Качество обработки фрезерных станков с ЧПУ

Начнем разбор стружкообразования и качества обработки из учебника Босинзона М.А «Обработка деталей на металлорежущих станках различного вида и типа» .

СТРУЖКООБРАЗОВАНИЕ И КАЧЕСТВО ОБРАБОТКИ

Фреза обычно совершает резание в одном или нескольких на­правлениях: радиальном, периферийном и осевом (рис. 11.6). Каж­дый сложный способ фрезерования можно разложить на эти три основные перемещения в сочетании с вращением фрезы.

Существует два способа фрезерования: попутное и встречное, которые определяются направлением движения заготовки отно­сительно инструмента. Их различие заключается в условиях входа и выхода зубьев фрезы из резания.

Рис. 11.6. Направление резания фрез:

а — радиальное; б — периферийное; в — осевое

Попутное фрезерование (рис. 11.7, а), или фрезерование по по­даче, — это способ, при котором направления движения заготовки и вектора скорости резания совпадают. При этом толщина стружки на входе зуба в резание максимальна и уменьшается до нулевого значения на выходе.

Встречное фрезерование (рис. 11.7, б), или традиционное, на­блюдается, когда скорости резания и движение подачи заготовки направлены в противоположные стороны. При врезании толщина стружки равна нулю, а на выходе — максимальна.

В случае встречного фрезерования, когда пластина начинает работу со стружкой нулевой толщины, возникают высокие силы трения, «отжимающие» фрезу и заготовку друг от друга. В началь­ный момент врезания зуба процесс резания больше напоминает выглаживание, с сопутствующими ему высокими температурами и повышенным трением. Зачастую это приводит к нежелательному упрочнению поверхностного слоя детали.

Рис. 11.7. Попутное (а) и встречное (б) фрезерование

При попутном фрезеровании условия входа пластины в реза­ние более благоприятные. Удается избежать высоких температур в зоне резания и минимизировать склонность материала заготовки к упрочнению. Большая толщина стружки является в данном слу­чае преимуществом. Силы резания прижимают заготовку к столу станка, а пластины в гнезда корпуса, способствуя их надежному креплению.

В процессе фрезерования стружка налипает на режущую кромку и препятствует ее работе в следующий момент врезания. При встречном фрезеровании это может привести к заклиниванию стружки между пластиной и заготовкой и, соответственно, к по­вреждению пластины. Попутное фрезерование позволяет избежать подобных ситуаций.

Попутное фрезерование является предпочтительным при усло­вии, что жесткость оборудования, крепления и сам обрабатывае­мый материал позволяют применять данный метод. В то же время процесс попутного фрезерования сопряжен с определенными трудностями. Силы резания стремятся затянуть фрезу на обрабатываемый припуск и прижать заготовку. Поскольку направление скорости резания и подачи совпадают, требуется беззазорный привод в механизме подачи стола. Смещение под действием сил резания стола или заготовки приведет к «подрыву» — внезапному увеличению подачи на зуб, что чревато поломкой. В случае если есть опасность вибраций, попутное фрезерование более благоприятно. Правильный выбор размера фрезы и способа закрепления детали также имеет большое значение. Направление сил резания влияет на склонность к вибрациям.

Взаимное расположение оси фрезы и заготовки. Выбор диа­метра фрезы зависит, как правило, от ширины обрабатываемой заготовки, а также от мощностных характеристик оборудования. При этом важным фактором, определяющим успешное фрезеро­вание, является взаимное расположение обрабатываемой поверх­ности и фрезы.

Существует три возможных варианта соотношения размеров фрезы и заготовки:

■ диаметр фрезы равен или несколько меньше ширины заготов­ки, что обуславливает тонкую стружку при врезании и выходе или же обработка производится за несколько проходов. Это характерно для случаев, когда заготовка имеет очень большие размеры, а фреза небольшой диаметр;

■ диаметр фрезы на 20... 50 % больше ширины заготовки, что явля­ется наилучшим вариантом при торцовом фрезеровании;

■ диаметр фрезы значительно больше ширины заготовки, и ось фрезы находится вне обрабатываемой поверхности. Этот ва­риант характерен для торцового фрезерования и обработки концевыми фрезами.

Ширина фрезерования особенно сильно влияет на выбор диа­метра фрезы при обработке торцовыми фрезами. В этом случае рекомендуется выбирать диаметр фрезы, превышающий ширину фрезерования на 20...50%. Если обработка может быть произве­дена за несколько проходов, то ширина резания за каждый проход должна быть равной ³/₄ диаметра фрезы. При этом формирование стружки и нагрузка на режущую кромку будут оптимальными.