не снижая при этом проч-
ность. Основано это на следующем: любой твердый сплав
состоит из двух основных частей. Первая — карбиды, нит-
риды — сообщает материалу высокие твердость, износо-
стойкость, но одновременно с этим и хрупкость. Вторая —
связка — сообщает пластинке прочность, но снижает ее
износостойкость.
Применение покрытий дает возможность в качестве
основы пластин использовать сплавы с высоким содержа-
нием связки, что обеспечивает прочность, и иметь режу-
щий хрупкий, но твердый износостойкий поверхностный
слой.
Покрытия наносятся при формовании пластин, во вре-
мя второй операции, перед спеканием, путем напрессова-
ния порошкообразной смеси из нитпилов (табл. 11).
Таблица 11
Свойства и назначение твердых сплавов
Эксплуатацион- ные свойства Примерное назначение сплава
Сплав ВКЗМ Высокие износостойкость и допустимая скорость ре- зания. Умеренные прочность, сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашиванию. Чистовое, с ма- лыми сечениями стружки фрезерование (типа ал- мазного) серых чугунов (НВ < 240), цветных метал- лов и их сплавов
Сплав ВКб Высокая износостойкость при относительно боль- шой скорости резания. Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкраши- ванию выше, чем у сплава ВКЗМ. Чистовое и полу- чистовое с малыми сечениями среза фрезерование заготовок из серого чугуна, цветных металлов, их сплавов и неметаллических материалов
Сплав ВЦбМ Благодаря мелкозернистой структуре износостой- кость выше, чем у сплава ВКб; несколько меньше эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам
Сплав ВК8 Более высокие эксплуатационная прочность и со* противляемость ударам, вибрации и выкрашива- нию, чем у сплава ВКб, при меньших износостойко* сти и скорости резания. Чистовое и получистовое фрезерование заготовок из цветных сплавов и не- металлических материалов. Черновое фрезерова- ние заготовок из чугуна (НВ > 240), цветных сплавов и неметаллических материалов, заготовок из угле- родистых и легированных сталей до 0 < 685 МПа
Сплав Т15К6 Износостойкость и допустимая скорость резания выше, чем у сплава ВК8, однако эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам несколько ему уступают. Получистовое и чистовое фрезерова- ние заготовок из углеродистых и легированных ста- лей а < 850 МПа
Сплав Т14К.8 Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашиванию выше, чем у сплава Т15К6, при меньших износостойкости и до- пустимой скорости резания
Сплав Т5К.10 Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашиванию выше, чему сплавов Т15К6 и Т14К8, при меньших износостойко- сти и скорости резания. Черновое и получистовое фрезерование заготовок из углеродистой и легиро- ванных сталей Ст = g 850 МПа
102
Справочник фрезеровщика
Окончание таблицы 11
Эксплуатацион- ные свойства Примерное назначение сплава
Сплав Т5К12В Эксплуатационная прочность и сопротивляемость ударам, вибрации и выкрашиванию значительно выше, чем у сплава Т5К.10, при меньшей износо- стойкости. По сравнению с фрезами из быстроре- жущей стали сплав допускает скорость резания, в 2 раза большую. Черновое фрезерование стальных кованых, штам- пованных и отлитых заготовок по корке с неравно- мерно распределенным припуском при относитель- но малых скоростях резания
Сплав ТТ7К.12 Имеет несколько большую эксплуатационную проч- ность, чем сплав Т5К.12В, при той же износостойко* ст и. Черновое фрезерование стальных кованых, штампованных и литых заготовок по корке с нерав- номерным распределением припуска
Сплав TT10KSB Высокие эксплуатационная прочность и сопротив- ляемость ударам и вибрации при умеренной скоро- сти резания. То же, что для сплава TT7KI2, в усло- виях наиболее трудной обработки и при меньшей скорости резания
МИНЕРАЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
В целях экономии дорогостоящих и редких материалов,
входящих в состав твердых сплавов, создан минералокера-
мический материал — микролит марки ЦМ332 на основе
корунда (оксида алюминия — А12О3) в виде пластинок бело-
го цвета. Микролит превосходит твердые сплавы по твердо-
сти и красностойкости (1 ЗОО’С), уступая им значительно по
вязкости. Поэтому его применяют в основном для получи-
стового и чистового точения при жесткой технологической
системе и безударной нагрузке (табл. 12).
Так же разработаны более прочные керамические мате-
риалы, в частности марки ВЗ, в виде многогранных непере-
Глава 3. Материаловедение
юз
Таблица 12
Основные характеристики и области применения
ПЛАСТИН ИЗ МИНЕРАЛОКЕРАМИКИ
Марка Состав Плот- ность, г/смэ Твер- дость Предел проч- ности при из- гибе, МПА Области применения
ЦМ-322 А!гОз 3,96-3,98 До 2300 HV 350-400 Чистовая и получис- товая обработка за- каленных (30— 50 HRCa) сталей, чу- гунов, цветных ме- таллов и сплавов на основе меди. Работа без удара
ВЗ А12Оз + + ТЮ 4,5-4,793 HRA 650 То же
ВОК60, ВОК71 А12Оз + + TiC 4,2-4,394 HRA 650 Чистовая и получис- товая обработка за- каленных (45- 60 HRCa) сталей, чу- гунов с малыми се- чениями среза
Корт- нинг АЬОз + + TiN 4,293 HRA 750 Получистовая и чис- товая обработка чу- гунов, в том числе в условиях прерыви- стого резания, обра- ботка жаростойких никелевых сплавов
тачиваемых пластинок черного цвета, содержащих, кроме
корунда, карбиды тугоплавких металлов. Как показывает
практика, такие пластины успешно конкурируют с твердым
сплавом при чистовой обработке сталей и высокопрочных
чугунов.
Сверхтвердые инструментальные материалы. Природ-
ные (А) и синтетические (АС) алмазы представляют собой
кристаллическую модификацию чистого углерода. Они об-
104
Справочник фрезеровщика
ладают самой большой из всех известных в природе матери-
алов твердостью (по последним данным, получены матери-
алы, способные обрабатывать алмаз в твердых сечениях),
теплостойкостью До 850 *С, низким коэффициентом трения
и высокой теплопроводностью. Вместе с тем алмазы харак-
теризуются хрупкостью и интенсивностью изнашивания
при резании черных металлов. Последнее свойство объяс-
няется диффузией углерода алмаза в железе при. высокой
температуре. Вследствие этого область применения алмаз-
ных резцов практически ограничивается тонким точением
пластмасс и цветных металлов (табл. 13).
Таблица 13
Основные характеристики и области применения
СВЕРХТВЕРДЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Марка Состав Твер- дость Области применения
Эльбор «Р» (композит 01) BN До 8000 HV Чистовая обработка зака- ленных (40-63 HRCa), ста- лей, чугунов
Гексанит, композит 10 двы 6000 HV Чистовая обработка зака- ленных (40-68 HRCa), ста- лей, чугунов, твердых сплавов
Силинит Si3N4 + Al2O3 + + добавки До96НРА Получистовая, чистовая обработка нержавеющих сталей, подкаленных ста- лей, чугунов
Композит 05 BN+АЬОз 4500 HV Получистовая обработка чугунов, в том числе отбе- ленных, и других материа- лов, дающих стружку над- лома
Для обработки резанием цветных металлов создан но-
вый синтетический материал — кубический нитрид бора
(КНБ). Такие материалы выпускаются с размерами загото-
Глава 3. Материаловедение 105
вок 4—8 мм под общим названием композиты трех марок:
композит 01 (эльбор Р), композит 05 и композит 10 (гекса-
нит Р). Обладая химической инертностью к углероду и же-
лезосодержащим материалам, композиты по твердости при-
ближаются к алмазу, но примерно вдвое превосходят его по
теплостойкости (1600 °C). Поэтому они способны резать не
только сырые, но и закаленные до высокой твердости стали.
Глава 4. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПРОЦЕССЕ
ФРЕЗЕРОВАНИЯ
РАБОТА РЕЗЦА И ФРЕЗЫ
Всем режущим инструментам, в том числе резцам
и зубьям фрез, придается клиновая форма, позво-
ляющая получить выигрыш в силе, необходимой на
преодоление сопротивления обрабатываемого материала
резанию.
У резца или зуба фрезы различают: переднюю поверх-
ность, по которой сходит стружка, заднюю поверхность, об-
ращенную к обрабатываемой детали, и режущую кромку —
линию пересечения передней и задней поверхностей.
Если восставить перпендикуляр к обработанной повер-;
хности детали, то можно определить положение поверхно-
стей резца (или зуба фрезы) с помощью трех углов: передне-
го угла у, расположенного между передней поверхностью
резца и перпендикуляром к обработанной поверхности де-
тали, угла заострения р — между передней и задней повер-
хностями резца; заднего угла а — между задней поверхно-
стью резца и обработанной поверхностью детали. Эти углы
называются главными, так как от их величины в основном
Глава 4. Основные процессы, происходящие... 107
in висят режущие способности инструмента. Передний угол
предназначен для создания благоприятных условий реза-
ния, задний — для уменьшения трения инструмента о по-
верхность заготовки.
По мере внедрения резца в обрабатываемый материал
небольшой участок срезаемого слоя, наиболее близко рас-
положенный к передней поверхности резца, сжимается и
деформируется. Его частицы сдвигаются друг относительно
друга до тех пор, пока напряжения, Создаваемые внешней
силой Р, не превзойдут силы сцепления частиц металла и не
произойдет скалывание и отделение элемента стружки.
После этого аналогичный процесс формирования следую-
щих элементов стружки повторяется. Таким образом, реза-
ние металла совершается последовательным скалыванием
отдельных элементов стружки.
В отличие от резца фреза представляет собой круглое
тело, на поверхности которого расположен ряд зубьев, со-
вершающих вращательное главное движение. Каждый ее
зуб только частью круговой траектории находится в контак-
те с обрабатываемой деталью, срезая короткие стружки по
форме запятой. В остальном сущность процессов резания
резца и зуба фрезы аналогичны.
ВИДЫ СТРУЖЕК
В зависимости от условий резания стружка может приоб-
ретать три основных вида: сливной, скалывания и надлома.
При обработке относительно мягких пластинчатых ме-
таллов с большой скоростью резания элементы стружки не
успевают полностью отделиться от основной массы метал-
ла, и стружка сходит в виде ленты различной длины с глад-
кой выпуклой и слегка ступенчатой вогнутой сторонами.
Такую стружку называют сливной.
108 Справочник фрезеровщика
:ЗЯЛ1 МШЯУ *ЛДЖ.»»TmT.pJWft » IIIIIIIMlll —^МД—MB
При резании с небольшой скоростью более твердых пла-
стичных металлов элементы стружки успевают почти полно-
стью отделиться, но все же они достаточно прочно связаны
между собой. Получается стружка скалывания. Ее вогнутая
сторона имеет ступенчатую форму с четко различимыми гра-
ницами элементов.
Обработка хрупких металлов (чугун, твердая бронза)
характеризуется образованием стружки надлома, которая
состоит из отдельных не связанных друг с другом элементов
произвольной формы и размеров.
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ
Резание металлов представляет собой сложный физиче-
ский процесс, сопровождаемый выделением теплоты, возник-
новением сил сопротивления резанию и внешним трением.
Теплота выделяется вследствие деформации срезаемого
слоя и внешнего трения соприкасающихся поверхностей
резца, стружки и обрабатываемой детали. Подавляющая
масса теплоты уносится стружкой, остальное ее количество
поступает в резец, обрабатываемую деталь, и незначитель-
ная часть уходит в окружающее пространство. Тем не менее,
в зоне резания создается высокая температура, которая яв-
ляется основной причиной, ускоряющей износ резца.
Обрабатываемый материал оказывает значительное со-
противление резанию, сила которого прогибает инструмент,
деталь и части станка, ухудшая точность обработки. На пре-
одоление сопротивления металла резанию расходуется
электроэнергия, потребляемая двигателем станка.
В результате действия сил резания и относительного
скольжения на контактных поверхностях резца, стружки и
обрабатываемой детали возникает значительное трение,
являющееся одной из причин износа резца.
Глава 4. Основные процессы, происходящие... 109
Из этого следует, что для создания благоприятных условий
резанию необходимо: правильно выбирать режим обработки,
по возможности применять смазывающе-охлаждающие жид-
кости, придавать инструментам рациональную геометриче-
скую форму и изготавливать их из износо- и теплостойких
инструментальных материалов, способных длительное вре-
мя противостоять тяжелым условиям резания.
КЛАССИФИКАЦИЯ ФРЕЗ
Применяемые в производстве фрезы можно классифи-
цировать по ряду признаков: по назначению — фрезы обще-
го назначения (цилиндрические, торцовые, концевые, от-
резные, пазовые, дисковые двух- и трехсторонние, угловые)
и специализированные (резьбовые, зуборезные, фасонные,
Т-образные и др.) — для определенных видов работ.
ФРЕЗЫ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
Кроме вышеперечисленных, классификация фрез идет:
♦ по направлению зубьев — на прямозубые и косозубые
(винтовые);
♦ по форме зубьев — на остроконечные и затылован-
ные;
♦ по направлению резания — на праворежущие и лево-
режущие;
♦ по конструкции — на цельные и сборные;
♦ по способу установки на станке — на насадные и хво- -
стовые;
♦ по величине зубьев — на мелкозубые и крупнозубые;
♦ по материалу режущей части — на быстрорежущие и
оснащенные твердым сплавом.
110
Справочник фрезеровщика
Фрезы с винтовым расположением зубьев к осевой
плоскости обеспечивают плавное и равномерное фрезеро-
вание, Так как они врезаются в металл не одновременно
всей длиной зуба, а постепенно.
В практике работы на фрезерных станках наибольшее
распространение получили фрезы с остроконечными зубь-
ями, которые по форме спинки делятся на простые, с лома-
ной спинкой, с криволинейной спинкой и затачиваются в
основном только по задним поверхностям. Затылованная
форма зуба отличается криволинейной задней поверхно-
стью, выполненной по спирали Архимеда, и применяется
для фасонных фрез с целью сохранения профиля режущей
кромки при затачивании зубьев только по передним по-
верхностям.
Направление резания свойственно только для торцовых,
концевых и двухсторонних дисковых фрез, имеющих один
рабочий торец. Такие фрезы в большинстве случаев выпол-
няются праворежущими — в процессе работы они вращают-
ся по направлению хода часовой стрелки (если смотреть со
стороны нерабочего торца или хвостовика фрезы).
Для экономии дорогостоящих инструментальных мате-
риалов цельными изготавливаются только фрезы неболь-
шого диаметра. В остальных случаях их выполняют сборны-
ми, состоящими из корпуса, в пазах которого различными
способами крепятся ножи или резцы.
Насадные фрезы снабжены посадочными отверстиями
стандартных диаметров, хвостовые имеют конический или
цилиндрический хвостовик.
Крупнозубые фрезы предназначены главным образом
для чернового фрезерования, мелкозубые — для чистового.
Фрезы из быстрорежущих сталей после термообработки
способны сохранять режущие свойства при температуре до
600 *С (873 К). Наиболее часто их изготавливают из стали
марки Р6М5, в обозначении которой первая цифра указы-
Глава 4. Основные процессы, происходящие... 111
паст среднее содержание вольфрама, вторая — молибдена (в
процентах).
Твердые сплавы в виде небольших пластинок припаива-
ются или механически крепятся к ножам, резцам или корпу-
су фрезы. Они выдерживают температуру нагрева до 1000 *С
(1273 К), имеют высокую твердость, не нуждаются в допол-
нительной термообработке и допускают скорости резания в
4-5 раз выше, чём для фрез из быстрорежущих сталей. Од-
нако твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью и
склонны к образованию трещин при резких изменениях
температуры, что следует учитывать при эксплуатации
фрез, оснащенных ими.
При обработке чугуна и цветных металлов наиболее ча-
сто применяются фрезы, оснащенные пластинками из воль-
фрамовых сплавов марки ВК.8, а для обработки сталей — из
титано-вольфрамовых, у которых компоненты их содержа-
ния (кроме карбида вольфрама) обозначены буквами и
цифрами. Например, сплав Т15К6 содержит 15 % карбида
титана, 6 % кобальта и 79 % карбида вольфрама.
СВЕДЕНИЯ О ГЕОМЕТРИИ ФРЕЗ
Под геометрией фрезы подразумевается форма зубьев,
которая определяется углами расположения их поверхно-
стей и режущих кромок.
Сравнительно простой зуб, например, цилиндрической
фрезы, имеет переднюю и заднюю поверхность и режущую
кромку. Зубья других фрез обладают более сложной формой
и, соответственно, состоят из большего числа элементов.
В зависимости от доли участия в резании режущие
кромки зуба делятся на главные и вспомогательные. Глав-
ной называется режущая кромка, выполняющая основ-
ной объем работы резания. Остальные кромки, играющие
112
Справочник фрезеровщика
второстепенную роль в процессе резания и предназначен-
ные в основном для зачистки обработанной поверхности
детали, — вспомогательные.
Название задних поверхностей зуба фрезы устанавли-
вают соответственно режущим кромкам, которые они об-
разуют. Так, задняя поверхность, образующая главную ре-
жущую кромку, считается главной, остальные — вспомо-
гательными.
Кроме главных углов, у зубьев фрез выполняются так-
же вспомогательные задние углы, которые предназначены
для уменьшения трения в местах контакта вспомогатель-
ных задних поверхностей с поверхностью обрабатываемой
детали.
Положение режущих кромок относительно рабочего
торца фрезы определяется углами. Для создания благопри-
ятных условий врезания зубьев в обрабатываемый матери-
ал их главные режущие кромки располагают под углом на-
клона к осевой плоскости фрезы. Для торцовых фрез этот
угол обозначают буквой л, для цилиндрических — щ.
РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ
И ОХЛАЖДЕНИЯ
ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
РЕЖИМ РЕЗАНИЯ
Для обработки деталей фрезерный станок настраивают
на определенный режим резания, который состоит из четы-
рех элементов — ширины фрезерования, глубины резания,
подачи и скорости резания.
Глава 4. Основные процессы, происходящие... 113
Шириной фрезерования б считается ширина поверхно-
сти, обрабатываемой за один проход заготовки относитель-
но фрезы (мм).
Глубиной резания I называется толщина слоя металла,
срезаемого за один проход заготовки относительно фрезы
(мм).
Для всех видов фрезерных работ ширина фрезерования
измеряется вдоль оси фрезы, а глубина резания — в ради-
альном направлении, за исключением обработки плоско-
стей торцовыми-и концевыми фрезами, когда их ось пер-
пендикулярна обрабатываемой поверхности.
Подачей называется путь, проходимый заготовкой отно-
сительно фрезы в единицу времени. Различают три вида
подач: на зуб, на оборот и минутную.
Подача на зуб Sr — это путь перемещения заготовки за
время поворота фрезы на один зуб (мм/зуб).
Подачей на оборот So является путь перемещения заго-
товки за время поворота фрезы на один оборот (мм/об).
Минутной подачей называют путь перемещения заго-
товки за одну минуту (мм/мин).
Зависимости указанных подач выражаются формулами:
s0=sz-z
SM — Sq • n — Sz • Z • n
где z — число зубьев фрезы; n — частота вращения фрезы в
минуту, об/мин.
Скоростью резания v называется путь, проходимый наи-
более удаленной от оси вращения точкой режущей кромки
фрезы в минуту. В технике скорость резания принято изме-
рять в метрах в минуту (м/мин).
Формула для расчета скорости резания в данных услови-
ях работы фрезы может быть выведена из следующих рас-
суждений.
114
Справочник фрезеровщика
За каждый оборот точка режущей кромки фрезы диа-
метром D (мм) совершит путь, равный длине окружности
ttD (мм). За п оборотов в минуту этот путь будет равен uDn
(мм/мин). Для перевода размерности скорости резания в
метры в минуту полученное выражение делится на 1000.
ОХЛАЖДЕНИЕ И СМАЗКА
ПРИ РЕЗАНИИ
Для уменьшения износа фрезы вследствие высокой
температуры нагрева и трения в процессе резания реко-
мендуется применять смазывающе-охлаждающие жидкости
(СОЖ). Для этой цели наиболее часто используются эмуль-
сии, представляющие собой 5—10 %-й раствор эмульсола в
воде. Благодаря наличию в эмульсоле минерального мас-
ла и поверхностно-активных веществ эмульсии, наряду с
хорошим охлаждением, оказывают также смазывающее
действие.
При общепринятом способе охлаждения поливом жид-
кость подводится к фрезе сверху или сбоку плоской непре-
рывной струей. Подавать ее следует одновременно с нача-
лом резания при среднем расходе жидкости 10-20 л/мин.
Такой способ охлаждения рекомендуется применять при
обработке сталей и цветных металлов быстрорежущими
фрезами.
Для расширения области использования СОЖ, включая
фрезерование чугуна и обработку деталей твердосплавными
фрезами жидкость подают в зону резания в распыленном
состоянии с помощью инжекторной установки. Выходя из
сопла, струя воздушно-жидкостной смеси, расширяясь, ох-
лаждается и, соприкасаясь с нагретыми зубьями фрезы,
интенсивно испаряется. Такой способ охлаждения позво-
ляет намного сократить расход СОЖ на резание и значи-
Глава 4. Основные процессы, происходящие... 115
тельно повысить общую продолжительность работы фрез.
В качестве СОЖ для быстрорежущих фрез рекомендуется
применять 1,5 %-ю эмульсию, для твердосплавных — инду-
стриальное масло марки И-20А.
Глава 5. СВЕДЕНИЯ
О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ
ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ
Содержание технологического процесса в значи-
тельной степени зависит от организации произ-
водства или от его типа. В машиностроении разли-
чают три основных типа производства: единичное, серий-
ное и массовое. Главными признаками их являются коли-
чество и степень повторяемости изготавливаемых деталей.
В единичном производстве детали изготавливаются по-
штучно или небольшими партиями, которые в дальнейшем
не повторяются. Обработка их ведется в основном на уни-
версальных станках с помощью приспособлений и инструмен-
тов общего назначения. Порядок изготовления деталей со-
ставляется в виде технологического маршрута по видам обра-
ботки. В таком производстве наиболее широко используется
труд высококвалифицированных рабочих, способных гра-
мотно решать технологические вопросы в пределах своей
профессии. Характерными примерами единичного произ-
водства могут служить опытные заводы, эксперименталь-
ные и ремонтные цехи предприятий, в которых изготовле-
ние деталей носит разовый характер.
Глава 5. Сведения о технологическом... 117
II .JWti.HWibi* W1DBTIW.>W№ 1<1»»^.<ТД'ЛГ| Д1>|ММ ОЬИЦЩ I .ILI.I..' I I lllUHHil
ПОНЯТИЕ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ
ПРОЦЕССАХ
Материалы и полуфабрикаты, поступающие на пред-
приятие, в результате действий всего производственного
коллектива превращаются в готовые изделия. Весь этот
комплекс взаимосвязанных действий называется производ-
ственным процессом.
Производственный процесс представляет собой сово-
купность всех действий людей и орудий производства, не-
обходимых для изготовления или ремонта выпускаемых
изделий. В производственный процесс входят не только
основные, непосредственно связанные с изготовлением
деталей и сборкой изделий, но и все вспомогательные про-
цессы, обеспечивающие возможность изготовления про-
дукции (например, транспортирование материалов и дета-
лей, контроль деталей, изготовление приспособлений и
инструмента, ремонт оборудования, заточка инструмента
и т. д.).
Технологический процесс является частью производствен-
ного процесса, содержащей действия по изменению и по-
следующему определению состояния предмета производ-
ства, т. е. непосредственно связанная с изменением формы,
размеров и свойств обрабатываемой заготовки, выполняе-
мые в определенной последовательности.
В зависимости от характера выполняемых работ в пре-
делах машиностроительного предприятия различают техно-
логические процессы механической, термической, литей-
ной, кузнечной обработок и др.
Технологический процесс существенно влияет на эконо-
мические показатели работы производственного коллектива.
Поэтому он должен обеспечивать не только необходимое
118
Справочник фрезеровщика
качество производимых изделий и высокую производитель-
ность труда, но также наименьшие материальные затраты,
связанные с его осуществлением.
Технологический процесс состоит из ряда операций.
Операция начинается с момента установки заготовки на
станок, включает всю последующую ее обработку и снятие
со станка. Операция является основным элементом при
разработке, планировании и калькуляции технологического
процесса обработки заготовок или сборки машйн. Опера-
цию можно выполнять за одну или несколько установов
заготовки.
Операция может быть выполнена за один или несколь-
ко переходов. Технологическим переходом называется за-
конченная часть операции, которая характеризуется неиз-
менностью обрабатываемой поверхности, режущего инст-
румента и режима работы станка (частота вращения, подача
и глубина резания). Следующий переход начинается тогда,
когда изменяется какой-либо из этих параметров.
Вспомогательный ход — законченная часть операции,
состоящая из действий человека и (или) оборудования, ко-
торые не сопровождаются изменением формы, размеров и
шероховатости поверхности, но необходимы для выполне-
ния технологического перехода (например, установка заго-
товки, закрепление фрезы на оправке, смена, подвод и от-
вод инструмента и т. д.).
Рабочий ход — законченная часть технологического пе-
рехода, состоящая из однократного перемещения инстру-
мента относительно заготовки, сопровождаемого измене-
нием формы, размеров, шероховатости поверхности или
свойств заготовки.
Технологический переход состоит из одного или несколь-
ких рабочих ходов. Например, черновое фрезерование
плоскости с большим припуском на обработку может быть
произведено за два или более рабочих ходов.
Глава 5. Сведения о технологическом...
119
Цикл технологической операции — интервал календарно-
го времени от начала до конца периодически повторяющей-
ся технологической операции независимо от числа изготов-
ляемых изделий. Такт выпуска — интервал времени, через
который производится выпуск изделии определенного наи-
менования, типа размера и исполнения. При этом под из-
делием понимают предмет или совокупность предметов,
подлежащих изготовлению на предприятии.
Ритм выпуска — количество изделий определенного
наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в
единицу времени.
Механическая обработка осуществляется на металлоре-
жущих станках путем срезания с поверхностей заготовки
определенного слоя металла — припуска. Одним из ее ви-
дов является фрезерование.
Прежде чем приступить к обработке детали в целом, —
фрезеровщик должен четко представить себе технические
требования, пред ъявляемые к точности выполняемой рабо-
ты, последовательность и способы обработки поверхностей
детали, способы установки заготовок на станке, необходи-
мые приспособления и инструменты, режимы резания. Весь
этот перечень профессиональных вопросов и определяет
теоретическое содержание технологического процесса, ко-
торый в виде маршрутной или технологической карты слу-
жит руководящим документом для практической деятель-
ности работников предприятия.
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА
Для последовательного осуществления технологического
процесса его расчленяют на отдельные части или элементы:
120
Справочник фрезеровщика
операции, установи, позиции, переходы и проходы, отли-
чающиеся между собой объемом выполняемых работ.
Операцией называется законченная часть технологиче-
ского процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Но-
вая операция начинается, когда рабочий, закончив одну и
ту же часть обработки всех деталей из партии, переходит к
их дальнейшей обработке.
Количество операций в технологическом процессе зави-
сит от величины изготавливаемой партии, количества стан-
ков, на которых ведется обработка, и сложности деталей.
Например, если фрезеровщик обрабатывает только одну
деталь на одном станке, то все действия, производимые над
ней, будут составлять одну операцию. Когда же эта деталь
обрабатывается последовательно на нескольких станках, то
технологический процесс будет состоять из соответствую-
щего им количества операций.
При изготовлении деталей партиями нецелесообразно
непрерывно производить полную обработку каждой из них.
Более выгодно сначала обработать одну или часть поверх-
ностей у всех деталей, а затем перестроить станок и присту-
пить к обработке других поверхностей и т. д., то есть разде-
лить технологический процесс на несколько операций.
Причем для неавтоматизированных станков с увеличением
партии деталей выгоднее расчленять этот процесс на боль-
шее количество мелких операций так, чтобы объем работы
в каждой из них не нуждался в какой-либо перестройке
станка, связанной с установкой фрезы на размеры обраба-
тываемых поверхностей, или изменении режима резания.
Благодаря этому многократное выполнение минимального
количества действий в каждой мелкой операции ускоряет
приобретение рабочим автоматизма движений, что в свою
очередь способствует повышению производительности тру-
да. Исключением из общего правила являются случаи ис-
пользования наборов фрез при изготовлении деталей круп-
Глава 5. Сведения о технологическом...
121
ными партиями, когда количество операций в технологи-
ческом процессе сокращается за счет одновременной обра-
ботки нескольких поверхностей детали.
Пример фрезерной обработки небольшой партии (3 шт.)
планок с уступами. Заготовка — стальной брусок с размера-
ми 65x35x125 мм. При этом используется станок — верти-
кально-фрезерный модели 6Р11.
При установке заготовок в станочных тисках полная
обработка деталей совершается за шесть операций.
В 1-й операции обрабатывается одна из широких сторон
заготовки в размер 32,5 мм, которая в дальнейшем будет
служить установочной базой при фрезеровании других по-
верхностей детали.
Во 2—5-й операциях фрезеруются две боковые стороны
детали в размер 60 мм и два торца в размер 120 мм.
В 6-й операции концевой фрезой ведется последователь-
ная обработка двух уступов и верхней стороны детали (рис. 16).
Рве. 16. Обработка партии планок с уступами
122
Справочник фрезеровщика
Технологический процесс обработки более крупной
партии этих же деталей в количестве 20 штук целесообраз-
но несколько изменить й выполнить за восемь операций.
В 1-й и 2-й операциях обрабатываются широкие сторо-
ны детали в размер -30 мм, в 3—6-й операциях — боковые
стороны и торцы детали, соответственно, размером 60 и
120 мм при установке в тисках одновременно трех загото-
вок. В 7-й и 8-й операциях фрезеруются уступы (рис. 17).
Рис. 17. Обработка партии планок в количестве
20 шт.
8-я операции
Во втором варианте технологического процесса каждая
операционная работа осуществляется при неизменной на-
ладке и настройке станка, что способствует повышению
производительности труда. Первоочередная обработка ши-
роких сторон планки позволяет значительно сократить вре-
мя фрезерования боковых сторон и торцов за счет возмож-
ности закрепления в тисках одновременно трех заготовок.
Глава 5. Сведения о технологическом...
123
Устиновом называется часть технологической операции,
выполняемая при неизменном закреплении обрабатывае-
мых заготовок.
Обычно большинство фрезерных бпераций состоит из
одного технологического установа. В тех же случаях, когда
новый установ не нуждается в изменении наладки и на-
стройки станка (например, при фрезеровании двух одина-
ковых уступов на детали), операцию можно выполнять за
два или более установа.
Если используются поворотные приспособления, с по-
мощью которых можно придавать закрепленной заготовке
различные положения относительно фрезы, установы делят
на позиции. Позицией принято называть фиксированное
положение, занимаемое неизменно закрепленной обраба-
тываемой заготовкой совместно с приспособлением отно-
сительно инструмента или неподвижной части оборудова-
ния для выполнения определенной части операции.
После обработки одного уступа в позиции I поворотную
часть стола освобождают от фиксатора и разворачивают на
180 ’ для фрезерования второго уступа в позиции II (рис. 18).
Такой способ обработки позволяет повысить точность вза-
имного расположения поверхностей детали за счет устране-
ния погрешностей, возникающих при каждой новой уста-
новке заготовки в приспособлении.
Рис. 18. Позиционное фрезерование с двух сторон
124
Справочник фрезеровщика
За один уставов, или позицию, могут быть обработаны
с различными режимами резания несколько поверхностей.
Поэтому технологический процесс делят далее на более
мелкие элементы — переходы.
Переходом называется законченная часть технологиче-
ской операции, характеризуемая постоянством инструмента
и поверхностей, образуемых обработкой. Например, 6-я
операция выполняется за три перехода, так как здесь изме-
няются обрабатываемые поверхности при фрезеровании за
один установ двух уступов и плоскости.
Каждая поверхность детали может быть обработана за
несколько рабочих движений заготовки. Поэтому часть пе-
рехода, выполняемая при неизменном режиме резания за
одно движение заготовки в направлении подачи, называет-
ся проходом. За несколько проходов обычно фрезеруют
поверхности большой ширины или имеющие значительный
припуск.
ПОНЯТИЕ О БАЗАХ И ИХ ВЫБОРЕ
Базированием называется придание заготовке или Изде-
лию требуемого положения относительно выбранной сис-
темы координат.
База — это поверхность или выполняющее ту же функ-
цию сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая
заготовке или изделию и используемая для базирования.
Проектная база — база, выбранная при проектировании
изделия, технологического процесса изготовления или ре-
монта этого изделия.
Действительная база — база, фактически используемая
в конструкции, при изготовлении, эксплуатации или ре-
монте изделия. Схема базирования — схема расположения
опорных точек на базах заготовки или изделия.
Глава 5. Сведения о технологическом... 125
По ГОСТ 3.1107-73 установлены единые условные гра-
фические обозначения опор и зажимов, применяемые в тех-
нологической документации.
Смена баз — преднамеренная или случайная замена
одних баз другими с сохранением их принадлежности к
конструкторским, технологическим или измерительным
базам.
Погрешность базирования — отклонение фактически
достигнутого положения заготовки или изделия при бази-
ровании от требуемого.
Закрепление — приложение сил и пар сил к заготовке
или изделию для обеспечения постоянства их положения,
достигнутого при базировании.
Установка — процесс базирования и закрепления заго-
товки или изделия. Погрешность установки — отклонение
фактически достигнутого положения заготовки или изделия
при установке от требуемого.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БАЗАХ
Одним из важных условий получения требуемой точно-
сти размеров и взаимного расположения обрабатываемых
поверхностей является правильный выбор баз, используе-
мых для установки или измерения заготовок в процессе
обработки. В связи с этим различают технологические и
измерительные базы.
Технологической называется база, используемая для
определения положения заготовки или изделия в процессе
изготовления или ремонта. Такие базы могут состоять из
одной или сочетания нескольких поверхностей. Например,
при общепринятом способе закрепления в станочных тис-
ках технологической базой служат две поверхности заготов-
ки — нижняя (опорная) и боковая (рис. 19).
126
Справочник фрезеровщика
Рис. 19. Базирование заготовки в станочных тисках
Аналогичный случай имеет место при закреплении заго-
товки на столе станка с помощью упора и прижима. Если же
заготовку закрепить в тисках и поджать торцом к регулируе-
мому упору, то технологическая база будет состоять из трех
поверхностей: нижней, боковой, торцовой. Одну базовую
поверхность имеет заготовка, закрепленная на столе станка,
а также заготовка типа вала, установленная на призмах.
База, используемая для определения относительного по-
ложения заготовки или изделия и средств измерения, назы-
вается измерительной. Такими базами могут служить повер-
хности, линии или точки детали, от которых задаются разме-
ры на рабочем чертеже. Например, для глубины паза 12 мм
(рис. 20, а) — это верхняя сторона детали, а для размеров 20
и 16 мм — соответственно левые боковые стороны детали и
паза, для размеров 18, 36 и 16 (рис. 20, б) — нижняя сторо-
на детали, ее левая сторона и правая сторона паза; для ос-
нования корпуса подшипника (рис. 20, в) — горизонтальная
центровая линия отверстия.
Глава 5. Сведения о технологическом...
127
Рис. 20. Примеры простановки размеров
Для уменьшения погрешностей размеры детали в про-
цессе обработки следует отсчитывать от измерительных
баз.
Различают также черновые (необработанные), чистовые
(обработанные) и основные базы.
Основной называется база, принадлежащая данной де-
тали или сборочной единице и используемая для определе-
ния ее положения в изделии. Например, отверстие зубчатого
колеса, нижняя плоскость корпуса подшипника (рис. 20, в)
являются для них основными базами.
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ
Такие базы не указываются на рабочем чертеже, поэто-
му при их выборе следует руководствоваться рядом практи-
ческих правил.
1. В качестве черновой базы для первой установки заго-
товки рекомендуется выбирать наибольшую по пло-
щади поверхность, имеющую наименьший припуск
или не подлежащую обработке. Соблюдение этого
правила обеспечивает надежное закрепление заготов-
ки на станке, правильное расположение обработанных
поверхностей к необрабатываемым снижает вероятность
128 Справочник фрезеровщика
.411U1U хМЧкЯЛМЬЛТ' Н- 1 I ! II- Ь*лмвш«г^втм» ЛМ Л-Г*
появления остаточной черноты на обработанных по-
верхностях детали.
2. Черновую базу можно использовать только один раз
(для первой установки заготовки на станке). Это оз-
начает, что заготовку нельзя снимать со станка до тех
пор, пока не будет подготовлена чистовая база для
следующей установки.
3. Для уменьшения погрешностей взаимного располо-
жения поверхностей детали количество используемых
для ее установки на станке технологических баз дол-
жно быть минимальным. При этом поверхности дета-
ли с точным взаимным расположением следует обра-
батывать от единой технологической базы.
4. При обработке деталей партиями технологические и
измерительные базы необходимо совмещать. Напри-
мер, при фрезеровании паза левая боковая сторона и
торец заготовки, которые служат измерительными
базами для размеров (см. рис. 20, а) и/, используют-
ся в качестве установочной базы. Это же правило дол-
жно быть выдержано и в отношении деталей, изобра-
женных на рис. 20, б, — их левые боковые стороны,
являющиеся измерительными базами для расположе-
ния пазов по ширине, следует поджать к подвижной
губке тисков. Благодаря этому можно избежать мно-
гократной установки фрезы на размеры обрабатыва-
емой поверхности за счет использования первона-
чальной настройки станка.
БАЗИРОВАНИЕ ОБРАБАТЫВАЕМЫХ
ДЕТАЛЕЙ
Из механики известно, что абсолютно твердое тело в
пространстве имеет шесть степеней свободы, т. е. оно может
Глава 5. Сведения о технологическом... 129
перемещаться в трех взаимно перпендикулярных направле-
ниях по осям х, у, z и поворачиваться вокруг этих осей. Что-
бы закрепить твердое тело в пространстве в определенном
положении, надо лишить его этих шести степеней свободы.
При установке заготовки на станке необходимо обеспе-
чить вполне определенное ее положение относительно ре-
жущего инструмента, так как от этого в значительной мере
зависит точность обработанной детали.
На рис. 21 показана схема установки на шесть точек за-
готовки, имеющей форму параллелепипеда. Нижней уста-
новочной базой заготовку устанавливают на три точки
(штифта): 1, 2 и 3. Заготовка при этом лишилась трех сте-
пеней свободы, а именно: поворота вокруг осей х и у и пе-
ремещения вдоль оси z. Прижав заготовку к двум направ-
ляющим точкам (штифтам) 4 и 5, мы лишаем ее еще двух
степеней свободы — поворота вокруг оси z и перемещения
вдоль оси х. Чтобы лишить заготовку последней, шестой
степени свободы — перемещения вдоль оси у, достаточно
опорную плоскость прижать к штифту 6.
Таким образом, для получения вполне определенной
установки заготовки в приспособлении необходимо и дос-
таточно иметь шесть опорных точек, из которых три нахо-
дятся в установочной плоскости, две — в направляющей и
одна — в опорной. Это правило в технологии машиностро-
ения носит название «правило шести точек».
Однако не всегда требуется обеспечить вполне опреде-
ленное положение заготовки. Например, при фрезеровании
паза в бруске, закрепленном в тисках, его, как правило, ус-
танавливают на две подкладки, реализующие три точки в
установочной плоскости, и прижимают к неподвижной губ-
ке тисков, реализующей две точки в направляющей плоско-
сти. Шестая точка в опорной плоскости отсутствует, так как
в данном случае не требуется обеспечить вполне определен-
ное положение опорной плоскости бруска (рис. 22).
\ *
5. Справочник фрезеровщика
Рис. 21. Схема установки призматической
заготовки
Глава 5. Сведения о технологическом...
131
Подкладки
Рис. 22. Закрепление бруска в тисках
При базировании цилиндрической детали на призме
она лишается четырех степеней свободы четырьмя непо-
движными одноточечными опорами 1—4. Оставшихся двух
степеней свободы — перемещение детали вдоль оси у (вдоль
призмы) и вращение детали вокруг оси она лишается с
помощью еще двух одноточечных опор 5 и 6. Для этого не-
обходимо в точке 5 поставить упор, а в точке 6 — шпонку
(рис. 23).
Ступенчатые валы нельзя устанавливать на две непо-
движные призмы, как показано, например, на рис. 23. В
этом случае неточность размеров по диаметру ступеней
вала, полученная после их токарной обработки, будет изме-
нять положение оси вала по высоте. Поэтому при установ-
ке ступенчатых валов следует применять одну призму, не-
подвижную по высоте, а другую — регулируемую.
Иногда при фрезеровании заготовку устанавливают на
магнитном столе, закрепленном на столе фрезерного стан-
ка, только по трем опорным точкам. Для фиксации положе-
ния заготовок, имеющих точные отверстия и плоскости
(шатуны, блоки цилиндров, корпусные детали и т. д.), вме-
сто базирования по установочной направляющей и опорной
плоскостям применяют базирование по плоскости и двум
132
Справочник фрезеровщика
Рис. 23. Базирование вала на призме
отверстиям, перпендикулярным к ней, и по плоскости и
параллельному ей отверстию.
При выборе баз нужно действовать так: в первой стадии
механической обработки, когда ни одна поверхность не об-
работана, ее устанавливают на необработанные поверхности,
которые называют черновыми базами. При выборе черновых
баз исходят из следующего. Для заготовок, не обрабатываю-
щихся кругом, нужно применять в качестве черновых баз
поверхность, которая не обрабатывается совсем. Эта повер-
хность будет иметь наименьшее смещение относительно
Глава 5. Сведения о технологическом... 133
обработанных поверхностей. Для заготовок, обрабатывае-
мых кругом, за черновые базы следует принимать поверх-
ность с "наименьшим припуском на обработку. Это служит
гарантией, что, когда она будет обрабатываться, не появится
брак из-за недостатка припуска на этой поверхности..
Необходимо использовать принцип совмещения (един-
ства) баз, т. е. при выборе баз различного назначения сле-
дует стремиться использовать одну и ту же поверхность в ка-
честве различных баз, так как это способствует повышению
точности обработки. Например, в качестве установочной
базы целесообразно использовать конструкторскую или из-
мерительную базу. Также нужно соблюдать принцип посто-
янства баз, т. е. использовать в качестве установочных баз
одни и те же поверхности. Если постоянство базы не может
быть выдержано, то за новую установочную базу необходи-
мо выбрать какую-либо обработанную поверхность.
Виды баз по назначению
Конструкторская база — база, используемая для опреде-
ления положения детали или сборочной единицы в изделии.
Под сборочной единицей понимают изделие, составные ча-
сти которого подлежат соединению между собой на предпри-
ятии-изготовителе посредством сборочных операций.
Вспомогательная база — конструкторская база, принад-
лежащая данной детали или сборочной единице и исполь-
зуемая для определения положения присоединяемого к ним
изделия.
Технологическая база — база, используемая для опреде-
ления положения заготовки или изделия в процессе изго-
товления или ремонта.
Измерительная база — база, используемая для определе-
ния относительного положения заготовки или изделия и
средства измерения.
134 Справочник фрезеровщика
w*#wiU8rq^jWTj»w •avguw^^awfayaagF^tfeag«ьг»^ш^^л4т14яж^*ш^»^-л1лась^мв . «лгчямшк
Виды баз по лишаемым степеням свободы
Установочная база — база, лишающая заготовку или из-
делие трех степеней свободы — перемещения вдоль одной
координатной оси и поворота вокруг двух осей.
Направляющая база — база, лишающая заготовку или
изделие двух степеней свободы — перемещения вдоль од-
ной координатной оси и поворота вокруг другой оси.
Опорная база — база, лишающая заготовку или изделие
одной степени свободы — перемещения вдоль одной коор-
динатной оси или поворота вокруг оси.
БАЗИРОВАНИЕ ЗАГОТОВОК
Одним из важных условий получения требуемой точно-
сти размеров и взаимного расположения обрабатываемых
поверхностей является правильный выбор баз, используе-
мых для установки или измерения заготовок в процессе
обработки. В связи с этим различают технологические и
измерительные базы.
Технологической называется база, используемая для оп-
ределения положения заготовки или изделия в процессе
изготовления или ремонта. Такие базы могут состоять из
одной или сочетания нескольких поверхностей. Например,
при общепринятом способе закрепления в станочных тис-
ках технологической базой служат две поверхности заготов-
ки — нижняя (опорная) и боковая, поджимаемая к непо-
движной губке тисков. Аналогичный случай имеет место
при закреплении заготовки на столе станка с помощью упо-
ра и прижима. Если же заготовку закрепить в тисках и под-
жать торцом к регулируемому упору, то технологическая
база будет состоять из трех поверхностей: нижней, боковой
и торцовой. Одну базовую поверхность имеет заготовка,
Глава 5. Сведения о технологическом...
135
закрепленная на столе станка, а также заготовка типа вала,
установленная на призмах.
Измерительной называется база, используемая для оп-
ределения относительного положения заготовки или изде-
лия и средств измерения. Такими базами могут служить
поверхности, линии или точки детали, от которых задают-
ся размеры на рабочем чертеже. Например, для глубины
паза 12 мм — это верхняя сторона детали, а для размеров
20 и 16 мм — соответственно левые боковые стороны де-
тали и паза; для размеров 18, 36 и 16 — нижняя сторона де-
тали, ее левая сто]эона и правая сторона паза; для основа-
ния корпуса подшипника — горизонтальная центровая
линия отверстия.
ОБЩИЕ И МЕЖПЕРЕХОДНЫЕ ПРИПУСКИ
НА ОБРАБОТКУ
Общим припуском на обработку называется слой метал-
ла или материала, удаляемый в процессе выполнения всех
операций обработки данной поверхности детали. Он равен
разности размеров заготовки и готовой детали.
Межпереходным припуском на обработку называется
слой металла или материала, оставленного после данно-
го перехода для выполнения последующего перехода об-
работки.
Вопрос о выборе припусков имеет большое значение. От
величины припуска зависит количество стружки. Удаление
лишних слоев металла требует дополнительной затраты вре-
мени, расхода электроэнергии и т. д. Поэтому чрезмерно
большие припуски снижают производительность обработ-
ки. При выборе припусков следует уменьшать общие и
межпереходные (промежуточные) припуски на обработку,
в особенности в условиях массового и крупносерийного
136
Справочник фрезеровщика
производства. Заготовки по своим размерам и форме дол-
жны максимально приближаться к готовой детали.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ
ДОКУМЕНТАЦИЯ
Единая система технологической подготовки производ-
ства (ЕСТПП) — установленная государственными стандар-
тами система организации и управления процессом техноло-
гической подготовки производства, предусматривает широ-
кое применение прогрессивных технологических процессов,
стандартной технологической оснастки и оборудования,
средств автоматизации и механизации производственных
процессов, инженерно-технических и управленческих работ.
Основными пунктами технологической подготовки
производства являются: обеспечение технологичности кон-
струкции изделия; разработка технологических процессов;
проектирование и изготовление средств технологического
оснащения; управление процессом технологической подго-
товки производства.
Разработана и внедряется Единая система технологиче-
ской документации (ЕСТД). ЕСТД — комплекс государ-
ственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные
правила и положения разработки, оформления, комплекта-
ции и обращения технологической документации, приме-
няемой в производстве всеми машиностроительными и
приборостроительными организациями и предприятиями.
ЕСТД дает возможность обмена технологическими доку-
ментами между организациями и предприятиями без их
переоформления.
Основными видами технологических документов
(ГОСТ. 3.1102-74) являются: маршрутная карта, карта эски-
Глава 5. Сведения о технологическом... 137
•• —А. “ 1—1 - .^VJaCJWM-IW»^ T*<llW fll Щй .KWr^Cyixa
зов, технологическая инструкция, ведомость оснастки’ опе-
рационная карта и др.
Маршрутная карта — технологический документ, содер-
жащий описание технологического процесса изготовления
или ремонта изделия (включая контроль и перемещения) по
всем операциям различных видов и технологической после-
довательности с указанием данных об оборудовании, осна-
стке, материальных и трудовых нормативах.
Карта эскизов — технологический документ, содержа-
щий эскизы, схемы и таблицы, необходимые для выполне-
ния технологического процесса, операции, технологическо-
го перехода или ремонта изделия (включая контроль и пе-
ремещения).
Технологическая инструкция — технологический доку-
мент, содержащий описание приемов работы или технологи-
ческих процессов изготовления или ремонта изделия (вклю-
чая контроль и перемещения), правил эксплуатации средств,
технического оснащения, описание физических и химиче-
ских явлений, возникающих при отдельных операциях.
Ведомость оснастки — документ, содержащий перечень
стандартных и специальных приспособлений, необходимых
для оснащения технологического процесса изготовления
изделия.
Операционная карта — технологический документ, со-
держащий описание технологической операции с указани-
ем переходов, режимов обработки и данных о средствах тех-
нологического оснащения.
г
ПОСТРОЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
МАРШРУТА ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
Основной частью технологического процесса, отража-
ющей главным образом рациональную последовательность
138
Справочник фрезеровщика
обработки детали, является технологический маршрут. Про-
цесс его построения представляет собой технологическую
задачу и, следовательно, может иметь несколько решений,
из которых только одно окажется наиболее рациональным.
Поэтому для сообщения количества поисковых действий
при выборе оптимального технологического варианта поря-
док разработки технологического маршрута целесообразно
свести в единую логическую схему, состоящую из трех по-
следовательно осуществляемых стадий:
1) изучения исходных данных;
2) подготовки к построению технологического маршрута;
3) построение технологического маршрута.
Действия на 1-й стадии — изучение исходных данных
(рабочего чертежа, заготовки, количества деталей в партии
и возможностей станка). Для построения технологическо-
го маршрута они нуждаются в некотором дополнении. Рас-
сматривая рабочий чертеж, следует, кроме определения тех-
нических требований, предъявляемых к точности обработ-
ки и материалу детали, установить ее форму и характер
термообработки. Если деталь должна подвергаться закалке,
то ее точные поверхности необходимо обработать предвари-
тельно с припуском (0,3—0,5 мм на сторону) на последую-
щее шлифование.
Сопоставляя заготовку с чертежом детали, надо убедить-
ся в достаточности припусков на обработку и установить их
распределение по отдельным поверхностям.
По величине партии деталей необходимо принять реше-
ние о степени расчленения технологического маршрута. Если
предстоит обработать только одну деталь на одном станке, то
весь технологический маршрут будет состоять из одной опе-
рации, разделенной на более мелкие элементы — установи и
переходы. Для обработки деталей в количестве более одной
штуки технологический маршрут делят на ряд операций, ко-
личество которых следует принимать тем большим, чем круп-
Глава 5. Сведения о технологическом... 139
нее партия деталей. При изучении технической характеристи-
ки и фактического состояния станка надо наметить пути мак-
симального использования его возможностей.
На 2-й стадии технологической подготовки разрешают-
ся вопросы выбора способов обработки, технологических
баз и способов установки заготовок на станке.
При выборе способов обработки исходят из общего
принципа наибольшей производительности, который за-
ключается в следующем: из всех возможных способов необ-
ходимо выбирать такие, которые в данных условиях позво-
ляют получить наибольшую производительность. Напри-
мер, фрезерование плоскостей целесообразно выполнять
торцовыми фрезами, открытые пазы и уступы — дисковы-
ми. В крупных партиях пазы и уступы, расположенные с
одной стороны детали, выгодно фрезеровать набором фрез.
В этих же условиях целесообразно пользоваться множе-
ственным способом фрезерования заготовок, установлен-
ных на станке по нескольку штук, когда их обработка ведет-
ся последовательно или параллельно (одновременно) за
одно движение стола станка в направлении подачи. ,
Соответственно принятым базам выбирают способы ус-
тановки заготовок на станке в зависимости от их размеров
и формы. При универсальных фрезерных работах для этой
цели применяют ранее рассмотренные способы установки
заготовок в станочных тисках, на столе станка, на угловых
плитах, призмах и в других приспособлениях общего назна-
чения. Для выработки деталей крупными партиями преиму-
щественно пользуются различными специальными много-
местными приспособлениями.
На 3-й стадии завершается работа по построению техно-
логического маршрута, которая заключается в установлении
последовательности обработки, количества и состава опера-
ций. При этом рекомендуется руководствоваться следую-
щими практическими правилами:
140 Справочник фрезеровщика
ми -^^явшяиж^мчат —
I. В первую операцию (установ) должны быть включе-
ны переходы по подготовке последующей чистовой
технологической базы, в качестве которой целесооб-
разно принимать основную базу.
2. Для подготовки чистовой технологической базы у за-
готовок типа сложных отливок (с отверстиями, бобыш-
ками или радиусными необрабатываемыми поверхно-
стями) вначале следует выполнить разметку, линии
которой затем используются для выверки заготовки на
станке. Например, корпус подшипника имеет радиус-
ную поверхность, в центре которой должно быть обра-
ботано отверстие. Поэтому, прежде чем фрезеровать
основную базу, необходимо произвести разметку это-
го отверстия, т. е. нанести на поверхность заготовки
центровые линии, по которым с помощью рейсмуса и
угольника следует выверить ее установку на станке.
3. В операцию не включать переходы, нуждающиеся в зна-
чительной переналадке станка (смена фрезы, приспо-
собления, дополнительная выверка заготовки и др.).
4. Переходы, ослабляющие общую жесткость обрабаты-
ваемой заготовки или ухудшающие условия крепле-
ния ее на станке, следует выполнять в последнюю
очередь. К таким переходам можно отнести: фрезеро-
вание глубоких пазов, крупных уступов, фасонных
поверхностей и т. д.
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Одним из основных принципов построения технологи-
ческого процесса является принцип совмещения техниче-
ских, экономических и организационных задач, решаемых в
данных производственных условиях. Технологический про-
Глава 5. Сведения о технологическом...
141
цесс должен безусловно обеспечить выполнение всех требо-
ваний к точности и качеству деталей и изделий в целом, пре-
дусмотренных чертежами и техническими условиями, при
наименьших затратах труда и минимальной себестоимости.
При проектировании технологических процессов меха-
нической обработки исходными являются следующие дан-
ные: программное задание; чертежи и технические условия
на изготовление и приемку изделия; вид заготовки, завися-
щий от размера партии, материала, геометрической формы
и размеров детали и т. д.
Существуют два случая разработки технологических
процессов. Первый, когда для производства машин проек-
тируются новые заводы или цехи завода и, следовательно,
свободен выбор оборудования, производственных площа-
док и прочих технических средств, составляющих производ-
ственный процесс. Второй, наиболее распространенный,
когда на базе действующего завода с учетом технической
оснащенности организуют производство нового изделия.
В этом случае разработка технологии изготовления подчи-
нена конкретной производственной обстановке.
Разработка технологических процессов ведется в следу-
ющей последовательности:
1. Знакомятся с назначением изделия, изучают чертежи
деталей и технические условия на их изготовление.
2. Проводят анализ технологичности конструкции детали.
3. Выбирают способ получения заготовки для деталей в
зависимости от размера партии и материала.
4. При выборе заготовки, а также при разработке техно-
логического процесса формообразования поверхно-
стей необходимо использовать методы малоотходной
и безотходной технологии.
5. По чертежам деталей определяют базирующие по-
верхности (черновые и чистовые), по которым будет
производиться крепление детали. Назначают первую
142 Справочник фрезеровщика
исходную операцию, используя правило выбора чер-
новых баз.
6. Последовательность и характер операций определя-
ются конфигурацией, точностью и шероховатостью
обрабатываемых поверхностей, заданных по чертежу
детали. В большинстве случаев обработку заготовки це-
лесообразно производить в несколько операций: а) чер-
новая обработка, при которой снимают основную
часть общего припуска; б) получистовая и чистовая
обработка, при которой обеспечивается в основном
заданная точность; в) отделочная обработка, при ко-
торой обеспечивается требуемая шероховатость по-
верхности и точность формы и размеров детали.
7. Для каждой операции выбирают станок, приспособ-
ление, режущий, вспомогательный и измерительный
инструменты, охлаждение с учетом количества одно-
временно обрабатываемых деталей.
8. Для каждого перехода определяют расчетные разме-
ры обрабатываемых поверхностей, число рабочих хо-
дов и режимы резания.
9. Для каждого рабочего хода нормируют основное техно-
логическое (машинное) и вспомогательное время и др.
Процесс механической обработки для массового и круп-
носерийного производства может осуществляться двумя ме-
тодами: с концентрацией или дифференциацией операции.
Концентрацией операции называется соединение несколь-
ких операций в одну, более сложную, а дифференциацией —
расчленение операций на несколько более простых.
Обработка заготовок набором фрез, на многошпиндель-
ных станках, токарных автоматах и полуавтоматах, агрегатных
станках выполняется по методу концентрации операций.
На основные детали рекомендуется разработать 2—3 ва-
рианта технологического процесса, чтобы определить наи-
более экономичный при заданных условиях обработки.
Глава 5. Сведения о технологическом...
143
Конструкция машины должна быть технологичной. Тех-
нологичность конструкции — совокупность свойств конст-
рукции изделия, обеспечивающих оптимальность затрат
труда, средств, материалов и времени при технической под-
готовке производства, изготовлении, эксплуатации и ре-
монте по сравнению с соответствующими показателями
однотипных конструкций того же назначения при обеспе-
чении установленных значений Показателей качества и при-
нятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.
Различают производственную и эксплуатационную тех-
нологичность конструкции. Производственная технологич-
ности конструкции проявляется в сокращении затрат средств
и времени на конструкторскую подготовку производства
(КПП) и технологическую подготовку производства (ТПП).
Эксплуатационная технологичность конструкции изделия
проявляется в сокращении затрат времени и средств на тех-
ническое обслуживание и ремонт изделия.
ОФОРМЛЕНИЕ МАРШРУТНОЙ
И ОПЕРАЦИОННОЙ КАРТ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Технологический процесс механической обработки
оформляется на специальных картах, форма которых опре-
делена.
Карту эскизов следует разрабатывать для операций и пе-
реходов. На карте эскизов должны быть указаны данные,
необходимые для выполнения технологического процесса
механической обработки (размеры, предельные отклонения,
обозначение шероховатости поверхностей, технические тре-
бования и т. д.). Обрабатываемые поверхности следует обво-
дить сплошной линией толщиной (2—3) • S, где S — толщина
сплошной основной линии. На эскизах все обрабатываемые
144
Справочник фрезеровщика
поверхности нумеруют арабскими цифрами. Номер обраба-
тываемой поверхности проставляют в окружности диамет-
ром 6—8 мм и соединяют выносной линией с изображени-
ем этой поверхности. Эскиз показывает состояние обрабаты-
ваемых поверхностей детали, полученных после окончания
данной операции или перехода. На эскизе приводится изоб-
ражение режущего инструмента в конце хода и способ креп-
ления заготовки. При этом размеры и предельные отклоне-
ния обрабатываемой поверхности в содержании операции
(перехода) не указываются, например: «фрезеровать шпо-
ночную канавку 1», «развернуть отверстие 2». Нумеровать
поверхности следует по часовой стрелке.
Правила записи технологических операций и переходов
установлены ГОСТ 3.1702-79. Наименование операции от-
ражает применяемый вид оборудования и записывается
прилагательным в именительном падеже, например «фре-
зерная» (все фрезерные станки, кроме зубо- и резьбофре-
зерных), «зубообрабатывающая» (станки — зубофрезерные,
зубодолбежные, зубострогальные и др.), «фрезерная с ЧПУ»
и др. Запись содержания операций следует выполнять в
форме маршрутного или операционного описания. Марш-
рутное описание содержания операции необходимо приме-
нять в единичном и опытном производстве. В серийном и
массовом производстве применяется операционное содер-
жание операций.
При записи содержания операции и перехода допуска-
ется полная или сокращенная форма записи. Сокращенную
запись следует применять при наличии графической иллю-
страции. Например, полная запись: «фрезеровать шпоноч-
ный паз, выдерживая размеры 1—4», сокращенная запись:
«фрезеровать шпоночный паз».
В содержании операции (перехода) должно быть вклю-
чено: ключевое слово, характеризующее метод обработки,
выраженное глаголом в неопределенной форме (например,
Глава 5. Сведения о технологическом...
145
фрезеровать, долбить зубья и т. д.); наименование обраба-
тываемой поверхности (например, плоскость, зубья и т. д.);
информация по размерам или их условным обозначениям;
дополнительная информация, характеризующая количе-
ство одновременно или последовательно обрабатываемых
поверхностей, характер обработки (например, предвари-
тельно, одновременно, по контуру и т. д.). Операции и пе-
реходы следует нумеровать арабскими цифрами в техноло-
гической последовательности.
Строгое выполнение разработанного технологического
процесса, оформленного в виде маршрутных и операционных
карг механической обработки, карг термической обработки и
т. д., т. е соблюдение технологической дисциплины, является
основным условием, обеспечивающим нормальный ход про-
изводства и получение высококачественной продукции.
ОФОРМЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
МАРШРУТА
Для производственного предприятия основным техно-
логическим документом является маршрутная карта, пре-
дусмотренная ЕСТД по ГОСТ 3.1105-74. Карта содержит
сведения о последовательности выполнения технологиче-
ских операций, их закреплении за цехами и производствен-
ными участками предприятия, применяемых станках, при-
способлениях и инструментах и другие данные.
Исходя из особенностей задач развития технологическо-
го мышления у учащихся (молодых рабочих), для учебных
целей целесообразно пользоваться несколько упрощенной
маршрутной картой, расчленив в ней операции на устано-
ви и переходы, иллюстрировав ее текст схемами технологи-
ческих установов. При заполнении такой карты рекоменду-
ется руководствоваться следующими правилами:
146 Справочник фрезеровщика
'ЯЛюпЯ-ъ Ж-* А» <здагм <*. I TMi | 1 • ИД -.rrwr'^-i W — -I II Т -IWM »>М—IWI iVIMlffF—W
1. Операции и переходы обозначать арабскими цифра-
ми (1, 2, 3 и т. д.), установи — прописными буквами
русского алфавита (А, Б, В и т. д.).
2. В графе «Содержание установов и переходов» указания
нужно выражать глаголом в повелительной форме: ус-
тановить, закрепить, фрезеровать. При этом размеры и'
предельные отклонения обрабатываемой поверхности
в тексте не указывать. Вместо них проставлять номер
размера поверхности из схемы технологического уста-
нови. Например, фрезеровать плоскость в размере,
фрезеровать открытый паз, фрезеровать скос.
3. В графе «Схемы установов» заготовки изображать в
произвольном масштабе в состоянии завершения опе-
рационной обработки. Обрабатываемые поверхности
обводить сплошными линиями увеличенной толщи-
ны (в 2-3 раза толще основной линии чертежа). Кро-
ме того, на схеме указываются размеры, подлежащие
выполнению в данной операции (установе), которые
нумеруются арабскими цифрами в кружках диамет-
ром 6—8 мм и располагаются вне контура детали в
направлении движения часовой стрелки. Схемы так-
же сопровождаются условными обозначениями опор,
зажимов, фрез.
Рассмотрим конкретный пример построения технологи-
ческого маршрута фрезерной обработки основания.
Исходные данные: чертеж детали, заготовка—прямо-
угольный прокат 75x35x115 мм из стали 45; количество де-
талей в партии — 20 шт.; станки — горизонтально- и верти-
кальнофрезерные моделей 6Р81Г и 6Р11.
В соответствии с логической схемой на 1-й стадии дей-
ствий изучаем исходные данные.
Деталь представляет собой призматическую планку с дву-
мя уступами, пазом, занижением и двумя скосами. К точно-
сти ее обработки предъявляются следующие требования.
Глава 5. Сведения о технологическом... 147
Размеры 42 и 10 мм должны быть выдержаны в пределах
допусков, обусловленных чертежом. Остальные размеры, на
которых не указаны предельные отклонения, должны удов-
летворять точности 14-го квалитета.
Точность геометрической формы оговорена чертежом
только для нижней поверхности детали, неплоскостность
которой не должна превышать 0,1 мм. Для прочих поверх-
ностей допустимые погрешности формы условно принима-
ются в пределах ’/ допуска соответствующего размера.
На чертеже указана точность расположения паза, не-
симметричность которого к боковым сторонам уступов не
должна превышать 0,1 мм.
Шероховатость поверхностей обозначена на чертеже до-
пустимой высотой неровностей Rz, которая для боковых
сторон уступов, паза и основания детали установлена не
более 20 мкм, а для остальных поверхностей — 80 мкм.
Материал детали — качественная углеродистая конст-
рукционная сталь с содержанием углерода 0,45 %.
Деталь термообработке не подлежит, поэтому ее полная
обработка завершается фрезерованием.
Заготовка — брусок из прямоугольного стального про-
ката имеет достаточный припуск (2,5 мм) на сторону по
всем габаритным размерам.
Небольшое количество деталей в партии (20 шт.) указы-
вает, что обработку их следует производить пооперационно.
Станки 6Р81Г и 6Р11 относятся к станкам 1-го размера.
На 2-й стадии действий выбираем способы, обработки,
технологические базы и способы установки заготовок на
станке.
Учитывая типы применяемых станков, обработку габа-
ритов сторон детали будем выполнять торцовыми фрезами,
уступов и скосов — наборами дисковых и угловых фрез, за-
нижения — концевой фрезой. Руководствуясь правилами вы-
бора технологических баз, для первой операций принимаем
148
Справочник фрезеровщика
черновую базу, состоящую из широкой и боковой сторон
заготовки. Для всех последующих операций (кроме 7-й)
единой чистовой технологической базой будет служить ос-
новная базовая поверхность детали.
Установку заготовок на станке будем выполнять в ста-
ночных тисках, соответственно принятым базам и учитывая
небольшие размеры и простую форму заготовок.
На 3-й, завершающей стадии действий, используя све-
дения об исходных данных, принятые способы обработки,
технологические базы и способы установки заготовок на
станке, а также руководствуясь правилами комплектования
и последовательности выполнения операций, технологи-
ческий маршрут расчленяем на десять операций.
В серийном производстве детали изготавливают перио-
дически повторяющимйся партиями. Их обрабатывают на
универсальных и частично на специальных станках, приме-
няя инструменты и приспособления как общего назначе-
ния, так и специальные. Технологический процесс разраба-
тывается по операциям, которые частично закрепляются за
определенными рабочими местами. В зависимости от вели-
чины партии изделий различают мелкосерийное, серийное
и крупносерийное производства. По такому типу организо-
ваны станкостроительные, инструментальные и некоторые
другие цехи и заводы.
Массовое производство характеризуется изготовлением
одних и тех же изделий в течение длительного времени.
Обработка их ведется преимущественно на специальных
станках с высокой степенью механизации и автоматизации.
Такие станки наиболее полно оснащаются высокопроизво-
дительными специальными инструментами и приспособле-
ниями. Технологический процесс разрабатывается подроб-
но по всем элементам с закреплением операций за опреде-
ленными станками. Оборудование размещается в строго
предусмотренной технологической последовательности.
Глава 5. Сведения о технологическом... 149
- • • - л» яилршжш1" .лж № * » г*«м«м«м
Примерами такого типа производства являются автомо-
бильные, тракторные, подшипниковые и другие заводы
массового изготовления изделий.
На завершающем этапе обучения молодой рабочий в
пределах своей профессии должен уметь самостоятельно
разрабатывать технологический процесс, уровень техниче-
ской грамотности которого служит одним из основных по-
казателей квалификационной зрелости фрезеровщика.
Работа по построению технологического процесса
включает выбор рационального технологического маршру-
та, приспособлений, инструментов, режимов резания и рас-
чет основного времени на выполнение каждого перехода.
Технологический маршрут разрабатывается на основа-
нии общих правил и принципов, а также сведений о выпол-
нении различных операционных фрезерных работ. Приспо-
собления, режущие и измерительные инструменты выбира-
ют соответственно принятым способам установки заготовок
на станке, способам обработки поверхностей и требуемой
точности. При этом следует учитывать тип производства.
В единичном и мелкосерийном производствах в основном
используются приспособления и инструменты общего на-
значения, предусмотренные действующими стандартами и
нормалями машиностроения. Для средне- и крупносерий-
ного производств характерно применение универсально-
наладочных, универсально-сборочных и многоместных
приспособлений, специальных фасонных фрез и жестких
контрольно-проверочных инструментов (пробок, скоб,
шаблонов). В массовом производстве используется главным
образом специальная оснастка для каждой технологической
операции.
В соответствии с ЕСТД (ГОСТ 3.1108-74) комплект-
ность и формы технологической документации устанавли-
ваются в зависимости от типа и характера производства.
Основным технологическим документом для всех типов
150 Справочник фрезеровщика
♦ x ж~:: л»»' .**.-, j»A* »- - W* »< yV »ЖЛЛ
производств является маршрутная карта (ГОСТ ЗЛ105-74),
которая для серийного и массового производства дополня-
ется операционными картами (ГОСТ 3.140-74), содержащи-
ми все необходимые сведения для осуществления техноло-
гических операций. При необходимости к операционным
картам могут прилагаться карты эскизов, в которые зано-
сятся поясняющие эскизы и схемы обработки и контроля.
Для развития технологического мышления молодого
рабочего целесообразно пользоваться учебной формой тех-
нологической карты, включающей все основные сведения
и иллюстрации к ним.
В графе «Приспособления» указываются наименования
применяемых приспособлений. В графе «Инструменты»
приводятся типы фрез, их материал и основные размеры —
диаметр и число зубьев. При обозначении измерительных
инструментов следует пользоваться их стандартным наи-
менованием и маркировкой, приводимыми в справочниках.
При занесении в карту режимов резания необходимо
указывать фактическую скорость резания, подачу и часто-
ту вращения, принятые по станку.
Расчетная длина обработки L принимается как общая
величина для всех одновременно обрабатываемых загото-
вок. Рассмотрим конкретный пример построения техноло-
гического процесса фрезерной обработки направляющей
плиты.
Исходные данные: чертеж детали; заготовка — поковка
прямоугольного сечения 85x33x133 мм из стали 45; количе-
ство деталей в партии — 10 шт.; станок — вертикально-фре-
зерный модели 6Р12П.
Разработку технологического процесса начнем с постро-
ения технологического маршрута согласно логической схеме.
На 1-й стадии изучим исходные данные.
По чертежу определяются технические требования,
предъявляемые к точности обработки детали. Плита имеет
Глава 5. Сведения о технологическом... 151
дна направляющих уступа по форме «ласточкин хвост», два
неглубоких паза шириной 25 и 50 мм, закрытый глухой паз
шириной 14 мм и два скоса 4x45’. Размеры 14,12 и 60 огра-
ничены предельными отклонениями. Остальные размеры
без допусков должны удовлетворять 14-му квалитету: охва-
тывающие — по Н14, охватываемые — по Ы4.
Точность геометрической формы установлена чертежом
только для основной базовой плоскости детали и поверхно-
стей направляющих уступов, неплоскостность которых не
должна превышать 0,1 мм. Погрешности формы остальных
поверхностей условно принимаются не более ’/2 допуска
соответствующего размера.
Точность взаимного расположения поверхностей огово-
рена чертежом для направляющих уступов. Их несиммет-
ричность к боковым поверхностям детали и непараллель-
ность к основной базовой плоскости А не должны соответ-
ственно превышать 0,2 и 0,1 мм.
Шероховатость (высота неровностей), указанная на
контуре чертежа, Rz = 20 мкм. Неровности прочих поверх-
ностей не более Rz = 80 мкм. -
Деталь термообработке не подвергается, следовательно,
ее полная обработка с учетом невысокой точности может
быть выполнена на фрезерном станке. Материал детали —
качественная конструкционная углеродистая сталь марки
45 твердостью в отожженном состоянии не более НВ197.
Размеры заготовки обеспечивают достаточный припуск
на обработку — 2,5 мм на сторону.
Небольшая величина партии деталей (10 шт.) и их разо-
вое изготовление позволяют сделать заключение о необхо-
димости пооперационного построения технологического
процесса с невысокой степенью расчленения.
На 2-й стадии технологической подготовки выбираем
способы обработки поверхностей, технологические базы и
способы установки заготовок на станке. В соответствии с
152 Справочник фрезеровщика
общим принципом наибольшей производительности и с
учетом типа станка обработку габаритных плоскостей будем
выполнять торцовыми фрезами, прямоугольные уступы,
пазы и скосы — концевыми фрезами, оснащенными твер-
дым сплавом. Для обработки направляющих уступов с углом
60’ и прорезей будут использованы, соответственно, угло-
вые и прорезные фрезы из быстрорежущей стали.
Руководствуясь правилами выбора технологических баз,
вначале выполняем обработку наибольшей по площади
поверхности заготовки, которая в дальнейшем будет ис-
пользована в качестве основной базы.-Для получения пра-
вильного расположения направляющих уступов к основной
базе детали их обработку целесообразно осуществить за
одну установку на станке.
Соответственно выбранным базам, а также учитывая
небольшие размеры и сравнительно несложную форму де-
тали, установку заготовок на станке будем выполнять в по-
воротных станочных тисках, снабженных клиновыми на-
кладными губками.
На 3-й стадии построения технологического маршрута
устанавливаем количество и содержание операций. Учиты-
вая небольшую партию обрабатываемых деталей и общие
правила комплектования операций, технологический мар-
шрут делим на 12 операций.
Остальные графы технологической карты заполняем
согласно ранее изложенным правилам. В качестве примера
рассмотрим эти действия для 1—2 операций.
Заготовку закрепляем в поворотных станочных тисках с
клиновыми накладными губками. Время на замену затупив-
шейся фрезы, регулировку, наладку и смазку станка, полу-
чение задания, заготовок, ознакомление с чертежом, техно-
логической картой, получение и сдачу инструментов,
предъявление готовых деталей на проверку, приведение в
порядок рабочего места и др. Все эти затраты, связанные с
Глава 5. Сведения о технологическом...
153
организационным и техническим обслуживанием рабочего
места, в виде составной части также включаются в норми-
руемое время обработки каждой детали.
СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ
Рассмотрим основные пути сокращения времени обра-
ботки деталей на фрезерных станках.
Сокращение основного времени. Основное время может
быть сокращено за счет уменьшения расчетной длины об-
работки и числа проходов, а также при увеличении минут-
ной подачи и количества одновременно обрабатываемых
заготовок.
Расчетная длина обработки является суммой длины обра-
батываемой поверхности L в направлении подачи, величины
врезания фрезы в заготовку 1, и перебега Ц. Следовательно,
при обработке плоскостей, когда фрезеровщику предостав-
ляется возможность выбора направления фрезерования, его
целесообразно осуществлять вдоль более короткой стороны
детали. Что же касается величины врезания и перебега, при-
ходящихся на одну деталь, то они могут быть сокращены при
последовательном фрезеровании нескольких заготовок, од-
новременно закрепленных в приспособлении.
Количество проходов и минутная подача зависят от при-
нятого режима резания. Поэтому выбор рационального ре-
жима резания, позволяющего наиболее полно использовать
возможности фрезы и станка, способствует сокращению
основного времени. Существенное значение для повыше-
ния производительности обработки имеет совмещение ос-
новного времени при одновременной обработке нескольких
деталей или поверхностей. В первом случае это достигает-
ся применением многоместных приспособлений, в которых
заготовки закрепляются параллельными рядами, во втором —
154
Справочник фрезеровщика
использованием набора фрез при работах на горизонталь-
но-фрезерных станках.
Сокращение вспомогательного времени. На выполнение
действий, связанных с установкой заготовок, управлением
станком и измерениями, расходуется до 30—40 % общего
времени обработки. Если к тому же учесть, что эти действия
при универсальных работах на фрезерных станках осуще-
ствляются преимущественно вручную, то станет очевидной
актуальность мероприятий по сокращению вспомогатель-
ного времени и облегчению физического труда рабочего.
С этой целью для фрезерных работ в серийном и особенно
в массовом производствах получили распространение: при-
способления с механизированными приводами зажима за-
готовок, различные системы автоматизации управления
станков и их многостаночное обслуживание.
Механизированные силовые приводы делятся на
пневматические, гидравлические и пневмогидравличес-
кие. В пневмоприводах используется принцип передачи
усилия с помощью сжатого воздуха, подводимого к рабочим
местам от централизованной воздушной сети предприятия.
В этом заключается их существенное достоинство. В гидро-
приводах роль передающего элемента выполняет масло под
давлением в несколько десятков атмосфер, поступающее в
гидроцилиндр поршневого типа от насоса через соедини-
тельные шланги и аппаратуру управления.
Несжимаемость масла и его высокое давление позволя-
ют создавать компактные конструкции приспособлений со
встроенными в них малогабаритными гидроцилиндрами.
Однако необходимость оснащения каждого рабочего места
индивидуальным гидроагрегатом несколько ограничивает
применение гидроприводов в станочных приспособлениях.
Поэтому более широкое распространение получили пнев-
могидравлические приводы, которые способны преобразо-
вывать низкое давление сжатого воздуха из заводской сети
Глава 5. Сведения о технологическом... 155
и высокое давление масла, направляемого в рабочие гидро-
цилиндры.
При открытом распределительном кране сжатый воздух
из сети, воздействуя на поршень пневмоцилиндра, переме-
щает его совместно с плунжером гидроусилителя влево.
Благодаря значительной разности диаметров поршня и
плунжера в гидросистеме развивается высокое давление
масла, которое, действуя на поршень рабочего цилиндра,
осуществляет зажим заготовки в приспособлении посред-
ством штока. После переключения распределительного
крана воздух из пневмоцилиндра уходит в атмосферу, и си-
стема возвращается в исходное положение под действием
пружин.
Пневмогидравлический силовой привод используют,
например, для закрепления заготовки прихватами на столе
фрезерного станка. Существенным резервом повышения
производительности фрезерной обработки является сокра-
щение времени выполнения ручных действий, связанных с
управлением станком. Эта задача успешно решается автома-
тизацией станков, при которой функции их управления
передаются элементам автоматики. Для этой цели применя-
ются различные системы автоматического управления.
Сокращение вспомогательного времени достигается так-
же при использовании позиционного фрезерования и мно-
гостаночным обслуживанием станков. Организация много-
станочной работы возможна при определенном соотноше-
нии машинного и ручного времени, когда время машинной
работы одного станка перекрывает время ручных действий на
остальных одновременно обслуживаемых станках.
Сокращение прочих затрат времени. Сюда относится вре-
мя на наладку и уборку станка, организационное и техни-
ческое обслуживание рабочего места. Эти затраты составля-
ют значительную часть общего времени обработки, особен-
но в единичном и мелкосерийном производствах, которые
156
Справочник фрезеровщика
характеризуются большой и часто изменяющейся номенк-
латурой изделий.
Время наладки станков, приходящееся на одну деталь;
может быть уменьшено за счет увеличения партии обраба-
тываемых деталей, что достигается организацией в таких
производствах группового метода обработки. Сущность его
заключается в том, что все детали, обрабатываемые в дан-
ном цехе, разделяются на технологически однородные груп-
пы. Из группы выделяется так называемая комплексная
деталь, для которой разрабатывается типовой технологиче-
ский процесс, пригодный для всех деталей данной труппы.
При этом каждый станок снабжается групповой оснасткой,
которая позволяет за счет небольшой переналадки и регу-
лировки приспособления, частичной замены инструментов
сравнительно быстро переходить от обработки одной
партии деталей к другой.
Так как при групповом методе сводная партия, состоя-
щая из мелких партий различных деталей, получается боль-
шой, то в этих условиях становится экономически выгодно
применять быстродействующие зажимные приспособления
с силовыми приводами, многоинструментальные наладки,
бесподналадочные наборы фрез для обработки сложных
фасонных поверхностей, не нуждающиеся в размерной ре-
гулировке на станке, и др.
Сокращению количества необходимой оснастки при
групповом методе обработки способствует применение уни-
версально-наладочных (УНП) и универсально-сборочных
(УСП) приспособлений.
Универсально-наладочными называются приспособле-
ния, в которых путем несложной переналадки можно уста-
навливать и закреплять различные заготовки одного техно-
логического класса.
Для серийного производства характерно применение
УНП с механизированным приводом. С этой целью про-
Глава 5. Сведения о технологическом... 157
мышленностью выпускаются универсально-наладочные
поворотные тиски со сменными наладками к ним. Такие
тиски состоят из основания, корпуса со встроенным сило-
вым приводом и двух плит — неподвижной и подвижной,
на которых закрепляются губки тисков. На рабочие повер-
хности губок могут устанавливаться сменные наладки соот-
ветственно форме обрабатываемых заготовок. Требуемый
раствор губок регулируется вручную перекидной рукояткой,
а управление силовым приводом осуществляется поворотом
рукоятки распределительного крана.
Значительный интерес представляет система групповых
поточных линий, оснащаемых типовыми переналаживае-
мыми приспособлениями, состоящими из базовых столов и
сменных наладок. В комплект наладки входят: подвижные
и неподвижные губки, прихваты разной формы, упоры,
планки, шпонки и др. В базовый стол вмонтированы 15 ма-
логабаритных гидроцилиндров, которые приводятся в дей-
ствие от пневмогидравлического силового привода. Што-
ки поршней гидроцилиндров могут соединяться с тягами
подвижных элементов наладок при помощи переходных
резьбовых вставок. На базовом столе также смонтированы
неподвижная и подвижная губки. Свободный конец пла-
нок опирается на кронштейн, прикрепленный к боковой
поверхности базового стола. Также в единичном и мелко-
серийном производствах, характеризующихся большой и
редко повторяющейся номенклатурой изделий, получила
применение система универсально-сборочных приспособ-
лений. Такая система представляет собой набор различных
групп деталей и узлов, из которых в короткий срок мож-
но собирать разнообразные одно- и многоместные специ-
альные приспособления для обработки сложных по фор-
ме заготовок. Так, универсально-сборочное приспособле-
ние для фрезерования вилки переключения состоит из
ряда типовых деталей: базовой плиты и прямоугольной
158
Справочник фрезеровщика
опоры, составляющих корпус приспособления, трех круг-
лых опор — две внизу и одна сбоку детали, плоского и сег-
ментного прихватов и крепежных деталей.
Большое значение для сокращения прочих затрат вре-
мени на обработку имеет правильная организация обслу-
живания рабочих мест. Сюда входит: доставка к ним заго-
товок и технологической оснастки подсобными рабочими,
заблаговременное ознакомление фрезеровщика с произ-
водственным заданием на следующий день или на не-
сколько дней вперед, обеспечение рабочих мест необходи-
мым количеством инструментов и приспособлений посто-
янного пользования, оснащение рабочих мест пультами
световой сигнализации для вызова обслуживающего пер-
сонала и т. д.
Не менее важными являются вопросы технологичности
конструкции самой детали. Нередко встречаются детали,
трудоемкость обработки которых намного увеличена вслед-
ствие неувязки способа простановки размеров с предпола-
гаемыми технологическими базами, нетехнологичной фор-
мой пазов, уступов, фасонных поверхностей и контуров,
неоправданного завышения точности размеров и количе-
ства обрабатываемых поверхностей и др. В этих случаях
творческая мысль фрезеровщика может оказать неоцени-
мую помощь производству в деле снижения трудовых затрат
на изготовление продукции.
Приведенные способы сокращения времени на обработ-
ку не являются исчерпывающими. Каждый фрезеровщик,
анализируя конкретные условия работы, может найти много
других решений, способствующих повышению производи-
тельности труда.
Глава 5. Сведения о технологическом... 159
м £Ж *-«» ч THf Й^ЛЧ Ш.шитД ТВЛм^КЧ» Н»<%Ж.-?ГГ U С > Л** ИЙМ»/< *f
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
И ЗУБООБРАБОТКЕ
Точность является одним из важнейших показателей ка-
чества изделия. Под точностью обработки в машиностроении
понимают степень соответствия геометрических параметров
обработанной детали и параметров, заданных чертежом. Что-
бы оценить степень точности детали, необходимо установить
точность размеров, отклонение формы, отклонение располо-
жения и шероховатость обработанной поверхности.
z Основными причинами, влияющими на точность обра-
ботки при фрезеровании, являются:
1) погрешности, вызванные неточной установкой обра-
батываемой заготовки на станке;
2) погрешности обработки, возникающие в результате
упругих деформаций технологической системы под
действием сил резания;
3) погрешности, возникающие в результате деформации
заготовки и других элементов оснастки при крепле-
нии заготовки: погрешности обработки, вызываемые
размерным износом инструмента; температурными
деформациями технологической системы;
4) погрешности наладки станка (погрешности установ-
ки на глубину фрезерования, погрешности пробных
промеров ит. д.);
5) погрешности, обусловленные неточностью станка (бие-
ние шпинделя, погрешности перемещения стола и т. д.);
6) погрешности обработки, возникающие в результате
температурных деформаций обрабатываемой детали,
станка, инструмента и др.;
7) погрешности, вызываемые действием остаточных на-
пряжений в материале заготовок и готовых деталей.
160
Справочник фрезеровщика
В условиях единичного производства точность обработ-
ки обеспечивается индивидуальной выверкой устанавлива-
емых на станок заготовок и последовательным снятием
стружки пробными рабочими ходами, сопровождаемыми-
пробными промерами. Заданный размер достигается мето-
дом последовательных приближений. Точность обработки в
этом случае зависит в значительной мере от квалификации
рабочего. В условиях серийного и массового производства
точность обеспечивается методом автоматического получе-
ния размеров на предварительно настроенном станке. Уста-
новку заготовки производят без выверки в специальном
приспособлении на заранее выбранные базовые поверхно-
сти. Точность обработки в этом случае в значительной мере
зависит от квалификации наладчика.
Требуемую шероховатость поверхностей деталей про-
ставляет конструктор на рабочих чертежах с учетом назна-
чения условий работы данной детали в изделии. Задача фре-
зеровщика или зуборезчика — обеспечить необходимую
шероховатость поверхности детали при обработке.
При работе цилиндрическими фрезами, а также округ-
ленными концевыми фрезами теоретически получается
волнистая поверхность. Высота волны (мм) определяется по
формуле
где S — подача на один оборот фрезы, мм/об; D — диаметр
фрезы, мм.
Однако практически высота волны в значительной мере
зависит от биения режущих кромок фрезы, т. е. выступаю-
щий зуб определяет окончательную величину волнистости
обработанной поверхности.
Глава б. ОСНОВЫ ТЕОРИИ
РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ
аишшшшшшшшшшшшшшшшяяяивв
Обработка металлов резанием является наиболее
распространенной и трудоемкой частью работ,
совершаемых в машиностроении. Она сопровож-
дается многими физическими явлениями, знание которых
имеет исключительно важное значение для повышения ее
эффективности и качества.
Основоположниками развития науки о резании явились
русские ученые конца XIX — начала XX столетия И. А. Тиме,
К. А. Зворыкин, Я. Г. Усачев, вскрывшие сущность механиз-
ма образования стружки и установившие зависимость сил
сопротивления резанию и температуры нагрева инструмен-
та от условий работы. Дальнейшим прогрессом учения о
резании послужили глубокие и всесторонние исследования
отечественных ученых В. Д. Кузнецова, В. А. Кривоухова,
П. М. Беспрозванного и др., которые в тесном содружестве
с новаторами производства подготовили условия высоко-
производительной обработки деталей на металлорежущих
станках.
Процесс резания при фрезеровании сложнее, чем при
точении. При точении резец непрерывно находится в кон-
такте с заготовкой и срезает стружку постоянного сечения.
При всех видах фрезерования с заготовки срезается прерыви-
стая стружка переменной толщины. Кроме того, при фрезеро-
вании каждый зуб фрезы входит в контакт с обрабатываемой
6 Справочник фрезеровщика
162
Справочник фрезеровщика
заготовкой и выходит из контакта при каждом обороте фре-
зы. Вход зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой почти
всегда сопровождается ударом.
Таким образом, условия работы фрезы значительно тя-
желее условий работы резца при точении. Поэтому важно
знать основные закономерности процессов фрезерования,
чтобы в каждом конкретном случае производить обработку
при наивыгоднейших условиях с наибольшей производи-
тельностью.
Процесс резания металлов при фрезеровании не имеет
принципиальных отличий от процесса резания при точе-
нии. Тут следует остановиться на некоторых явлениях, со-
провождающих процесс резания.
Срезанный слой металла в виде стружки может иметь
различный вид в зависимости от условий обработки. По
классификации профессора И. А. Тиме, стружка может
быть следующих типов: сливная, скалывания и надлома.
НАРОСТ ПРИРЕЗАНИИ
МЕТАЛЛОВ
При резании вязких металлов в некоторых случаях на
передней поверхности инструмента образуется так называ-
емый нарост. Это прикрепившийся (приварившийся) к пе-
редней поверхности резца сильно деформированный кусо-
чек обрабатываемого материала в виде клина большой твер-
дости (рис. 24). Этот кусочек металла непрерывно сходит со
стружкой и образуется вновь. Образование его объясняет-
ся застоем стружки. Так как наибольшему уплотнению под-
вергаются ее слои у режущей кромки, то они в результате
трения задерживаются (застаиваются) на передней поверх-
ности, образуя нарост. Он предохраняет режущую кромку от
Глава 6. Основы теории резания металлов
163
Рис. 24. Нарост при резании металлов
истирания, увеличивает действительный передний угол у,
что облегчает процесс резания. Он, по существу, является
режущей частью инструмента и предохраняет режущую
кромку от, износа. Однако если на передней поверхности
инструмента образовался нарост, то ухудшается качество
обработанной поверхности. Поэтому при чистовой обра-
ботке металлов, а также при нарезании резьбы нарост явля-
ется вредным явлением. Для его ликвидации следует тща-
тельно доводить переднюю поверхность инструмента или
изменять скорость резания (чаще в сторону ее увеличения
до 30 м/мин и выше), а также применять соответствующие
условиям обработки смазочно-охлаждающие жидкости.
Образование нароста нежелательно при чистовом фре-
зеровании ввиду увеличения шероховатости обработанной
поверхности. По мере достижения предельной величины
нарост обволакивает режущую кромку и срезается ею. При
этом часть его вдавливается в обработанную поверхность,
увеличивая ее шероховатость.
Нарост возникает не во всех случаях. При большой ве-
личине переднего угла, при низкой и большой скорости
резания конструкционных сталей (до 2—3 м/мин и свыше
164
Справочник фрезеровщика
80 м/мин) нарост не удерживается на передней поверхности
зуба фрезы. Это объясняется тем, что при большом значе-
нии переднего угла уменьшаются усадка и степень дефор-
мации стружки. Если скорость резания мала, то в результате
низкой температуры нарост не приваривается к зубу фрезы
и уходит со стружкой, а при большой скорости высокая тем-
пература размягчает его, и он также уносится стружкой.
Кроме того, избежать нароста можно полированием или
доводкой передней поверхности резца или зуба фрезы, при-
менением смазывающе-охлаждающих жидкостей с большей
смазывающей способностью, уменьшением подачи и увели-
чением переднего угла.
Обработочное отвердевание (наклеп). Резец давит не
только на срезаемый слой металла, но также на обработан-
ную поверхность. Последняя, уплотняясь, приобретает по-
вышенную твердость (примерно в 1,5 раза выше твердости
материала детали). Это явление называется обработочным
отвердеванием, или наклепом.
Глубина наклепанного слоя возрастает с увеличением
подачи затуплением инструмента и уменьшается с увеличе-
нием скорости резания. Увеличению наклепанного слоя,
способствует также фрезерование. Чем мягче сталь, тем она
более склонна к обработочному отвердеванию. Хрупкие
металлы, такие как серый чугун, почти не подвергаются
наклепу.
При черновой обработке глубина наклепанного слоя
может достигнуть 0,5 мм, при чистовой — измеряется соты-
ми долями миллиметра.
Наклепанная поверхность, имея большую твердость,
обладает более высокой износостойкостью, но в то же вре-
мя более хрупка, при знакопеременных нагрузках она ,
склонна к образованию поверхностных трещин.
С точки зрения процесса резания глубина резания при
чистовом фрезеровании должна быть больше глубины на-
Глава 6. Основы теории резания металлов 165
клепанного слоя. В этом случае зуб фрезы как бы подреза-
ет этот слой изнутри и меньше изнашивается. Этому также
способствует применение попутного метода фрезерования.
УСАДКА СТРУЖКИ
При резании металлов стружка деформируется и оказы-
вается короче того участка, с которого она срезана. Это яв-
ление укорачивания стружки подлине называется продоль-
ной усадкой стружки.
Объем металла при деформировании практически не
меняется. Следовательно, укорачивание стружки по длине
должно сопровождаться увеличением площади поперечного
сечения стружки. Увеличение площади поперечного сече-
ния называется поперечной усадкой стружки.
Деформирование стружки приводит к ее завиванию.
Канавки режущих инструментов (сверл, протяжек, фрез и
др.) должны обеспечивать возможность свободного разме-
щения завивающейся стружки (рис. 25).
Рис. 25. Усадка стружки
166
Справочник фрезеровщика
Усадка стружки характеризуется коэффициентом
усадки.
Коэффициент усадки всегда больше единицы и для
сталей колеблется примерно в пределах 1,5—2. По его ве-
личине можно косвенно судить о степени деформации
элементов стружки и количестве работы, расходуемой на
резание.
Большей усадке подвергается стружка скалывания, об-
разующаяся при сравнительно небольших значениях ско-
рости резания и переднего угла инструмента. Элементы та-
кой стружки почти полностью отделяются, но достаточно
прочно связаны друг с другом. В промежутках между ска-
лыванием соседних элементов сила сопротивления реза-
нию резко уменьшается, что способствует возникновению
вибраций, являющихся одной из причин выкрашивания
кромок резца и увеличения шероховатости обрабатывае-
мой поверхности.
Другая картина наблюдается при образовании сливной
стружки, которая приобретает меньшую усадку, чем стружка
скалывания. В этом случае сила сопротивления металла
резанию более постоянна, так как каждый элемент струж-
ки при высокой скорости резания не успевает полностью
отделиться. В срезаемом слое происходят в основном сдви-
ги металла. Резание протекает более спокойно. Чистота
обработанной поверхности получается более высокой. На
образование сливной стружки расходуется меньше энергии,
чем на стружку скалывания.
Таким образом, величина усадки и вид стружки при об-
работке пластичных металлов могут служить внешними
показателями рационально выбранного режима резания и
геометрии инструмента.
Глава 6. Основы теории резания металлов 167
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ
ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ
В процессе резания металлов обрабатываемая деталь,
режущий инструмент и стружка нагреваются. При увеличе-
нии скорости резания, особенно во время снятия тонких
стружек, температура в зоне резания достигает 600 °C. При
дальнейшем повышении скорости резания в ряде случаев
можно наблюдать сходящую стружку, нагретую до ярко-
красного каления (900 °C). На обработанной поверхности
стальной детали при этом могут быть заметны оттенки всех
цветов побежалости, свидетельствующие о высокой темпе-
ратуре тончайшего поверхностного слоя детали в момент
соприкосновения ее с задней поверхностью инструмента.
Повышение температуры в зоне резания происходит в
результате превращения затрачиваемой на процесс реза-
ния механической энергии в тепловую. Еще Я. Г. Усачев
установил, что в стружку уходит от 60 до 86 % общего ко-
личества теплоты, образующейся при резании, в режущий
инструмент — от 10 до 40 % общего количества теплоты,
а в обрабатываемую заготовку — от 3 до 10 %. Необходи-
мо отметить, что как в стружке, так и в инструменте теп-
лота распределяется неравномерно. В режущем инстру-
менте при непрерывной его работе устанавливается по-
стоянный тепловой режим за несколько минут работы.
Практически выравнивание температуры и обрабатывае-
мой детали заканчивается после ее обработки. Образующе-
еся в зоне резания тепло оказывает большое влияние на
весь процесс резания и связанные с ним явления (нарос-
тообразование, износ инструмента и др.). Поэтому в тео-
рии резания металлов тепловым явлениям при резании
уделяется большое внимание.
168
Справочник фрезеровщика
ШЕРОХОВАТОСТЬ
ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Проблема улучшения качества выпускаемой продукции,
наряду с непрерывным повышением производительности
труда, является важнейшей в машиностроении. При оцен-
ке качества готовой детали учитывают следующие основные
показатели: точность размера, точность геометрической
формы и шероховатость поверхности.
Шероховатость обработанной поверхности зависит от
следующих факторов: правильного выбора геометрических
параметров (углов заточки) инструмента, и прежде всего
переднего угла, углов в плане, правильного выбора подачи,
скорости резания, а также применения соответствующих
смазочно-охлаждающих жидкостей.
Для получения поверхности с шероховатостью в преде-
лах 0,6—1,0 мкм необходимо также, чтобы передняя и зад-
ние поверхности инструмента были тщательно доведены
(обработка алмазными кругами или кругами из зеленого
карбида кремния).
ВИБРАЦИИ ПРИ РЕЗАНИИ
МЕТАЛЛОВ
В процессе резания металлов при определенных услови-
ях возникают вибрации (колебания). Появление вибраций
во многих случаях является основной причиной, ограничи-
вающей возможность повышения режимов резания и про-
изводительности труда. Вибрации при резании металлов
вредно отражаются на стойкости инструмента. Даже слабые
вибрации препятствуют достижению высокого параметра
Глава 6. Основы теории резания металлов
169
шероховатости обработанных поверхностей. При прочих
равных условиях возможность возникновения вибраций
при обработке чугуна значительно меньше, чем при обра-
ботке стали^
Вибрации можно устранить или уменьшить, применяя
инструмент с малыми задними и большими передними уг-
лами, а также выбирая соответствующие скорости резания
и условия охлаждения, при которых снижается интенсив-
ность колебаний. Для устранения или уменьшения вибра-
ций применяют специальные устройства — виброгасители.
УДАЛЕНИЕ ЦЕНТРА
ДАВЛЕНИЯ СТРУЖКИ
ОТ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ РЕЗЦА
При резании пластичных металлов стружка стремится
выбрать на передней поверхности резца лунку на некотором
расстоянии С от режущей кромки. Центр лунки, испытыва-
ющей наибольшее давление стружки, называется центром
давления.
Удаление центра давления стружки от режущей кромки
объясняется наличием нароста, а также тем, что стружка
имеет радиус кривизны и опирается на переднюю поверх-
ность на некотором расстоянии от режущей кромки, обра-
зуя перед резцом подобие щели.
С увеличением толщины стружки (подачи) и уменьше-
нием переднего угла центр давления удаляется от режущей
кромки..Благодаря этому уменьшается температурное и
силовое напряжение режущей кромки, способствующее
повышению стойкости инструмента.
170
Справочник фрезеровщика
ФРЕЗЫ
Углы геометрии фрезы
Геометрия фрезы определяется углами расположения
поверхностей и режущих кромок зубьев. В общем случае,
для этого используются восемь углов:
1) три главных угла: задний а, угол заострений Р и пере-
дний у,
2) вспомогательный задний угол с;
3) три угла в плане: главный <р, угол при вершине и вспо-
могательный фр
4) угол наклона главной режущей кромки Л или GJ.
Чтобы определить эти углы в каждом конкретном слу-
чае, необходимо знать исходные поверхности и плоскости
при фрезеровании (рис. 26).
У обрабатываемой заготовки различают три. исходные
поверхности: обрабатываемую, обработанную и поверх-
ность резания. Обрабатываемой поверхностью называется
поверхность заготовки, подлежащая обработке. Обработан-
ная поверхность — это поверхность детали, полученная в
результате обработки. Поверхностью резания считается
поверхность, образуемая главной режущей кромкой-зуба
фрезы в процессе резания.
К исходным плоскостям относятся три воображаемые
плоскости: основная, резания и секущая. Основная плос-
кость проходит через ось фрезы и данную точку режущей
кромки. Плоскость резания располагается касательно к
поверхности резания и проходит через главную режущую
кромку зуба фрезы. Секущей является плоскость, которой
мысленно рассекается режущая кромка. В общем случае эта
плоскость располагается перпендикулярно к проекции ре-
жущей кромки на основную плоскость. В зависимости от
Глава 6. Основы теории резания металлов
171
Сечение зуба
нормальной
плоскостью N
Рис. 26. Геометрические параметры режущей части
фрезы
рассекаемой режущей кромки различают главную и вспомо-
гательную секущие плоскости.
Пользуясь понятием об исходных плоскостях, можно,
дать определения углам зуба фрезы,
Задним углом а называется угол между главной задней
поверхностью зуба и плоскостью резания.
172
Справочник фрезеровщика
Угол заострения р образуется между передней и главной
задней поверхностями зуба. Передним углом у является угол
между передней поверхностью зуба и основной плоскостью.
Он считается положительным, если сумма углов а + 0< 90°,
и отрицательным, когда эта сумма больше прямого угла.
Главные углы фрезы задаются в главной секущей пло-
скости, которая для фрез с винтовой или наклонной режу-
щей кромкой (цилиндрических, концевых, торцовых и дру-
гих) может располагаться перпендикулярно к оси фрезы
или к главной режущей кромке. Для таких фрез в плоско-
сти, перпендикулярной к оси фрезы, измеряется задний
угол а и поперечный передний угол у и а в плоскости, пер-
пендикулярной режущей кромке,— нормальный задний
угол ан и передний угол у.
Вспомогательным задним углом <р, называется угол меж-
ду вспомогательной задней поверхностью зуба и перпенди-
куляром, восстановленным к основной плоскости.
Главным углом в плане ср является угол между проекци-
ей главной режущей кромки зуба на основную плоскость и
плоскостью рабочего торца фрезы.
Вспомогательный угол в плане <р — это угол между про-
екцией вспомогательной режущей кромки зуба на основ-
ную плоскость и плоскостью рабочего торца фрезы.
Углом при вершине е называется угол между проекци-
ями главной и вспомогательной режущих кромок на основ-
ную плоскость.
Сумма углов ф, е и <Pj равна 180’.
Углом наклона главной режущей кромки принято назы-
вать угол между главной режущей кромкой торцовой фре-
зы и основной плоскостью, проходящей через вершину
зуба. Для прочих фрез винтовыми или наклонными режу-
щими кромками его обозначают буквой GJ.
Угол А. может иметь положительное и отрицательное
значения.
Глава 6. Основы теории резания металлов 173
В первом случае режущая кромка имеет наклон в сторону
вращения фрезы, во втором — в противоположную сторону.
Для уменьшения остроты вершин зубьев на них выполня-
ют переходные режущие кромки с углом в плане <ро = 1/2 <р.
Назначение и выбор углов фрезы. Передний угол у оказы-
вает наибольшее влияние на процесс образования стружки.
С его увеличением облегчается ее сход, уменьшается сопро-
тивление резания. Однако если этот угол большой, режущая
кромка ослабляется, в ней приближается центр давления
стружки. Поэтому величину переднего угла следует выби-
рать в зависимости от свойств материалов обрабатываемой
детали (табл. 14) и фрезы.
Таблица 14
Рекомендуемые значения передних углов фрез, ’
Обрабатываемый материал Передний угол для о
оснащенных твердым спла- вом из быстроре- жущей стали
Сталь:
(Ув<80 кгс/мм2 (800 МПа) 10 20
<Ув>80 кгс/мм2 (800 МПа) -5 15
ов>100 кгс/мм2 (1000 МПа) -10 10
Чугун серый 5 10
Медные сплавы 10 15
Алюминиевые сплавы 15 25
Для более мягких и пластичных обрабатываемых мате-
риалов его надо принимать большим, для более твердых и
хрупких — меньшим. У фрез из' быстрорежущих сталей,
обладающих большей вязкостью, передний угол при равных
условиях можно принимать большим, чем у фрез, оснащен-
ных твердым сплавом.
Ввиду того, что тригонометрические функции косину-
са для углов до 20° и синуса для углов свыше 70° близки к
174
Справочник фрезеровщика
единице, пересчет переднего и заднего углов практически
можно не делать.
Задний угол а выполняют в пределах 12—16°. Причем
большие значения этого угла рекомендуются для фрез с
мелкими зубьями меньшие — для крупнозубых фрез и фрез
со вставными ножами. Для отрезных и прорезных фрез угол
а увеличивается до 20—25°.
Вспомогательные задние углы принимают разными
примерно на 6—8°.
Главный угол в плане ср может иметь различные значе-
ния только у торцовых фрез, так как для всех прочих он
определяется тип фрезы. Например, для концевых и диско-
вых фрез он равен 90°.
Материалы для фрез
Основными материалами для изготовления фрез служат
быстрорежущие стали и твердые сплавы, обладающие высо-
кими режущими способностями.
Быстрорежущие стали являются железоуглеродистыми
сплавами, легированными главным образом вольфрамом
(до 18 %) и хромом (до 4 %). После термообработки эти ста-
ли приобретают высокую теплостойкость (красностой-
кость) до 600°С, твердость HRC 62—65 и износостойкость,
позволяющие вести обработку металлов со значительно
более высокими скоростями резания по сравнению с други-
ми инструментальными сталями.
По ГОСТу 19265-73 установлены четырнадцать марок
быстрорежущих сталей, из которых для обработки конст-
рукционных сталей рекомендуются марки Р18, Р12, Р9,
Р6МЗ, Р6М5.
Для материалов повышенной прочности и вязкости,
нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов предусмот-
Глава 6. Основы теории резания металлов 175
рены быстрорежущие стали, легированные ванадием и ко-
бальтом, обладающие повышенными режущими свойства-
ми. К ним относятся стали марок* Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5,
Р18К5Ф2, Р10К5Ф5, Р9К5, Р6М5К5, Р9К10, Р9М4К8.
Маркировка быстрорежущих сталей выполняется буква-
ми и цифрами. Первая буква Р обозначает быстрорежущую
сталь; остальные: Ф — ванадий, М — молибден, К — ко-
бальт. Цифры указывают на среднее содержание легирую-
щих элементов в процентах: первая цифра — вольфрама, ос-
тальные — элемента, обозначенного буквой перед ними. На-
пример, сталь Р18К5Ф2 содержит 18 % вольфрама, 5 % ко-
бальта и 2 % ванадия.
Быстрорежущие стали приобретают высокие режущие
свойства после термической обработки — закалки при тем-
пературе 1260—1280°С — и высокого двух-, трехкратного
отпуска с температурой нагрева до 560°С и продолжитель-
ностью по одному часу.
Твердые сплавы являются наиболее распространенными
инструментальными материалами, которые значительно
превышают быстрорежущие стали по твердости, износо-
стойкости, красностойкости (до 1000°), но уступают им в
ударной вязкости и теплопроводности.
Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок различ-
ных форм и размеров, полученных методом порошковой
металлургии (прессованием и спеканием). Основой для них
служат твердые зерна карбидов тугоплавких металлов —
вольфрама, титана, тантала, связанных кобальтом.
Для обработки металлов резанием в соответствии с
ГОСТ 3882-74 промышленностью выпускаются три группы
твердых сплавов:
1. Вольфрамовые: ВК2, ВКЗ-М, ВК4, ВК6-М, ВК6-ОМ,
ВК6, ВК8, ВКЮ-ОМ.
2. Титановольфрамовые: Т30К4, Т15К6, Т14К8, Т5К.10,
Т5К12.
176 Справочник фрезеровщика
3. Титано-танталовольфрамовые: ТТ7К12, ТТЮК8-Б,
ТТ8К6, ТТ20К9.
В обозначении марок твердых сплавов используются бук-
вы: В — карбид вольфрама, К — кобальт, первая буква Т —
карбид титана, вторая буква Т — карбид тантала. Цифры
указывают примерное процентное содержание компо-
нента, обозначенного буквой перед ними. В трехкарбид-.
ных сплавах первая цифра соответствует суммарному со-
держанию карбидов титана и тантала. Остальное в сплаве (до
100 %) — карбид вольфрама. Буквы в конце маркировки оз-
начают: В — крупнозернистая структура, М — мелкозерни-
стая, ОМ — особо мелкозернистая. Например, сплав
Т5К..12 содержит 5 % карбида титана, 12 % кобальта, 83 %
карбида вольфрама.
При выборе марок твердого сплава необходимо руко-
водствоваться следующим.
1. Вольфрамовые сплавы по сравнению с титановоль-
фрамовыми обладают меньшей температурой сварива-
емости со сталью, поэтому их преимущественно при-
. меняют для обработки чугуна, цветных металлов и не-
металлических материалов. Кроме того, сплав марок
ВК6-ОМ, ВК6-М, ВК8, ВКЮ-ОМ рекомендуется при-
менять при фрезеровании труднообрабатываемых жа-
ропрочных, нержавеющих и закаленных сталей.
2. Титановольфрамовые и титано-танталовольфрамовые
сплавы предназначены для обработки сталей.
3. Режущие свойства твердого сплава определяются со-
держанием карбидов, связки и структурой. Большее
содержание кобальта (связки) и крупнозернистая
структура способствуют увеличению вязкости, умень-
шают твердость и износостойкость сплава. И наобо-
рот, сплавы с меньшим содержанием кобальта и мел-
козернистые обладают противоположными свойства-
ми — меньшей вязкостью, большей твердостью и
Глава 6. Основы теории резания металлов
177
износостойкостью. Вследствие этого для тонкого и
чистового фрезерования с малым сечением стружки и
большой скоростью резания следует выбирать сплавы
с меньшим количеством кобальта и мелкозернистые
(ВКЗ, ВКЗ-М, ВК6-ОЛ, Т30К4).
Черновая и получистовая обработки выполняются в ос-
новном сплавами со средним содержанием кобальта (ВК4,
ВКб, ВК6-АТ15К6, Т14К8, ТТ10К8-Б).
Для тяжелых условий резания при черновой обработке
высокопрочных металлов с большим припуском, отливок и
поковок твердой коркой рекомендуется применять сплавы
с большим содержанием кобальта (ВК.8, Т5КЮ, Т5К12,
ТТ7К12).
В настоящее время ведутся обширные работы по внедре-
нию в процессе обработки резанием черных металлов новых
сверхтвердых инструментальных материалов, получаемых
спеканием при высоких давлениях и температурах микро-
порошков кубического нитрида бора (соединение бора с
азотом). Такие материалы выпускаются с размерами загото-
вок 4—8 мм под общим названием «композиты». К ним, в
частности, относится отечественный сверхтвердый матери-
ал марки эльбор-Р. Приближаясь по твердости к алмазу,
композиты примерно вдвое превосходят его по теплостой-
кости (до 1500 ‘С) и поэтому способны резать не только
сырые, но и закаленные до высокой твердости стали;
ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ФРЕЗ
Фрезы из быстрорежущих сталей выполняются цельны-
ми, сварными и сборными.
Цельная конструкция применяется для насадных фрез
сравнйтельно небольшого диаметра или малой ширины.
Несмотря на простоту изготовления, такие фрезы обладают
178
Справочник фрезеровщика
и существенными недостатками: большим расходом доро-
гостоящей быстрорежущей стали, из которой выполняют-
ся не только режущие зубья, но и корпус фрезы; невозмож-
ностью восстановления Первоначальных размеров мерных
фрез после износа.
Сварными выполняются концевые и шпоночные фрезы
диаметром свыше 12 мм, хвостовики которых изготавлива-
ются из дешевой конструкционной стали, привариваемой
стыковой сваркой к быстрорежущей рабочей части.
Наиболее экономичной в эксплуатации является сбор-
ная конструкция фрез, в которой быстрорежущие ножи (зу-
бья) механически крепятся в пазах корпуса, выполненного
из конструкционной стали. Такие фрезы позволяют много-
кратно использовать корпус и восстанавливать размеры
фрезы после износа.
Оснащение фрез твердым сплавом осуществляется пу-
тем использования цельнонапаенных или сборных конст-
рукций. В первом случае пластинки твердого сплава припа-
ивают медью к корпусу фрезы, во втором — к ножам или
крепят механически в корпусе фрезы.
Процесс напайки твердого сплава, кроме чисто техни-
ческой сложности, сопряжен с частыми случаями некаче-
ственной припайки пластин и образованием на них микро-
трещин, обусловленных внутренними напряжениями, воз-
никающими, при нагревании и охлаждении разнородных
металлов, что в конечном счете ведет к нерациональному
расходу дорогостоящего твердого сплава. Вследствие этого
область использования цельнонапаянных фрез ограничива-
ется фрезами небольших размеров, а в сборных конструк-
циях в последнее время наметилась тенденция механиче-
ского крепления пластинок твердого сплава непосредствен-
но к корпусу фрезы.
В этом направлении заслуживает внимания наиболее
удачное конструктивное решение по созданию торцовых
Глава 6. Основы теории резания металлов
179
фрез с механическим креплением круглых и многогранных
псперетачиваемых пластинок. Такие фрезы состоят из коль-
ца, корпуса, призматических державок с запрессованными в
них штифтами, на которые свободно устанавливаются твер-
досплавные пластинки. Крепление пластинок в корпусе фре-
зы осуществляется с помощью винтов и шайб. Пружины,
устанавливаемые в гнезда кольца, служат для предваритель-
ного поджима пластинок к базовой поверхности кольцевой
канавки корпуса. Необходимая геометрия зубьев фрезы до-
стигается предусмотренным положением пластинок относи-
тельно корпуса. Фрезы снабжаются 8—10 комплектами запас-
ных пластинок, которые нельзя смешивать между собой, так
как пластинки каждого комплекта специально отсортирова-
ны по размерам с целью уменьшения биения фрезы.
Для срезания больших припусков до 20 и более милли-
метров с поверхностей литых и кованых заготовок созданы
конструкции многоступенчатых фрез с механическим креп-
лением пластинок твердого сплава. Двухступенчатая торцо-
вая фреза оснащена пятигранными твердосплавными плас-
тинками. Фреза имеет 12 зубьев, которые распределены че-
рез зуб по двум круговым ступеням, смещенными между
собой в осевом направлении на */2 припуска на обработку и
в радиальном направлении на 2—4 мм. Благодаря разделению
общего припуска между зубьями ступеней уменьшается рас-
ход мощности на фрезерование, повышается производитель-
ность обработки за счет сокращения количества проходов.
Широкое применение режущих инструментов с непри-
тачиваемыми пластинками твердого сплава способствовало
возникновению нового весьма эффективного способа по-
вышения их износостойкости и твердости. Для этого плас-
тинки наиболее прочных марок твердого сплава (ВК.8,
Т5КЮ, ТТ7К12) покрывают тонким слоем (5—15 мкм)
износостойкого карбида титана TiC или нитрида титана
TiN, что позволяет повысить их стойкость в 3—4 раза.
180
Справочник фрезеровщика
В последнее время в машиностроении получили рас-
пространение торцовые фрезы, действие которых основа-
но на методе ротационного (вращающегося) резания.
Принципиальное отличие конструкции таких фрез заклю-
чается в том, что в качестве зубьев у них используются
специальные резцовые головки, оснащенные вращающи-
мися круглыми пластинками чашечной формы из быстро-
режущей стали или твердого сплава. В процессе резания за
счет сил трения и определенного наклона пластинки по-
лучают вращательное движение вокруг собственной оси.
Благодаря замене скольжения в местах их контакта с заго-
товкой на качение и постоянному обновлению активных
участков режущих кромок стойкость фрез ротационного
резания намного повышается.
ЗАТОЧКА ФРЕЗ
В процессе эксплуатации фреза изнашивается, вслед-
ствие чего нарушается геометрическая форма зубьев. Для
восстановления их режущих способностей фрезу необходи-
мо своевременно затачивать.
Заточка обычно выполняется на универсально-заточных
станках, снабженных подвижным поворотным столом и
регулируемой по высоте поворотной шлифовальной голов-
кой. Такие станки оснащаются центровыми стойками и
универсальными головками, позволяющими устанавливать
фрезы различных типов.
Режущими инструментами для заточки служат шлифо-
вальные круги чашечной или тарелочной формы, состоя-
щие из твердых абразивных зерен и связки.
Характеристика шлифовального круга определяется ма-
териалом абразивных зерен, зернистостью, твердостью и
связкой.
Глава 6. Основы теории резания металлов
181
По материалу зерен круги, используемые для заточки,
делятся на электрокорундовые 2А и карбидокремниевые
6С, которые можно отличить по цвету. Первые имеют бе-
лый, сероватый или светло-розовый цвет, вторые — светло-
зеленый. Электрокорундовые круги предназначены для за-
точки фрез из быстрорежущей стали, карбидокремниевые —
для фрез, оснащенных твердым сплавом.
Зернистость круга обозначается числом, соответствую-
щим величине абразивного зерна в сотых долях миллимет-
ра. Под твердостью круга подразумевается способность
связки удерживать зерна от выкрашивания. Для заточных
работ применяются круги зернистостью 40—30, среднемяг-
кие (СМ1—СМ2), на керамической связке.
Фрезы с остроконечной формой зуба затачиваются по
задним поверхностям зубьев торцом чашечного круга. Для
этого при затачивании зубьев по главным задним поверхно-
стям, расположенным на цилиндрических участках насад-
ных фрез, последние закрепляются на оправках и устанав-
ливаются в центрах'станка. Установка концевых фрез вы-
полняется непосредственно в центрах.
Для повышения качества заточки круг должен соприка-
саться с фрезой только одной стороной. С этой целью его
торец наклоняют к оси фрезы под углом 1—2°.
Требуемый задний угол а обеспечивается за счет распо-
ложения режущей кромки зуба ниже оси фрезы и фиксиру-
ется на станке упругим пластинчатым упором.
Углы заточки фрез определяют по аналогии с углами
резца. Эти углы измеряются в различных плоскостях сече-
ния зуба.
Главный передний угол у — угол между касательной к
передней поверхности и осевой плоскостью, измеряемый в
плоскости, перпендикулярной главной режущей кромке и
проходящей через данную ее точку. У цилиндрических фрез
из быстрорежущих сталей главный передний угол выбирают
182
Справочник фрезеровщика
в пределах 5—25°, у торцовых твердосплавных фрез — в пре-
делах —1—10’.
Иногда передние углы задают в плоскости, нормальной
к оси фрезы. В этом случае он называется поперечным пе-
редним углом у.
Главный задний угол а — угол между касательной к зад-
ней поверхности в рассматриваемой точке главной режущей
кромки и касательной к окружности вращения данной точ-
ки, измеряемый в плоскости, нормальной к оси фрезы и
проходящей через данную точку главной режущей кромки.
Иногда задний угол задают в нормальном сечении к главной
режущей кромке — задний угол нормальный ап. Углы связа-
ны между собой соотношениями: для цилиндрических фрез
tga = tg an cos GJ; для торцовых фрез tg a = tg an/sin <p. Глав-
ный задний угол a у фрез выбирают в пределах 6—15°.
Угол наклона главной режущей кромки X — угол между
главной режущей кромкой и проекцией ее на осевую плос-
кость, проходящую через вершину угла между главной и
вспомогательной режущими кромками', измеряемый в про-
дольной плоскости, проходящей через данную точку режу-
щей кромки. У цилиндрических, концевых и дисковых фрез
угол А. равен углу наклона винтового зуба, т. е. А. = GJ. Угол А.
влияет на прочность и стойкость зуба фрезы. Его выбира-
ют в пределах 0—5°.
Главный угол в плане угловой кромки <р — угол между
проекцией главной режущей кромки на осевую плоскость,
проходящую через рассматриваемую точку кромки, и тор-
цовой плоскостью. Главный угол в плане обычно выбирают
в пределах 45—60°. Малые значения угла <р (10—30°) требу-
ют от станка повышенной жесткости и виброустойчивости.
Вспомогательный угол в плане <р, — угол между проек-
цией вспомогательной режущей кромки на осевую плос-
кость, проходящую через рассматриваемую точку кромки,
и торцовой плоскостью. Он служит для уменьшения трения
Глава 6. Основы теории резания металлов
183
вспомогательной режущей кромки об обработанную повер-
хность и выбирается для торцовых фрез в пределах 1—10°.
Главный угол в плане переходной кромки (р0 — угол
между проекцией переходной кромки на осевую плоскость,
проходящую через рассматриваемую точку кромки, и тор-
цовой плоскостью. Его выбирают в пределах 15—30°.
Значения геометрических параметров для различных
фрез и условия обработки приведены в справочниках по
режимам фрезерования, в справочниках технолога или фре-
зеровщика.
Заточка сборных торцовых фрез по главным задним
поверхностям может производиться при установке фрезы в
универсальной головке с помощью концевой оправки. Для
совмещения главной режущей кромки с направлением про-
дольной подачи стола станка головку разворачивают в гори-
зонтальной плоскости на угол (ф1 = 90° — <р). Упор закреп-
ляют на столе, поджимают к тыльной стороне затачиваемо-
го ножа и регулируют по высоте так, чтобы режущая кромка
находилась выше горизонтально расположенной оси фрезы.
Заточка зубьев по вспомогательным задним поверхностям со
стороны торца фрезы производится в основном подобно за-
точке торцовых сборных фрез по главным задним поверхно-
стям ножей. Отличие в этом случае состоит в том, что гори-
зонтально расположенную ось фрезы поворачивают относи-
тельно направления продольного хода стола станка на угол р
= 90° + Рр а затем наклоняют вниз на требуемый задний угол
Pj фрезы с затылованной формой зуба. Затачивают только по
передним поверхностям торцом тарельчатого круга с помо-
щью приспособления с делительным диском, а требуемый
передний угол обеспечивают кожухом.
К качеству заточки фрез пред ъявляют следующие требо-
вания: отсутствие на режущих кромках завалов, сколов,
прижогов и поверхностных трещин; биение режущих кромок
не более 0,05 мм; заданное значение углов заточки.
184
Справочник фрезеровщика
Доводка фрез
Для удаления дефектного слоя и шероховатости, возни-
кающих при заточке зубьев абразивными кругами, фрезы
рекомендуется доводить. Доводка выполняется подобно
заточке шлифовальными кругами из зеленого карбида
кремния зернистостью 6-5 средней мягкости СМ 1—СМ2 на
бакелитовой связке.
Более высокая эффективность доводки достигается при
использовании алмазных кругов, которые позволяют повы-
сить стойкость фрез в 1,5—2 раза. Такие круги состоят из
металлического или пластмассового корпуса и алмазонос-
ного кольца зернистостью 6—4 на органической (бакелито-
вой) связке.
Силы, действующие при фрезеровании
Обрабатываемый материал оказывает сопротивление
резанию. Это сопротивление, прогибая фрезу, заготовку и
узлы станка, ухудшает качество обработки. На преодоление
его расходуется электроэнергия, потребляемая двигателем
станка. Поэтому изучение причин и зависимости усилия
резания от условий работы имеет большое практическое
значение.
Основными причинами возникновения сил сопротивле-
ния резанию являются силы, препятствующие деформации
и скалыванию элементов стружки, и силы трения, возника-
ющие на контактных поверхностях зубьев фрезы, стружки
и обрабатываемой заготовки. Причем первые составляют
примерно 90 % общей силы сопротивления резанию.
Силы, действующие на фрезу и заготовку. При работе
прямозубой фрезы силу сопротивления резанию R можно
представить как геометрическую сумму двух сил: радиаль-
Глава 6. Основы теории резания металлов
185
ной Рр, действующей по радиусу фрезы, и касательной Pz,
Направленной по касательной к окружности вращения фре-
зы. Радиальная сила стремится оттолкнуть фрезу от заготов-
ки и прогнуть фрезерную оправку, а касательное усилие
непосредственно препятствует резанию. Со стороны фрезы
эти силы действуют на заготовку в противоположном на-
правлении.
Для фрез с винтовыми зубьями характерно возникнове-
ние дополнительной осевой силы Ро, получаемой при гео-
метрическом разложении общего усилия резания Rz. Эта
сила стремится сдвинуть фрезу в осевом направлении, и по-
этому ее желательно направить в сторону более жесткой
опоры — шпинделя. Аналогичная картина действия сил ре-
зания наблюдается и при работе торцовых фрез.
Наибольшим по величине является касательное усилие
Pz, которое превышает остальные составляющие силы ре-
зания в два и более раз. Это усилие совпадает с направлени-
ем скорости резания и непосредственно осуществляет рабо-
ту по срезанию стружки. Поэтому для технологических рас-
четов в качестве общего усилия резания практически
принимается сила Рг.
Зависимость силы резания от условий работы. Сопротив-
ление резанию зависит от механических свойств обрабаты-
ваемого материала, геометрии фрезы, режима резания и
свойств смазывающе-охлаждающей жидкости.
Способность обрабатываемого металла оказывать со-
противление резанию можно характеризовать удельным
давлением р, которое представляет собой силу резания,
приходящуюся на один квадратный миллиметр площади
поперечного сечения срезаемой стружки. Удельное давле-
ние зависит не только от механических свойств обрабаты-
ваемого металла, но и от наибольшей толщины стружки,
имеющей при фрезеровании, как известно, форму запятой.
При этом усадка стружки не учитывается. Для более тонких
186 Справочник фрезеровщика
стружек удельное давление при прочих равных условиях
увеличивается, и наоборот, оно уменьшается для стружки
большей толщины.
При торцовом фрезеровании стружка имеет наиболь-
шую толщину в основной плоскости фрезы, параллельной
направлению подачи. Поэтому для симметричного фрезеро-
вания аН5 = 5z. Такое же равенство сохраняется и для несим-
метричного фрезерования, когда ось фрезы располагается в
пределах ширины фрезеруемой поверхности. В табл. 15 при-
ведены ориентировочные значения удельных давлений для
различных материалов.
Наиболее существенное действие на силу резания ока-
зывают передний угол у, главный угол в плане ф и угол на-
клона главной режущей кромки С5 или X.
С увеличением переднего угла зуб фрезы легче внедря-
ется в обрабатываемый материал и разъединяет его части-
цы. С изменением угла в плане ср изменяется длина актив-
ной части главной режущей кромки, благодаря чему изме-
няется и сила сопротивления резанию. Для уменьшения
силы резания следует применять фрезы с большим углом ф.
Угол наклона главной режущей кромки способствует увели-
чению поперечного переднего угла ур действующего в на-
правлении резания, и тем самым уменьшению сопротив-
ления обрабатываемого материала резанию.
Элементы режима резания оказывают различное вли-
яние на величину силы резания. При увеличении шири-
ны фрезерования и глубины резания увеличивается дли-
на активной части главной режущей кромки и количество
зубьев фрезы, одновременно участвующих в резании, что
приводит к пропорциональному увеличению усилия ре-
зания. С увеличением подачи на зуб активная длина глав-
ной режущей кромки не изменяется, но увеличиваются
толщина и площадь поперечного сечения срезаемых
стружек. Следовательно, в этом случае сила резания так-
Таблица 15
Удельное давление резания с при фрезеровании,
кгс/мм2 (МПа)
Наиболь- шая толщи- на стружки а, мм Материал заготовки
Сталь Чугун
а.-60 кгс/м2 (600 Мпа) а.»75 кгс/м2 (750 МПа) а. >75 кгс/м2 (750 МПа) Мягкий НВ <180 Средний НВ 180-200 Твердый НВ >200
0.02 316-420 (3160-4200) 525-635 (5250— 6350) 740-850 (7400- 8500) 210 (2100) 305 (3050) 420 (4200)
0,03 285-380 (2850-3800) 475-570 (4750— 5700) 670-760 (6700- 7600) 184 (1840) 264 (2940) 367 (3670)
0,04 267-356 (2670-3560) 455-535 (4550- 5350) 620-710 (6200- 7100) 163 (1630) 235 (2350) 326 (3260)
0,05 256-340 (2560-3400) 425-510 (4250- 5100) 596-680 (5960- 6800) 154 (1540) 222 (2220) 308 (3080)
0,06 240-320 (2400-3200) 400-480 (4000- 4800) 560-640 (5600- 6400) 142 (1420) 205 (2050) 285 (2850)
0,07 235-314 (2350-3140) 392-470 (3920— 4700) 549-627 (5490- 6270) 135 (1350) 195 (1950) 271 (2710)
0,08 226-302 (2260-3020) 376-452 (3760- 4520) 530-604 (5300- 6040) 129 (1290) 186 (1860) 259 (2590)
0,09 218-292 (2180-2920) 364-432 (3640- 4320) 510-584 (5100- 5840) 126 (1260) 182 (1820) 253 (2530)
0,10 214-286 (2140-2860) 356-428 (3580- 4280) 500-572 (5000- 5720) 122 (1220) 175 (1750) 244 (2440)
0,12 211-268 (2110-2680) 337—402 (3370- 4020) 470-537 (4700- 5370) 115 (1150) 165 (1650) 229 (2290)
0,14 198-252 (1980-2520) 316-378 (3160- 3780) 442-505 (4420- 5050) 108 (1080) 156 (1560) 215 (2150)
0,16 187-237 (1870-2370) 297-355 (2970— 3550) 415-475 (4150— 4750) 101 (1010) 147 (1470) 202 (2020)
0,18 176-223 (1760-2230) 279-332 (2790- 3320) 390-446 (3900- 4460) 96 (960) 139 (1390) 190 (1900)
0,20 166-219 (1660-2190) 249-312 (2490- 3120) 366-420 (3660- 4200) 89 (890) 131 (1310) 178 (1780)
188
Справочник фрезеровщика
же увеличивается, но в меньшей степени. Поэтому для
снижения силы сопротивления резанию выгоднее работать
с большей подачей и меньшей глубиной резания и шириной
фрезерования.
Скорость резания в узких пределах практически приме-
няемых значений незначительно влияет на величину усилия
резания.
При применении смазывающе-охлаждающих жидко-
стей сила резания уменьшается за счет уменьшения сил
внешнего трения, возникающих на контактных поверхно-
стях зуба фрезы, стружки и обрабатываемого материала.
Кроме того, жидкость под давлением зуба фрезы, проникая
в микротрещины срезанного металла, как бы разрыхляет
его, тем самым облегчая резание.
Мощность и крутящий момент при резании. Если умно-
жить силу резания Pz на скорость резания v, получим рабо-
ту резания, выполняемую в минуту. Для определения секун-
дной работы в киловаттах надо полученное произведение;
разделить на 60 и число 102 (когда сила выражена в кге) или
1020 (если сила выражена в ньютонах).
Чтобы станок мог выполнить работу, мощность на его
шпинделе должна быть равна или больше мощности, необ-
ходимой на резание. На шпиндель мощность поступает от
электродвигателя главного движения. При этом часть ее
затрачивается на преодоление сил трения в механизме ко-
робки скоростей и частично Теряется в связи с проскальзы-
ванием ремня. Следовательно, мощность двигателя всегда
больше мощности на шпинделе.
Отношение мощности на шпинделе к мощности двига-
теля называется коэффициентом полезного действия. Ко-
эффициент полезного действия показывает, какая часть
мощности электродвигателя может быть полезно использо-
вана на резание. Для консольно-фрезерных станков его
среднее значение составляет 0,8—0,9.
Глава 6. Основы теории резания металлов 189
Возможности станка характеризуются не только мощно-
• п.ю на шпинделе, но и допустимым крутящим моментом
На нем.
Из этого следует, что при малых числах оборотов крутя-
щий момент на шпинделе больше, и наоборот, при высокой
Частоте вращения момент соответственно уменьшается.
Поэтому, когда станок не в состоянии выполнять работу с
высокой скоростью резания, необходимо переходить на
более низкую ступень оборотов.
Крутящий момент сопротивления резанию можно опреде-
лить, если умножить силу резания на радиус фрезы (плечо).
Для возможности выполнения работы резания необхо-
димо, чтобы крутящий момент на шпинделе станка, разви-
ваемый электродвигателем, был равен или превышал кру-
тящий момент сопротивления резанию.
Принятый режим резания должен соответствовать воз-
можностям станка по мощности или крутящему моменту на
шпинделе.
Теплообразование при резании. Резание металлов сопро-
вождается выделением большого количества теплоты, о чем
свидетельствует сильный нагрев стружки, фрезы и в мень-
шей степени обрабатываемой детали.
Основными источниками образования теплоты при ре-
зании являются деформация срезаемого слоя металла и тре-
ние поверхностей зубьев фрезы, стружек и заготовки. При
деформации частицы металла сдвигаются относительно
друг друга, между ними возникает сильное трение, в резуль-
тате которого выделяется теплота. Ее называют теплотой
внутреннего зрения, в отличие от теплоты внешнего трения,
которая выделяется вследствие относительного перемещения
контактных поверхностей фрезы, стружки и заготовки. Ис-
следованиями установлено, что наибольшее количество теп-
лоты возникает из первого источника — деформации среза-
емого слоя. На интенсивность теплообразования влияют все
190
Справочник фрезеровщика
условия резания. Однако наиболее существенное действие
оказывает режим резания, с увеличением которого увеличи-
вается работа деформации срезаемого слоя, почти полно-
стью превращающаяся в теплоту.
Теплота при резании распределяется между стружкой,
фрезой, заготовкой и окружающей средой. Причем доля ее
поступления в тот или иной объект зависит прежде всего от
теплоемкости материала последнего и скорости резания.
При работе фрезами из быстрорежущей стали, теплота рас-
пределяется примерно так: наибольшее ее количество (око-
ло 70—80 %) уносится стружкой, 20—25 % поступает во фре-
зу, 4—9 % — в заготовку и около 1 % — в окружающую сре-
ду. Для твердосплавных фрез это соотношение несколько
изменяется в сторону увеличения теплоты, уносимой
стружкой, и уменьшения количества теплоты, поглощаемой
фрезой, что объясняется более высокой скоростью резания
и меньшей теплоемкостью твердого сплава.
Теплота сама по себе не является определяющим фактором
уменьшения стойкости инструмента. Ее отрицательное дей-
ствие проявляется в нагреве зубьев фрезы. Температура нагре-
ва, в свою очередь, зависит как от количества подводимой теп-
лоты, так и от теплоемкости нагреваемого тела или, в данном
случае, зуба фрезы. Естественно, чем больше масса зуба, или,
иными словами, теплоемкость, тем более снижается интен-
сивность его нагрева. А так как массивность режущего зуба оп-
ределяется его геометрической формой, то для повышения
стойкости фрезы важно правильно выбрать ее геометрию, со-
ответственно условиям выполняемой работы.
При исследовании тепловых явлений установлено, что
на температуру нагрева резца наибольшее влияние оказы-
вает скорость резания, меньшее — подача и наименьшее —
глубина резания, а для фрезерных работ и ширина фрезеро-
вания. Эта закономерность служит исходным положением
для установления рациональных режимов резания.
Глава 6. Основы теории резания металлов
191
Одним из эффективных средств уменьшения нагрева
фрезы является применение смазывающе-охлаждающих
Жидкостей, которые не только уменьшают внешнее трение,
но и отбирают теплоту из зоны резания.
ИЗНОС ФРЕЗЫ
Вследствие трения скольжения и действия высокой тем-
пературы в местах контакта режущего клина со стружкой и
поверхностью резания происходит износ фрезы путем уда-
ления с рабочих поверхностей зубьев микрочастиц.
Режущий инструмент изнашивается в особо тяжелых
условиях при постоянно обновляющихся трущихся повер-
хностях, высоких давлениях и температурах. Различают три
вида износа: абразивный, молекулярный и диффузионный.
Абразивный износ происходит в результате царапания —
срезания мельчайших частиц инструмента твердыми
включениями обрабатываемого материала. Такой износ
преимущественно наблюдается при резании чугуна, вы-
сокоуглеродистых и легированных инструментальных
сталей, имеющих в структуре весьма твердые зерна кар-
бидов, а также при обработке отливок с твердой и загряз-
ненной коркой.
Молекулярный износ сопровождается вырыванием с
поверхностей инструмента мельчайших частиц стружкой и
поверхностью резания заготовки вследствие действия меж-
ду ними значительных сил молекулярного сцепления (при-
липания, сваривания) и относительного скольжения. Такой
вид износа в основном наблюдается при фрезеровании пла-
стичных металлов, особенно трудно обрабатываемых сталей
(жаростойких, нержавеющих и др.).
При высоких температурах в зоне резания происходит
диффузия, в результате которой изменяются химический
192
Справочник фрезеровщика
состав и механические свойства поверхностных слоев инст-
румента, что ускоряет его износ.
При фрезеровании инструмент изнашивается по пере-
дней и задней поверхностям. На передней поверхности зуба
фрезы стружка выбирает лунку, а на задней образуется при-
тертая к поверхности резания площадка без’ заднего угла.
Износ преобладает на задних поверхностях зубьев фре-
зы. В некоторых случаях при обработке пластичных метал-
лов дисковыми и торцовыми фрезами, когда продолжитель-
ность контакта зубьев с заготовкой относительно большая,
износ появляется и на передних поверхностях.
Интенсивность износа инструмента во время его рабо»
ты неодинакова. В течение первого периода происходит
приработка трущихся поверхностей, когда сглаживаются
шероховатости, оставшиеся после заточки инструмента.
Продолжительность этого периода можно сократить довод-
кой фрезы. Второй период характеризуется нормальной
(медленной) скоростью износа и составляет около 90—95 %
времени работы фрезы. Третий период — период усиленно-
го износа, по достижении которого фрезы необходимо сни-
мать со станка для переточки. В противном случае для их
восстановления заточкой понадобится срезать с зубьев зна-
чительные слои металла, что намного сократит суммарную
продолжительность работы фрез и значительно увеличит их
расход.
Признаки предельно допустимого износа (критерия за-
тупления), указывающие на необходимость переточки ин-
струмента, зависят от характера выполняемой работы. При
черновом фрезеровании, когда точность и чистота обработ-
ки не являются конечной целью, допустимый износ прак-
тически определяют по следующим внешним признакам:
появлению на поверхности резания блестящей полоски
(при обработке стали) или темных пятен (при обработке
чугуна); резкому увеличению усилия-подачи и шероховато-
Глава 6. Основы теории резания металлов 193
сти обработанной поверхности; изменению формы и цвета
стружки. При чистовом фрезеровании износ фрезы опреде-
ляют по снижению точности и чистоты обработки по срав-
нению с допускаемыми.
Время переточки также можно установить по допусти-
мой ширине площадки износа, по главной задней поверх-
ности зуба, величина которой приводится' в справочниках.
В массовом производстве допустимый износ ограничивают
принудительной переточкой инструментов через опреде-
ленные промежутки времени.
СТОЙКОСТЬ ФРЕЗЫ
Стойкостью называется время непосредственной рабо-
ты фрезы от заточки до переточки, измеряемое в минутах.
Она непосредственно связана с износом и зависит от тех же
факторов: свойств обрабатываемого материала и материала
инструмента, режима резания, геометрии инструмента и ка-
чества смазывающе-охлаждающей жидкости.
В общем случае, чем выше твердость и прочность обра-
батываемого материала, тем больше скорость нарастания
износа и, следовательно, меньше стойкость инструмента.
Однако некоторые материалы обладают определенными
специфическими свойствами, которые следует учитывать
при резании. Например, чугун имеет сильную истирающую
способность, так как содержит значительное количество
твердых зерен карбида железа. Аналогичную способность в
несколько меньшей степени имеют высокоуглеродистые и
легированные инструментальные стали. Поэтому стойкость
фрез при обработке этих материалов ниже, чем при фрезе-
ровании малоуглеродистых конструкционных сталей.
Нержавеющие и жаропрочные стали и сплавы, кроме
абразивного износа, создают повышенный молекулярный
7 Справочмм фреэероацрса
194
Справочник фрезеровщика
износ, обладают низкой теплопроводностью, сильно упроч-
няются при резании, сохраняют твердость и прочность при'
высоких температурах. Их обработка резанием сопряжена с
большими трудностями вследствие низкой стойкости инст-
рументов. Материал инструмента и, в первую очередь, его
теплостойкость оказывают большое влияние на продолжи-
тельность работы инструмента. При равных условиях реза-
ния фрезы из быстрорежущей стали имеют значительно
меньшую стойкость, чем оснащенные твердым сплавом.
Как было установлено при рассмотрении теплообразо-
вания, из элементов режима резания наибольшее влияние
на температуру нагрева инструмента, а значит, на его стой-
кость, оказывает скорость резания. Например, при увели-
чении скорости резания на 20...25 % стойкость снижается в
2—3 раза. Следовательно, для сохранения необходимой
стойкости фрезы выгоднее работать в первую очередь с наи-
большими шириной фрезерования, глубиной резания и
подачей и только после этого выбирать допустимую ско-
рость резания.
Большое влияние на стойкость оказывает геометрия за-
точки фрезы. С увеличением переднего угла в допустимых
пределах, уменьшением углов в плане при положительном
значении угла наклона главной режущей кромки Л. и созда-
нии дополнительной режущей кромки при вершине зуба
стойкость фрезы увеличивается. Смазывающе-охлаждаю-
щая жидкость уменьшает нагрев инструмента, внешнее тре-
ние и создает расклинивающее действие на срезаемый слой
металла. Поэтому применение смазки и охлаждение при
резании увеличивают стойкость фрезы.
Кроме ранее рассмотренных способов охлаждения, при
фрезеровании трудно обрабатываемых сталей и сплавов вы-
сокая эффективность охлаждения достигается применени-
ем жидкого углекислого газа, который подается в зону ре-
зания из баллона через отверстие сопла диаметром в не-
Глава 6. Основы теории резания металлов
195
сколько десятых долей миллиметра. Охлаждаясь за счет рас-
ширения при выходе из сопла — 78 °C, углекислый газ осе-
дает на поверхности зубьев фрезы в виде белого налета —
инея, создавая интенсивное охлаждение инструмента.
Стойкость инструмента, обеспечивающую высокую
производительность и наименьшие материальные затраты,
связанные с изтовлением деталей, называют экономиче-
ской (табл. 16).
Таблица 16
Рекомендуемая стойкость фрез Т, мин
Материал Фрез Тип фрез Стойкостость при диаметре с >резы
20 50 75 100, 150 200 300 400
Быстро- режущая сталь Торцовые и дисковые — 100 120 130 170 250 300 400
Прорезные и отрезные — 80 90 100 110 120 — —
Концевые 60 80 —
Цилиндриче- ские — 100 170 180 400 — — —
Фасонные — 60 80 100 — — — —
Угловые — 100 150 170 — — — —
Твердый сплав Торцовые и дисковые двусторон- ние — — 90 120 200 300 500 600
Дисковые трехсторон- ние — — 130 160 200 300 — —
В определенных условиях бывает целесообразно рабо-
тать с другой стойкостью, например, при обработке круп-
ной партии деталей на настроенном станке, когда нежела-
тельно менять фрезу до окончания всей работы. В этом
случае стойкость фрезы увеличивают за счет снижения
скорости резания.
196
Справочник фрезеровщика
ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ
РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
Режим резания, отвечающий экономической стойкости
режущего инструмента, называется рациональным. При его
выборе руководствуются нормативными таблицами И ис-
ходными данными: чертежом детали, родом и размерами
заготовки, типом материала и размерами фрезы, паспорт-
ными сведениями о станке. Используя эти данные, назна-
чают элементы режима резания в следующем порядке:
1. Принимают наибольшую возможную ширину фрезе-
рования, при которой можно обрабатывать поверхность за
наименьшее число проходов.
2. Выбирают глубину резания в зависимости от величи-
ны припуска, жесткости заготовки и точности обработки.
Если условия позволяют, весь припуск следует срезать за
один проход. Точные поверхности обрабатывают вначале
предварительно, а затем окончательно. Чистовой проход в
этом случае выполняют с небольшой глубиной резания 0,5—
1,5 мм.
3. Подачу на зуб фрезы Sz выбирают из нормативных
таблиц в зависимости от типа фрезы, твердости обрабаты-
ваемого материала, ширины фрезерования, глубины реза-
ния и требуемой шероховатости поверхности.
4. По табл. 16 выбирают рекомендуемую стойкость
фрезы Т.
5. Принимают скорость резания v из нормативных таб-
лиц в зависимости от типа и материала фрезы, обрабатыва-
емого материала, ширины фрезерования и глубины реза-
ния. Такие таблицы составлены для определенных условий
работы. Поэтому, если действительные условия резания от-
личаются от нормативных, выбранную из таблицы скорость
резания надо умножить на поправочные коэффициенты К.1,
Глава 6. Основы теории резания металлов 197
К2, КЗ, учитывающие соответственно фактическую шири-
ну фрезерования или глубину резания, твердость материа-
ле заготовки и стойкость фрезы.
Исходя из скорости резания, определяют частоту враще-
ния фрезы и подбирают ближайшее меньшее значение или
большее (если оно не превышает 5 % расчетного) по станку.
6. Проверяют режим резания для чернового фрезерова-
ния по допустимой мощности или крутящему моменту на
Шпинделе станка.
Глава 7. ФРЕЗЕРОВАНИЕ
ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
1яаидимиммишииюивисямтдии^т!!1»|'11 Ni^iti'Hfinrwui им и
ПОНЯТИЕ О ПЛОСКОСТЯХ
И ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
Поверхности детали, обладающие прямолинейно-
стью в любом сечении, называются плоскостя-
ми. По расположению относительно горизонтали
различают: горизонтальные, вертикальные и наклонные
плоскости. Кроме того, поверхности детали, пересекающи-
еся между собой под некоторым углом, принято называть
сопряженными.
К обработке плоскостей предъявляются определенные
технические требования, вытекающие из характера и усло-
вий работы данной детали в узле машины. Эти требования,
объединяемые в обобщенное понятие «точность обработ-
ки», включают: точность выполнения размеров, точность
геометрической формы поверхностей, точность их взаим-
ного расположения и шероховатость поверхностей.
Технические требования указываются на рабочем черте-
же детали условными обозначениями, принятыми в ЕСКД
(единой системе конструкторской документации).
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 199
Точность размеров ограничивается предельными откло-
нениями, которые проставляются справа от номинального
размера. Например, размер 25 — 0,1 + 0,2 означает, что де-
таль по этому показателю будет считаться годной, если ее
действительный размер находится в пределах наибольшего
предельного размера 25,2 мм и наименьшего — 24,9 мм.
Величина допустимого колебания размера детали — до-
пуск — определяется разностью предельных размеров, ко-
торый для данного примера равен 25,2 — 24,9 = 0,3 мм.
Точность геометрической формы плоскостей характери-
зуется допустимыми непрямолинейностью или неплоскосг-
ностью.
Непрямолинейность определяется наибольшим откло-
нением поверхности от прилегающей прямой в определен-
ном направлении на заданной длине. Неплоскостностью
считается наибольшая непрямолинейность поверхности в
любом направлении (продольном, поперечном, диаго-
нальном).
Если на чертеже отсутствуют указания о требуемой точ-
ности формы плоскостей, то погрешности каждой из них не
должны превышать ’/ допуска размера между ними.,
Точность взаимного расположения плоскостей наиболее
часто характеризуется допустимыми неперпендикулярно-
стью или непараллельностью.
Неперпендикулярность определяется отклонением дан-
ной плоскости от перпендикуляра, восстановленного к со-
пряженной базовой плоскости на заданной длине (высоте).
Непараллельность выражается разностью наибольшего и
наименьшего расстояний между противоположными плос-
костями на заданной длине. Указывается, что неперпенди-
кулярность боковой плоскости относительно нижней (базо-
вой) не должна превышать 0,1 мм на всей высоте детали.
В тех случаях, когда на чертеже отсутствуют указания о
допустимых отклонениях от параллельности плоскостей,
200
Справочник фрезеровщика
эти отклонения не должны превышать допуска на расстоя-
ние между плоскостями.
Шероховатость поверхности характеризуется величи-
ной неровностей, остающихся на ней в результате обра-
ботки резанием. Стандарт (ГОСТ 2.309-73) предусматри-
вает обозначение шероховатости У-образным знаком, над
которым проставляется числовое значение высоты неров-
ностей профиля Кг или среднеарифметическое отклоне-
ние профиля Ка в микрометрах (символ Ка на чертеже не
указывается).
Обработка деталей фрезерованием позволяет при опре-
деленных условиях получать размеры точностью до 9-го
квалитета и шероховатость поверхностей до Ка = 1,25 мкм.
СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
ПЛОСКОСТЕЙ
Для определения точности обработки плоскостей пользу-
ются измерительными линейками, штангенциркулями, по-
верочными линейками, угольниками, щупами, универсаль-
ными угломерами и образцами шероховатости.
Измерительные линейки позволяют выполнять отсчет
размеров с точностью не более 0,5 мм. С помощью штанген-
циркулей ШЦ-1 и ШЦ-11 производят измерения с точно-
стью, соответственно, до 0,1 и 0,05 мм.
Точность геометрической формы плоскостей (прямоли-
нейность, плоскостность) определяют с помощью лекаль-
ных линеек по методу световой щели (на просвет) при на-
кладывании линейки на поверхность детали. Для этой же
цели пользуются поверочными линейками с широкой рабо-
чей поверхностью и набором щупов. Перпендикулярность
сопряженных плоскостей контролируют угольниками с
широким основанием.
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 201
Шероховатость обработанной поверхности определяется
визуально методом сравнения с образцами шероховатости.
Угловое расположение наклонных плоскостей измеря-
ют универсальными угломерами двух типов: УМ с предела-
ми измерения 0—180’ и УН — для углов 0—320°.
Угломер типа УН позволяет измерять уступы с точно-
стью до 2'. Он настраивается на четыре диапазона углов: 0—
50’ — с угольником 2 и линейкой; 50—140’ — без угольни-
ка, на место которого устанавливается линейка; 140-210°—
только с угольником; 210—320° — без линейки и угольника.
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК
НА СТАНКЕ
Способы установки. При выполнении универсальных ра-
бот, связанных с фрезерованием плоскостей, заготовки на
станке устанавливают тремя основными способами: в тис-
ках, на столе станка, на угловых плитах.
В тисках закрепляют заготовки сравнительно небольших
размеров. Крупные заготовки (типа плит, корпусов) устанавли-
вают на столе станка. Для укрепления крупных заготовок, об-
рабатываемые поверхности которых должны располагаться под
некоторым углом друг к другу, используют угловые плиты.
Фрезерные приспособления. Для установки и закрепления
заготовок на станке при фрезеровании плоскостей пользу-
ются фрезерными приспособлениями общего назначения:
станочными тисками, прихватами, прижимами, упорами,
угловыми плитами.
Станочные тиски по конструкции делятся на неповорот-
ные, поворотные и универсальные; по способу действия — с
ручным и механизированным приводом; по точности —
нормального класса Н и повышенного — П.
202
Справочник фрезеровщика
Неповоротные тиски состоят из корпуса с неподвижной
губкой и подвижной. Последняя установлена на прямо-
угольных направляющих корпуса и соединена с ними план-
ками. Привод ее осуществляется вручную при вращении
рукоятки, надетой на квадрат винта. К губкам тисков при-
креплены стальные закаленные накладные губки с рифле-
ной либо гладкой рабочей поверхностью, предназначенные
для закрепления заготовок. Направляющие шпонки служат
для выверки тисков на станке.
Поворотные тиски отличаются от неповоротных нали-
чием основания с градусной шкалой. Благодаря этому кор-
пус таких тисков может быть повернут на требуемый угол и
прикреплен болтами и гайками. Универсальные тиски ха-
рактеризуются возможностью поворота корпуса в двух
плоскостях — горизонтальной и вертикальной. Поэтому их
применяют при фрезеровании наклонных плоскостей и
скосов, расположенных в различных направлениях.
Механизированные тиски с пйевмо- или гидроприво-
дом значительно уменьшают физическую нагрузку фрезе-
ровщика и повышают производительность труда.
В тисках с поршневым пневмоприводом сжатый воздух
из цеховой сети поступает через штуцер или в правую, или
в левую полости пневмоцилиндра (в зависимости от поло-
жения рукоятки распределительного крана). При этом пор-
шень совместно со штоком, винтом, гайкой и подвижной
губкой будет поступательно перемещаться влево или впра-
во, зажимая или отжимая заготовку. Винт и гайка служат для
установки требуемого раствора губок в зависимости от габа-
ритов закрепляемой заготовки.
Станочные тиски могут быть укомплектованы наклад-
ными губками клинового типа или специального профиля.
Клиновые губки выполняются из двух клинообразных
частей, соединенных с некоторой степенью свобода;! вин-
тами. Часть неподвижно крепится к губке тисков винтами,
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 203
и часть постоянно поджимается вверх подпружиненными
штифтами. При соприкосновении частей накладной губ-
ки по наклонной плоскости заготовка одновременно под-
жимается к неподвижной губке и к направляющим корпу-
са тисков.
Накладные губки специального профиля расширяют
технологические возможности станочных тисков.
Прихваты — наиболее простые зажимные приспособле-
ния, которые применяются преимущественно для закреп-
ления крупногабаритных заготовок непосредственно на
столе фрезерного станка или на угловых плитах. Их можно
разделить натри основные группы: плиточные, вилкообраз-
ные, корытообразные.
Упоры и прижимы используют в тех случаях, когда тре-
буется применить боковое крепление заготовки на столе
станка. Крепление заготовки производится с помощью упо-
ра и прижима клинового прихвата. Заготовка слева опирает-
ся на упор, который правильно ориентирован по пазу стола
выступом и закреплен болтом и гайкой. Справа заготовка
зажимается прижимом, состоящим из клина с продолгова-
тым отверстием под болт и основания с выступом, входя-
щим в паз стола. Основание крепится к столу станка болтом
и гайкой. При завинчивании гайки клин, скользя по на-
клонной плоскости, одновременно поджимает заготовку к
упору и рабочей поверхности стола станка.
Угловые плиты по конструкции делятся на простые, по-
воротные и универсальные.
Простая угловая плита имеет форму угольника с вза-
имно перпендикулярными полками и ребрами жестко-
сти. На горизонтальной полке предусмотрены проушины
для крепленая плиты к столу станка, а на вертикальной
полке — продолговатые пазы, через которые пропускают
болты при закреплении обрабатываемой заготовки при-
хватами.
204
Справочник фрезеровщика
Поворотная угловая плита отличается от простой тем,
что ее вертикальная полка может быть повернута вокруг оси
на требуемый угол по шкале и закреплена гайкой.
Универсальная угловая плита позволяет поворачивать
заготовку в двух плоскостях — горизонтальной и вертикаль-
ной. Такая плита состоит из трех основных частей: основа-
ния, корпуса и полукруглого стола. Корпус может быть по-
вернут относительно основания в горизонтальной плоско-
сти и закреплен болтами и гайками.
Поворот стола в вертикальной плоскости осуществляет-
ся червячной передачей при вращении рукоятки и фикси-
руется в необходимом положении после затяжки гаек. От-
счет угловых поворотов ведется по градусным шкалам. Со
стороны рабочей поверхности стола выполнены Т-образные
пазы, позволяющие закреплять на нем заготовки прихвата-
ми или при помощи других крепежных приспособлений.
Приемы установки и выверки приспособлений на станке.
Точность взаимного расположения поверхностей обрабаты-
ваемой детали во многом зависит от того, насколько пра-
вильно будет ориентировано на станке приспособление, что
достигается его выверкой. Для этой цели станочные тиски
и угловые плиты снабжены направляющими шпонками,
которые вводят в паз стола и прижимают к одной из его
сторон.
При отсутствии у приспособлений направляющих шпо-
нок выверку можно осуществить с помощью угольников
или индикатором.
Перпендикулярность рабочей поверхности неподвиж-
ной губки тисков к вертикальным направляющим станины
станка выверяют одним угольником с широким основани-
ем, а параллельность — двумя угольниками. Точную вывер-
ку (до сотых долей миллиметра) выполняют индикатором,
который закрепляют на станке при помощи державки меж-
ду установочными кольцами фрезерной оправки.
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 205
Приемы установки и выверки заготовок. Для получения
требуемой точности взаимного расположения поверхностей
обрабатываемой детали, кроме правильной установки и
выверки приспособлений, следует произвести проверку
правильности положения заготовки. С этой целью при ее
установке в станочных тисках необходимо придерживаться
определенных правил и выполнять их в такой последова-
тельности:
1. Развести губки тисков на величину, несколько боль-
шую ширины заготовки.
2. Протереть ветошью рабочие поверхности тисков и
заготовку. При наличии на ней заусенцев удалить их
напильником.
3. Если заготовка имеет небольшую высоту, подобрать и
установить на направляющие корпуса тисков одну
или две одинаковые параллельные подкладки такого
размера, чтобы зажимаемая часть заготовки составля-
ла не менее 2/3 ее высоты. Нельзя пользоваться для
этого случайными металлическими брусками. Под-
кладки должны быть стальными, закаленными и шли-
фованными.
4. В случаях, когда тиски оснащены рифлеными губка-
ми, боковые поверхности заготовки окончательно об-
работаны, на тиски следует установить нагубники в
виде небольших уголков из мягкой листовой стали
или цветного металла.
5. Установить и слегка закрепить заготовку в тисках.
6. Осадить заготовку легкими ударами молотка с мягким
бойком из цветного металла до плотного прилегания
ее к направляющим тисков или к подкладкам и окон-
чательно закрепить.
7. Когда заготовка имеет окончательно обработанную
нижнюю опорную поверхность, точность ее прилега-
ния к направляющим тисков (подкладкам) выверяют
206
Справочник фрезеровщика
слесарным рейсмусом. Для этого отогнутое острие
иглы подводят к основанию заготовки с небольшим
зазором (0,1—0,2 мм). Затем, перемещая рейсмус по
столу станка, определяют равномерность зазора в че-
тырех точках углам заготовки. Если зазор неравно-
мерный, зажим заготовки немного ослабляют, вновь
выполняют действия пункта и контролируют установ-
ку заготовки рейсмусом.
Заготовки, закрепляемые непосредственно на столе
станка прихватами, выверяют способами, рассмотренными
ранее. При этом необходимо соблюдать ряд практических
правил:
1. Для повышения прочности крепления болты прихва-
тов располагают как можно ближе к заготовке.
2. Затяжку гаек выполняют в диагональном порядке
вначале предварительно, затем окончательно.
3. Прихваты располагают на участках заготовки, имею-
щих опору на столе станка.
4. Подставки выбирают такой высоты, чтобы прихваты
размещались параллельно опорной поверхности заго-
товки.
ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
ПЛОСКОСТЕЙ И ИХ УСТАНОВКА
ИА СТАНКЕ
Тйпы применяемых фрез. Обработку плоскостей в основном
выполняют цилиндрическими и торцовыми фрезами, иногда
(при большой ширине обрабатываемой поверхности) исполь-
зуют концевые и д исковые двух- и трехсторонние фрезы.
Цилиндрические фрезы, применяемые на станках с го-
ризонтальным расположением шпинделя, выпускаются
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 207
цельными, с винтовыми пластинками из твердого сплава и
сборными.
Цельные цилиндрические фрезы из быстрорежущей
стали изготавливаются в двух исполнениях — с крупными
и мелкими зубьями. Мелкозубые предусмотрены для чисто-
вого фрезерования, и объясняется это необходимостью уве-
личения количества одновременно работающих зубьев для
повышения равномерности фрезерования и уменьшения
шероховатости обрабатываемой поверхности. Во всех про-
чих случаях используются крупнозубые фрезы, при фрезе-
ровании которыми необходимая шероховатость достигает-
ся за счет выбора соответствующей подачи.
Высокая производительность фрезерования достигает-
ся применением цилиндрических фрез с винтовыми плас-
тинками из твердого сплава. Пластинки припаиваются к
корпусу фрезы из конструкционной стали. На их стыках в
шахматном порядке выполняются угловые стружкораздели-
тельные канавки, облегчающие процесс резания.
Сборные цилиндрические фрезы состоят из корпуса, в
пазах которого с помощью рифления и клиньев крепятся
ножи из быстрорежущей стали. Такие фрезы выпускаются
одинарными длиной 40—65 мм и составными (2—6 шт. в
комплекте). Фрезы, собираемые в комплект, имеют различ-
ное направление наклона зубьев с целью уравновешивания
осевых сил, возникающих в процессе резания.
Торцовые фрезы бывают цельными и сборными. Цель-
ные фрезы из быстрорежущей стали сравнительно неболь-
шого диаметра (до 100 мм) выполняются с креплением на
продольной и на торцовой шпонках с мелкими и крупны-
ми зубьями. Фрезы более крупного диаметра для экономии
дорогостоящих инструментальных материалов изготавлива-
ются сборными с ножами из быстрорежущей стали либо
оснащенными пластинками из твердого сплава. Крепление
таких фрез осуществляется с помощью торцовых шпонок,
208 Справочник фрезеровщика
для которых со сторон нерабочего торца фрезы предусмот-
рены прямоугольные пазы.
Установка фрез на станке. Цилиндрические фрезы уста-
навливаются на горизонтально-фрезерных станках при по-
мощи центровых оправок, которые в зависимости от кон-
струкции подшипника серьги станка могут иметь поддер-
живающую втулку или цилиндрическую цапфу.
Центровая оправка состоит из хвостовика, шейки, рабо-
чей части и резьбы.
Хвостовики оправок могут иметь коническую форму с
конусностью для непосредственной установки в отверстие
шпинделя или конус Морзе. В последнем случае оправки
крепят на станке при помощи переходных втулок. Резьбо-
вое отверстие служит для затяжки хвостовика в отверстие
шпинделя шомполом.
На шейках оправок предусмотрены фланцы с прямо-
угольными пазами или две лыски, предназначенные для
восприятия крутящего момента непосредственно от повод-
ковых шпонок шпинделя станка или от торцового паза пе-
реходной втулки.
Цилиндрическая рабочая часть оправок выполняется со-
ответственно стандартным диаметрам посадочных отверстий
фрез (13, 16, 22, 27, 32, 40 и 50 мм) и различной длины, что
позволяет подбирать их в зависимости от условий выполня-
емых работ. Для передачи крутящего момента фрезе рабочая
часть оправок снабжена длинной призматической шпонкой.
На резьбовой части оправок обычно делается левая мет-
рическая резьба с мелким шагом. Благодаря этому уменьша-
ется вероятность самоотвинчивания гайки во время работы,
так как при наиболее часто употребляемом левом вращении
шпинделя силы резания будут стремиться затянуть ее, уси-
ливая тем самым крепление фрезы.
Центровые оправки комплектуются набором установоч-
ных колец различной ширины (1—50 мм), которые позволя-
Глава 7, Фрезерование плоских поверхностей 209
ют располагать фрезу вдоль оправки на необходимом рас-
стоянии от шпинделя.
При установке цилиндрической фрезы на станке фреза
при помощи установочных колец, поддерживающей втулки
и гайки закреплена на рабочей части центровой оправки.
Хвостовик оправки установлен в отверстие шпинделя и за-
тянут шомполом, снабженным для этой цели шестигранной
головкой и гайкой. Передача крутящего момента от шпин-
деля на оправку осуществляется поводковыми шпонками,
которые входят в пазы фланца. Свободный конец оправки
совместно с поддерживающей втулкой введен в отверстие
подшипника серьги. Для повышения износостойкости под-
шипник серьги изготовлен из бронзы и имеет форму втулки
с наружным конусом и продольным разрезом, что позволя-
ет периодически регулировать его (по мере износа) гайкой.
В серьге предусмотрены фитильная смазка подшипника,
смотровой глазок для контроля уровня масла и заливное
отверстие.
Устанавливая цилиндрические фрезы на станке, необхо-
димо соблюдать определенную последовательность дей-
ствий:
1. Протереть ветошью оправку, конический участок от-
верстия шпинделя, установочные кольца, фрезу.
2. Установить хвостовик оправки в отверстие шпинделя
так, чтобы поводковые шпонки последнего вошли в
пазы фланца оправки.
3. Ввернуть шомпол в резьбовое отверстие хвостовика
оправки и затянуть до отказа гайку ключом. Чтобы
шпиндель при этом не проворачивался, коробку ско-
ростей станка следует настроить на наименьшую ча-
стоту вращения.
4. Надеть на рабочую часть оправки установочные коль-
ца, поддерживающую втулку, фрезу. Слегка смазать
резьбу оправки ц навернуть на нее гайку. При этом
210
Справочник фрезеровщика
необходимо учитывать, что для повышения жесткости
и прочности крепления фрезы ее следует располагать
на оправке возможно ближе к переднему концу шпин-
деля так, чтобы осевая составляющая силы сопротив-
ления резанию Ро была направлена в его сторону.
Последнее условие обеспечивается, если направления
винтовых зубьев фрезы и вращения шпинделя разно-
направленны. Поэтому при работе фрезами правым
направлением винтовых зубьев шпиндельдолжен пе-
редавать им левое вращение (против хода часовой
стрелки, если смотреть со стороны его заднего конца)
и, наоборот, для фрез с левым направлением винто-
вых зубьев вращение должно быть правым.
5. Выдвинуть хобот на необходимую длину и закрепить
его.
6. Установить серьгу на хобот и крепить ее так, чтобы
поддерживающая втулка или цапфа оправки вошла в
подшипник серьги.
7. Закрепить фрезу, затянув до отказа гайку оправки
ключом.
8. Проверить уровень масла в резервуаре серьги и при
необходимости долить.
9. - Проверить радиальное биение зубьев фрезы индика-
тором. Для этого установить индикатор станка так,
чтобы его измерительный штифт коснулся режущей
кромки зуба фрезы с небольшим натяжением (1—2 мм
по малой отсчетной шкале). Рукоятки коробки скоро-
стей поставить в такое положение, чтобы шпиц лег-
ко проворачивался. Вращая оправку вручную в на-
правлении, обратном направлению резания, опреде-
лить биение фрезы, которое не должно превышать
0,05 мм.
Торцовые фрезы диаметром до 250 мм устанавливаются
на станке при помощи коротких концевых оправок, кото-
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 211
рые в зависимости от способа крепления фрезы выполня-
ются с продольной или торцовой шпонками.
Последовательность действий фрезеровщика при уста-
новке на станке торцовых фрез аналогична ранее рассмот-
ренной для цилиндрических фрез с учетом конструкции
оправки.
При креплении фрезы с торцовым пазом на вертикаль-
но-фрезерном станке оправка хвостовиком устанавливает-
ся в отверстие шпинделя и затягивается шомполом. На ра-
бочую часть ее надевается фланец и фреза так, чтобы пазы
и торцовый выступ фланца совместились с поводковыми
шпонками шпинделя и пазом на торце фрезы. Затем фреза
вместе с фланцем затягивается винтом с помощью специ-
ального торцового ключа.
Крупногабаритные торцовые фрезы устанавливаются
непосредственно на передний цилиндрический участок
шпинделя. При этом поводковые шпонки должны зайти в
торцовый паз фрезы, которая затем закрепляется четырьмя
винтовыми. Чтобы исключить перекос и биение фрезы, вин-
ты затягивают торцовым ключом в диагональном порядке.
СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ
ПЛОСКОСТЕЙ
Обработка плоскостей на фрезерных станках может
выполняться двумя основные способами — торцовыми
или цилиндрическими фрезами, для которых характерны
различные методы обработки: симметричный, несиммет-
ричный, встречный и попутный. При выборе того или
иного способа и метода фрезерования для конкретно за-
данных условий работы необходимо руководствоваться их
сравнительными особенностями, которые рассматривают-
ся ниже.
212
Справочник фрезеровщика
Выбор способа обработки размеров фрез. Торцовые фре-
зы по сравнению с цилиндрическими обладают рядом пре-
имуществ: большей жесткостью крепления на станке, уча-
стием в резании двух режущих кромок — главной и вспомо-
гательной (зачищающей), большим углом контакта <р с
заготовкой и сравнительно более доступными способами
оснащения их пластинками твердого сплава. Благодаря это-
му использование торцовых фрез способствует повышению
производительности фрезерования плоскостей, уменьше-
нию шероховатости обработанной поверхности, и их при-
менение, как правило, является более предпочтительным.
Вместе с тем для работы на горизонтально-фрезерных
станках цилиндрические фрезы более удобны и особенно
незаменимы, когда обработка нескольких поверхностей
ведется набором фрез, одновременно закрепляемых на цен-
тровых оправках.
Размеры фрез хдрактеризуются диаметром, а для цилин-
дрических фрез еще и длиной.
Диаметр торцовой фрезы принимают таким, чтобы об-
работка поверхности заготовки производилась за один про-
ход. Практикой установлейо следующее соотношение:
Dt = (1,4—1,7)В,
где В — ширина фрезеруемой поверхности, мм.
Диаметр цилиндрических фрез Du целесообразно при-
нимать возможно меньшим, но не менее десятикратной
глубины резания t. Это объясняется тем, что при работе
цилиндрическими фрезами меньшего диаметра соответ-
ственно уменьшается крутящий момент силы сопротивле-
ния резанию, что, в свою очередь, уменьшает расход мощ-
ности на резание.
Длину цилиндрических фрез обычно принимают при-
мерно на 10 мм больше ширины фрезеруемой поверхности.
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 213
Выбор метода фрезерования. Для обработки плоскостей
торцовыми фрезами возможны два метода фрезерования:
симметричный и несимметричный. В первом случае оси
фрезы и обрабатываемой поверхности совпадают, во втором
они смещены относительно друг друга.
Исследованиями установлено, что наиболее благопри-
ятные условия врезания зубьев торцовой фрезы создаются,
если ее набегающая сторона смещена относительно заготов-
ки на величину, значение которой определяется из следую-
щего равенства:
С = (0,03—0,05)0,
где О — диаметр фрезы, мм.
При работе цилиндрическими фрезами практическое
применение получили: встречное фрезерование — когда
обрабатываемая заготовка перемещается навстречу враща-
ющимся зубьям фрезы, и попутные — если направления
этих движений совпадают. Каждый из указанных методов
имеет свойственные ему достоинства и недостатки.
Толщина срезаемого слоя (стружки) при встречном фре-
зеровании увеличивается постепенно, что благоприятно
сказывается на стойкости фрезы, так как ее зубья не испы-
тывают резких ударов. Однако в моменты врезания в на-
чальной точке толщина срезаемого слоя равна нулю, и зуб
некоторый участок своего пути не режет, а скользит, уплот-
няя обработанную поверхность. Вследствие этого повыша-
ется износ зуба по задней поверхности и увеличивается
шероховатость обрабатываемой поверхности. Кроме того,
вертикальная составляющая сила резания Рв при встречном
фрезеровании стремится приподнять заготовку, поэтому
последнюю необходимо более сильно закреплять.
К достоинствам встречного фрезерования следует отне-
сти возможность его осуществления на любом станке, так
214 Справочник фрезеровщика
лич» u.Witi р^> -.д»** »fitrw 11 »жа- гш^ггая№иг>11м» < y^*~t —г — и । ж ь*м—мх—
как горизонтальная составляющая силы резания Рг направ-
лена против движения подачи, благодаря чему зазоры в
винтовой передаче стола станка постоянно выбираются.
При попутном фрезеровании зубья инструмента начи-
нают резание с наибольшей толщины срезаемого слоя и
сразу воспринимают наибольшую нагрузку, что отрицатель-
но влияет на стойкость фрезы. По этой причине попутное
фрезерование нельзя применять для обработки заготовок с
твердой коркой. Однако для этого метода обработки харак-
терно отсутствие вредного скольжения зубьев в моменты
врезания в металл, сила резания Р стремится отжать заго-
товку вниз к столу станка, расход мощности несколько
уменьшается за счет того, что подача направлена в сторону
резания. Все это оказывает благоприятное действие на
стойкость фрезы, позволяет уменьшить шероховатость об-
рабатываемой поверхности и способствует более спокойной
работе.
Преимущества попутного фрезерования перед встреч-
ным могут быть использованы только при хорошем состо-
янии станка и особенно при отсутствии зазора в сопряже-
нии винт—гайка продольной подачи стола. В противном
случае при большом зазоре может произойти заедание и
даже поломка фрезы.
В промежутки времени, когда зубья фрезы не находят-
ся в контакте с заготовкой, стол станка перемещается вле-
во усилением подачи Рв. Ходовой винт, вращаясь вправо (по
ходу часовой стрелки), отталкивается своими витками от
неподвижной гайки, и зазор в соединении образуется сле-
ва. Когда же очередной зуб врезается в обрабатываемый
металл, фреза за счет горизонтальной составляющей усилия
резания Рг не встречает значительного сопротивления, под-
тягивает под себя заготовку совместно со столом на величи-
ну зазора в резьбовом соединении, который окажется те-
перь справа. В такие моменты резко возрастают подача и
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 215
нагрузка на зубья. После выхода зуба из металла движение
стола прекращается до тех пор, пока вращающийся ходовой
винт вновь не выберет зазор справа и не начнет отталки-
ваться от неподвижной гайки и т. д.
Чтобы устранить указанное явление, современные стан-
ки оснащают специальными устройствами для периодиче-
ской регулировки зазора в сопряжении винт-гайка или ав-
томатического выбора в процессе работы. Поэтому при об-
работке попутным методом фрезеровщик должен заранее
знать возможности станка и, если обходимо, своевременно
отрегулировать зазор в винтовой передаче стола.
ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
ПЛОСКОСТЕЙ
Для обеспечения высокой производительности труда
выгодно работать с возможно большим режимом резания.
Однако его величина ограничивается главным образом режу-
щими способностями фрезы и мощностью станка. Поэтому
обычно выбирают не наибольший, а наивыгоднейший для
данных условий режим резания, элементы которого реко-
мендуется назначать в определенной последовательности.
Вначале выбирают наибольшую возможную ширину
фрезерования В и глубину резания, затем допустимые зна-
чения подачи на зуб Sz и скорости резания v. Определяют
требуемые частоту вращения и минутную подачу, которые
принимают ближайшими меньшими из имеющихся на
станке.
Ширину фрезерования устанавливают такой, чтобы об-
работку поверхности можно было провести за один проход.
При работе торцовыми фрезами это условие осуществимо
216
Справочник фрезеровщика
почти в любом случае, так как по действующим стандартам
предусмотрен широкий диапазон диаметров таких фрез.
Если же работа ведется цилиндрическими фрезами, длина
которых не всегда позволяет выполнить указанное выше
условие, то фрезерование производят за наименьшее число
проходов.
Для уменьшения времени обработки глубину резания
также целесообразно принимать большей с целью сокраще-
ния количества проходов при фрезеровании поверхности.
В связи с этим, если условия позволяют, весь припуск выгод-
но срезать за один проход. В иных случаях обработку выпол-
няют за два или более проходов. При этом поверхности с
малой шероховатостью (Rz20—Ra 1,25) рекомендуется окон-
чательно фрезеровать с малой глубиной резания 0,5—1,5 мм.
Подачу на зуб фрезы принимают в зависимости от вида
обработки. При черновом фрезеровании она ограничивает-
ся жесткостью заготовки и фрезы, прочностью или твердо- .
стью обрабатываемого материала, мощностью станка; при
чистовом фрезеровании — шероховатостью обрабатывае-
мой поверхности. Причем с уменьшением подачи шерохо-
ватость поверхности также уменьшается.
Скорость резания оказывает наибольшее влияние на
стойкость фрезы. С увеличением скорости резания выше
допустимых значений резко ускоряется износ фрезы, требу-
ется более частая ее замена, переточка. Поэтому скорость
резания следует выбирать в допустимых пределах в зависи-
мости от всех условий работы. Она может быть принята
большей при обработке менее твердых и прочных матери-
алов с небольшой шириной фрезерования, глубиной реза-
ния и подачей, для фрез из более теплостойких материалов
с малыми углами в плане, а также при применении смазы-
вающе-охлаждающих жидкостей.
Подача и скорость резания обычно определяются из
нормативных таблиц справочника.
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 217
Таблица 17
Ориентировочные значения элементов режима резания при
ОБРАБОТКЕ ПЛОСКОСТЕЙ
Подача на зуб Sz, ым/зуб
Вид обработки Шероховатость поверхности Sz для фрез
цил индрических торцо- вых
Черновая floRz40 0.1-0.15 0.15-0.25
Чистовая Rz20-Ra1.25 0.04-0.08 0.08-0.12
Скорость резания у, м/иин
Материал фрезы Обрабатываемый материал v при обработке
черновой чистовой
Быстрорежущая сталь Чугун 20-25 30-35
Сталь 25-30 35-40
Твердый сплав ВК8 Чупгн 60-70 80-100
Т вердый сплав Т15К6 Сталь 100-140 150-200
Пример. Назначить режим резания для фрезерования
поверхности детали шириной 100 мм и длиной 250 мм
(100x250 мм) торцовой фрезой, оснащенной пластинками
твердого сплава Т15К6. Диаметр фрезы 160 мм, число зубьев
10. Припуск на обработку 3 мм; шероховатость поверхности
— Rz80; материал детали — сталь 40.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ
ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
И ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЛОСКОСТЕЙ
Фрезерование плоскостей является наиболее характер-
ной операционной работой, выполняемой при обработке
большинства деталей на фрезерных станках. При этом
приходится решать ряд типовых задач, свойственных и для
218
Справочник фрезеровщика
других фрезерных работ, таких как, например, фрезерова-
ние уступов, пазов, канавок и др. В связи с этим возникает
целесообразность систематизации действий фрезеровщика,
которые можно выразить в виде логической схемы.
На 1-й стадии такой схемы изучаются исходные данные,
которые определяют технические требования, предъявляе-
мые к предстоящей работе и условиям ее осуществления.
Для конкретной практической работы эти данные состоят
из рабочего чертежа, заготовки и технических возможно-
стей станка.
При изучении чертежа следует определить требования,
предъявляемые к точности обработки поверхности, и мате-
риал детали. Точность обработки включает четыре элемен-
та: точность выполнения размеров, точность геометричес-
кой формы поверхности, точность ее расположения к дру-
гим поверхности детали и шероховатость поверхности.
Рассматривая заготовки, необходимо определить их род,
размеры, достаточность припуска на обработку поверхнос-
ти, отсутствие значительного перекоса и кривизны.
Технические возможности станка характеризуются его
типом, размером, частотами вращения шпинделя, минут-
ными подачами, наличием и состоянием компенсирующе-
го устройства для выбора люфта в механизме продольной'
подачи стола, мощностью.
На 2-й стадии проводится теоретическая подготовка к
работе. При этом на основании анализа исходных данных
выбираются средства измерения и контроля точности обра-
ботки поверхности, способ установки заготовки на станке
и тип зажимного приспособления, способ и метод обработ-
ки поверхности; тип, материал и размеры фрезы; режим •
резания и охлаждения.
На 3-й стадии ведется практическая подготовка станка
к работе (его наладка и настройка), которая включает: уста-
новку, выверку и закрепление приспособления и заготовки
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 219
на станке; установку и закрепление на станке фрезы; распо-
ложение заготовки относительно фрезы; настройку станка
на частоту вращения, минутную подачу; направление вра-
щения шпинделя и режим охлаждения.
На 4-й стадии осуществляются приемы, непосредствен-
но связанные с выполнением работы, а именно: установка
заготовки на глубину резания; управление станком; конт-
роль точности обработки поверхности.
Ниже рассматриваются действия фрезеровщика, отно-
сящиеся только к 4-й стадии логической схемы, так как
способы разрешения прочих задач на 1—3-й стадиях были
изложены ранее.
Установка заготовки йа глубину резания при обработке
горизонтальных плоскостей осуществляется следующим
образом. Пользуясь маховичками ручных перемещений сто-
ла, производят заготовку под вращающуюся фрезу до легко-
го касания, о чем будет свидетельствовать появление на ее
поверхности еле заметного следа зубьев фрезы. Такое поло-
жение заготовки является началом для отсчета глубины ре-
зания по лимбу вертикальной подачи стола.
Для облегчения отсчета кольцо лимба устанавливают на
нуль, т. е. совмещают его нулевую риску с неподвижной рис-
кой. После этого продольным движением стола в противопо-
ложную направлению рабочей подачи сторону выводят заго-
товку под фрезы и поднимают стол на требуемую глубину ре-
зания, количество делений поворота лимба определяют как
отношение глубины резания к цене одного деления лимба.
Ценой деления лимба называется величина перемеще-
ния стола станка, соответствующая повороту лимба на одно
деление. Например, если при подъеме стола на 2 мм лимб
был повернут на 40 делений, то цена одного деления будет
равна 2 : 40 = 0,05 мм. Если глубина резания составляет
3 мм, при этой же цене одного деления лимба его необхо-
димо повернуть на 3 : 0,05 = 60 делений.
220
Справочник фрезеровщика
Если заготовка имеет ранее обработанную нижнюю по-
верхность, то при установке глубины резания необходимо
выдержать требуемый размер между противоположными
поверхностями детали. В этом случае вначале устанавлива-
ют глубину резания, несколько меньшую требуемой, и вы-
полняют пробное фрезерование на длину 3,5 мм. После
измерения фактического размера стол станка регулируют по
вертикали до получения требуемого размера детали по лим-
бу, затем лимбовое кольцо устанавливают на нуль с целью
обработки всех последующих деталей из партии без проб-
ных отсчетов.
При пользовании лимбами необходимо учитывать нали-
чие и величину люфта (зазора) в винтовых передачах пере-
мещений стола. Если, например, поднятый стол опустить,
то при некотором повороте рычага вертикальной подачи
стол будет оставаться на месте (это характеризует величину
люфта в передаче). Поэтому при отсчетах размеров по лим-
бам станка маховички или рычаг ручных подач следует по-
ворачивать только в одну сторону. Если допущена ошибка
и лимб повернут на большее число делений, чем требуется,
то маховичок (рычаг) поворачивают в обратную сторону на
величину немного больше величины люфта (примерно на
0,5—1 оборот), а затем, вращая в прежнем направлении,
доводят лимб до нужного деления. Так же поступают, ког-
да надо отвести заготовку от фрезы на определенный раз-
мер. Для этого вначале выбирают люфт и отводят стол на
величину несколько больше необходимой, а затем, подавая
заготовку к фрезе, доводят лимб до нужного деления.
Фрезеруя вертикальную плоскость торцовой фрезой на
горизонтально-фрезерном станке, глубину резания устанав-
ливают так же, как описано выше, но в этом случае пользу-
ются лимбом поперечной подачи стола.
Управление станком и контроль точности обработки.
Когда глубина резания установлена, подвижные узлы стан-
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 221
ка, движение которых не используется при выполнении
данной работы, следует для повышения общей жесткости
закрепить. При фрезеровании горизонтальных плоскостей
зажимают салазки, а вертикальных — консоль. После это-
го ручным перемещением стола плавно подводят заготовку
к вращающейся фрезе, врезаются в металл и включают ме-
ханическую подачу. В конце фрезерования, когда заготов-
ка выйдет из-под фрезы на 2—41 мм, станок останавливают,
немного опускают стол и очищают щеткой обработанную
поверхность от стружки. Затем ускоренной подачей возвра-
щают стол в исходное положение.
При обработке деталей партиями выключение механи-
ческих дач стола целесообразно автоматизировать при по-
мощи оградительных кулачков. Кулачки располагают и за-
крепляют в пазу стола так, чтобы выключение подачи про-
изводилось в конце фрезерования и в исходном положении
стола.
У снятой со станка заготовки напильником удаляют за-
усенцы по периметру обработанной поверхности. После
этого ее подвергают контролю по размеру, точности геомет-
рической формы поверхности (прямолинейности, плоско-
стности) и шероховатости соответственно штангенцирку-
лем, лекальной линейкой и образцами шероховатости.
Рассмотрим последовательность действий фрезеровщи-
ка по обработке плоскости на конкретном примере.
Пример. Требуется обработать горизонтальную плос-
кость у призматической заготовки из стали 40.
Исходные данные: чертеж детали, заготовка — прямо-
угольный прокат шириной 45 мм, высотой 50 мм и длиной
80 мм (сокращенно 45x50x80 мм); станок — горизонтально-
фрезерный модели 6Р81Г.
Решение. Пользуясь логической схемой действий при
выполнении операционных работ, вначале изучим исход-
ные данные — 1-я стадия.
222
Справочник фрезеровщика
Согласно рабочему чертежу, обрабатываемая плоскость
должна удовлетворять следующим требованиям. Размер 47—
0,62 должен находиться в границах наибольшего предельно-
го размера 47 мм и наименьшего — 46,38 мм; неплоскост-
ность допускается не более 0,1 мм; шероховатость поверх-
ности — не более Rz 40.
Материал детали — сталь 40. Это качественная конструк-
ционная углеродистая сталь, содержащая 0,4 % углерода.
Деталь термообработке не подвергается. Следовательно,
учитывая невысокую точность, ее можно окончательно об-
работать на фрезерном станке.
Заготовка по размеру 50 мм имеет достаточный припуск —
3 мм; ее кривизна в допустимых пределах.
Работа предусмотрена на консольном горизонтально-
фрезерном станке 1-го размера, имеющем: пределы частот
вращения шпинделя 50—1600 об/мин; пределы продольных
подач 35—1020 мм/мин; компенсирующее устройство для
выбора люфта в механизме продольной подачи стола; элек-
тродвигатель главного движения мощностью 5,5 кВт.
На 2-й стадии проводим теоретическую подготовку к
работе.
1. Для измерения и контроля точности обработки выбира-
ем: штангенциркуль ШЦ-1 с точностью отсчета 0,1 мм,
лекальную линейку, щупы, образцы шероховатости.
2. Принимаем способ установки заготовок на станке —
в тисках. Для этого применим станочные поворотные
тиски с рифлеными, накладными губками.
3. Тип и техническая характеристика станка позволяют
выбрать способ обработки — цилиндрической фрезой
и метод фрезерования — попутный.
4. Принимая во внимание получистовой характер обра-
ботки, для работы используем цельную цилиндриче-
скую фрезу из быстрорежущей стали с крупным зу-
бом. Размеры фрезы принимаем такими, чтобы ее ди-
I лава 7. Фрезерование плоских поверхностей 223
аметр О был возможно меньшим, а длина позволяла
выполнить фрезерование вдоль короткой стороны
заготовки за один проход. Выбираем фрезу 0,63 мм
и 1 = 100 мм с числом зубьев 20 — № 8. Направление
винтовых зубьев правое.
5. Выбираем режим резания. Учитывая небольшой при-
пуск на обработку и достаточную жесткость заготов-
ки, фрезерование плоскости будем выполнять за один
проход с шириной фрезерования 5 = 80 мм и глуби-
ной резания <3 мм.
Принимаем подачу на зуб Хг = 0,15 мм/зуб, скорость ре-
зания у = 30 м/мин. Работа будет выполняться с примене-
нием СОЖ (эмульсии).
Определяем необходимую частоту вращения фрезы по
станку Sm = 170 мм/мин. .
На 3-й стадии действий выполняем практическую под-
готовку станка к работе.
1. Устанавливаем и выверяем на станке тиски и заготов-
ку. Перед установкой тисков их опорную поверхность и ра-
бочую плоскость стола очищаем от грязи и стружки. Тиски
устанавливаем так, чтобы направляющие шпонки вошли в
средний паз стола и были бы прижаты к одной из его сто-
рон. Вводим крепежные болты в паз стола и проушины тис-
ков и затягиваем гайки поочередно гаечным ключом. Пово-
рачиваем корпус тисков по градусной шкале на 90° так, что-
бы губки расположились перпендикулярно продольной
подаче стола, а усилие резания со стороны фрезы было бы
направлено на неподвижную точку. Затем устанавливаем и
закрепляем заготовку в тисках.
Для уменьшения перекоса и повышения прочности
крепления заготовок, боковые стороны которых не обра-
ботаны, рекомендуется укладывать на подвижную губку
тисков два небольших металлических уголка одинаковой
толщины.
224
Справочник фрезеровщика
2. Устанавливаем на станок фрезу, соответственно раз-
меру посадочного отверстия фрезы и конструкции подшип-
ника серьги применяемого станка подбираем центровую
фрезерную оправку с диаметром рабочей части и = 27 мм и
хвостовиком с конусностью 7 : 24.
Ручной подачей подводим стол вертикальной направля-
ющей станины, выдерживая между ними зазор 10—15 мм,
ориентируясь по заготовке, одеваем на оправку установоч-
ные кольца и фрезу. При этом фреза должна располагаться
на оправке примерно симметрично заготовке и такой сто-
роной, чтобы осевая составляющая усилия резания была
направлена в сторону шпинделя. На оправку надеваем ос-
тальные установочные кольца и поддерживающую втулку и
предварительно навинчиваем гайку.
Выдвигаем хобот из станины на длину свободной части
оправки и закрепляем его. На конец хобота и поддержива-;
ющую втулку оправки надеваем ее и закрепляем. После это-
го окончательно затягиваем гайку оправки гаечным ключом
и проверяем биение зубьев фрезы индикатором.
3. Соответственно принятому попутному методу фрезе-
рования, перемещаем продольно стол, располагаем заготов-
ку со стороны задних поверхностей зуба фрезы.
4. Настраиваем станок на частоту вращения шпинделя —
160 об/мин, минутную подачу стола — 170 мм/мин, устанав-
ливаем левое вращение шпинделя; подключаем двигатель
насоса смазывающе-охлаждающей системы.
На 4-й стадии действий выполняем приемы непосред-
ственной работы.
1. Устанавливаем глубину резания. Для этого включаем
вращение шпинделя и ручными перемещениями стола под-
водим заготовку до легкого касания верхней стороны с фре-
зой. Устанавливаем лимб вертикальной подачи, продольным
движением стола выводим заготовку из-под фрезы, поднима-
ем по лимбу на 3 мм и снова ставим лимбовое кольцо на нуль.
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 225
- _ - . —-ч^-«пгна^-мм.* w м м i:-.’—njinifi.. j л и. м—<т *ая «ил*» - г«_-^ « «
2. Выполняем управление станком. Для повышения его
жесткости зажимаем салазки. Ручной продольной подачей
осуществляем врезание фрезы в металл, открываем кран
пуска смазывающе-охлаждающей жидкости и включаем
механическую подачу. В конце фрезерования, когда фреза
выйдет за заготовку на 2—4 мм, выключаем станок. Немного
опускаем стол, очищаем щеткой обработанную поверхность
от стружки, включаем ускоренную подачу в обратном прав-
лении и возвращаем стол в исходное положение. Выключив
станок, освобождаем и снимаем готовую деталь.
Если обработке подлежит партия деталей, то при фрезе-
ровании первой из них выполняем настройку станка для
работы с помощью ограничительных кулачков, которые
позволяют автоматизировать выключение механической
подачи в крайних рабочих положениях стола.
3. Осуществляем контроль точности обработки. Размер
47—0,62 измеряем штангенциркулем ШЦ-1 по периметру
заготовки не менее чем в четырех угловых точках. Получен-
ные размеры должны находиться в границах наибольшего
предельного размера — 47 мм и наименьшего — 46,38 мм.
При этом следует обращать особое внимание на отсутствие
перекоса губок штангенциркуля относительно контролиру-
емой поверхности.
Отклонение от плоскостности определяем лекальной
линейкой и щупом толщиной 0,1 мм по величине просвета
между контролируемой поверхностью и измерительным
ребром линейки.
Шероховатость поверхности устанавливаем визуально
путем сравнения обработанной поверхности с образцами
шероховатости.
226 Справочник фрезеровщика
ж* -w- 9 w1 wi ****таммждиг^»»ч>. о. джмж га 1^*штацд*—><
ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ
СОПРЯЖЕННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ
Характерным требованием, предъявляемым к точности
обработки сопряженных плоскостей, является обеспечение
их правильного взаимного расположения. Для этого важно
вначале выбрать и обработать единую базу — поверхность,
которая в дальнейшем может быть использована для уста-
новки заготовки на станке. Только при этом условии мож-
но свести до минимума возможные погрешности взаимно-
го расположения поверхностей детали.
В качестве такой базы целесообразно выбрать наиболь-
шую по площади поверхность детали, которая при последу-
ющих установках обеспечит надежное и устойчивое поло-
жение обрабатываемой заготовки на станке. Для примера
рассмотрим фрезерование сопряженных плоскостей прямо-
угольного бруска.
Последовательность фрезерования четырех граней бруска
с закреплением в станочных тисках такова. В начале обраба-
тывают одну из больших по площади поверхностей. Затем,
прижимая полученную базовую поверхность к неподвижной
губке тисков, фрезеруют боковые стороны. При этом для обес-
печения плотного касания базовой поверхности с неподвиж-
ной губкой на подвижную губку тисков накладывают два
угольника. В заключение обрабатывают вторую широкую сто-
рону бруска, устанавливая заготовку базовой поверхности на
параллельную подкладку. Параллельность базовой поверхно-
сти к рабочей плоскости стола выверяют рейсмусом.
При изготовлении деталей относительно крупными
партиями указанную последовательность фрезерования
граней бруска целесообразно несколько изменить, а имен-
но — после обработки базовой поверхности фрезеровать
противоположную ей широкую сторону, затем выполнять
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 227
обработку поверхностей. Благодаря этому создается возмож-
ность фрезерования узких боковых сторон бруска при одно-
временном закреплении в тисках нескольких заготовок, что
способствует повышению производительности труда.
Торцы прямоугольного бруска обычно обрабатываются
торцовыми фрезами на горизонтально-фрезерных станках.
У заготовок небольшой длины обработку торцов можно
выполнить при их горизонтальном положении. В этом слу-
чае выверяемую заготовку слегка закрепляют в тисках и к ее
боковой стороне прижимают плоскопараллельную про-
кладку. На очищенную поверхность стола устанавливают
широким основанием угольник, подводят его вертикальную
полку к прокладке и равномерностью просвета между ними
определяют правильное положения заготовки. Если просвет
неодинаков, положение корректируют легкими постукива-
ниями молотка с мягким бойком. После выверки заготов-
ку окончательно зажимают.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ НАКЛОННЫХ
ПЛОСКОСТЕЙ И СКОСОВ
Плоскости, расположенные под острым или тупым уг-
лом к горизонтальным либо вертикальным поверхностям
детали, называются наклонными. Скосами принято назы-
вать узкие наклоны плоскости.
Обработку наклонных плоскостей и скосов на фрезер-
ных станках можно выполнить одним из следующих спосо-
бов: поворотом заготовки на требуемый угол; поворотом
шпинделя станка с фрезой на определенный угол; с помо-
щью угловых фрез.
Фрезерование поворотом заготовки. Заготовка может быть
повернута на угол: по разметке, при помощи специальных
228 Справочник фрезеровщика
<» h.'.ihuqi».». »» м» яу» «^.ч — мч > WTW'Tl"»^»»- «-v «л д и»м(вявнмишви
накладных губок к тискам, установкой заготовки в тисках
посредством угловой подкладки, при помощи поворотных
или универсальных тисков и угловых плит, в специальных
приспособлениях. Поворот заготовки на угол по разметке
обычно используется при изготовлении единичных деталей,
так как сам процесс разметки и последующая выверка по
ней нуждаются в дополнительных затратах времени.
Разметочная линия наносится на боковой поверхности
заготовки соответственно положению обрабатываемой на-
клонной плоскости. Для лучшей видимости линии вдоль
нее с интервалом 10—15 мм выполняются небольшие керно-
вые углубления в виде точек.
Размеченную заготовку вначале слабо закрепляют в тис-
ках так, чтобы линия разметки расположилась примерно
параллельно губкам тисков. Затем ее положение контроли-
руют линейкой или рейсмусом и, если необходимо, коррек-
тируют легкими ударами молотка. После выверки заготов-
ку прочно закрепляют.
Если изготавливают партию деталей, поворот заготовки
на требуемый угол в тисках можно осуществлять без размет-
ки и выверки при помощи специальной угловой подклад-
ки. Прямоугольным пазом подкладку устанавливают на на-
правляющие тисков, а в ее угловой паз укладывают обраба-
тываемую заготовку.
При изготовлении деталей с наклонными плоскостями
крупными партиями обычно пользуются специальными
многоместными приспособлениями, установка заготовок в
которых не нуждается в выверке.
Фрезерование поворотом шпинделя станка. Этот способ
обработки применяется при наличии на производственном
участке вертикально-фрезерных станков с поворотной
шпиндельной головкой или широкоуниверсальных стан-
ков, шпиндель которых совместно с фрезой может быть по-
вернут на требуемый угол в вертикальной плоскости.
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 229
Фрезерование угловыми фрезами. Кроме ранее рассмот-
ренных способов обработки, для выполнения скосов пре-
дусмотрены угловые фрезы, выпускаемые инструменталь-
ной промышленностью в трех исполнениях: одноугловые,
двухугловые симметричные и двухугловые несимметрич-
ные. На торце таких фрез маркируется угол профиля зубь-
ев В, а на двухугловых несимметричных фрезах угол накло-
на боковых кромок. Например, 55x15°, где первая цифра со-
ответствует углу профиля зубьев, вторая — углу наклона
боковых режущих кромок.
При выборе угловых фрез следует учитывать, что их
углы профиля заданы от вертикали. Поэтому если наклон
скоса детали указывается от горизонтальной поверхности,
например 40°, то подбор фрезы необходимо производить по
углу, дополнительному к 90°, т. е. в данном случае 50°.
БРАК ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
ПЛОСКОСТЕЙ И ЕГО
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
При обработке плоскостей возможны следующие виды
брака: не выдержаны размеры; погрешности геометриче-
ской формы плоскостей — неплоскостность, непрямоли-
нейность; неверное взаимное расположение плоскостей —
неперпендикулярность, непараллельность или отклонение
от заданного угла наклона; недостаточная чистота обра-
ботки — увеличенная шероховатость, волнистость, дроб-
ленность; местное углубление на обработанной поверхно-
сти — подрезание.
Причинами несоблюдения размеров могут быть непра-
вильные приемы работы при отсчете глубины резания по
лимбу и измерении размеров детали. Для предупреждения
230
Справочник фрезеровщика
и устранения этого брака необходимо: при отсчете глубины
резания выбирать люфт в винтовой паре винт — гайка вра-
щением маховичка подачи только в одну сторону; перед
работой проверять точность измерительного инструмента;
не прилагать больших усилий при измерении; сопрягать
рабочие поверхности измерительного инструмента без пе-
рекоса с поверхностями детали.
Неплоскостность или непрямолинейность обработан-
ной поверхности может возникнуть вследствие чрезмерно
сильного зажима недостаточно жесткой заготовки в тисках,
несоблюдения последовательности и приемов крепления
заготовки прихватами, большой глубины резания и подачи.
Такой брак можно предупредить правильным выбором
силы зажима и режима резания соответственно жесткости
обрабатываемой детали, соблюдением очередности затяж-
ки при закреплении заготовок прихватами, а также пра-
вильным выбором места установки последних.
Погрешности взаимного расположения обработанных
поверхностей могут иметь место при несоблюдении прави-
ла единой базы в процессе фрезерования сопряженных
плоскостей, при неточной выверке приспособления и заго-
товки на станке, при закреплении в приспособлении заго-
товки, имеющей заусеницы на ранее обработанных повер-
хностях, при плохой или несвоевременной очистке опор-
ных поверхностей приспособления и заготовок от стружки.
Брак устраняется точным соблюдением правил наладки
станка и приемов работы.
Недостаточная чистота обработки может возникнуть
вследствие биения, затупления или некачественной заточ-
ки фрезы; установки фрезы на центровой оправке далеко от
опор; увеличенного зазора в соединении винт — гайка сто-
ла при попутном фрезеровании; завышенной подачи; недо-
статочно прочного закрепления хобота или серьги; неотре-
гулированного-подшипника серьги; увеличенных зазоров в
Глава 7. Фрезерование плоских поверхностей 231
направляющих стола, салазок, консоли и др. Поэтому при
обнаружении недостаточной чистоты обработки необходи-
мо принять меры по устранению указанных недостатков
наладки и настройки станка. Что касается регулировки за-
юров в направляющих стола, салазок, консоли и подшип-
ника шпинделя, то эти работы обычно выполняются по тре-
бованию фрезеровщика опытными слесарями-ремонтника-
ми, обслуживающими данный производственный участок.
Явление подрезания выражается в появлении на обра-
ботанной поверхности радиусной лунки. Оно возникает,
если в процессе фрезерования поверхности подача стола
но каким-то причинам была приостановлена. В этом слу-
чае за счет упругих свойств системы СПИД (станок, при-
способление, инструмент, деталь) фреза в месте, где была
выключена подача, несколько углубится в обрабатывае-
мый металл, образуя на поверхности детали местное углуб-
ление. Такой вид брака не появляется при соблюдении
правила: до завершения обработки поверхности (если про-
цесс резания протекает нормально) механизм подачи стола
станка не выключать.
Глава 8. ФРЕЗЕРОВАНИЕ
ПРЯМОУГОЛЬНЫХ УСТУПОВ,
ПАЗОВ, КАНАВОК, РАЗРЕЗАНИЕ
МЕТАЛЛА
ВИДЫ УСТУПОВ, ПАЗОВ,
КАНАВОК И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
Уступом называется углубление с края детали,
открытое в поперечном сечении с двух сторон.
Паз — углубление на поверхности детали, откры-
тое в поперечном сечении с одной стороны. Пазы неболь-
ших размеров принято называть канавками.
В продольном направлении уступы, пазы и канавки
бывают: открытые, закрытые и полуоткрытые. Кроме того,
пазы и канавки в поперечном сечении делятся на глухие и
сквозные. У первых имеется дно, у вторых его нет.
Точность обработки уступов, пазов и канавок в общем
случае определяется: точностью выполнения размеров, пра-
вильной геометрической формой, точностью расположения
относительно других поверхностей детали и шероховато-
стью сторон. Возможные погрешности не должны превы-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных... 233
шать допустимых отклонений, обусловленных технически-
ми требованиями чертежа.
ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
УСТУПОВ, ПАЗОВ, КАНАВОК
И ОСОБЕННОСТИ ИХ УСТАНОВКИ
НА СТАНКЕ
Дисковые пазовые фрезы изготавливаются цельными из
быстрорежущих сталей с остроконечными и затылованны-
ми зубьями. Они предназначены для фрезерования точных
по ширине пазов и выпускаются в двух исполнениях: для
пазов с точностью обработки по девятому квалитету Н9 или
десятому — НЮ и для шпоночных пазов с предельными
отклонениями ширины по ПШ (посадка шпонок), которые
маркируются на торце фрезы.
Для фрезерования уступов могут быть использованы
дисковые двусторонние фрезы преимущественно сборной
конструкции. По действующему стандарту такие фрезы вы-
пускаются право- и леворежущими, что позволяет выпол-
нять одновременную обработку двух уступов комплектом
фрез, устанавливаемых на центровых оправках.
Более универсальными являются дисковые трехсторон-
ние фрезы, которыми можно обрабатывать как уступы, так
и пазы. Они бывают цельными из быстрорежущей стали
либо сборными с ножами из быстрорежущей стали или ос-
нащенными твердым сплавом. Цельные трехсторонние
фрезы изготавливаются с прямыми или с разнонаправлен-
ными зубьями, ширина которых, как и у пазовых фрез, вы-
полняется по десятому квалитету НЮ или по ПШ. Поэтому
их можно применять для фрезерования точных по ширине
пазов. Сборные трехсторонние фрезы имеют невысокую
234 Справочник фрезеровщика
w»» if- . «ж- — т । w*ytwi*w^ w * * aw *^?wfaHw ri i
точность по ширине и изготавливаются только с разнона-
правленными зубьями.
Уступы и пазы могут быть обработаны также концевы-;
ми фрезами из быстрорежущей стали, которые состоят из
рабочей части, шейки и хвостовика. Хвостовики выполня-
ются цилиндрическими (для фрез диаметром до 20 мм) и
коническими по системе инструментальных конусов Мор-
зе. Стандартами предусмотрен выпуск таких фрез диамет-
ром 3—50 мм с нормальными и крупными зубьями, которые
располагаются по окружности неравномерно с целью созда-
ния более спокойных условий резания.
Промышленностью также освоен выпуск концевых
фрез, оснащенных винтовыми твердосплавными пластин-
ками, с монолитной рабочей частью и коронками из твер-
дого сплава, которые значительно повышают производи-
тельность фрезерования, особенно при обработке высоко-
прочных сталей и сплавов.
Для чернового фрезерования отливок, поковок с увели-
ченными припусками на обработку выпускаются обдирочные
фрезы с затылованными зубьями диаметром 25—80 мм. На
главных режущих кромках таких фрез в шахматном порядке
выполнены стружкоразделительные канавки, благодаря чему
фрезы способны срезать значительные слои металла за один
проход, они обладают более высокой стойкостью и виброу-
стойчивостью по сравнению с обычными концевыми.
ВЫБОР ФРЕЗ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
УСТУПОВ И ПАЗОВ
Более высокая производительность фрезерования усту-
пов и пазов обеспечивается применением дисковых фрез,
которые, по сравнению с концевыми, имеют большее число
Глава 8. Фрезерование прямоугольных... 235
W Д-ж-W^^fllllllil IL I —^IT-P ^IW* *<УЛ>—<-ПГ X Г ХГ—Ы*»
(убьсв, более прочны и жестки и в связи с этим способны
работать с большей глубиной резания и подачей. Вместе с
тем концевые фрезы незаменимы при обработке полуоткры-
тых и закрытых пазов и уступов, при работах на вертикаль-
но-фрезерных станках, особенно при обработке крупногаба-
ритных деталей, имеющих несколько уступов и пазов.
Точные пазы фрезеруют пазовыми и цельными трехсто-
ронними фрезами, пазы невысокой точности — трехсторон-
ними сборными и концевыми фрезами.
Трехсторонние и концевые фрезы после переточки по
задним поверхностям зубьев теряют первоначальный раз-
мер. В связи с этим при отсутствии требуемого размера их
выбирают несколько меньшими по ширине на 1—2 мм и
выполняют фрезерование пазов за два прохода — вначале по
одной стороне, затем окончательно по второй.
Диаметр дисковых фрез следует выбирать возможно
меньшим, так как в этом случае уменьшается момент силы
сопротивления резанию, фреза приобретает большую жест-
кость и виброустойчивость.
ОСОБЕННОСТИ УСТАНОВКИ ФРЕЗ
НА СТАНКЕ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
УСТУПОВ И ПАЗОВ
Установка на станке дисковых фрез принципиально не
отличается от ранее рассмотренных правил установки ци-
линдрических фрез на центровых оправках. Особенностью в
данном случае являются более высокие требования, предъяв-
ляемые к торцевому биению дисковых фрез при обработке
пазов, которое не должно превышать 0,02—0,03 мм.
Концевые фрезы с коническим хврстовиком устанавли-
ваются в отверстие шпинделя при помощи переходных вту-
лок и затягиваются через его сквозное отверстие шомполом.
236 Справочник фрезеровщика
Фл —’-5. ». мт.л-вч -rtj* JW. > ’J - W -«Л-Т rjW WB^-Д • ж«., |« PMi^—»
При необходимости частой смены концевых фрез с кони-
ческим хвостовиком целесообразно пользоваться быстро-
сменным патроном, который состоит из корпуса, переходной
втулки и гайки. Установка фрезы с помощью такого патро-
на осуществляется в следующем порядке: корпус патрона с
навернутой гайкой устанавливается в отверстие шпинделя и
затягивается шомпол. Затем коническим хвостовиком фре-
зу вводят в отверстие втулки и затягивают винтом. После это-
го втулку вставляют в отверстие корпуса патрона так, чтобы
ее поводковые выступы прошли через пазы гайки и вошли в
такие же торцовые пазы корпуса. Закрепление втулки осуще-
ствляется затяжкой гайки накидным ключом. Винт ограни-
чивает поворот гайки и позволяет в левом крайнем положе-
нии быстро совмещать ее пазы с пазами корпуса. Патроны
снабжаются сменными переходными втулками с конически-
ми отверстиями Морзе различных номеров.
Концевые фрезы с цилиндрическими хвостовиками ус-
танавливаются на станке при помощи цангового патрона.
В корпус патрона вставляется сменная упругая цанга совме-
стно с фрезой. Закрепление фрезы производится завинчи-
ванием гайки. При этом цанга, двигаясь в отверстие корпу-
са, за счет конического сопряжения сжимается и прочно
закрепляет фрезу.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ УСТУПОВ
Действия фрезеровщика при обработке уступов подчи-
няются логической схеме, и в основном осуществляются так
же, как и при обработке плоскостей. Поэтому здесь мы рас-
смотрим только некоторые специфические особенности
назначения режимов резания и приемов выполнения работ.
При выборе режимов резания для фрезерования уступов
необходимо руководствоваться следующим. Ширину фре-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
237
зсрования и глубину резания целесообразно выбирать таки-
ми, чтобы обработка уступа выполнялась за минимальное
количество проходов. Неглубокие уступы (до 15—20 мм)
обычно обрабатывают дисковыми фрезами за один проход.
Для концевых фрез глубину уступа, фрезеруемую за один
проход, ориентировочно принимают равной 0,3—0,5 диа-
метра фрезы. Более глубокие уступы фрезеруют за два и
более проходов. Причем при предварительной обработке по
ширине уступа оставляют припуск 0,5—1 мм, который сре-
зают во время окончательного прохода.
Подачу на зуб в зависимости от условий резания можно
принимать: для дисковых фрез Sz = 0,05—0,12 мм/зуб, для
концевых — Sz = 0,02—0,08 мм/зуб. При обработке более
прочных и твердых материалов, при больших значениях
ширины фрезерования и глубины резания, для концевых
фрез меньшего диаметра и при более высоком классе шеро-
ховатости поверхностей уступа подачу следует принимать
соответственно меньшей в указанных пределах.
Приемы фрезерования уступов дисковыми и концевыми
фрезами принципиально не отличаются между собой. Фре-
за устанавливается на ширину и глубину уступа методом ка-
сания по лимбам поперечной и вертикальной подачи стола.
Для этого, пользуясь соответствующими маховичками ручно-
го перемещения стола, подводят боковую сторону заготовки
до легкого касания с вращающейся фрезой. Опускают стол
настолько, чтобы фреза оказалась немного выше заготовки.
Переводят лимб поперечной подачи на нуль, и перемещают
стол с заготовкой поперечно на ширину уступа.
Установка фрезы на глубину уступа h выполняется каса-
нием верхней стороны заготовки с вращающейся фрезой.
Затем продольной подачей заготовку выводят из фрезы,
переводят лимб вертикальной подачи на нуль и поднимают
стол на требуемую величину. Иногда глубина уступа задает-
ся на чертеже от нижней плоскости детали. В этом случае
238
Справочник фрезеровщика
установка фрезы на глубину уступа осуществляется в два
приема: вначале предварительно от верхней стороны детали
на несколько меньшую величину, а затем окончательно по
результатам измерения фактически полученного размера.
Детали, имеющие два противоположных уступа, раци-.
онально обрабатывать набором дисковых фрез. При точном
расстоянии между уступами фрезы располагают на центро-
вой оправке с помощью комплекта точных установочных
колец. Для этой же цели можно воспользоваться установоч-
ными кольцами нормальной точности совместно с регули-
руемым кольцом, конструкция которого состоит из двух
взаимно свинченных колец, снабженных микрометриче-
ским отсчетным устройством.
Измерение и контроль точности обработки уступов вы-
полняют измерительной линейкой, штангенциркулем, ле-
кальной линейкой, угольником и образцами шероховатости.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПАЗОВ
Приемы фрезерования пазов существенно не отличаются
от практических действий, выполняемых фрезеровщиком при
обработке уступов. Поэтому ниже будут рассмотрены только
некоторые вопросы, свойственные данному виду работ.
При фрезеровании прямоугольных пазов ширина диско-
вой, или диаметр концевой, фрезы должны быть равны ши-
рине фрезеруемого паза, если биение режущих кромок фрез
не превышает допуска на его ширину. В противном случае
ширина паза получится больше размера фрезы. Поэтому при
обработке точных пазов следует уделять особое внимание
устранению или сведению до минимума биения фрез. Если
по каким-либо причинам это выполнить не представляется
возможным, такие пазы обрабатывают фрезой несколько
меньшего размера за два прохода по ширине паза.
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
239
Расстояние паза от боковой стороны детали может быть
задано на чертеже: от левой стороны паза размером I, от его
оси — I, или от правой стороны —12. В таких случаях после
соприкосновения фрезы с боковой стороной заготовки, от
которой задан размер, последнюю смещают по лимбу попе-
речной подачи стола соответственно на размеры I + b, 1,+ Ь/2
или 12, где b — ширина паза, мм.
Установка фрезы на глубину паза выполняется так же,
как и при фрезеровании уступов (от положения заготовки,
соответствующего касанию ее верхней стороны с фрезой).
Несколько особым случаем является фрезерование за-
крытых пазов.
При обработке закрытого сквозного паза заготовка по-
ступает на фрезерный станок размеченной и с просверлен-
ными по краям паза отверстиями для выхода фрезы и обра-
зования радиуса закругления. Ее устанавливают в тисках на
две параллельные подкладки так, чтобы последние, не ме-
шали свободному выходу фрезы в конце фрезерования.
Пользуясь ручными перемещениями стола, вращающуюся
фрезу вводят в отверстие паза на глубину 0,3—0,5 ее диамет-
ра и возвратно-поступательной механической подачей сто-
ла выполняют фрезерование. В конце каждого хода подачу
стола выключают, поднимают стол на глубину очередного
хода и вновь включают подачу в обратном направлении.
При обработке закрытого глухого паза заготовка посту-
пает на фрезерование с размеченным пазом без отверстий.
В этом случае в начале каждого прохода стол поднимают на
такую величину, чтобы глубина резания не превышала высоту
торцовых зубьев концевой фрезы (примерно на 2—4 мм), вы-
полняют последовательное фрезерование паза с,механиче-
ской подачей в обе стороны.
Контроль точности обработки обычно осуществляют
штангенциркулями и 'образцами шероховатости. При этом
точность формы боковых от паза определяют косвенно,
240
Справочник фрезеровщика
путем замера его ширины не менее чем в трех местах в про-
дольном направлении. Для контроля ширины точных пазов
часто пользуются круглыми или плоскими предельными
калибрами, которые имеют две стороны: проходную ПР и
непроходную НЕ. Считается годным по ширине, если про-
ходная сторона калибра проходит в паз, а непроходная — не
проходит. Калибр следует вводить в паз под действием соб-
ственного веса или небольшим усилием руки.
ОСОБЕННОСТИ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
ШПОНОЧНЫХ ПАЗОВ
Шпонки служат для соединения различных деталей пе-
редач (зубчатых колес, шкивов и др.) с валом. Для этого на
валу и соединяемой с ним детали выполняются шпоночные
пазы, в которые устанавливается общая призматическая
шпонка в виде прямоугольного бруска или сегментная
шпонка, имеющая форму части Диска.
Особыми требованиями, предъявляемыми к точности
шпоночных пазов, являются выполнение их ширины в пре-
делах допустимых отклонений по ПШ и строгая симмет-
ричность паза к оси вала. Для соблюдения этих требований
необходимо правильно подобрать фрезу, установить ее на
станке с минимальным биением (не более 0,02 мм по боко-
вым зубьям) и выверить приспособление и заготовку отно-
сительно направления продольной подачи стола станка.
Для фрезерования на валах шпоночных пазов стандар-
тами предусмотрены дисковые пазовые и трехсторонние
цельные фрезы, которыми могут быть обработаны откры-
тые и полуоткрытые пазы, имеющие выход по радиусу фре-
зы. Закрытые пазы выполняются двузубыми шпоночными
фрезами, торцовые зубья которых пересекаются в центре.
Такие фрезы перетачиваются главным образом по задним
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
241
поверхностям торцовых зубьев и могут работать с осевой
подачей.
Шпоночные фрезы выполняются с цилиндрическими
или коническими хвостовиками и изготавливаются из бы-
строрежущей стали или оснащаются пластинками из твер-
дого сплава. Для фрезерования закаленных и труднообраба-
тываемых материалов освоен выпуск монолитных твердо-
сплавных фрез. Пазы на валах под сегментные шпонки
обрабатываются специальными грибковыми фрезами с на-
садными цилиндрическими хвостовиками либо насадными
фрезами — для пазов крупного диаметра.
При обработке шпоночных пазов валы можно закреп-
лять в станочных тисках, на призмах, непосредственно на
столе станка или в специальных самоцентрируюшихся тис-
ках. При установке заготовок в станочных тисках на губки
следует надеть угловые нагубники из мягкого листового ме-
талла, предохраняющие поверхность вала от смятия. В этих
случаях целесообразно применять специальные призмати-
ческие накладные губки к тискам.
Призмы имеют паз с углом профиля 90° и направляю-
щие шпонки, с помощью которых осуществляют выверку
призм по пазу стола. Заготовка прижимается к призмам
прихватами.
Длинные валы часто устанавливают непосредственно на
столе по фаскам Т-образного паза и закрепляют по концам
прихватами.
Самоцентрирующие тиски могут быть применены для
установки заготовок типа валов, как на горизонтально-фре-
зерных, так и на вертикально-фрезерных станках, что дос-
тигается наличием у них двух взаимно перпендикулярных
опорных плоскостей. Заготовку ставят цилиндрической
поверхностью на призму и при вращении маховичка зажима-
ют губками, которые поворачиваются на осях. Для установ-
ки валов крупного диаметра призма может быть повернута и
242
Справочник фрезеровщика
установлена в тисках другой стороной. Регулируемый упор
служит для закрепления вала в требуемое положение по
длине.
Приемы фрезерования шпоночных пазов практически
мало чем отличаются от соответствующих приемов обработ-
ки пазов общего назначения. Особенностью здесь являют-
ся способы установки фрезы симметрично оси вала и кон-
троль поперечного расположения паза на нем.
Заготовку обрабатываемого вала обычно закрепляют на
станке так, чтобы она имела свободный конец. В этом слу-
чае фрезу подводят до касания с боковой образующей ци-
линдра заготовки, а затем уже известными действиями сме-
щают стол в поперечном направлении на расстоянии.
Контроль расположения фрезы относительно оси вала
выполняют угольником и штангенциркулем по размеру S.
Если размер S с двух сторон вала одинаков, то фреза распо-
ложена правильно.
Когда конец заготовки не выступает из приспособления,
расположить фрезу симметрично оси вала можно с помо-
щью сравнительно простого приспособления, которое со-
стоит из оси и подвижной призмы. Нижним У-образным
пазом призма наваливается на поверхность вала, а в верх-
ний паз вводится до касания уголков зубьев с его сторона-
ми. Точность симметричного расположения шпоночного
паза проверяют шаблоном.
В массовом производстве для обработки шпоночных
пазов широкое распространение получили станки с про-
граммным управлением (модель 6Д95), работающие немер-
ными концевыми фрезами. Необходимая точность ширины
паза на этих станках достигается за счет регулируемого ос-
циллирующего (колебательного) движения фрезы в направ-
лении, перпендикулярном продольной подаче.
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
243
БРАК УСТУПОВ» ПАЗОВ»
КАНАВОК И ЕГО
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Вследствие ряда причин при обработке уступов, пазов и
канавок возможны различные отклонения от технических
требований рабочего чертежа, которые могут быть выраже-
ны: неточностью размеров, неправильной прямоугольной
формой уступов, пазов и канавок, неточностью их располо-
жения (непараллельностью, несимметричностью) относи-
тельно наружных поверхностей детали, завышенной шеро-
ховатостью.
Неточность размеров может возникнуть в результате
неправильных приемов их отсчета по лимбам станка, несво-
евременного выключения подачи, неточности расположе-
ния в пазу стола ограничительных кулачков, большого би-
ения боковых сторон фрезы. Брак можно предупредить
точным соблюдением рекомендуемых приемов работы,
устранением биения фрезы или учетом его при пробном
фрезеровании.
Непрямоугольная форма уступа или паза возникает при
пользовании фрезами, имеющими погрешности профиля
зубьев в результате некачественного шлифования или не-
правильной заточки. Брак устраняется своевременным кон-
тролем и заменой фрезы.
Погрешности расположения уступа или паза имеют ме-
сто при неточной выверке приспособления и заготовки на
станке, при установке в приспособлении заготовки с заусен-
цами от предыдущей обработки, при попадании под заго-
товку стружки, из-за грязи. Брак предупреждается устране-
нием указанных выше причин.
Завышенная шероховатость может возникнуть при не-
качественной заточке фрезы, вследствие ее биения или
244
Справочник фрезеровщика
затупления, при работе с большой подачей, при нежестком
креплении заготовки и фрезы, при неотрегулированных
зазорах в направляющих подвижных узлов станка и в под-
шипнике серьги. Такой брак можно предупредить правиль-
ным выбором режима резания, своевременной заменой за-
тупившейся или некачественно заточенной фрезы, соблю-
дением правильных приемов наладки станка.
РАЗРЕЗАНИЕ МЕТАЛЛА
И ПРОРЕЗАНИЕ ШЛИЦЕВ
Для разрезания куска металла на части или выполнения
на заготовках шлицев (узких прорезей) используются отрез-
ные и прорезные фрезы диаметром 32—250 мм и шириной
0,2—5 мм из быстрорежущей стали. Они бывают трех типов:
с мелкими средними и крупными зубьями. Первые два типа
предназначены для фрезерования черных металлов, третий —
для алюминиевых магниевых и других легких сплавов. Кро-
ме того, предусмотрено три класса точности изготовления
фрез: АА, А (точное исполнение) и В (нормальное исполне-
ние). Классы АА и А распространяются на фрезы с мелки-
ми и средними зубьями диаметром до 80 мм включительно,
которые в основном предназначены для прорезания шлиц
и точных канавок. По классу В изготавливаются фрезы всех
типов и диаметров с шириной от 1 мм и выше, предназна-
ченные для отрезных работ.
Для уменьшения трения о боковые стенки прорези от-
резные прорезные фрезы снабжены на торцах вспомога-
тельными углами в плане <рр которые в зависимости от раз-
меров фрез выполняются в пределах 5'—Г. У фрез шириной
более 1,6 мм с целью улучшения условий резания зубы за-
тачиваются с переходными режущими кромками под углом
Iлава 8. Фрезерование прямоугольных... 245
попеременно в шахматном порядке. Для повышения проч-
ности узкие фрезы шириной до 3 мм и диаметром до 125 мм
выполняются без шпоночных пазов.
Оптимальный диаметр отрезных и прорезных фрез вы-
бирают из тех же соображений, что и для прочих дисковых
при обработке уступов и пазов.
Установка и закрепление на станке отрезных и прорез-
ных фрез осуществляется с помощью центровых оправок.
11 ричем узкие фрезы без шпоночных канавок удерживают-
ся на оправке силами трения, возникающими в результате
зажима фрезы установочными кольцами.
Приемы фрезерования шлиц и узких прорезей практи-
чески не отличаются от соответствующих приемов обработ-
ки открытых канавок дисковыми фрезами. Поэтому ниже
рассматриваются только особенности, свойственные разре-
занию металла.
Для установки на станке заготовок небольших размеров
используются станочные тиски. При разрезании круглого
проката применяются самоцентрирующиеся тиски либо
установка на призмах. Заготовки крупных размеров из ли-
стового материала закрепляются непосредственно на столе
станка прихватами так, что место разрезания располагалось
примерно посередине Т-образного паза.
В общем случае для повышения жесткости закреплен-
ной заготовки место разрезания следует располагать как
можно ближе к опоре. С этой же целью заготовки типа тон-
ких полос целесообразно закреплять в тисках пакетом по
несколько штук.
Разрезание выполняют как встречным, так и попутным
фрезерованием, но предпочтительным является попутный
метод, особенно при разрезании листового материала, за-
крепленного на столе станка. Если в последнем случае фре-
зерование производится встречным методом, то для предот-
нращения подрыва заготовки и поломки зубьев фрезы лист
246 Справочник фрезеровщика
» ! * rr^ h»w « е^^^тгияцн.гг птимшилиуиин^^^^и^—»
разрезают не полностью по толщине, а оставляют неболь-
шую перемычку (0,3—0,5 мм), которую разламывают после
снятия заготовки со станка.
Учитывая сравнительно малую прочность отрезных и
прорезных фрез, подачу для них следует выбирать мини-
мально возможную (особенно для фрез малой толщины).
Для отрезных и прорезных работ при обработке сталей пода-
чу на зуб можно принимать в пределах 52±0,01—0,04 мм/зуб,
скорость резания v = 20—40 м/мин (по мере увеличения глу-
бины резания скорость резания соответственно необходи-
мо уменьшать в указанных пределах).
При разрезании заготовок возможны следующие виды
брака:
1) не выдержана длина отрезанной части;
2) допущена неперпендикулярность поверхности разре-
за к сторонам заготовки.
Первый вид брака может возникнуть вследствие неточ-
ности измерений при установке заготовки на длину отреза-
емой части, неплотного прилегания заготовки к упору, из-
за наличия заусенцев на кромках торца заготовки, а также
значительного торцового биения фрезы. Брак предупрежда-
ется более внимательным выполнением приемов работы,
устранением биения фрезы или ее заменой.
Неперпендикулярность поверхности отрезка к сторонам
заготовки может быть следствием неправильной выверки
приспособления и самой заготовки на станке, а также в слу-
чае, если заготовка не осажена перед окончательным за-
креплением в тисках или установлена на непараллельные
подкладки.
При отрезных работах, кроме общих правил техники бе-
зопасности, необходимо соблюдать особую осторожность.
Выполнять какие-либо действия в зоне резания (поддержи-
вать отрезаемую часть металла, поливать фрезу эмульсией,
сметать стружку, производить измерения и др.) категори-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных... 247
чески запрещено, так как острые и узкие зубья отрезной
фрезы могут захватить одежду фрезеровщика и произойдет
несчастный случай.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ УГЛОВЫХ
КАНАВОК НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ЗАГОТОВКАХ
При изготовлении многозубых режущих инструментов
(фрез, разверток, метчиков, а также храповых колес) фре-
зеровщику приходится выполнять угловые канавки. Канав-
ки заданных форм и размеров получаются, если заготовка
правильно установлена относительно фрезы. Их фрезеруют
одноугловыми фрезами с углом профиля между режущими
кромками, равным углу профиля канавок на обрабатывае-
мой детали.
Рассмотрим возможные случаи взаимного положения
заготовки относительно угловых фрез на примере фрезеро-
вания канавок с прямыми зубьями и с нулевым и положи-
тельным значениями переднего угла у.
Торцовая поверхность одноугловой фрезы при фрезеро-
вании угловых канавок фрез с передним углом у = 0“ долж-
на проходить через диаметральную плоскость заготовки.
Это достигается совмещением оси центра, вставленного в
шпиндель делительной головки, с вершиной зуба фрезы
или с помощью угольника. В последнем случае к цилинд-
рической поверхности заготовки, установленной и закреп-
ленной в делительной головке, прижимают вертикальную
полку угольника, помещенного на столе станка.
Перемещая стол в поперечном направлении, касаются
вертикальной полкой угольника торцевой поверхности фре-
зы. Сняв канальной полкой угольника со стола, установив
248
Справочник фрезеровщика
лимб поперечной подачи на нулевое деление, перемещают
стол в противоположном направлении на величину радиу-
са заготовки, равную D/2, устанавливая тем самым торцо-
вую поверхность одноугловой фрезы в диаметральной плос-
кости заготовки.
В практике быстро и с высокой степенью точности это
делают следующим образом. Штангенрейсмусом измеряют
расстояние от верхней образующей заготовки до рабочей
поверхности стола фрезерного станка, уменьшают показание
шкалы на величину радиуса заготовки и прочерчивают гори-
зонтальную риску вдоль радиуса заготовки на небольшую
длину. Затем рукояткой делительной головки поворачивают
заготовку на угол 90° и, перемещая стол станка в поперечном
направлении, совмещают риску с вершиной зубьев фрезы.
При обработке угловых стружечных канавок одноугло-
вой фрезой на заготовке с передним углом у больше 0° тор-
цовая поверхность должна находиться от диаметральной
плоскости заготовки на некотором расстоянии.
Двухугловые фрезы при фрезеровании угловых канавок
находят более широкое применение, чем одноугловые.
Выбор угла профиля фрезы зависит от профиля угловой
канавки, причем угол между плоскостью, проведенной пер-
пендикулярно к оси, и режущими кромками, образующими
переднюю поверхность зуба на заготовке, желательно при-
нимать равным значению заданного переднего угла или
близким к нему.
Как и в предыдущих случаях, вершину зубьев фрезы
необходимо установить в диаметральной плоскости заготов-
ки, которую затем следует сместить в противоположном
направлении.
Иногда установку заготовки производят по линиям раз-
метки канавки на ее торцовой поверхности. В этом случае
правильное положение линий разметки относительно ре-
жущих кромок угловой фрезы устанавливается поперемен-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
249
ным перемещением стола под фрезу и поворотом заготов-
ки в необходимом направлении так, чтобы размеченная
канавка оказалась против фрезы, а линии разметки были
параллельны ее режущим кромкам. После этого со стороны
торца производят пробное фрезерование на небольшую глу-
бину и, убедившись, что обработанные поверхности канав-
ки параллельны линиям разметки, устанавливают необхо-
димую глубину фрезерования и фрезеруют канавку. Затем
возвращают стол в исходное положение, поворачивают за-
готовку на необходимую часть окружности и фрезеруют
вторую и последующие канавки.
ВИДЫ И ПРИЧИНЫ БРАКА
При фрезеровании прямых канавок на цилиндрических
поверхностях возможны следующие виды брака.
Количество канавок не соответствует чертежу, что име-
ет место при неправильно произведенном расчете числа
оборотов рукоятки.
Неравномерен шаг нарезанных канавок, причинами
этого являются неверный отсчет числа оборотов рукоятки,
ее вращение в разных направлениях, неумение пользовать-
ся раздвижным сектором.
Размеры канавок не соответствуют условиям рабочего
чертежа в том случае, если неверно выбран профиль фрезы,
неправильно установлена глубина резания.
Передние углы (для режущих инструментов) не соответ-
ствуют условиям чертежа, причиной является неправильная
установка заготовки относительно фрезы.
Завышенная шероховатость обработанных поверхно-
стей имеет место, если работа производилась затупившей-
ся фрезой, если была установлена большая подача на зуб,
если фрезерование велось без охлаждения.
250
Справочник фрезеровщика
ВИДЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ КАНАВОК
Фрезерование угловых канавок на конусе и торце. В прак-
тической работе фрезеровщику приходится обрабатывать
угловые канавки на конусе (при изготовлении угловых
фрез, конических разверсток) и на торце (при изготовлении
одноугловых, насадных, торцовых, дисковых фрез, а также
ряда деталей с зубьями различного профиля на торцовых
поверхностях).
Фрезерование угловых канавок на конусе. Эту операцию
проводят, как правило, одноугловыми фрезами с углом про-
филя между режущими кромками, равным углу профиля
канавок. Если передний угол на заготовке должен быть ра-
вен 0°, то торцовую поверхность фрезы необходимо смес-
тить в направлении фрезы на расчетную величину.
Фрезеруя канавки на конической поверхности, следует
повернуть ось на некоторый угол, соответствующий углу
между осью заготовки и впадиной канавки. Величина угла
поворота зависит от обрабатываемой фрезы, угла профиля
фрезеруемых канавок и их количества.
Значение углов поворота шпинделя делительной голов-
ки приводится в справочниках фрезеровщика. Если во вре-
мя работы справочником воспользоваться нельзя, эту вели-
чину можно установить методами пробных проходов. Для
этого следует повернуть ось шпиндельной делительной го-
ловки на некоторый угол так, чтобы образующая конуса
заготовки была расположена примерно горизонтально. За-
тем подвести заготовку к фрезе и обработать первую канав-
ку небольшой глубины. После этого возвратить стол в ис-
ходное положение, повернуть заготовку на необходимую
часть окружности и фрезеровать вторую канавку, сравнивая
ширину образовавшейся ленточки на всей длине зуба. Если
шпиндель УДГ повернут точно, то ширина ленточки на
всей длине со стороны большего диаметра будет одинако-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
251
вой. При увеличении ширины ленточки со стороны боль-
шего диаметра величину поворота шпинделя делительной
головки следует уменьшить. После этого вновь последова-
тельно фрезеруют две канавки и сравнивают ширину лен-
точки. Так продолжают до тех пор, пока не будет установ-
лен необходимый угол поворота.
После установки необходимого угла поворота шпинде-
ля фрезеруют первую канавку на необходимую длину, воз-
вращают стол в исходное положение, поворачивают заго-
товку на необходимую часть окружности и фрезеруют вто-
рую и последующие канавки (включая и те, которые были
предварительно обработаны на пробных проходах).
Фрезерование угловых канавок на торце. Заготовка уста-
навливается на консольной оправке, вставленной в кони-
ческое отверстие переднего конца шпинделя делительной
головки, ось которого должна быть повернута относитель-
но горизонтальной оси на угол <р. Величина этого угла зави-
сит от количества нарезаемых зубьев и профиля нарезаемых
канавок. Угол поворота <р выбирается из таблиц справочни-
ка фрезеровщика, а при его отсутствии устанавливается
методами пробных проходов.
При фрезеровании канавок на торцовых поверхностях
необходимо обеспечить точное совпадение канавок, наре-
заемых на торце, с канавками, ранее нарезанными на ци-
линдрической или конической поверхности. Для этого сле-
дует установить шпиндель делительной головки так, чтобы
первая торцовая канавка (фрезеруемая на первом проходе)
строго совпала с одной из ранее обработанных канавок на
цилиндре или конусе.
Когда совмещение достигнуто, необходимо поворачи-
вать шпиндель делительной головки от первой нарезанной
канавки на торцовой поверхности и последовательно фре-
зеровать все канавки, заданные чертежом.
252 Справочник фрезеровщика
ыы-HwjTaiFFt i w .шгтиьчa- rai iwiii ц ттгч ичипмпп mirra-ит" i ига if -гп 14 и<м—»
ФРЕЗЕРОВАНИЕ КУЛАЧКОВЫХ
МУФТ
Кулачковая муфта, как правило, представляет собой
втулку со ступенчатым отверстием, на торце которой име-
ются выступы и впадины, образующие зубья муфты прямо-
угольными, трапецеидальными, острыми равносторонними
и неравносторонними (пилообразными) зубьями.
Фрезерование кулачковых муфт с прямоугольными зубья-
ми. Обработка впадин, образующихся зубьями, проводится
концевыми или дисковыми трехсторонними фрезами с
применением делительных головок. Заготовки закрепляют
в трехкулачковом патроне или на консольных оправках, ус-
танавливаемых в коническом отверстии переднего конца
шпиндельной делительной головки. При этом ось шпинде-
ля делительной головки должна быть повернута на угол 90*
относительно горизонтальной оси.
Диаметр концевой фрезы или ширина дисковой трех-
сторонней фрезы принимаются равными наименьшей ши-
рине впадины, указанной на чертеже.
Так как боковые поверхности зубьев муфт расположены
в диаметральной плоскости, то образующая концевой или
одна торцовая поверхность дисковой фрезы должна распо-
лагаться строго по центру заготовки. При необходимости
более точного совмещения торца дисковой или образующей
концевой фрезы с осью муфты установку инструмента про-
изводят по габариту или установку, вставленному в кониче-
ское отверстие делительной головки, и щупу, располагаемо-
му между габаритом и фрезой. Глубины фрезерования мож-
но установить по тому же габариту с помощью щупа, после
этого габарит удаляется из шпинделя делительной головки.
Кулачковые муфты с нечетным числом зубьев одинако-
во успешно можно фрезеровать концевыми или дисковыми
трехсторонними фрезами.
253
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
До начала работы необходимо настроить станок на ре-
жим фрезерования, как для прямоугольных пазов, рассчи-
тать число отверстий на окружности бокового делительно-
го диска и число делений между ними (для поворота заго-
товки после фрезерования каждой канавки), установить
линейки раздвижного сектора в нужное положение. Выбор
глубины резания определяется глубиной впадин зубьев
муфты и принятым числом проходов. За каждый переход
обрабатывается окончательно одна сторона двух противо-
положных впадин. Ширина обрабатываемых поверхностей
за каждый переход должна быть указана соответствующими
параллельными линиями. Число переходов и, соответствен-
но, поворотов заготовки после фрезерования каждой впади-
ны должно быть равно числу зубьев или муфты. Следова-
тельно, трехзубую муфту фрезеруют за три, пятизубую — за
пять переходов и т. д.
Фрезерование кулачковых муфт с четным числом зубь-
ев производится за две установки фрезы относительно ди-
аметральной плоскости заготовки. За первую установку об-
рабатывают прямоугольные пазы на переходах 1, 2, 3, 4.
После этого, перемещая стол с заготовкой в поперечном
направлении, устанавливают заготовку на угол а = 360° / 2z
в сторону фрезы и последовательно обрабатывают противо-
положные боковые стороны каждой впадины на переходах
5, 6, 7 и 8.
Следовательно, при фрезеровании муфт с большим чис-
лом зубьев требуется в два раза больше поворотов заготов-
ки, чем число зубьев нарезаемой муфты.
Фрезерование кулачковых муфт с трапецеидальным про-
филем. Такие муфты обычно имеют нечетное число зубьев
с углом профиля между боковыми сторонами до 16°. Зубья
фрезеруют двухугловыми фрезами с углом профиля между
кромками, равным углу профиля между впадинами зубьев
муфт, заданному чертежом.
254 Справочник фрезеровщика
AJV Ута7ШШПСГ|Т» 1Ш1П11№МГГ?ЖЯГШй<1 'ИНГ ИГ'МШИЬс^ЧкИЬм.^.^ ^«iWiO.-.'..‘.ТГ .УЙЖДИЫ—
Фрезерование кулачковых муфт с треугольным профилем.
Режущим инструментом в этом случае служат дисковые уг-
ловые фрезы с профилем, соответствующим впадинам меж-
ду зубьями. Так, муфты с треугольным равносторонним
профилем фрезеруют дисковыми двуугловыми симметрич-
ными, а с неравносторонними — одноугловыми фрезами.
Если при обработке этих муфт ось шпинделя делительной
головки установить вертикально, то зубья двух полумуфт
будут соприкасаться друг с другом по небольшой части по-
верхности (главным образом у наружного диаметра) и иметь
зазор по сторонам, расположенным ближе к центру. Чтобы
соприкосновение зубьев каждой из полумуфт происходило
по всей длине зубьев, необходимо ось шпинделя делитель-
ной головки с закрепленной заготовкой установить под не-
которым углом ф к горизонтальной плоскости стола. Вели-
чина угла ф зависит от угла между сторонами профиля зу-
бьев у и количества нарезаемых зубьев.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ
ВИНТОВЫХ КАНАВОК
ОБРАЗОВАНИЕ ВИНТОВОЙ ЛИНИИ
И ЕЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Чтобы лучше представить, как образуется винтовая ли-
ния, возьмем цилиндр диаметром d и будем навертывать на
него прямоугольный треугольник, вырезанный из бумаги, со
стороной АБ, равной длине окружности основания цилин-
дра nd. Когда катет АБ обернется вокруг основания цилин-
дра один раз, точка В треугольника окажется на цилиндре в
положении Вр а гипотенуза АВ образует винтовую линию.
Глава 8. Фрезерование прямоугольных... 255
м Л1 ЯТ _М — Ш —Щ- -МИИLI Т 1 Ч 1»*пг Ш» — —
Винтовая линия характеризуется шагом, углом наклона
и направлением.
Шагом винтовой линии Р называется расстояние меж-
ду ее одноименными точками в осевом направлении, изме-
ряется в миллиметрах.
Углом наклона винтовой линии <р считается угол, распо-
ложенный между осью цилиндра и направлением винтовой
линии. Винтовая линия может иметь правое и левое направ-
ления. Винтовая линия правого направления, если смотреть
со стороны торца цилиндра, направлена слева направо, а
левого — справа налево.
ОБРАЗОВАНИЕ ВИНТОВЫХ КАНАВОК
НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
Для получения на цилиндрической заготовке винтовой
канавки нужного шага заготовке необходимо сообщить рав-
номерное вращательное движение вокруг оси (за счет вра-
щения шпинделя делительной головки) и одновременное
перемещение вдоль оси от винта продольной подачи стола.
Эти движения должны быть согласованы так, чтобы при
повороте заготовки на один полный оборот она перемести-
лась в продольном направлении на величину шага.
Шпиндель делительной головки получает вращение от
винта продольной подачи стола через сменные колеса гита-
ры zl, z2, z3 и z4, соединяющие винт с валом механического
привода делительной головки. Через конические шестерни
вращение передается делительному диску, а от него, через
связанные с ним стержень фиксатора, рукоятку, вал, цилин-
дрические колеса и червяк, червячное колесо — шпинделю
делительной головки и обрабатываемой заготовке.
Если на заготовке должно быть нарезано несколько ка-
навок, то после фрезерования первой из них заготовку
256 Справочник фрезеровщика
-JU** •TW.WJW • w*'-^»e£^_a МОП о а^Л^5кл;.х^пе»:.Г:^ЖВИЙ? ж » ——Щ
необходимо повернуть относительно режущего инструмен-
та на расчетную часть оборота.
Винтовые канавки (в зависимости от их формы) можно
обрабатывать концевыми, дисковыми, угловыми или фа-
сонными фрезами только на вертикально-фрезерных, г,:
фасонными и дисковыми угловыми — на универсально-;
фрезерных станках.
Винтовая канавка получит правильный профиль при
условии, что плоскость вращения угловой фрёзь! будет со-
впадать с направлением винтовой канавки дисковой угло-
вой или фасонной фрезы. Обработка производится на уни-
версально-фрезерных станках, стол которых должен быть
повернут на угол наклона канавки. При повороте стола не-
обходимо учитывать направление винтовой канавки на об-*,
рабатываемой заготовке. Так, при фрезеровании канавок
правого направления стол должен быть повернут против
часовой стрелки, при обработке канавок левого, направле-
ния — по часовой стрелке.
РАСЧЕТ ПЕРЕДАТОЧНОГО ОТНОШЕНИЯ
И ЧИСЛА ЗУБЬЕВ СМЕННЫХ КОЛЕС
ГИТАРЫ
Как было отмечено выше, для согласованного враще-
ния заготовки, закрепленной в делительной головке с про-
дольным перемещением стола, устанавливается гитара
сменных колес, которые не только передают вращение
заготовке, но и согласовывают это вращение с ее поступа-
тельным перемещением.
На делительных головках УДГ Д-250, УДГ Д-Э20 и УДГ
Д-400 устанавливаются две гитары: малая — на ходовой
винт продольной подачи стола (при помощи винта она кре-
пится на торцовой поверхности стола), и большая — на ци-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных... 257
• » - ***т~ -ТУПППГ—Щ-- ЛцЬж*. *« — »WrxW‘.-»AC!W<W
линдрический хвостовик приводного вала делительной го-
ловки. Схема установки колес гитары для фрезерования вин-
товых канавок правого направления: два колеса с числом зу-
бьев 38 (передаточное число равно единице) соответственно
устанавливаются на шейке ходового винта и пальце гитары,
на котором расположено первое сменное зубчатое колесо Z1.
Зубчатое колесо Z0 служит для изменения направления вра-
щения, не изменяя передаточное отношение.
Если передаточное отношение сменных колес будет рав-
но единице, то за один оборот винта продольной подачи
стол переместится на величину, равную шагу резьбы винта,
а шпиндель делительной головки с заготовкой повернется
на */4о оборота. Для его поворота на один оборот необходи-
мо, чтобы винт продольной подачи сделал 40 оборотов. За
это время стол переместится на величину, равную шагу, ум-
ноженному на 40.
Характеристикой универсально-фрезерного станка назы-
вается шаг той винтовой канавки, которая будет нарезана на
данном станке при передаточном отношении сменных колес
гитары, соединяющих винт продольной подачи стола и валик
привода делительной головки, равном единице.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ НАЛАДКИ
СТАНКА И ДЕЛИТЕЛЬНОЙ ГОЛОВКИ
ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ ВИНТОВЫХ
КАНАВОК
1. Выбрать дисковую фрезу с профилем, соответствую-
щим профилю канавки в нормальном сечении.
2. Закрепить на столе станка делительную головку так,
чтобы было возможно соединить с помощью сменных
зубчатых колес ходовой винт продольной подачи
стола с валиком механического привода шпинделя
9. Справочник фрезеровщика
258 Справочник фрезеровщика
*»• «жясм. c-f w -.—пп—.rir-.-rf
делительной головки. Установить на столе станка зад-
нюю бабку и выверить соосность центров.
3. Закрепить заготовку в центрах делительной головки и
задней бабки.
4. Повернуть стол в необходимом направлении на вели-
чину угла наклона винтовой канавки и убедиться в
достаточности величины зазора между столом и ста-
ниной станка. Он должен быть не менее 10—15 мм, а
затем возвратить стол в исходное положение,
5. Установить и закрепить на центровой оправке фрезу.
6. Перемещением стола в необходимых направлениях
совместить вершину зубьев фрезы с диаметральной
плоскостью заготовки. Наиболее удобно и быстро это
можно сделать, если совместить вершину центра,
вставленного в коническое отверстие шпинделя, с вер-
шиной зубьев фрезы и опустить стол станка на величи-
ну, немного больше половины диаметра заготовки.
7. Установить необходимую величину переднего угла,
смещая стол с заготовкой в поперечном направлении.
8. Повернуть стол с заготовкой в необходимом направ-
лении на величину угла наклона винтовой канавки и
закрепить.
9. Из таблиц справочника выбрать подачу на зуб, ско-
рость резания, определить частоту вращения фрезы в
минуту, рассчитать минутную подачу стола и настро-
ить станок на режим резания.
10. По формуле простого деления (n = N/z, где п — число
оборотов рукоятки относительно бокового делитель-
ного диска; N — характеристика делительной головки;
z — число делений, на которое необходимо разделить
заготовку) произвести расчет числа оборотов рукоятки,
выбрать окружность с отверстиями на боковом дели-
тельном диске и число делений для поворота заготов-
ки после фрезерования каждой канавки.
Глава 8. Фрезерование прямоугольных...
259
11. Рассчитать сменные колеса по формуле (t = А/P, где
А — характеристика фрезерного станка, равна 240; Р —
шаг нарезаемой винтовой канавки, мм), закрепить их
на гитаре, в зависимости от ее направления.
12. Вертикальной подачей поднять стол до легкого каса-
ния заготовки с вращающейся фрезой, затем продоль-
ной подачей отвести заготовку из-под фрезы, по лим-
бу вертикальной подачи установить глубину фрезеро-
вания, равную глубине канавки, заданной чертежом.
Включить продольную подачу стола и фрезеровать
первую винтовую канавку на необходимую длину.
13. Выключить продольную подачу стола, опустить стол
(до 5 мм) и возвратить его в исходное положение.
Поворотом рукоятки относительно отверстий на боко-
вом делительном диске повернуть заготовку на необхо-
димую часть окружности, по лимбу вертикальной по-
дачи поднять стол в прежнее положение, включить
продольную подачу, фрезеровать вторую канавку и т. д.
Контроль профиля канавок и ее размеров производят
шаблонами или универсальными измерительными инстру-
ментами.
ВИДЫ И ПРИЧИНЫ БРАКА
При фрезеровании винтовых канавок возможны следу-
ющие виды брака:
1. Неодинаковая глубина впадин канавок, различный
шаг зубьев. Причиной этого может быть небрежность
фрезеровщика в отсчетах при делении и установке
глубины резания по лимбу вертикальной подачи, не-
умение пользоваться раздвижным сектором; поворот
рукоятки делительной головки на большее число обо-
ротов, чем расчетное.
260 Справочник фрезеровщика
2. Неправильное направление винтовой канавки, что
происходит, если неверно выбрана схема настройки
гитары.
3. Шаг винтовой канавки не соответствует чертежу, что
бывает, если неправильно рассчитаны или выбраны
по таблице сменные колеса или при установке фрезе-
ровщик поменял местами ведущие и ведомые колеса.
4. Число канавок не соответствует чертежу, что имеет
место, если была неправильно выбрана окружность с
отверстиями на боковом делительном диске и число
делений между ними.
5. Завышенная шероховатость обработанных поверхно-
стей, причинами которой являются работа затупив-
шейся фрезой, большая подача на зуб, нежесткое
крепление заготовки, выбранный неверно угол стола.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТИПОВЫХ
ДЕТАЛЕЙ
Для облегчения действующих и разработки новых тех-
нологических процессов теоретически бесконечно большое
разнообразие деталей машин целесообразно классифици-
ровать по сходным технологическим признакам. Примени-
тельно к работам, выполняемым на фрезерных станках, та-
кими признаками могут служить: форма, размеры и точ-
ность обрабатываемых деталей.
Классификация по форме может быть представлении
виде следующих групп: детали простой формы, ограничен-
ные преимущественно плоскостями; корпусные детали,
имеющие часть необрабатываемых поверхностей; детали с
прямоугольными уступами и пазами; детали, снабженные
специальными Т-образными и типа «ласточкин хвост» па-
Глава 8. Фрезерование прямоугольных... 261
зами; детали с простым и сложным фасонным контуром.
Каждая из указанных групп обладает характерными техноло-
гическими признаками. Для деталей простой формы исполь-
зуются заготовки в виде брусков из прямоугольного проката
или (реже) из отливок, поверхности которых обрабатываются
торцовыми фрезами на вертикально- или горизонтально-
фрезерных станках. Для корпусных деталей применяются
отливки сложной конфигурации, обрабатываемые поверхно-
сти которых должны быть правильно расположены к необра-
батываемым. При универсальных работах это достигается
разметкой и выверкой заготовок, а при изготовлении деталей
крупными партиями — применением специальных приспо-
соблений. Для обработки деталей с уступами и пазами харак-
терно применение наборов фрез и горизонтально-фрезерных
станков. Детали со специальными пазами отличаются опрет
деленной последовательностью обработки пазов с использо-
ванием специальных фрез. Детали с простым фасонным кон -
туром обрабатываются с помощью круглых столов, а со слож-
ным контуром — копировальных приспособлений или
копировально-фрезерных станков.
По этому же признаку все круглые детали (валы, втул-
ки, диски, зубчатые колеса), предварительная обработка
которых преимущественно выполняется на токарных стан-
ках, целесообразно разделить по форме технологических баз.
Так, например, базами для валов в большинстве случаев
являются центровые отверстия, для втулок и дисков — ци-
линдрическое или коническое отверстия. Кроме того, такие
детали можно разделить на подгруппы по расположению и
форме обрабатываемых поверхностей: детали с прямыми и
винтовыми канавками на цилиндрической поверхности, с
канавками на конусе и торце. .Общими технологическими
признаками для них являются способы установки заготовок
на станке, нуждающиеся в применении делительных при-
способлений.
262 Справочник фрезеровщика
". - ^.1 Jrtf«rw«5 W.’W ^7-'^—^wA.VkWS’4fiSUU ‘ i*> ’*** f‘W*<.W-'4W ж--з Щ» V.H МВУМ—
По размерному признаку можно выделить три группы де-
талей: мелкие (до 200 мм), средние (200—500 мм) и крупные
(свыше 500 мм), величина которых оказывает влияние на
выбор размеров технологической оснастки и оборудования.
По точности обработки детали можно разделить на две
группы: точные, отдельные поверхности которых выполня-
ются по 8—11 квалитетам с шероховатостью до Rz = 20 мкм,
и детали невысокой точности, к которым предъявляются
менее жесткие технические требования.
Глава 9. ФРЕЗЕРОВАНИЕ
СПЕЦИАЛЬНЫХ ПАЗОВ
И ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О СПЕЦИАЛЬНЫХ ПАЗАХ
В машиностроении широко применяют детали со
специальными (Т-образными и типа «ласточкин
хвост») пазами.
Пазы типа «ласточкин хвост» служат, как правило, на-
правляющими элементами подвижных узлов машин. Такие
пазы, в частности, имеют консоли, салазки стола и серьги
хоботов фрезерных станков.
Основными размерами их являются: ширина А, глуби-
на Н и углы наклона а исковых сторон к базовой поверхно-
сти детали.
В зависимости от способа регулирования зазоров в по-
движных соединениях пазов типа «ласточкин хвост» их бо-
ковые стороны могут располагаться параллельно в продоль-
ном направлении либо одна из них с некоторым углом укло-
на, равным 1:100 (надлине 100 мм ширина паза изменяется
на 1 мм), к другой стороне.
264
Справочник фрезеровщика
Особыми требованиями, предъявляемыми к точности об-
работки пазов типа «ласточкин хвост», являются: обеспечение
одинаковых углов а, неизменной глубины паза по всей дли-
не детали и параллельности к боковым сторонам ее согласно
техническим условиям рабочего чертежа. Эти требования мо-
гут быть выдержаны правильным выбором режима резания,
режущих инструментов, выверкой заготовки на станке.
Т-образные пазы в столах фрезерных, сверлильных и
других станков имеют двойное назначение. Они служат для
размещения в них головок крепежных болтов, а также для
выверки приспособлений на столе станка.
Такие пазы характеризуются шириной А (узкой верхней
части) и Б (нижней части), общейтлубиной Н, высотой В
и размерами фасок а.
Т-образные пазы должны удовлетворять следующим
характерным требованиям: иметь достаточно высокую точ-
ность ширины узкой части паза на всей длине и перпенди-
кулярность ее боковых сторон к верхней базовой поверхно-
сти детали. Это обеспечивается правильной наладкой стан-
ка и соблюдением надлежащих приемов работы.
Все пазы этого вида обусловлены стандартом. Каждому
номинальному размеру А соответствуют строго определен-
ные остальные размеры паза.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПАЗОВ ТИПА
«ЛАСТОЧКИН ХВОСТ»
Обычно фрезерование таких пазов является завершаю-
щей операцией фрезерной обработки детали. Закрепление
заготовки в зависимости от ее размеров и формы произво-
дится в станочных тисках, непосредственно на столе фре-
зерного станка прихватами или прижимами с обязательной
выверкой по верхней и боковой.
Глава 9. Фрезерование специальных пазов... 265
В качестве режущих инструментов для фрезерования
таких пазов служат одноугловые дисковые или концевые
фрезы с углом профиля между режущими кромками, рав-
ным углу профиля паза а.
Обработка паза типа «ласточкин хвост» на вертикально-
фрезерном станке производится в следующей последова-
тельности. Вначале концевой фрезой фрезеруется прямо-
угольный паз заданной ширины и глубины. Затем концевой
одноугловой фрезой поочередно обрабатывают боковые
стороны, выдерживая размер.
Фрезерование боковых сторон пазов, одна из которых
расположена под уклоном к другой в продольном направле-
нии, осуществляется с помощью поворотных приспособле-
ний. При универсальных работах для этой цели обычно ис-
пользуются поворотные станочные тиски или круглые пово-
ротные столы. В этом случае после обработки одной боковой
стороны угловой фрезой заготовку, не раскрепляя, поворачи-
вают с помощью приспособления на требуемый угол уклона
и аналогично выполняют фрезерование другой стороны.
Если при фрезеровании таких пазов заготовка закрепля-
ется на столе универсально-фрезерного станка, то для фре-
зерования второй стороны стол станка поворачивают на
величину угла уклона.
Учитывая тяжелые условия резания при фрезеровании
пазов типа «ласточкин хвост» угловыми фрезами, подачу
для них несколько занижают: при обработке стали она не
должна превышать 0,05 мм/зуб, при обработке чугуна —
0,15 мм/зуб. Скорость резания принимают в пределах 20—
25 м/мин.
Измерение линейных размеров паза выполняют штан-
генциркулями, угловых — шаблонами от базовой поверхно-
сти детали.
Размер ширины паза обычно задается на чертеже рас-
стоянием между двумя калиброванными цилиндрическими
Справочник фрезеровщика
266
cm • г- лжу i— * i1шпш ш*«чмвл«мм«*мчМВв
роликами диаметром О. Располагая ролики в различных ме-
стах паза, можно проверить его ширину по всей длине, а
также определить величину уклона боковых сторон.
Виды и причины брака. При фрезеровании пазов типа
«ласточкин хвост» могут быть допущены следующие виды
брака:
1. Глубина паза и углы наклона боковых сторон не оди-
наковы по всей длине, что бывает, если не произведе-
на должным образом выверка верхней базовой повер-
хности заготовки в горизонтальной плоскости.
2. Угол наклона боковых сторон паза не соответствует
заданной величине, причина — неправильный выбор
угла рабочей фрезы.
3. Не одинакова ширина паза по длине, что может быть
из-за смещения стола в направляющих консоли.
4. Завышенная шероховатость обработанных поверхно-
стей, что бывает при работе с большими подачами
или затупившейся фрезой.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ Т-ОБРАЗНЫХ ПАЗОВ
Количество деталей в партии определяет выбор спосо-
бов обработки пазов и применяемых режущих инструмен-
тов. Так, при фрезеровании единичных деталей Т-образный
паз целесообразно обрабатывать на вертикально-фрезерном
станке. Первоначально концевой фрезой фрезеруют прямо-
угольный паз шириной и глубиной меньшей, чем указано
на чертеже.
Внутреннюю часть шириной и высотой обрабатывают
специальной концевой фрезой для Т-образных пазов. Такая
фреза состоит из рабочей части с элементами и геометрией
дисковых пазовых фрез с разнонаправленными зубьями,
конического хвостовика с конусом Морзе'и гладкой шли-
Глава 9. Фрезерование специальных пазов... 267
фованной цилиндрической шейки, диаметр которой равен
ширине узкой части паза.
При обработке партии деталей с Т-образными пазами
последовательность может быть иной. Прямоугольные пазы
на глубину фрезеруют дисковыми трехсторонними фрезами
или набором этих фрез на горизонтально-фрезерных стан-
ках, а нижнюю часть каждого паза — фрезами для Т-образ-
ных пазов на вертикально-фрезерных станках.
Последовательность фрезерования Т-образных пазов
рассмотрим на примере обработки двух пазов в одной дета-
ли. Первоначально концевой фрезой диаметром 14 мм фре-
зеруют первый прямоугольный паз шириной 14 мм и глуби-
ной 21 мм. Затем возвращают стол с заготовкой в исходное
положение, по лимбу поперечной подачи перемещают его
на величину, равную шагу между пазами (в данном случае на
90 мм), и фрезеруют второй паз.
Внутреннюю часть паза шириной 24± 1,5 мм и глубиной
11 мм обрабатывают специальной концевой фрезой для
Т-образных пазов.
В рассматриваемом примере необходимо применить
фрезу диаметром 24 мм, шириной 11 мм и диаметром
шейки 14 мм. При настройке станка на глубину фрезеро-
вания для этого перехода заготовку подводят к фрезе так,
чтобы ее режущие кромки на торцовой части коснулись
дна прямоугольного паза, обработанного на предыдущем
переходе. Медленно подводя стол с заготовкой к фрезе,
врезаются в нее, включают механическую продольную
подачу стола и фрезеруют внутренний паз на необходи-
мую длину.
Возвратив стол с заготовкой в исходное положение, по-
перечной подачей перемещают его на 90 мм и, убедившись,
что цилиндрическая шейка фрезы оказалась точно против
прямоугольной части паза, включают продольную подачу
стола и фрезеруют нижнюю часть второго паза.
268 Справочник фрезеровщика
1 1 —• ...ч*:- - * < .»»•_.*» г~ 4v=<r- Y :й№* e»*p*;5fA J.IWIl. У,. _ .r-J.-|-jr[TTTjWflU~lMDIMf^
В Т-образных пазах предусматриваются фаски, которые
обрабатывают концевыми одноугловыми (с обратным кону-
сом) или двухугловыми фрезами.
Для обработки Т-образных пазов подача на зуб не
должна превышать 0,02 мм/зуб при скорости резания 20—
25 м/мин.
Контроль размеров Т-образных пазов производится
штангенциркулями или специальными шаблонами.
Виды и причины брака. При фрезеровании Т-образных
пазов могут быть следующие виды брака:
1. Ширина узкой части превышает заданную. Это про-
исходит вследствие неправильного выбора диаметра
концевой фрезы или ширины дисковой фрезы, а так-
же в случае биения режущей части фрез.
2. Ширина внутренней части паза и его высота меньше
^данных размеров. Причиной брака является работа
фрезой, размеры которой по диаметру и ширине
меньше заданных (в результате большого числа пере-
точек).
3. Высота паза по всей длине детали не одинакова. Это
происходит в случае, если фрезеровщик не выверил
заготовки в горизонтальной плоскости.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
Фасонными принято называть поверхности, имеющие
криволинейную образующую. По форме их можно разде-
лить на простые и сложные. У простых криволинейный
профиль выполнен по дуге окружности постоянного ради-
уса, а у сложных он может состоять из участков различной
кривизны, иногда соединенных прямыми линиями.
Глава 9. Фрезерование специальных пазов... 269
Кроме этого, различают контурные и объемные фасон-
ные поверхности. Контурные поверхности ограничены дву-
мя плоскими основаниями и имеют криволинейный про-
филь только в сечении, проведенном параллельно основа-
ниям. Такие поверхности могут быть получены обработкой
на консольно-фрезерных станках.
Объемная фасонная поверхность в сечениях, прове-
денных в двух взаимноперпендикулярных направлениях,
имеет криволинейную форму, а для ее обработки требу-
ются специальные копировально-фрезерные станки. Та-
кие поверхности имеются в штампах, пресс-формах и
других деталях.
Фасонные поверхности должны отвечать следующим
требованиям: обеспечение точности их формы, размеров,
определенного расположения их относительно других по-
верхностей и получение заданной шероховатости в соответ-
ствии с техническими условиями чертежа.
Обработка фасонных поверхностей относится к слож-
ным и трудоемким операциям и требует от фрезеровщика
большого внимания и аккуратности.
На консольно-фрезерных станках контурные фасонные
поверхности можно обрабатывать одним из следующих спо-
собов: комбинированием двух подач, по копиру, на круглом
поворотном столе, фасонными фрезами.
Фрезерование фасонных поверхностей комбинированием
двух подач. Перед обработкой на плоской поверхности за-
готовки при помощи разметочного инструмента воспроиз-
водят точную форму фасонной поверхности (согласно рабо-
чему чертежу). Операцию разметки обычно делают слесари -
разметчики, однако при изготовлении единичных деталей
ее часто выполняют и сами фрезеровщики.
Чтобы хорошо были заметны линии разметки; необра-
ботанные поверхности заготовки окрашивают меловым ра-
створом, а обработанные — медйым купоросом.
270
Справочник фрезеровщика
В качестве разметочного инструмента применяют чер-
тилки, разметочные циркули, рейсмусы, штангенциркули,
угольники, шаблоны, а закрепление размеченного контура
производят при помощи кернера, делая небольшие углуб-
ления вдоль линий разметки с интервалом 5—15 мм. Сущ-
ность обработки комбинированием двух подач состоит в
том, что размеченную заготовку, закрепленную на столе
станка или в приспособлении, одновременно перемещают
относительно вращающейся фрезы в двух направлениях,
следя за тем, чтобы фреза снимала слой металла по линиям
разметки. При фрезеровании на вертикально-фрезерных
станках, как правило, применяют продольную и попереч-
ную подачи, а на горизонтально-фрезерных — продольную
и вертикальную. Обычно одну из подач (чаще всего про-
дольную) осуществляют механически, а другую — вручную.
Обработку фасонной поверхности комбинированием
двух подач в основном производят на вертикально-фрезер-
ных станках концевыми фрезами. Диаметр фрезы обычно
подбирают по наименьшему радиусу вогнутого участка.
Характерной особенностью обработки этим способом явля-
ется непостоянство глубины фрезерования, которая может
изменяться в широких пределах в зависимости от припус-
ка на отдельных участках заготовки и формы поверхности.
По этой причине такие поверхности фрезеруют за несколь-
ко проходов. При черновых проходах криволинейному уча-
стку придают приближенную форму, составляя припуск до
1 мм на чистовой проход.
Фрезерование концевой фрезой фасонной поверхности
планки комбинированием двух подач производится следую-
щим образом. Размеченная заготовка базируется на парал-
лельной подкладке и при помощи прихватов закрепляется
на столе станка. Фрезерование начинают с участка, имею-
щего наибольший припуск на обработку. За один или не-
сколько черновых проходов поверхности придают прибли-
Глава 9. Фрезерование специальных пазов... 271
женную форму относительно линии разметки. При чисто-
вом фрезеровании производят плавные перемещения сто-
ла в продольном и поперечном направлениях, непрерывно
и внимательно следя, чтобы режущие кромки зубьев фрез
проходили по линиям разметки.
Для контроля размеров и формы фасонйой поверхности
применяют шаблоны с профилем в соответствии с размера-
ми чертежа детали. Поверхность считается обработанной
правильно, если при наложении шаблона на фасонную по-
верхность размер световой щели между ними будет оди-
наков по всей длине профиля. Обработка пазов этого типа
производится при глубине резания не более половины ди-
аметра фрезы, подаче на зуб S2 = 0,01—0,03 мм/зуб и скоро-
сти резания v = 20—30 м/мин.
Рассматриваемый способ обработки используется глав-
ным образом в условиях единичного производства при из-
готовлении небольшого количества одинаковых деталей,
так как он является наиболее доступным и не требует при-
менения специальных режущих инструментов, оборудова-
ния и приспособлений. Однако, ввиду сложности осуществ-
ления плавного одновременного перемещения стола с заго-
товкой по линиям разметки относительно фрезы, точность
обработки получается невысокой, а шероховатость обрабо-
танных поверхностей завышенной. Поэтому в этом случае
требуется дополнительная слесарная обработка напильни-
ками и шлифовальной шкуркой.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ФАСОННЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ПО НАКЛАДНЫМ
КОПИРАМ
Накладной копир представляет собой элемент приспо-
собления, изготовленный из листовой стали толщиной 5—
272 Справочник фрезеровщика
мид mw Iio.. ir-rn > I ! мт 'Wr marnr. wir w ~ w- мп ти- • - гм
10 мм, термически обработанный до высокой твердости и
имеющий криволинейный контур, соответствующий фор-
ме и размерам контура детали.
Заготовка и копир прочно скрепляются между собой и
фиксируются в приспособлении. Фрезерование чаще всего
производится на вертикально-фрезерных станках концевы-
ми фрезами, имеющими шлифованную цилиндрическую
шейку, диаметр которой равен диаметру режущей части
фрезы.
Выбор диаметра фрезы, как и при фрезеровании комби-
нированием двух подач, определяется наименьшим радиу-
сом вогнутого участка фасонного контура.
Принцип копирования заключается в воспроизведении
на обрабатываемой поверхности заготовки криволинейно-
го контура накладного копира. В процессе фрезерования
заготовке и копиру комбинированием двух подач сообща-
ется два движения: продольное и поперечное. При этом
нужно непрерывно следить за тем, чтобы поверхность ко-
пира постоянно соприкасалась с цилиндрической шейкой
фрезы. Если на заготовке имеется большой припуск, то
предварительно производят черновую обработку (в этом
случае копир не должен соприкасаться с шейкой фрезы) и
только после этого фрезеруют по копиру окончательно.
При обработке фасонного профиля дискового кулачка
по накладному копиру заготовка и накладной копир уста-
навливаются на цилиндрическую часть оправки, вставлен-
ную в коническое отверстие круглого поворотного стола, и
закрепляются гайкой.
Обработка производится концевой фрезой, у которой
диаметр цилиндрической шейки равен диаметру фрезы.
Процесс фрезерования ведется двумя подачами: продоль-
ной и круговой, которые координируются таким образом,
чтобы цилиндрическая шейка фрезы постоянно обкатыва-
лась по контуру копира. При этом фреза воспроизводит на
Глава 9. Фрезерование специальных пазов... 273
ь т «сев*»* hwmiiiii ягч' -w ** •• ~ ,*wn ->m« . - •
заготовке контур копира. В процессе работы фреза затупля-
ется. После переточки несколько уменьшается диаметр ее
режущей части, а это сказывается на точности размера
криволинейного контура. Поэтому после каждой переточ-
ки необходимо шлифовать цилиндрическую шейку до ди-
аметра рабочей части фрезы.
Фрезерование фасонных поверхностей по накладными
копирам производится в случае изготовления относитель-
но крупных партий деталей. При этом способе обработки не
требуется размечать криволинейный контур. Точность раз-
меров и формы значительно выше, чем при фрезеровании
комбинированием двух подач по разметке, уменьшается
время на установку заготовки и увеличивается производи-
тельность труда.
Фрезерование фасонных поверхностей на круглых пово-
ротных столах.
Круглые поворотные столы являются принадлежностя-
ми универсально-фрезерных станков. С их помощью мож-
но обрабатывать круговые канавки различного профиля,
криволинейные контуры и другие виды фрезерных работ.
Их также применяют для поворота заготовки на определен-
ный угол или для сообщения ей непрерывного вращатель-
ного движения. Столы бывают с ручным и механическим
приводом.
Поворотные столы с ручным приводом нормализованы,
имеют типовую конструкцию и изготавливаются с диамет-
ром планшайбы 160, 200, 250 и 320 мм. Стол состоит из ос-
нования, которое устанавливается на столе фрезерного
станка и крепится на нем при помощи болтов, размещен-
ных в пазах стола, поворотной планшайбы с Т-образными
пазами и коническим отверстием в центре для установки и
закрепления заготовки или приспособления. При вращении
рукоятки через червячную передачу начинает вращаться
планшайба. На ее боковой поверхности нанесены градусные
274 Справочник фрезеровщика
- м ._, -^^:;«Ю.::тг«Г*лДГ=ВГ — Tt IIIIII.—
деления для отсчета угла поворота. Винтом фиксируется
рискоуказатель на круговой шкале стола.
Вал червяка установлен в эксцентричной гильзе, кото-
рую можно повернуть рукояткой и тем самым отсоединить
червяк от червячного колеса. Это делается для быстрого
поворота планшайбы вручную. Ограничитель, связанный с
рукояткой, позволяет производить поворот планшайбы на
требуемый и заранее установленный угол поворота. Непо-
движное закрепление планшайбы на основании после ее
поворота на необходимый угол производится рукояткой.
Поворотные круглые столы с механическим, приводом
также нормализованы и изготавливаются с диаметром план-
шайбы 320,400, 500 и 630 мм. Стол такой конструкции име-
ет две червячные передачи: одну для привода планшайбы
вручную маховичком, другую — для механического приво-
да. Механическая круговая подача планшайбы стола заим-
ствуется от вала, расположенного под столом станка, и пе-
редается через зубчатые колеса кронштейна, телескопиче-
ский шарнирный вал, шарниры на вал привода червячной
передачи. Включение механической подачи ^ланшайбы
производится рукояткой, а автоматическое выключение —
кулачком, расположенным в круговом пазу. Закрепление
планшайбы в неподвижном положении производится руко-
яткой. Если отсоединить вал от червяка, вращение план-
шайбы производится вручную от маховичка.
Если круглый поворотный стол с механическим приво-
дом оснастить многоместным быстродействующим приспо-
соблением, то фрезерование будет непрерывным, а установ-
ка заготовок на столе и снятие готовых деталей в процессе
работы значительно сократят время на обработку.
Обработку фасонных поверхностей с применением
круглых поворотных столов производят на вертикально-
фрезерных станках концевыми фрезами. Перед установкой
круглого стола его основание и поверхность станка необхо-
Глава 9. Фрезерование специальных пазов...
275
димо тщательно протереть, а затем при помощи прижим-
ных болтов и гаек закрепить круглый стол.
Заготовка может быть закреплена непосредственно на план-
шайбе круглого стола прихватами или в приспособлениях.
Чтобы обеспечить правильное расположение криволи-
нейного контура, необходимо центр совместить с осью
круглого стола. Для этого вначале устанавливают в шпин-
дель фрезерного станка упорный центр. Перемещая стол
станка в необходимых направлениях, вводят рабочий конус
центра в отверстие планшайбы круглого стола.
Совмещение осей центров планшайбы и шпинделя
станка можно также осуществить, если в коническое отвер-
стие планшайбы вставить упорный центр и совместить его
вершину с вершиной центра, вставленного в шпиндель
станка. После этого совмещают центр криволинейного кон-
тура детали с осью планшайбы стола.
Если на детали отверстие не предусмотрено, на заготов-
ке размечают и накернивают центр криволинейного конту-
ра, и совмещают его с центром планшайбы стола при помо-
щи упорного центра, вставленного в шпиндель станка. Со-
вместить центры заготовки и планшайбы стола можно
также, если перед установкой заготовки произвести размет-
ку криволинейного контура постоянного радиуса и по ли-
ниям разметки выверить заготовку. Для этой цели часто
применяют чертилку, закрепленную на оправке в шпинде-
ле станка. Ее вершину подводят к линии разметки на заго-
товке и поворотом планшайбы круглого стола проверяют ее
положение относительно центра планшайбы.
В случае, когда в заготовке имеется окончательно обра-
ботанное отверстие в центре окружности криволинейного
контура, ее устанавливают отверстием на центрирующую
пробку и крепят к планшайбе прихватами.
После того как заготовка и фреза установлены, стол фре-
зерного станка смещают на величину, несколько большую
276 Справочник фрезеровщика
5№ Г.-. — а--»-Ж 1*=«»-К:л?»Я13ЯИвИИ»
требуемой, выполняют пробное фрезерование небольшого
участка поверхности и по результатам измерения полученно-
го размера окончательно корректируют положение заготовки
относительно фрезы. Фрезерование выполняют за один или
несколько проходов (в зависимости от припуска на обработ-
ку) вращательным движением планшайбы круглого стола.
При фрезеровании криволинейного контура с перемен-
ным радиусом заготовку размечают. Профиль необходимой
формы и размеров выполняют комбинирование^ продоль-
ной или поперечных подач станка и круговой подачи круг-
лого стола. Если обработанная поверхность может иметь
низкую шероховатость, то вся операция фрезерования про-
изводится за несколько проходов (припуск на чистовой
проход должен быть не более 0,5 мм).
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ФАСОННЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ФАСОННЫМИ ФРЕЗАМИ
Фасонные поверхности деталей простой и сложной
формы в условиях серийного и массового производства об-
рабатывают фасонными фрезами. Они относятся к катего-
рии специального режущего инструмента и предназначены
для изготовления деталей с фасонными поверхностями оп-
ределенного профиля.
По форме профиля режущих кромок фасонные фрезы
подразделяются на вогнутые и выпуклые.
Фасонные фрезы, у которых режущие кромки имеют
постоянный радиус кривизны, относятся к категории фрез
с простым профилем, а с переменным радиусом кривизны
(в сочетании с прямолинейными участками) — к фасонным
фрезам со сложным профилем.
Форма зубьев фасонных фрез должна соответствовать
профилю фасонной поверхности обрабатываемой детали,
Глава 9. Фрезерование специальных пазов... 277
гми» п. 1-па » »g*j - _."i J4_»_zr 4*МКМ**.^«ЯР«сИР<:;аЖ*
По конструкции фасонные фрезы бывают цельные и
сборные и, как правило, изготавливаются из быстрорежу-
щих сталей. Они в основном выпускаются с затылованны-
ми зубьями, задняя поверхность которых выполнена по
кривой, называемой архимедовой спиралью.
Величина заднего угла обычно равна 10—12°. Перетачи-
вают фасонные фрезы с затылованными зубьями только по
передней поверхности, сохраняя величину переднего угла,
заданную чертежом. С каждой новой переточкой увеличи-
вается ширина канавки и облегчается выход стружки, но
при этом уменьшается прочность зубьев.
В последнее время в массовом производстве при изго-
товлении больших партий одинаковых деталей получили
распространение фасонные фрезы с остроконечными зубь-
ями. Они обеспечивают высокую производительность и
меньшую шероховатость обработанной поверхности. Пере-
тачивают их по задним поверхностям.
Способы фрезерования. Обработка фасонных поверхно-
стей фасонными фрезами, как правило, производится на
горизонтально-фрезерных станках и чаще всего является
последней операцией при изготовлении детали. Заготовку
необходимо тщательно выверить в горизонтальной плоско-
сти и по обработанной боковой стороне надежно закрепить.
Фрезерование может проводиться одной фрезой или набо-
ром фасонных фрез.
Определенную трудность составляет правильная уста-
новка заготовки относительно фрезы.
Установка заготовки относительно фрезы для фрезеро-
вания радиусной канавки с использованием угольника про-
изводится следующим образом
Угольник устанавливают на столе станка, его вертикаль-
ную полку совмещают с торцовой поверхностью фасонной
фрезы, закрепленной на центровой оправке, и боковой по-
верхностью заготовки, от которой указан размер. Снимают
278 Справочник фрезеровщика
угольник co стола, по лимбу поперечной подачи в том же
направлении перемещают стол на величину
Есть другой способ установки заготовки относительно
фрезы по методу пробных проходов, суть которого заклю-
чается в,следующем. На месте будущей канавки фасонной
фрезой фрезеруют пробную канавку небольшой глубины на
длину 10—15 мм.
Отводят заготовку из-под фрезы, измеряют ширину по-
лученной канавки и ее расстояние от боковой стороны. По
разности чертежного размера (от оси канавки до боковой
стороны) и реального чернового размера определяют вели-
чину и направление поперечного смещения стола. По лим-
бу вертикальной подачи устанавливают необходимую глу-
бину резания и обрабатывают фасонную поверхность.
В практике также находит применение довольно простой
и распространенный способ установки заготовки относи-
тельно фасонной фрезы по линиям разметки ширины буду-
щей фасонной поверхности. В этом случае закрепленную в
приспособлении заготовку подводят под фрезу так, чтобы
она была примерно посередине линий разметок. Фрезеруют
пробную канавку небольшой ширины на некоторую длину,
измеряют размеры между линиями разметки и краями полу-
ченной канавки, смещая стол с заготовкой в необходимом
направлении на полуразность полученных измерений.
После правильной установки заготовки ее подводят до
касания с вращающейся фрезой, устанавливают по лимбу вер-
тикальной подачи необходимую глубину резания, включают
механическую продольную подачу и обрабатывают фасонную
поверхность на необходимую длину. Фрезерование фасонных
поверхностей фасонными фрезами производится за один или
несколько проходов (в зависимости от припуска).
Обработку следует вести при подачах, не превышающих
0,05 мм/зуб, и скорости резания до 30 м/мин (для стали) и
20 м/мин (для чугуна).
Глава 9. Фрезерование специальных пазов...
279
Фрезерование фасонных поверхностей набором фрез. Этот
способ значительно сокращает время на обработку, так как
обработка нескольких поверхностей осуществляется одно-
временно за один проход. Применение такого способа эко-
номически оправдывается при изготовлении деталей круп-
ными партиями.
Диаметры фрез в наборе определяются в зависимости от
глубины обработки различных участков детали. Ширина
установочных колец, расположенных между фрезами, рас-
считывается в зависимости от ширины фрез в наборе и рас-
стояния между канавками, а правильность их установки
проверяют шаблоном.
Расчет частоты вращения шпинделя по принятой скоро-
сти резания производится для фрезы наибольшего диаметра.
ВИДЫ И ПРИЧИНЫ БРАКА
Характерными видами брака при фрезеровании фасон-
ных поверхностей являются несоответствие профиля обра-
ботанной поверхности заданному чертежу и завышенная
шероховатость.
Первый вид брака и зависимости от способа фрезерова-
ния может произойти из-за неточно выполненной размет-
ки или невнимательности фрезеровщика при перемещении
стола способом комбинирования двух подач, погрешности
в изготовлении копира, износа рабочей части фрезы или
копира, а также смещения копира от усилий, возникающих
при трении между цилиндрической шейкой фрезы и повер-
хностью копира.
При обработке фасонными фрезами основной причи-
ной брака является несоответствие профиля фасонной по-
верхности профилю фрезы по причине изменения величи-
ны переднего угла после переточек.
280 Справочник фрезеровщика
S'W-F. «»▼ ...I Г^«лт -Ж-г ’ «Л- -.•ft4S»<r»4*«Wr*f* * *• ««ДОЯМ
Увеличенная шероховатость обработанных поверхно-
стей при всех способах фрезерования — следствие того, что
работа проводилась с большими подачами на зуб, с нерав-
номерной подачей или применялся сильно затупившийся
инструмент.
Глава 10. СЛОЖНЫЕ ВИДЫ
ФРЕЗЕРОВАНИЯ
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК
НА УДГ
Фрезерование многогранников, зубчатых колес,
канавок у режущих инструментов, расположен-
ных на цилиндрических, конических и торцовых
поверхностях, обычно относят к сложным видам фрезеро-
вания.
Большинство фрезерных работ, выполняющихся при
сложных видах фрезерования, связано с использованием
универсальных делительных головок.
Заготовки, обрабатываемые на фрезерных станках с
применением делительных головок, могут быть установле-
ны и закреплены одним из следующих способов: в трехку-
лачковом патроне; в патроне и в центре задней бабки; в
центрах делительной головки и задней бабки, на оправках.
Способ установки заготовки определяется общим пра-
вилом единства баз. Согласно этому, фрезеровщик при ра-
ботах с делительными головками должен пользоваться тех-
нологическими базами заготовок, подготовленными при то-
карной обработке. Например, если заготовка имеет центровые
282
Справочник фрезеровщика
отверстия, то ее следует устанавливать в центрах; если нн
ней имеются обработанные отверстия — ее устанавливаю!
на оправке.
В патроне устанавливают и закрепляют заготовки пре-
имущественно круглой формы и небольшой длины. Если
заготовка займет неправильное положение и перекосится,
следует проверить радиальное биение наружного цилиндра с
помощью индикатора, установленного на столе станка. Из-
мерительным штифтом индикатора с небольшим натягом
касаются поверхности заготовки со стороны незакрепленной
части. Поворотом рукоятки делительной головки вверх вруч-
ную отсоединяют червяк от червячного колеса и поворачи-
вают шпиндель с заготовкой не менее чем на один оборот.
Величину радиального биения определяют по крайним
отклонениям стрелки индикатора относительно шкалы де-
ления. Если оно превышает допустимое, необходимо не-
сколько ослабить закрепление заготовки в патроне легкими
ударами молотка из мягкого металла по ее наиболее высту-
пающей части, несколько осадить заготовку и снова прове-
рить радиальное биение.
После заключительной выверки заготовку закрепляют
окончательно.
Для повышения жесткости заготовки ее устанавливают
в патроне и в центре задней бабки. Для этого зацентрован-
ную с одной стороны заготовку предварительно закрепля-
ют (на отрезок длиной до 15 Мм) в патроне, в центровое
отверстие вводят центр пиноли задней бабки и в таком по-
ложении заднюю бабку закрепляют на столе станка. Затем
заготовку окончательно закрепляют в патроне и поджима-
ют центр.
Установка заготовок в центрах применяется для соблю-
дения единства технологических баз при обработке деталей
на различных станках. Детали большей длины для повыше-
ния жесткости установки поддерживают люнетом снизу.
Глава 10. Сложные вилы фрезерования
283
Поводковый центр закрепляют в отверстии шпинделя
натяжным винтом. Перед установкой заготовки в центрах
независимо от выполняемой работы необходимо проверить
совпадение осей центров делительной головки и задней
бабки путем их сближения. При этом их вершины должны
совместиться.
В случаях, когда условиями обработки требуется боль-
шая соосность центров в горизонтальной плоскости, их со-
впадение проверяют по контрольной гладкой цилиндриче-
ской оправке, закрепленной в центрах делительной голов-
ки и задней бабки с использованием индикатора.
Измерительным штифтом индикатора (с натягом около
0,5 мм) касаются верхней поверхности оправки с одной сто-
роны. Перемещая прибор по столу станка в направлении,
перпендикулярном к оси оправки, определяют отклонение
его стрелки. Затем переносят индикатор со стойкой на дру-
гой конец оправки, и, перемещая его в том же направлении,
снова фиксируют отклонение стрелки.
По разности измерений определяют несоосность центров
и устраняют погрешность. Несоосность центров в горизон-
тальной плоскости с достаточной для практической работы
точностью можно проверить, используя вместо индикатора
штангенрейсмус. Им измеряют расстояние от поверхности
стола до верхней образующей оправки на обоих ее концах
и по разности показаний определяют несоосность центров
в горизонтальной плоскости.
На оправках устанавливают и закрепляют заготовки с
окончательно обработанными отверстиями, которые в про-
цессе дальнейшей обработки используются в качестве тех-
нологических баз.
Гладкая коническая оправка имеет незначительную ко-
нусность с разностью диаметров на концах рабочей повер-
хности 1—0,05 мм. Оправка со стороны меньшего диаметра
устанавливается в отверстие заготовки и запрессовывается.
284
Справочник фрезеровщика
Заготовка, закрепленная таким образом, удерживается си-
лами трения. На торцах оправки имеются центровые отвер-
стия, с помощью которых она закрепляется на центрах де-
лительной головки и задней бабки.
Устанавливать оправки с заготовкой в центрах делитель-
ной головки следует так, чтобы осевая составляющая сил
резания, действующая при фрезеровании, была направлена
в сторону большего диаметра оправки (что усиливает за-
крепление заготовки). В противном случае заготовка может
сместиться.
Центровая оправка с гладкой цилиндрической поверх-
ностью, на которую помещают заготовку. Буртик служит
упором для торца заготовки, гайка — для ее закрепления.
Такие оправки на цилиндрической поверхности могут
иметь канавку для призматической шпонки. На них уста-
навливают и крепят детали, в отверстиях которых есть шпо-
ночная канавка. Это увеличивает надежность закрепления
и предупреждает поворот заготовки на оправке в процессе
фрезерования.
Заготовки, в отверстиях которых нарезаны шлицы, за-
крепляются на центровых шлицевых оправках.
Консольная оправка имеет конический хвостовик, ко-
торым она вставляется в коническое отверстие переднего
конца шпинделя и крепится в нем при помощи винта, глад-
кую цилиндрическую посадочную поверхность со шпоноч-
ной канавкой и буртик. Закрепление заготовки производит-
ся гайкой. Оправка данной конструкции обеспечивает уста-
новку заготовки без применения центра задней бабки. При
значительной длине оправки ее свободный конец поддер-
живается центром.
К оправкам предъявляются следующие требования:
1. Минимальное радиальное биение посадочных повер-
хностей относительно центровых отверстий.
2. Низкая шероховатость посадочной поверхности.
Глава 10. Сложные виды фрезерования 285
3. Достаточная твердость, жесткость и прочность мате-
риала оправки, отсутствие в ней остаточных деформа-
ций под действием сил резания.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ
МНОГОГРАННИКОВ
СПОСОБЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Грани квадратов и шестигранников можно фрезеровать
концевыми, торцовыми, дисковыми фрезами, а также набо-
ром дисковых фрез с применением делительных головок
при горизонтальном или вертикальном положении оси
шпинделя, как на горизонтальных, так и на вертикальных
фрезерных станках. При фрезеровании торцовыми и конце-
выми фрезами стол подводят в нужном направлении до лег-
кого касания заготовкой фрезы, отводят его из-под фрезы,
по лимбу вертикальной подачи поднимают стол на необхо-
димую глубину фрезерования и обрабатывают первую
грань. Затем отводят стол в исходное положение, рукоятку
делительной головки поворачивают на необходимое число
оборотов по выбранному числу отверстий бежевого дели-
тельного диска, стопорят шпиндель делительной головки и
фрезеруют вторую грань и т. д.
Дисковыми двусторонними или трехсторонними фреза-
ми обрабатывают многогранники головок винтов, болтов на
горизонтально фрезерных станках с вертикальным располо-
жением оси шпинделя делительной головки. Существует
два способа фрезерования многогранников дисковыми фре-
зами: одной фрезой и набором фрез. Заготовку закрепляют
286
Справочник фрезеровщика
в трехкулачковом патроне делительной головки. После на-
стройки станка на режим фрезерования приступают к об-
работке первой грани. Для установки глубины резания за-
готовку подводят в необходимых направлениях до сопри-
косновения ее боковой стороны со вспомогательной
режущей кромкой фрезы. Стол отводят в продольном на-
правлении и по лимбу поперечной подачи перемещают в
сторону фрезы на величину полуразности диаметра заго-
товки и расстояния между гранями (кратное число гра-
ней), включают продольную подачу стола и фрезеруют
первую поверхность. После этого отводят стол в продоль-
ном направлении в исходное положение, поворачивают
заготовку на необходимую часть оборота, обрабатывают
вторую и последующие грани.
Однако рассмотренный способ мало производительный
и поэтому применяется при изготовлении единичных дета-
лей. При фрезеровании деталей крупными партиями с чет-
ным числом граней (квадрат, шестшранник) обработку це-
лесообразно производить набором дисковых фрез, установ-
ленных на центровую оправку горизонтально-фрезерного
станка. Расстояние между вспомогательными режущими
кромками дисковых фрез должно соответствовать размеру
между противоположными гранями многогранника. Это
обеспечивается за счет подбора установочных колец необ-
ходимых размеров, которые размещают на оправке между
фрезами.
Вспомогательные режущие кромки каждой из дисковых
фрез должны отстоять на одинаковом расстоянии от цент-
ра заготовки. Чтобы это обеспечить, необходимо перемеще-
ниями стола в продольном, поперечном и вертикальном
направлениях подвести заготовку к вращающимся фрезам
так, чтобы режущие кромки каждой фрезы одинаково каса-
лись заготовки. Это возможно в том случае, когда диамет-
ры фрез практически одинаковы.
Глава 10. Сложные виды фрезерования 287
При некоторых отклонениях в их размерах поступают
следующим образом. Закрепив в трехкулачковом патроне
пробную заготовку в виде стержня, диаметр которого при-
мерно соответствует диаметру заготовки, подводят образец
к фрезам так, чтобы его центр примерно располагался
между фрезами, и фрезеруют две параллельные грани. За-
тем возвращают заготовку в исходное положение, замеря-
ют полученный размер, поворачивают ее на 180° и снова
фрезеруют эти же грани. Если центр образца не находит-
ся на одинаковом расстоянии между вспомогательными
режущими кромками фрез, то только одна фреза будет
снимать слой металла с одной стороны. Измерив размер
между гранями после второго прохода, определяют, на-
сколько этот размер оказался меньше предыдущего, и по
лимбу поперечной подачи перемещают стол в поперечном
направлении на половину разности в размерах в сторону
фрезы, которая не срезала слоя металла. После этого необ-
ходимо раскрепить образец, а на его место установить за-
готовку, подлежащую обработке в патроне, поднять стол на
величину, обеспечивающую обработку по всей высоте го-
ловки, подвести заготовку к фрезам до касания, включить
продольную подачу стола и профрезеровать первые две
параллельные грани. После,чего возвратить стол в исход-
ное положение, рукояткой довернуть заготовку на нужную
часть окружности и фрезеровать следующие две парал-
лельные грани.
При фрезеровании квадрата набором из двух дисковых
фрез для предохранения поверхности заготовки от вмятин
при закреплении кулачками патрона применяется разрез-
ная втулка из мягкого металла.
В процессе фрезерования набором из двух дисковых фрез
многогранников количество переходов уменьшается в два
раза по сравнению с обработкой аналогичного многогранни-
ка одной фрезой. Настройка станка и делительной головки,
288 Справочник фрезеровщика
сделанная для обработки многогранника у первой детали,
остается неизменной при фрезеровании всей партии.
ВИДЫ И ПРИЧИНЫ БРАКА
При фрезеровании многогранников могут быть допуще-
ны следующие виды брака:
1. Расстояние между двумя параллельными гранями не
соответствует чертежу, основной причиной чего явля-
ется неправильный расчет установочных колец, раз-
мещенных между дисковыми фрезами в наборе, или
неправильная установка глубины резания по лимбу
вертикальной подачи (при фрезеровании концевыми
или торцовыми фрезами).
2. Размеры граней не одинаковы, это получается, если
неверно произведен отсчет поворота заготовки или
неверно'выбрана окружность с отверстиями по боко-
вому делительному диску.
3. Ось стержня смешена относительно оси многогран-
ника, основной причиной чего является радиальное
биение заготовки при закреплении ее в патроне.
4. Увеличенная шероховатость обработанных поверх-
ностей. Это происходит, если работа проводится за-
тупившейся фрезой или подача на зуб больше допу-
стимой.
Глава 10. Сложные виды фрезерования
289
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПРЯМОЗУБЫХ
ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ КОЛЕС
ЭЛЕМЕНТЫ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА
Боковые стороны профиля зубьев изготавливаются по
кривой, называемой эвольвентой. В зубчатом колесе разли-
чают окружности выступов, впадин и делительную.
Окружностью выступов называется окружность, опи-
санная из центра колеса и проходящая по выступам зубьев.
Окружность впадин описывается из центра колеса и прохо-
дит по основанию впадин. В делительной окружности шаг
и угол зацепления зубчатого колеса соответственно равны
теоретическому шагу и углу зацепления исходной (зуборез-
ной) рейки. Она делит высоту зуба на две неравные части
(голову и ножку).
Шагом зубчатого колеса называется расстояние, изме-
ренное между одноименными боковыми поверхностями
двух смежных зубьев по дуге делительной окружности.
Высота ножки зуба — это расстояние, измеренное по
радиусу между диаметром делительной окружности и ок-
ружностью впадин.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС
Зубчатые колеса должны работать плавно, бесшумно,
равномерно вращаясь и сохраняя постоянство передаточно-
го отношения передачи. Эти требования определяются и ус-
танавливаются в зависимости от условий эксплуатации зуб-
чатых колес. Для обеспечения этих качеств они должны
быть изготовлены согласно технологическим условиям ра-
бочего чертежа. Особое внимание при этом следует уделить
10 Слравочнмс фрезеровщика
290
Справочник фрезеровщика
допускаемым биениям диаметра делительной окружности и
толщине зуба, допуск на изготовление которых, в зависимо-
сти от степени точности, указывается на чертеже.
Существует два метода нарезания зубчатых колес: об-
каткой и копированием. Методом обкатки нарезают коле-
са на зубофрезерных станках. Он основан на воспроизве-
дении движений червячной передачи, у которой червяк в
виде фрезы является режущим инструментом, а сопрягае-
мое колесо — нарезаемой заготовкой. Для нарезания зуб-
чатых колес методом обкатки служат червячные модуль-
ные фрезы.
Сущность метода копирования состоит в том, что режу-
щим инструментом ~ дисковой модульной фрезой после-
довательно нарезают впддины зубчатого колеса. Профиль
впадин зубьев в точности соответствует профилю режуще-
го инструмента.
РЕЖУЩИЙ ИНСТРУМЕНТ
Для фрезерования цилиндрических зубчатых колес ме-
тодом копирования на консольно-фрезерных станках ис-
пользуют дисковые модульные фрезы, которые представля-
ют собой фасонную фрезу с затылованными зубьями. Про-
филь режущих кромок таких фрез должен соответствовать
профилю впадин нарезаемого колеса. Они изготавливают-
ся из быстрорежущих сталей и подразделяются на фрезы
для предварительного нарезания (черновые) и окончатель-
ного нарезания (чистовые). У черновых фрез для облегчения
резания передний угол принимают равным 8—10°, у чистовых
он равен нулю. Значение задних углов для всех видов фрез
принимают равным 15°, что соответствует величине вспомо-
гательных задних на боковых сторонах зубьев не менее 3°.
По конструкции дисковые модульные фрезы бывают цель-
Глава 10. Сложные виды фрезерования
291
ные и сборные. Чтобы сохранить профиль зуба, их перета-
чивают по передней поверхности.
Фрезы выбираются в зависимости от величины модуля
и числа зубьев нарезаемого колеса. Так как у двух зубчатых
колес одного и того же модуля, но с разным количеством
зубьев форма впадины не одинакова, то д ля каждого моду-
ля нарезаемых колес требуется столько фрез, сколько раз-
личных чисел зубьев нужно нарезать.
Для сокращения номенклатуры фрез их изготавливают
наборами (табл. 18), например, комплект из 8 фрез применя-
ется для нарезания зубьев колес с модулем до 8 мм, из 15 —
для колес с модулем 9—16 мм и из 26 — для колес с модулем
свыше 16 мм.
Таблица 18
Наборы дисковых модульных фрез
Комплекты из 8 фрез Комплекты из 15 фрез
Номер Фре- зы Число зубь- ев нарезае- мых колес Номер фрезы Число зубь- ев нарезае- мых колес Номер фрезы Число зубьев нарезаемых колес
1 12-13 1 12 5 26-29
2 14—16 Г/2 13 5’/2 30-34
3 17-20 2 14 6 35—41
4 21-25 2'!г 15,16 6'/2 42-54
5 26-34 3 17.18 7 55-79
6 35-54 З’/г 19,20 7V2 80-134
7 55-134 4 21.25 8 135-рейка
8 135-рейка 4% 23-25
УСТАНОВКА И ЗАКРЕПЛЕНИЕ
ЗАГОТОВОК И ФРЕЗЫ
Перед установкой заготовки в центрах делительной го-
ловки необходимо проверить соосность осей центров
292
Справочник фрезеровщика
шпинделя и задней бабки в горизонтальной плоскости и их
параллельность относительно направления продольной по-
дачи фрезерного станка. Это производится с помощью ци-
линдрической оправки и индикатора или штангенрейсмуса.
Дисковую модульную фрезу следует закрепить на цент-
ровой оправке по возможности ближе к шпинделю станка,
ее свободный конец вставить в подшипник подвески.
Для обеспечения симметричного расположения нареза7
емых зубьев по отношений) к диаметральной плоскости об-
рабатываемого колеса ось профиля зубьев модульной фрезы
должна совместиться с осью заготовки. Предварительно это
можно выполнить по вершинам центров делительной голов-
ки или задней бабки. Для окончательной выверки фрезы от-
носительно оси заготовки можно воспользоваться следую-
щим способом. Пробным проходом предварительно нареза-
ют впадину. Затем снимают оправку с заготовкой и, повернув
ее другой стороной, закрепляют в центрах, вводят зубья в
обработанную впадину. При правильной установке заготов-
ки зубья фрезы и впадины колеса должны совместиться^
Установка заготовки на конической центровой оправке
делительной головки и задней бабки производится следую-
щим образом. На цилиндрическую часть центра, вставлен-
ного в шпиндель делительной головки, надевают поводко-
вый хомутик, скрепленный с оправкой и заготовкой, кото-
рая передает вращательное движение от шпинделя при
повороте ее на расчетную часть окружности.
В тех случаях, когда требуется нарезать зубчатое колесо
большего диаметра, чем высота от шпинделя до делитель-
ной головки над столом станка, оно может быть закрепле-
но на концевой оправке или в патроне с вертикальным по-
ложением оси шпинделя делительной головки.
Во всех случаях после закрепления заготовки следует
обязательно проверить радиальное биение ее поверхности.
Оно, как правило, не должно превышать 0,03 мм.
Глава 10. Сложные виды фрезерования 293
РЕЖИМ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
В зависимости от величины модуля нарезаемого колеса
и требуемой шероховатости боковых сторон зубьев фрезе-
ровать каждую впадину можно за один или несколько про-
ходов. Когда модуль колеса не превышает 3 мм, глубину
фрезерования устанавливают из расчета t = 2,25 m. При
фрезеровании каждой впадины за несколько проходов при-
пуск на чистовой проход не должен превышать 0,2 мм на
одну сторону.
Учитывая довольно трудные условия работы дисковых
модельных фрез, их высокую стоимость, следует устанавливать
подачу на зуб не более 0,05 мм/зуб, а скорость резания — 15—
20 м/мин. По принятой скорости резания определяют час-
тоту вращения фрезы в минуту и минутную подачу, на ко-
торые настраивают станок.
ПРИЕМЫ И СПОСОБЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
ЗУБЬЕВ
До начала фрезерования необходимо определить число
оборотов рукоятки УДГ, выбрать требуемую окружность с
отверстиями на боковом делительном диске, настроить его
сектор и в отверстие выбранной окружности вставить фик-
сатор рукоятки. Включить вращение шпинделя, рукояткой
продольной и вертикальной подачи стола подвести заготов-
ку до легкого соприкосновения ее наивысшей точки с фре-
зой. После этого продольной подачей отводят стол с заго-
товкой из-под фрезы, лимбовое кольцо вертикальной пода-
чи устанавливают на нулевое деление и поднимают стол на
глубину резания, равную 2,25 m (при фрезеровании за один
проход). Затем стопорят консоль на станине, перемещают
стол с заготовкой до фрезы, производят врезание, включают
294
Справочник фрезеровщика
продольную механическую подачу и фрезеруют первую впа-
дину на необходимую длину. После этого выключают вра-
щение фрезы, возвращают стол в первоначальное положе-
ние, освобождают шпиндель делительной головки, враще-
нием рукоятки относительно бокового делительного диска
поворачивают заготовку на необходимое число оборотов
(или части оборота), снова закрепляют шпиндель и обраба-
тывают вторую и последующие впадины колеса.
После фрезерования первых двух впадин рекомендует-
ся проверять толщину зуба и при необходимости провести
сверку размеров с чертежом и между собой для всех зубьев.
КОНТРОЛЬ ЭЛЕМЕНТОВ ЗУБЧАТЫХ
КОЛЕС
Обычно у зубчатых колес, обрабатываемых дисковыми
модульными фрезами (в случае, если точность их изготов-
ления не превышает 9—11 степени точности), достаточно
проверить толщину зуба при постоянной хорде и радиаль-
ное биение профиля зубьев.
Толщину зуба с точностью измерения 0,02 мм прове-
ряют кромочным штангензубомером. Он состоит из двух
взаимно перпендикулярных штанг, на которых нанесены
деления в миллиметрах, рамок с нониусами. Нониус и
рамка связаны с губкой, а рамка — с высотной линейкой.
Точную установку нониуса на размер производят с навин-
чиванием гаек на микрометрические винты, связанные с
рамками.
Чтобы измерить толщину зуба, ребро высотной линей-
ки устанавливают на его выступ и при помощи губок изме-
ряют его толщину. По разности между полученной величи-
ной и расчетной или заданной чертежом (с учетом простав-
ленных отклонений) судят о правильности размера.
Глава 10. Сложные виды фрезерования 295
Важным показателем годности зубчатого колеса являет-
ся радиальное биение профиля зубьев в пределах допусти-
мой нормы. При наличии биения нарушается нормальная
работа зубчатой передачи, и нередко по этой причине про-
исходит поломка механизма. Величина радиального биения
профиля зубьев обрабатываемого колеса зависит от многих
причин, основными из которых являются: биение оправки,
на которой закреплена заготовка, биение переднего центра
шпинделя делительной головки.
В условиях единичного производства радиальное биение
профиля зубьев на делительной окружности измеряется
индикатором с использованием стального шлифовального
ролика. Зубчатое колесо закрепляется на оправке, в центрах
приспособления или делительной головки задней бабки.
Ролик, диаметр которого принимается равным 1,475 мм,
размещают во впадине зубьев колеса. Измерительным
штифтом индикатора, закрепленного на стойке и установ-
ленного на столе контрольного приспособления или стан-
ка, касаются (с небольшим натягом) ролика. Поворачива-
ют зубчатое колесо с оправкой в центрах и по отклонению
стрелки индикатора определяют наивысшую точку ролика,
который затем помещают в соседнюю впадину, и поворачи-
вают колесо до тех пор, пока стрелка индикатора не пока-
жет его наивысшую точку во второй впадине. Обычно ролик
размещают в четырех, расположенных в диаметральных
плоскостях, впадинах. По разности отклонений стрелки
индикатора определяют радиальное биение профиля зубь-
ев на делительной окружности.
ВИДЫ И ПРИЧИНЫ БРАКА
При фрезеровании зубчатых колёс могут быть допуще-
ны следующие виды брака:
296
Справочник фрезеровщика
1. Количество зубьев нарезанного оказалось больше или
меньше заданного. Причиной этого является ошибка
при расчете числа оборотов рукоятки или при делении.
2. Неравномерный шаг зубьев с разной толщиной, что
бывает из-за небрежности фрезеровщика при отсче-
те числа промежутков по диску, из-за неумения
пользоваться раздвижным сектором или если при де-
лении рукоятки УДГ производилось в разных на-
правлениях.
3. Неправильная высота и толщина зуба. Это происхо-
дит из-за ошибки при установке глубины фрезерова-
ния или если лимбовое кольцо не обеспечивает точ-
ность отсчета.
4. Профиль зубьев несимметричен относительно диа-
метральной плоскости, что бывает, если не произве-
дена установка фрезы по центру шпинделя делитель-
ной головки.
5. Размеры зубьев по толщине, высоте и шагу не соответ-
ствуют требованиям чертежа вследствие неверного
выбора фрезы номера или комплекта или по модулю.
6. Завышенная шероховатость боковых сторон профи-
ля, что происходит при работе затупившейся фрезой
или принята большая подача на зуб.
7. Биение диаметра делительной окружности, причиной
которого является биение центра делительной голов-
ки или оправки, на котором закреплена заготовка.
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕЕК
Рейку можно рассматривать как часть зубчатого колеса
с бесконечно большим радиусом.
Обычно рейки фрезеруют на специальных станках. Но
рейки малой длины, к которым не предъявляются высокие
Глава 10. Сложные виды фрезерования
297
требования по параметрам зубьев, можно обрабатывать на
горизонтально-фрезерных станках. Заготовку размещают
параллельно оси шпинделя и закрепляют в специальное
приспособление, или на столе станка с помощью упоров,
прижимов и прихватов. Перед окончательным закреплени-
ем и после него необходимо выверить поверхность заготов-
ки, на которой будут нарезаны зубья, в горизонтальной
плоскости. Для этого можно воспользоваться штангенрей-
смусом или индикатором со стойкой. При этом одна из бо-
ковых сторон должна находиться в плоскости, параллель-
ной поперечной подаче.
В качестве режущего инструмента применяют дисковые
модульные фрезы № 8 из комплекта для нарезания зубчатых
колес.
ПРИЕМЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ
Фрезерование первой канавки начинают от торца рей-
ки, чтобы толщина первого зуба не превышала толщину
остальных зубьев. Перед обработкой первой канавки стол
перемещают в продольном направлении до соприкоснове-
ния заготовки с вращающейся фрезой. Затем отводят заго-
товку из-под фрезы, поворотом рукоятки вертикальной
подачи устанавливают глубину резания (2,25 т), включают
продольную подачу стола и фрезеруют первую канавку.
После этого останавливают вращение фрезы, возвращают
стол с заготовкой в исходное положение, по лимбу попереч-
ной подачи перемещают его на величину, равную шагу рей-
ки, и фрезеруют вторую канавку. Затем обязательно прове-
ряют толщину зуба штангенрейсмусом. Следующие зубья
фрезеруют в той же последовательности.
Следует отметить, что отсчет величины поперечного пере-
мещения стола по лимбу поперечной подачи недостаточно
298
Справочник фрезеровщика
точен, поэтому погрешности нарезанных зубьев по шагу
будут значительными. Более точно это можно сделать по
шкале индикатора, закрепленного в индикаторном упоре на
поперечных направляющих консоли.
При фрезеровании зубьев рейки, длина которой превы-
шает величину перемещения стола в поперечном направле-
нии, используют накладную головку, закрепляемую на на-
правляющих станины горизонтально-фрезерного станка.
Шпиндель такой головки поворачивают относительно вер-
тикальной оси на угол 90‘.
С помощью накладных поворотных головок можно фре-
зеровать зубья рейки дисковыми одноугловыми фрезами с
углом профиля 40°, повернув шпиндель головки относи-
тельно вертикальной оси на угол 70°.
Глава 11. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА
ФРЕЗЕРОВЩИКА
Под рабочим местом подразумевается определен-
ный участок производственной площади, на ко-
тором размещаются станок и другие устройства,
необходимые для выполнения работы.
Рабочее место должно быть организовано так, чтобы
фрезеровщику не требовалось делать лишних движений,
которые, кроме производительной потери времени, вызы-
вают дополнительную утомляемость.
Большое значение имеет расположение предметов на
рабочем месте. Все, что рабочий берет правой рукой, дол-
жно находиться справа, а то, что берутся левой рукой, —
слева. Все, что чаще требуется, должно быть ближе. Каждый
предмет должен иметь свое постоянное место, так как это
создает привычные движения и автоматизм в работе, ис-
ключает потерю времени на поиски инструмента.
На рабочем месте, кроме станка, должны быть установ-
лены инструментальная тумбочка для хранения небольших
приспособлений, инструментов, обтирочных и смазочных
300
Справочник фрезеровщика
материалов и других предметов постоянного пользования,
подставка или тележка с ящиками для заготовок и готовых
деталей, деревянная решетка для защиты ног фрезеровщи-
ка от стружки и сырости. Кроме того, рабочее место долж-
но быть оснащено грузоподъемным устройством — моно-
рельсом или поворотной консолью с электротельфером.
Организация рабочего места зависит от характера вы-
полняемых работ, габаритов обрабатываемых деталей. Од-
нако можно рекомендовать типовую планировку рабочего
места, которая наиболее удобна при выполнении универ-
сальных работ. Слева от рабочего, примерно на расстоянии
вытянутой руки, находится тележка с ящиками для готовых
деталей и заготовок, справа на таком же расстоянии уста-
навливается инструментальная тумбочка. Перед станком на
полу лежит деревянная решетка. Рабочая зона станка за-
крывается защитным экраном подъемного типа.
При обработке мелких деталей небольшие ящики для
заготовок и готовых деталей целесообразно располагать
непосредственно на столе станка по обе стороны от зажим-
ного приспособления.
Крупные приспособления постоянного пользования
(тиски, делительная головка, поворотные плиты и столы)
должны храниться в непосредственной близости от станка
на специальных стеллажах.
ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ
БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
НА ФРЕЗЕРНОМ СТАНКЕ
Во избежание травматизма и несчастных случаев фрезе-
ровщик обязан строго соблюдать меры предосторожности,
которые обусловлены правилами техники безопасности.
Глава 11. Организация труда и техника...
301
До начала работы необходимо:
♦ привести в порядок рабочую одежду: застегнуть об-
шлага рукавов, заправить одежду так, что не было
свисающих концов, спрятать волосы;
♦ подготовить рабочее место: убрать все лишнее, подго-
товить и аккуратно разложить инструменты и при-
способления, сложить заготовки в предназначенную
для них тару;
♦ проверить состояние станка и убедиться в исправно-
сти ограждений, заземляющего провода, пусковых и
тормозных устройств, рукояток и маховичков управ-
ления станком;
♦ проверить наличие и состояние деревянной поднож-
ной решетки. Она должна быть прочно собранной,
сухой и не иметь сквозных металлических креплений.
В течение работы необходимо:
♦ надежно закреплять инструменты, приспособления и
заготовки. Установку, смену и съем фрез производить
^ только в рукавицах;
♦ не пользоваться неисправными или значительно
изношенными приспособлениями, ключами и оп-
равками;
♦ устанавливая на станок тяжести массой более 16 кг
(для девушек — свыше 10 кг), применять подъем-
ные устройства или прибегать к помощи подсобно-
го рабочего;
♦ во время работы станка не производить установку и
снятие заготовок и инструментов, измерения, регули-
ровку, чистку и смазку станка;
♦ не облокачиваться на станок и не прижиматься к нему
во время работы;
♦ для защиты себя и окружающих от стружки при рабо-
те твердосплавными фрезами пользоваться защитным
экраном и очками;
302
Справочник фрезеровщика
♦ не удалять стружку со станка голыми руками или сжа-
тым воздухом. Пользоваться для этого щеткой или
специальным скребком;
♦ соблюдать порядок на рабочем месте: правильно
укладывать заготовки и детали, не загромождать
проходы, своевременно убирать стружку, следить,
чтобы пол не заливался охлаждающей жидкостью и
маслом, под ногами иметь сухую деревянную ре-
шетку;
♦ не открывать дверцы электрошкафов и не произво-
дить какую-либо регулировку электроаппаратуры;
♦ при появлении искр на деталях станка или ощущении
действия тока при соприкосновении с ними работу
следует прекратить и принять меры по исправлению
электропроводки электриком;
♦ в ночное время светильник местного освещения отре-
гулировать так, чтобы свет не слепил глаза;
♦ станок во время работы нельзя оставлять без надзора.
При любом, даже кратковременном, уходе с рабоче-
го места нужно выключать электродвигатель.
По окончании работы необходимо: отключить станок от
электросети. Очистить и смазать его. Убрать и привести в
порядок рабочее место. Обо всех недостатках в работе стан-
ка сообщить сменщику и мастеру.
Техника безопасности включает систему мероприятий,
направленных на обеспечение безопасных условий труда,
разработку мероприятий по предупреждению производ-
ственных травм.
Травмой называется телесное повреждение, в результа-
те которого наступает временная или постоянная потеря
трудоспособности. Травмы подразделяются на производ-
ственные и связанные с производством. Производственная
травма — это травма, которая получена на производстве при
выполнении основной работы или на территории предпри-
Глава 11. Организация труда и техника... 303
ятия. Травма, полученная в пути следования на работу или
с работы, — связанная с производством.
Чтобы предотвратить травмы, каждый рабочий должен
знать основные правила поведения на территории, в цехах
предприятия и безопасной работы на металлорежущих
станках.
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА
ПОВЕДЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Особую опасность на территории предприятия пред-
ставляют движущийся транспорт, противопожарные бас-
сейны, открытые колодцы, неизолированная электропро-
водка и т. д. Поэтому, находясь на территории завода, необ-
ходимо соблюдать следующие основные правила:
♦ ходить по территории завода можно в местах, пред-
назначенных для пешеходов;
♦ запрещается ходить по проезжей части дорог;
♦ переходить железнодорожные пути следует только в
тех местах, где это разрешено;
♦ запрещается проходить под перемещающимися груза-
ми, каким бы способом они ни транспортировались;
♦ не проходить близко от движущегося транспорта с
грузами;
♦ категорически запрещено купание в противопожар-
ных бассейнах, так как в них, как правило, находит-
ся техническая вода с отходами производства, содер-
жащими самые различные ядовитые примеси;
♦ на территории предприятия нельзя самовольно про-
изводить земляные работы, так как, не зная, где про-
ходит силовая линия высокого напряжения, можно
304 Справочник фрезеровщика
нарушить изоляцию, что приведет к самым тяжелым'
последствиям.
ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ
В МЕХАНИЧЕСКИХ ЦЕХАХ
Особую опасность в механических цехах представляют
различные погрузчики и прочий транспорт, не огражденные
части станков, длинные и незащищенные вращающиеся прут-
ки, открытая электропроводка или аппаратура электрообору-
дования, сливная и мелкая разлетающаяся стружка и т. д.
Поэтому, находясь в механическом цехе, фрезеровщик
должен:
♦ быть внимательным при нахождении на проезжей ча-
сти цеха или при переходе через нее;
♦ проходя возле станков, остерегаться сливной и длин-
ной витой стружки, так как она может травмировать
ноги, а мелкая и сильно разлетающаяся — глаза и
лицо;
♦ не подходить близко к движущимся частям станков,
открытым вращающимся и незащищенным механиз-
мам;
♦ не стоять и не проходить под перемещающимися гру-
зами, грузоподъемными механизмами;
♦ не ходить без необходимости по узким проходам, не
приближаться близко к работающим станкам, не со-
прикасаться с их органами управления;
♦ проходя по участку, где складированы заготовки, го-
товые детали, нужно быть особенно внимательным,
так как самопроизвольно может разрушиться шта-
бель, что приведет к травме.
Глава 11. Организация труда и техника...
305
ИНСТРУКТАЖ ПО ТЕХНИКЕ
БЕЗОПАСНОСТИ
Существуют два основных вида инструктажей: вводный
и на рабочем месте. Последний, в свою очередь, делится на
первичный, повторный и внеочередной.
ВВОДНЫЙ ИНСТРУКТАЖ
Этот инструктаж проводится инженером отдела по тех-
нике безопасности для всех вновь поступающих на работу:
рабочих, инженерно-технических работников и служащих.
Его цель — дать общие знания по технике безопасности,
производственной санитарии, правилам поведения на тер-
ритории и в цехах предприятия.
Вводный инструктаж проводится в отделе по технике
безопасности, оборудованном наглядными пособиями, где
поступающие на работу должны быть ознакомлены:
♦ с правилами внутреннего трудового распорядка и по-
ведения на территории предприятия, в производ-
ственных и вспомогательных помещениях, а также со
значением предупредительных надписей, плакатов,
знаков, звуковой и световой сигнализации;
♦ со специфическими условиями отдельных цехов, уча-
стков, производств, а также соответствующими мера-
ми предупреждения несчастных случаев. При этом
особое внимание обращается на применение в произ-
водстве различных растворителей, кислот, легковос-
пламеняющихся жидкостей и т. д.;
♦ с отдельными характерными обстоятельствами и
причинами несчастных случаев, происшествий в
результате допущенных нарушений правил, инет-
306
Справочник фрезеровщика
рукций по технике безопасности и производственной
дисциплины;
♦ с основными требованиями, относящимися к самим
работающим, по производственной санитарии и лич-
ной гигиене, рабочей одежде и обуви во время рабо-
ты на производстве;
♦ с общими правилами электробезопасности, способа-
ми оказания первой помощи пострадавшему;
♦ с содержанием и задачей инструктажа на рабочем месте.
Окончательное оформление на работу производится
только после того, как поступающий на предприятие полу-
чит вводный инструктаж по технике безопасности и произ-
водственной санитарии.
ИНСТРУКТАЖ НА РАБОЧЕМ МЕСТЕ
Инструктаж проводится мастером производственного
участка непосредственно на рабочем месте в форме живой
беседы и подкрепляется примерами безопасных методов
работы, а также подробным разбором случаев нарушения
производственной дисциплины, правил и инструкций по
безопасным методам работы и последствий, которые про-
изошли или могли произойти в результате допущенных
нарушений.
Первичный инструктаж на рабочем месте производит-
ся перед допуском к работе в цехе или на участке для всех
вновь принятых рабочих или переведенных из других цехов,
с одной работы на другую, с одного оборудования на другое.
На первичном инструктаже изучаются:
♦ общее понятие о технологическом процессе на учас-
тке и возможных опасностях;
♦ устройство станка с указанием опасных зон и защит-
ных ограждений;
Глава 11. Организация труда и техника...
307
♦ порядок подготовки к работе, проверка исправности
станка, приспособлений, режущих инструментов и т. д.;
♦ назначение и правила пользования предохранитель-
ными и индивидуальными защитными средствами;
♦ требования к рабочей одежде, обуви, головным убо-
рам и правильному их ношению во время работы;
♦ правильная организация и содержание рабочего мес-
та, правила и безопасные способы эксплуатации
транспортных средств, грузоподъемных механизмов;
♦ правила поведения работающих в цехе и на участке,
необходимость строгого соблюдения производствен-
ной дисциплины и технологии, а также конкретные
требования для данного вида работы.
ПОВТОРНЫЙ ИНСТРУКТАЖ
Этот вид инструктажа по технике безопасности прово-
дится для всех рабочих независимо от их квалификации,
стажа и опыта работы не реже одного раза в 3 месяца. Он
проводится на рабочем месте по такой же программе, что и
первичный инструктаж, и его цель — убедиться в четком
знании рабочими требований, изложенных в правилах и
инструкции по данной работе.
ВНЕОЧЕРЕДНОЙ ИНСТРУКТАЖ
Он проводится в тех случаях, когда происходит измене-
ние технологического процесса, или нарушение работаю-
щими правил техники безопасности.
308
Справочник фрезеровщика
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
Пожарная безопасность — состояние объекта, при кото-
ром исключается возможность пожара, а в случае его воз-
никновения предотвращается воздействие на людей опас-
ных факторов пожара и обеспечивается защита материаль-
ных ценностей. Пожарная безопасность обеспечивается
системой предотвращения пожара и системой пожарной
защиты. Система предотвращения пожара — комплекс
организационных мероприятий и технических средств, на-
правленных на исключение возможности пожара. Система
пожарйой защиты — комплекс организационных меропри-
ятий и технических средств, направленных на предотвраще-
ние воздействия на людей опасных факторов пожара и ог-
раничение материального ущерба от него.
Система предотвращения пожара и система пожарной
защиты должны разрабатываться по каждому конкретному
объекту. При этом должна быть обеспечена безопасность
людей в любом месте объекта. Опасными факторами пожа-
ра, воздействующими на людей, являются: открытый огонь
и искры, повышенная температура воздуха и предметов,
токсичные продукты горения, обрушение зданий, сооруже-
ний, установок, взрыв, дым. Пожары происходят в резуль-
тате неосторожного обращения с огнем, небрежности рабо-
чего и по другим причинам. Огнеопасные материалы (бен-
зин, керосин, растворители, масляные тряпки, обтирочные
материалы и др.) необходимо хранить в специально отве-
денных для этого местах. Курить у станка и бросать окурки
на пол запрещается. По окончании работы или при переры-
вах в работе надо обязательно выключить все электродвига-
тели станка и местное освещение. Рабочему категорически
запрещается самостоятельно исправлять повреждения в
электрооборудовании и электропроводке станка. При лю-
бых неисправностях электрооборудования (перегреве или
Глава 11. Организация труда и техника...
309
остановке электродвигателей и др.) следует немедленно
вызвать электротехника.
В случае возникновения пожара надо выключить все
электродвигатели и по ближайшему телефону или специ-
альным сигналом вызвать пожарную команду. До ее прибы-
тия следует тушить пожар собственными силами, пользуясь
огнетушителями, песком, брезентом и другими подручны-
ми средствами. Горящий бензин, керосин, нефть, смазоч-
ные масла следует тушить пенными огнетушителями.
При пожаре нельзя выбивать окна, так как при этом уве-
личится приток кислорода, способствующего усилению огня.
Для проведения мероприятий по охране от пожаров
организуются добровольные дружины из числа рабочих,
инженерно-технических работников и служащих. На доб-
ровольную пожарную дружину возлагается: осуществление
контроля за выполнением и соблюдением в цехе противо-
пожарного режима; надзор за исправным состоянием пер-
вичных средств пожаротушения; вызов пожарных команде
случае возникновения пожара и принятие немедленных мер
по тушению пожара имеющимися в цехе средствами.
На каждом предприятии инженерно-техническим персона-
лом должны быть разработаны цеховые (объектовые) противо-
пожарные инструкции. В инструкциях предусматриваются об-
щие меры пожарной безопасности, противопожарный режим,
специальные мероприятия в зависимости от характера техноло-
гического процесса, способы вызова пожарной охраны и т. д.
На промышленных предприятиях должна проводиться
повседневная пожарно-профилактическая работа. Непо-
средственная ответственность за состояние пожарной безо-
пасности и соблюдение правил противопожарного режима
на отдельных объектах (цех, участок, склад, и т. д.) возла-
гается на начальников объектов. Во время пожара важно
соблюдать спокойствие и беспрекословно выполнять все
распоряжения руководителей производства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Аршинов В. А. Резание металлов, режущий инстру-
мент. М., 1976.
2. Барбашов Ф. А. Фрезерное дело. М., 1980.
3. Барбашов Ф. А. Резьбофрезерные работы. М., 1977.
4. Барбашов Ф. А. Фрезерные и зуборезные работы. М.,
1983.
5. Бергер И. И. Фрезерное дело. М., 1980.
6. Блюмберг В. А. Справочник фрезеровщика. Л., 1984.
7. Зазерский Е. И. Справочник фрезеровщика. Л., 1985.
8. Зазерский Е. И. Обработка металлов. М., 1978.
9. Кувшинский В. В. Фрезерование. М., 1975.
10. Кудрявцев В. Н. Детали машин. Л., 1988.
11. Лернер П. С. Токарное и фрезерное дело..М., 1986.
12. Пикус М. Ю. Справочник фрезеровщика. М., 1985.
13. Степин П. А. Сопротивление металлов. М., 1988.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ..............................3
Глава 1. ОСНОВЫ ФРЕЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ
МЕТАЛЛОВ..............................6
ПОНЯТИЕ О ПРОЦЕССЕ РЕЗАНИЯ МЕТАЛЛОВ.6
ПОНЯТИЕ О ГЕОМЕТРИИ РЕЗЦОВ........ 10
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ФРЕЗАХ........... 14
ЭЛЕМЕНТЫ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ
ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ.................. 18
ВСРЕЧНОЕ И ПОПУТНОЕ ФРЕЗЕРОВАНИЕ...22
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ФРЕЗЕРОВЩИКА
И ЕГО ОБСЛУЖИВАНИЕ................24,
Глава 2. ФРЕЗЕРНЫЕ СТАНКИ............30
РАЗНОВИДНОСТИ И МАРКИРОВКА ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКОВ............................30
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНСОЛЬНО-ФРЕЗЕРНЫХ
СТАНКАХ............................31
УСТРОЙСТВО СТАНКОВ.................33
МАРКИРОВКА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ.......40
УПРАВЛЕНИЕ СТАНКАМИ............... 42
ТИПОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ.43
312 Справочник фрезеровщика
УХОД ЗА СТАНКАМИ................................46
МОДЕРНИЗАЦИЯ ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ..................50
ИСПЫТАНИЕ И ПРОВЕРКА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКОВ
НА ТОЧНОСТЬ.....................................52
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ
НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ............................56
Глава 3. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ..........................59
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ..................59
Деформация тела под воздействием внешних сил ... 67
Внутренние силы и напряжения................. 69
Деформации растяжения и сжатия............... 71
Деформация сдвига..................................................... 74
Деформация кручения.......................... 74
Деформация изгиба............................ 75
Упругая и пластическая деформация разрушения.... 76
Усталость.................................... 78
Ползучесть................................... 79
Кристаллическая структура.................... 81
Скольжение и дислокации.......................82
МАТЕРИАЛЫ.......................................83
Черные металлы................................83
Цветные металлы....................................................... 94
Твердые сплавы............................... 96
Минералокерамические материалы...............102
Глава 4. ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ В ПРОЦЕССЕ
ФРЕЗЕРОВАНИЯ............................ 106
РАБОТА РЕЗЦА И ФРЕЗЫ..........................106
Содержание
313
Виды стружек...........................................107
Физические явления при резании.........................108
КЛАССИФИКАЦИЯ ФРЕЗ....................................... 109
Фрезы общего назначения.......................................... 109
Сведения о геометрии фрез..................................... 111
РЕЖИМЫ РЕЗАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ
ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ..........................................112
Режим резания......................................... 112
Охлаждение и смазка при резании........................... 114
Глава 5. СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ
ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ........................................ 116
ПОНЯТИЕ О ПРОИЗВОДСТВЕННОМ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССАХ...............................117
ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.......................119
ПОНЯТИЕ О БАЗАХ И ИХ ВЫБОРЕ...............................124
Общие сведения о базах............................................. 125
Выбор технологических баз..............................127
Базирование обрабатываемых деталей.....................128
Базирование заготовок.............................................. 134
Общие и межпереходные припуски на обработку.... 135
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ..............................136
Построение технологического маршрута
фрезерной обработки....................................137
Принципы построения технологического
процесса...................................................................... 140
Оформление маршрутной и операционной карт
механической обработки.......................................... 143
Оформление технологического маршрута............. 145
СОКРАЩЕНИЕ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ.................................153
314
Справочник фрезеровщика
ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
И ЗУБООБРАБОТКЕ..........................159
Глава 6. ОСНОВЫ ТЕОРИИ РЕЗАНИЯ
МЕТАЛЛОВ.................................. 161
НАРОСТ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ..............162
УСАДКА СТРУЖКИ...........................165
ТЕПЛОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ.......167
ШЕРОХОВАТОСТЬ ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ..168
ВИБРАЦИИ ПРИ РЕЗАНИИ МЕТАЛЛОВ............168
УДАЛЕНИЕ ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ СТРУЖКИ
ОТ РЕЖУЩЕЙ КРОМКИ РЕЗЦА..................169
ФРЕЗЫ....................................170
Особенности изготовления фрез.........177
Заточка фрез..........................180
Износ фрезы.......................... 191
Стойкость фрезы.......................193
ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ.......196
Глава 7. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПЛОСКИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ............................. 198
ПОНЯТИЕ О ПЛОСКОСТЯХ И ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ......................198
Средства измерения и контроля плоскостей.200
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК НА СТАНКЕ............201
ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛОСКОСТЕЙ И ИХ
УСТАНОВКА НА СТАНКЕ......................206
Способы и методы обработки плоскостей.211
ВЫБОР РЕЖИМОВ РЕЗАНИЯ ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ
ПЛОСКОСТЕЙ...............................215
Содержание 315
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ
И ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЛОСКОСТЕЙ.............217
ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ СОПРЯЖЕННЫХ
ПЛОСКОСТЕЙ............................226
ФРЕЗЕРОВАНИЕ НАКЛОННЫХ ПЛОСКОСТЕЙ
И СКОСОВ..............................227
БРАК ПРИ ФРЕЗЕРОВАНИИ ПЛОСКОСТЕЙ И ЕГО
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ........................229
Глава 8. ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ
УСТУПОВ, ПАЗОВ, КАНАВОК,
РАЗРЕЗАНИЕ МЕТАЛЛА......................232
ВИДЫ УСТУПОВ, ПАЗОВ, КАНАВОК И ТРЕБОВАНИЯ
К НИМ.................................232
ФРЕЗЫ ДЛЯ ОБРАБОТКИ УСТУПОВ, ПАЗОВ,
КАНАВОК И ОСОБЕННОСТИ ИХ УСТАНОВКИ
НА СТАНКЕ........................... 233
ВЫБОР ФРЕЗ ДЛЯ ОБРАБОТКИ УСТУПОВ И ПАЗОВ ...234
Особенности установки фрез на станке
при фрезеровании уступов и пазов....235
ФРЕЗЕРОВАНИЕ УСТУПОВ..................236
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПАЗОВ....................238
Особенности фрезерования шпоночных пазов.240
БРАК УСТУПОВ, ПАЗОВ, КАНАВОК И ЕГО
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ........................243
РАЗРЕЗАНИЕ МЕТАЛЛА И ПРОРЕЗАНИЕ ШЛИЦЕВ.....244
ФРЕЗЕРОВАНИЕ УГЛОВЫХ КАНАВОК
НА ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗАГОТОВКАХ..........247
Виды и причины брака................249
ВИДЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ КАНАВОК.............250
316
Справочник фрезеровщика
ФРЕЗЕРОВАНИЕ КУЛАЧКОВЫХ МУФТ................................252
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ВИНТОВЫХ КАНАВОК...............................254
Образование винтовой линии и ее элементы.................254
Образование винтовых канавок на фрезерных
станках..................................................255
Расчет передаточного отношения и числа зубьев
сменных колес гитары.....................................256
Последовательность наладки станка
и делительной головки для фрезерования
винтовых канавок....................................................... 257
Виды и причины брака.... ........................ 259
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ТИПОВЫХ ДЕТАЛЕЙ................................260
Глава 9. ФРЕЗЕРОВАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ
ПАЗОВ И ФАСОННЫХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ...................................................263
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СПЕЦИАЛЬНЫХ ПАЗАХ ;........................263
Фрезерование пазов типа «ласточкин хвостз..........264
Фрезерование Т-образных пазов............................266
ОБЩИЕ СВВДЕНИЯ О ФАСОННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ ..268
Фрезерование фасонных поверхностей
по накладным копирам..............................271
Фрезерование фасонных поверхностей
фасонными фрезами........................................276
Виды и причины брака.....................................279
Глава 10. СЛОЖНЫЕ ВИДЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ.. 281
УСТАНОВКА ЗАГОТОВОК НА УДГ..................................281
ФРЕЗЕРОВАНИЕ МНОГОГРАННИКОВ.................................285
Способы фрезерования.............................................. 285
Виды и причины брака.....................................288
Содержание 317
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ПРЯМОЗУБЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
КОЛЕС....................................289
Элементы зубчатого колеса.............289
Фрезерование зубчатых колес...........289
Режущий инструмент....................290
Установка и закрепление заготовок и фрезы.291
Режим фрезерования....................293
Приемы и способы фрезерования зубьев..293
Контроль элементов зубчатых колес.....294
Виды и причины брака..................295
ФРЕЗЕРОВАНИЕ ЗУБЧАТЫХ РЕЕК...............296
Приемы фрезерования.....;.............297
Глава 11. ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА И ТЕХНИКА
БЕЗОПАСНОСТИ...............................299
ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО МЕСТА ФРЕЗЕРОВЩИКА.... 299
ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
ПРИ РАБОТЕ НА ФРЕЗЕРНОМ СТАНКЕ...........300
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ
ПРЕДПРИЯТИЙ..............................303
ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ В МЕХАНИЧЕСКИХ
ЦЕХАХ.................................. 304
ИНСТРУКТАЖ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ.......305
Вводный инструктаж....................305
Инструктаж на рабочем месте...........306
Повторный инструктаж..................307
Внеочередной инструктаж...............307
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ....................308
ЛИТЕРАТУРА...,...........................310