Для чего нужны т образные пазы на фрезерном станке
Фрезерование Т-образных пазов
Количество деталей в партии определяет выбор способов обработки пазов и применяемых режущих инструментов. Так, при фрезеровании единичных деталей Т-образный паз целесообразно обрабатывать на вертикально-фрезерном станке. Первоначально концевой фрезой фрезеруют прямоугольный паз шириной А и глубиной H.
Внутреннюю часть шириной Б и высотой В обрабатывают специальной концевой фрезой для Т-образных пазов (рис. 81). Такая фреза состоит из рабочей части 1 с элементами и геометрией дисковых пазовых фрез с разнонаправленными зубьями, конического хвостовика 3 с конусом Морзе и гладкой шлифованной цилиндрической шейки 2, 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 станках, а нижнюю часть каждого паза — фрезами для Т-образных пазов на вертикально-фрезерных станках.
Последовательность фрезерования Т-образных пазов рассмотрим на примере обработки двух пазов в одной детали (рис. 82, а). Первоначально концевой фрезой диаметром 14 мм фрезеруют первый прямоугольный паз шириной 14 мм и глубиной 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 (рис. 82, б).
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 фрезерования 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 необходимую длину.
В Т-образных пазах предусматриваются фаски, которые обрабатывают (рис. 82, г) концевыми одноугловыми (с обратным конусом) 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 происходит вследствие неправильного выбора диаметра концевой фрезы или ширины дисковой фрезы, а также в случае биения режущей части фрез.
2. Ширина внутренней части паза и его высота меньше заданных размеров. Причиной брака является работа фрезой, размеры которой по диаметру и ширине меньше заданных (в результате большого числа переточек).
3. Высота паза по всей длине детали не одинакова, что происходит в случае, если фрезеровщик не выверил заготовки в горизонтальной плоскости.
Обработка пазов и уступов
Продолжаем публикацию материалов из Справочника фрезеровщика под редакцией В.Ф. Безъязычного. На этот раз разберем обработку пазов и уступов на обрабатывающих фрезерных станках.
Уступом называют выемку, ограниченную двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, образующими ступень. Деталь может иметь один, два и более уступов (рис. 5.11). В зависимости от формы выемки пазы делятся на прямо-угольные, Т-образные и фасонные (рис. 5.11, а–д). Пазы любого профиля могут быть сквозными, открытыми и закрытыми.
Рис. 5.11. Пазы и уступы:
а–д – формы пазов; е – деталь с пазом и уступом
К обработанным фрезерованием уступам и пазам предъявляют различные технические требования в зависимости от назначения продукции, серийности производства, точности размеров, расположения и шероховатости поверхностей. Все эти требования определяют метод обработки. Фрезерование уступов и пазов осуществляют дисковыми и концевыми фрезами, а также набором дисковых фрез. Кроме того, уступы можно обрабатывать торцовыми фрезами.
Тип и размер дисковой фрезы выбирают в зависимости от размеров обрабатываемых поверхностей и материала заготовки (рис. 5.12). Исходя из этого устанавливают тип фрезы, материал режущей части и основные размеры – В, D, d и z. Для легкообрабатываемых материалов и материалов средней трудности обработки с большой глубиной фрезерования применяют фрезы с нормальным и крупным зубом. Для труднообрабатываемых материалов с небольшой глубиной резания рекомендуется применять фрезы с нормальным и мелким зубом.
Рис. 5.12. Схема фрезерования уступа дисковой фрезой на горизонтально-фрезерном станке
Диаметр фрезы следует выбирать минимально возможным. Чем меньше диаметр фрезы, тем выше ее жесткость и виброустойчивость. Кроме того, с уменьшением диаметра иногда возрастает стойкость фрезы.
При заданной глубине фрезерования необходимо обеспечить гарантированный зазор между установочным кольцом на оправке и заготовкой. Если принять величину зазора равной 6. 8 мм, то минимальный диаметр фрезы определится по соотношению, мм:
где d1 – диаметр установочного кольца, мм.
Дисковыми пазовыми фрезами обрабатывают преимущественно сквозные и открытые пазы. Применение этих фрез позволяет получать наиболее точные пазы; ширину паза можно обработать по 9…10 квалитетам. Пазовые фрезы имеют режущие кромки только на цилиндрической части, для уменьшения трения на боковых поверхностях фрезы предусмотрены поднутрения под углом 2°. По мере перетачивания зубьев ширина фрезы уменьшается, что приводит к изменению размера паза. Зубья этих фрез срезают стружку, размер которой равен ширине паза. При большой глубине резания стружка пакетируется во впадине, что иногда вызывает поломку зуба и фрезы в целом, поэтому эти фрезы используют при фрезеровании неглубоких пазов.
Дисковая трехсторонняя фреза обеспечивает более высокую производительность обработки пазов. Наличие боковых зубьев, а также срезание стружки, размер которой меньше ширины паза, улучшают условия резания, повышают точность размеров паза и качество его поверхностей. Однако недостатком этих фрез является уменьшение размера В (ширина фрезы) после первой же переточки. С целью устранения этого применяют регулируемые по ширине фрезы, которые состоят из двух половинок, имеющих зубья переменного направления на цилиндрической части. Между половинками закладывают кольцо, ширина которого и обеспечивает получение размера В.
Уступы и пазы обрабатывают концевыми фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках (рис. 5.13). Фрезы с нормальными зубьями используют при получистовом и чистовом фрезеровании, а фрезы с крупными зубьями – при черновом. Выбор фрез и определение параметров их работы осуществляется в соответствии с имеющимися рекомендациями.
Рис. 5.13. Схема фрезерования паза концевой фрезой на горизонтально- фрезерном станке, оснащенном отсчетным индикаторным устройством:
1 и 2 – индикаторы
При наладке станка важно правильно установить фрезу. При использовании приспособлений это достаточно просто осуществляется по установам (рис. 5.14). Положение установа задано относительно базовых элементов приспособления размерами L. Как правило, настройка фрезы производится с помощью щупа – металлической пластинки фиксированного размера (1, 3 или 5 мм).
Рис. 5.14. Схемы ориентации фрез по установу:
а, б – концевой; в – дисковой; 1 – уставов; 2 – щуп
Для настройки инструмента по вертикали (рис. 5.14, а) необходимо вручную перемещать консоль станка вверх и щупом проверять взаимное положение инструмента и установа. Инструмент считается настроенным на заданный размер, если щуп проходит плотно и без качки между поверхностью установа и режущей кромкой зуба фрезы. Недопустим резкий подъем консоли до касания зуба фрезы с поверхностью щупа, так как это может привести к выкрашиванию зуба фрезы и повреждению щупа. Иногда на щуп кладут полоску бумаги, и если при повороте фрезы бумага смещается, то для окончательной настройки на заданный размер консоль необходимо приподнять еще на 0,03…0,05 мм.
Настройка инструмента по горизонтали (рис. 5.14, б, в) относительно боковой его поверхности осуществляется также по щупу, но перемещением стола в поперечном направлении.
При отсутствии установа положение фрезы может быть задано по-разному. При невысоких требованиях к точности обработку паза можно выполнить по разметке. При более точных допусках рекомендуются другие способы настройки фрезы. Так, если боковая поверхность заготовки допускает риски, стол с ней подводят к фрезе до появления на поверхности слабого следа от вращающейся фрезы. Установив лимб винта поперечных подач на нулевое деление, заготовку отводят от фрезы в продольном направлении. Затем по лимбу стол перемещают в поперечном направлении в положение, соответствующее требуемому для обработки паза (на рис. 5.15, а – 56 мм).
Рис. 5.15. Схемы настройки фрезы относительно заготовки без установа
Для установки фрезы можно применить плоскопараллельные концевые меры, которые обеспечивают высокую точность настройки. Угольник 1 (cм. рис. 5.15, б) прижимают к поверхности закрепленной заготовки, а в пространство между ним и фрезой 2 помещают блок 3 из плиток (на рисунке – размером 44 мм). При перемещении стола с заготовкой блоком периодически проверяют величину зазора. Установка считается выполненной, если блок плиток плотно и без качки проходит в пространство между угольником и фрезой.
Ориентацию фрезы относительно центра вала выполняют по схеме, показанной на рис. 5.15, в. Размер А между угольником и фрезой должен быть одинаковым как с одной стороны вала, так и с другой. Это определяется с помощью угольника и набора плиток или посредством универсального мерительного инструмента.
При обработке партии заготовок процесс настройки можно облегчить использованием устройства с двумя индикаторами, которое позволяет быстро и точно установить стол с заготовкой в требуемое положение после его смещения в поперечном и вертикальном направлениях. При настроенном станке индикаторы 1 и 2 устройства (см. рис. 5.13) устанавливают на ноль. Нулевое положение стрелки индикатора 1 определяет фиксированное положение стола в поперечном направлении, а индикатора 2 – в вертикальном. После смещения стола точная установка его в заданное положение не вызывает затруднений.
Погрешность в получении размеров при обработке во многом зависит от принятой схемы базирования заготовки в приспособлении (на станке). С целью уменьшения погрешности необходимо стремиться к совмещению базы технологической (установочной) с базой конструкторской (измерительной, исходной). Несоблюдение принципа единства баз приводит к появлению погрешности базирования Δб или к необходимости пересчета допусков.
Если, например, при фрезеровании уступа в размер 65Н13 (+0,46) заготовку установить на плоскость Б (рис. 5.16, а), то появление погрешности базирования неизбежно. Это объясняется тем, что для обработки партии заготовок фреза настраивается относительно плоскости Б (на пересчетный размер – 20 мм), а измерительной (исходной) базой для заданного размера 65Н13 является плоскость А. Таким образом, возникает несовмещение баз. Поскольку на настроенном станке положение фрезы по высоте относительно плоскости Б будет неизменным, то в размер 65Н13 при обработке будет вноситься погрешность. Максимальная величина погрешности определится допуском на размер 85 мм, определяющим расстояние между поверхностями А и Б у заготовок (т.е. между базами). Этот допуск (0,54 мм) и определит погрешность базирования Δб. Поскольку Δб больше допуска на размер 65 мм, то при обработке с принятой схемой базирования у части заготовок не будет выдержана точность в получении заданного размера. Избежать этого можно совмещением баз, если изменить положение заготовки в приспособлении (рис. 5.16, б). Составив размерную цепь (рис. 5.16, в), можно также пересчитать размеры и определить допуск на пересчетный размер А, который и выдерживают при обработке по принятой схеме.
Рис. 5.16. Схема возникновения погрешности базирования при фрезеровании концевыми фрезами
Фрезерование шпоночных пазов на валах имеет ряд особенностей. Сквозные и открытые пазы (под призматические шпонки) с выходом канавки по окружности, радиус которой равен радиусу фрезы, обрабатывают дисковыми фрезами.
Закрытые и полузакрытые пазы (под призматические шпонки) фрезеруют концевыми или специальными шпоночными фрезами. При обработке паза концевой фрезой в крайней его части необходимо просверлить отверстие для ее установки, поскольку концевые фрезы не работают при осевых подачах.
Шпоночные фрезы имеют два режущих зуба с торцовыми режущими кромками. Фрезы могут работать с осевой подачей (как сверло) и с продольной подачей. Шпоночные фрезы обычно применяют для получения шпоночных пазов при обработке заготовок на специальных шпоночно-фрезерных станках с маятниковой подачей. Фреза здесь врезается на глубину 0,2. 0,4 мм, и фрезерует паз по всей длине. Затем паз фрезеруют снова на всю длину, но в другом направлении, и т.д.
Фрезерование пазов сегментных шпонок производят хвостовыми или насадными фрезами под сегментные шпонки, диаметр которых должен быть равен двойному радиусу канавки. Подача осуществляется в направлении, перпендикулярном оси вала.
Рис. 5.17. Конструкция патрона, обеспечивающего компенсацию износа фрезы
Фрезерование фасонных канавок, Т-образных пазов и пазов типа «ласточкин хвост» ведется по различным схемам.
Рис. 5.18. Последовательность обработки Т-образного паза
Обработку Т-образных пазов обычно выполняют за несколько проходов. Сначала дисковой фрезой фрезеруют паз (см. рис. 5.18, а), затем Т-образной фрезой обрабатывают боковые поверхности (см. рис. 5.18, б), далее угловой фрезой снимают фаски (см. рис. 5.18, в) и, наконец, мерной фрезой обеспечивают получение заданного размера В паза (см. рис. 5.18, г).
Фрезы V-образные и Т-образные
Любой металлорежущий станок не может обрабатывать заготовки без режущего инструмента. Чем шире и сложнее номенклатура обрабатываемых изделий, тем большее число оснастки может потребоваться в работе. Особенно широк спектр необходимых принадлежностей для фрезерного оборудования. В зависимости от модели и назначения станка будут использоваться концевые или дисковые фрезы. Для решения некоторых задач потребуется использование специальных инструментов. Правильно выбрать подходящую оснастку иногда бывает очень сложно. Важную роль в этом играют не только режимы обработки, но и конструкция режущей части.
В металлообрабатывающей промышленности широкое распространение получили пазы разнообразной формы. Они используются при креплении различных изделий между собой. В зависимости от сечения, пазы подразделяют на прямоугольные, т-образные, трапецеидальные и треугольные. Для изготовления каждого из них требуется свой инструмент и технология обработки. В простейших случаях формирование выемок ведется на горизонтально-фрезерных станках, оснащенных дисковыми фрезами. Несмотря на высокую производительность, обработка таким способом применяется только на длинных деталях.
При необходимости получить шлиц небольшой длины или сложного профиля следует использовать вертикально-фрезерное оборудование и соответствующие по геометрии фрезы: в-образные или т-образные.
Т-образные
Фреза т-образная по металлу считается классическим вариантом для получения шлицев различного назначения. Она присутствует в каталогах большинства производителей, где иногда носит название фреза грибковая по металлу. Внешний профиль оснастки напоминает форму гриба или букву «Т», что и дало общее название этому классу принадлежностей. Конструкция такого инструмента выполняется в виде диска, на боковой поверхности которого напаяны режущие лезвия из твердого сплава. Сменные пластины встречаются только на особо крупных модификациях. Для закрепления в станке используется хвостовик, выполненный заодно с телом фрезы. В зависимости от модели и размера встречаются варианты с цилиндрическим или с коническим хвостовиком.
Производители предлагают несколько типов грибковых фрез разного назначения. Наиболее распространенная прорезная фреза используется при изготовлении прямоугольных или шлицевых пазов в стальных заготовках. Ее применение аналогично обычным дисковым инструментам. Благодаря хвостовику и небольшим размерам, прорезную фрезу можно крепить на вертикально-фрезерных станках для изготовления шлицев горизонтального расположения. Режим работы характеризуется относительно невысокими нагрузками, поэтому прорезные модели отличаются простотой и длительным сроком службы.
Более сложную конструкцию имеют модели для фрезеровки т-образных пазов. Сечение такого паза повторяет вид перевернутой буквы «Т». Внутри материала ширина выемки больше, чем на выходе. Примером может служить стол любого фрезерного станка, на котором крепится обрабатываемая деталь.
Изготовить т-образный паз без использования специального инструмента невозможно. Для этих целей подходит фреза для обработки т-образных пазов.
Соседние зубья такой модели выполняются с разным направлением режущих кромок и углами заточки. Еще одной особенностью является ориентированность на обработку чугуна, для чего обеспечивается повышенная износостойкость.
Использование т-образного инструмента допускается только после предварительного изготовления основного паза, ширина которого равна размеру выходной части. Эта работа выполняется классическими концевыми или дисковыми фрезами. Снятие материала профильной фрезой т-образной формы внутри заготовки осуществляется за один или несколько проходов. Режим обработки характеризуется тяжелыми условиями. В процессе фрезерования нет возможности отвода стружки, также инструмент обычно работает на снятие двух, противоположных кромок материала. Все это приводит к повышенному нагреву и быстрому износу.
Детали трапецеидальной формы используются для получения разборных и подвижных соединений. К таковым относится, например, «ласточкин хвост». Для получения профилей такого типа нашли применение фрезы грибковые угловые. Их конструкция отличается от цилиндрических вариантов скошенной внутрь или наружу обрабатывающей поверхностью. Благодаря этому формируется требуемый угол соединения. Модели с наружным углом также применяются для выполнения фасок сразу на двух боковых гранях выемок. Режим работы угловой фрезы не позволяет использовать всю режущую кромку. Местный нагрев и неравномерные нагрузки способствуют быстрому износу.
Фасонные концевые инструменты в металлообработке используются редко, в виду высокой сложности изготовления и низкой стойкости. Некоторые производители предлагают радиусные грибковые модели, необходимые для получения галтелей. Самое широкое применение т-образные фрезы нашли в деревообработке. Здесь встречается огромное количество как прямых классических, так и фасонных модификаций, используемых для получения шлицев сложной формы и фрезерования кромок деталей.
V-образные
Фреза v-образная используется для формирования пазов, имеющих треугольную форму. Ее концевая часть выполняется в виде законченного конуса, на боковых гранях которого устанавливаются режущие лезвия. Диаметр режущей части для работ по металлу редко превышает диаметр хвостовика. В модификациях, предназначенных для обработки мягких материалов, режущая часть может иметь значительный размер. Конструкция большинства моделей сварная. В ней твердосплавная режущая часть приварена к мягкому хвостовику. Реже встречаются монолитные изделия. Обычно они нацелены на металлообработку и отличаются небольшим диаметром. Количество и размер лезвий также зависят от вида обрабатываемого материала. Многолезвийные модели предназначены для работы с твердыми материалами. Фрезы по дереву и пластику оснащаются одной или двумя режущими кромками. В большинстве вариантов предусмотрены две обрабатывающие грани. К нижним угловым, добавляются боковые вертикальные лезвия, которые позволяют формировать выемки большой глубины с вертикальными стенками.
Важнейшей характеристикой, помимо диаметра v-образного инструмента, считается угол при вершине. Именно его значение определяет наклон нижних поверхностей будущего шлица.
Например, фреза v-образная с углом 90 градусов позволяет выполнить паз, с боковыми гранями, сходящимися под прямым углом. В продаже встречаются инструменты, как с большим, так и с меньшим значением параметра.
Режимы работы v-образных моделей близки к режимам торцевых фрез. Возможность отвода стружки и работа только с одной обрабатываемой поверхностью обеспечивают сравнительно долгий срок службы. Кроме формирования пазов v-образной формы, такие инструменты широко используются при проведении гравировальных работ.
Основная область использования фрез с v-образным профилем ограничена обработкой мягких материалов. При обработке сталей и сплавов гораздо технологичнее использовать дисковые инструменты. Поэтому наибольшее число v-образных моделей представлено в каталогах деревообрабатывающего оборудования. Часто такая оснастка называется пазовой галтельной v-образной фрезой.
ГОСТы на фрезы
Для унификации требований к инструментам, разработаны государственные стандарты и на специальные фрезы. Несмотря на большое число документов, они не охватывают весь спектр имеющихся на рынке моделей. Исключение составляют стандарты на оснастку для т-образных пазов и изделий типа «ласточкин хвост».
ГОСТ 7063-72 выпущен под общим названием «Фрезы для обработки т-образных пазов». В нем рассмотрены основные характеристики, конструкция и требования к инструментам из быстрорежущей стали, используемым при обработке чугуна или стали. Диаметр рабочей части, а соответственно и наибольший размер паза, предусмотренный стандартом, лежит в диапазоне от 11 до 95 мм. Фрезы грибковые, согласно ГОСТ 7063-72, могут выпускаться с цилиндрическим или коническим хвостовиком в двух типах исполнения. Первый тип подразумевает обработку чугуна и отличается малым углом наклона режущих зубьев. Второй тип имеет укрупненные зубья, выполненные под значительным углом, и ориентирован на обработку стальных заготовок.
Угловые фрезы по металлу рассмотрены в ГОСТ 29118-91 «Фрезы для обработки пазов типа «Ласточкин хвост». Документ предусматривает инструменты диаметром от 16 до 31,5 мм в двух исполнениях, отличающихся конструкцией хвостовика. Согласно стандарта угол фрезы может составлять 45 или 60 градусов.
Зарубежные фирмы полагаются на собственные системы стандартов. В некоторых случаях применяются и обобщенные документы. Для рассматриваемых инструментов наиболее часто используется немецкий национальный стандарт DIN. Например, прорезная грибковая фреза изготавливается по стандарту DIN 850, а инструмент для т-образных пазов – DIN 851. Угловые инструменты будут выполняться на основе стандарта DIN 1833. У многих производителей использование данных документов обозначает только тип и назначение режущей части. Конкретный материал, размеры, покрытие и хвостовик следует выбирать исходя из дополнительных рекомендаций и обозначений. V-образные и иные типы специальных фрез обычно выпускаются под специфической маркировкой каждого изготовителя.