Утверждаю
Ректор университета
__________________
«____»____________2006 г.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
ТЕХНОЛОГИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК НА ФРЕЗЕРНЫХ СТАНКАХ
Методические указания
к выполнению лабораторной работы № 11
для студентов всех форм обучения и специальностей
Издание 2-е, переработанное и дополненное
Брянск 2006
УДК 6
Технологические процессы машиностроительного производства. Технология конструкционных материалов. Обработка заготовок на фрезерных станках: метод. указания к выполнению лабораторной работы № 11 для студентов всех форм обучения и специальностей.- 2-е изд., доп., перераб. - Брянск: БГТУ, 2006. – 20 с.
Разработали:
канд. техн. наук, доц.
д-р. техн. наук, проф.
Рекомендовано кафедрой «Технология металлов и металловедение» БГТУ (протокол от 23.06.05)
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания служат руководством для студентов и преподавателей при выполнении лабораторной работы «Обработка заготовок на фрезерных станках», определяющим ее цели и задачи, содержание и последовательность выполнения, форму представления результатов, контрольные вопросы.
Данной лабораторной работой заканчивается цикл работ раздела «Механическая обработка заготовок деталей машин. Обработка металлов резанием. Лезвийная обработка» дисциплины «Технология конструкционных материалов». [1].
Лабораторная работа предусматривает самостоятельное выполнение каждым студентом индивидуального задания. Согласно заданию по чертежу детали студент определяет размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбирает оборудование и инструмент, определяет режимы резания. Задание комплексное и предусматривает при изготовлении детали выполнение не только фрезерных работ, но и токарных и сверлильных.
Продолжительность работы - 4 часа.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
целью работы является изучение технологического процесса обработки заготовок деталей машин многолезвийным инструментом - фрезой, используемого при этом оборудования, инструмента, режимов резания.
Задачи работы:
1. Изучение устройства горизонтально - и вертикально-фрезерных станков.
2. Изучение устройства фрез и видов работ этими фрезами.
3. Получение практических навыков в определении режимов резания при фрезеровании и введение их в коробки скоростей и подач фрезерного станка.
2. Краткие теоретические сведения
2.1. Общая характеристика фрезерования
Фрезерование - вид обработки заготовок резанием многолезвийным режущим инструментом - фрезой. Сущность процесса фрезерования заключается в снятии с поверхности заготовки слоя металла в виде стружки, причем главным движением является вращение инструмента, движением подачи - перемещение заготовки относительно фрезы.
При фрезеровании обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля. Особенностью процесса фрезерования является прерывистость резания каждым зубом фрезы (рис. 1,а). Врезание зуба фрезы в заготовку сопровождается ударами. Это приводит к неравномерности процесса резания, вибрациям и повышенному износу зубьев, что отрицательно сказывается на точности и шероховатости обработанной поверхности.
Особенность процесса фрезерования – прерывность резания каждым зубом. Режущее лезвие фрезы находится в контакте с заготовкой и выполняет работу резания только на некоторой части оборота, а затем продолжает движение, не касаясь заготовки, до следующего врезания, что в меньшей степени способствует перегреву режущих кромок и удлиняет срок службы инструмента.
Основными, наиболее распространёнными являются цилиндрические и торцевое фрезерование.
При цилиндрическом фрезеровании (рис.1,а) срезание припусков производится зубьями фрезы, расположенными по образующей тела вращения. Зуб фрезы снимает слой металла переменной величины от 0 до Sz (подача на зуб).
При торцевом фрезеровании зуб (рис.1,б) фрезы снимает слой металла практически постоянной величины Sz. В зависимости от соотношения векторов скорости Vфр, и вектора подачи Sпр в точке резания различают встречное и попутное фрезерование.
Встречное фрезерование. Это фрезерование при котором в месте контакта инструмента и заготовки векторы скорости главного движения резания и движения подачи заготовки относительно инструмента направлены в противоположные стороны (рис.1,в).
Рис 1. Схема фрезерования: а – цилиндрической фрезой; б – торцевой фрезой;
в – встречное фрезерование; г – попутное фрезерование
Нагрузка на каждый зуб фрезы увеличивается постепенно, т. к. толщина срезаемого слоя увеличивается от 0 до максимальной величины Sz.
Срезание металла идёт из под корки и вероятность подрыва заготовки и срыва зуба отсутствуют, т. е. данным способом можно обрабатывать заготовки, полученные литьём, сваркой, штамповкой, имеющих твёрдую корку металла на поверхности.
Однако возрастание нагрузки на зуб вызывает стремление отрыва заготвки, вызывая вибрацию станка и инструмента и ухудшая качество поверхности. При этом существенно увеличивается износ задней поверхности зуба фрезы из-за проскальзывания, что ведет к неточности обработки и возрастанию сил резания.
Попутное фрезерование. Фрезерование при котором в месте контакта инструмента и заготовки векторы скоростей главного движения резания и движения подачи заготовки относительно инструмента направлены в одну сторону (рис.1,г).
Зуб фрезы начинает снимать стружку сразу же с максимальной толщины и подвергается наибольшей нагрузке.
Силы резания прижимают заготовку к столу, исключая вибрации системы стенок-инструмен, что ведёт к более равномерному снятию припуска. Начальное скольжение зуба отсутствует, что увеличивает в 3 раза стойкость зуба при его изнашивании.
При попутном фрезеровании резко возрастает возможность "подрыва" заготовки, когда металл не срезается, а вырывается из заготовки, образуя на поверхности микрораковины, что резко снижает качество щероховатости поверхности. при обработке отливок и сварочных швов возможна поломка зуба фрезы, так как поверхностный слой металла твердый из-за наличия цементита, окислов, неметаллических включений, остатков шлака.
При торцевом фрезеровании одновременно присутствуют и встречное и попутное фрезерование.
1. встречное фрезерование (против подачи) - направление вращения фрезы и перемещение заготовки не совпадают (рис. 1,в);
2. попутное фрезерование - направление вращения фрезы совпадает с направлением перемещения заготовки (рис. 1.г).
Фрезерование является одним из самых распространенных и высокопроизводительных способов обработки резанием. Оснащение зубьев фрез пластинками из твердых сплавов позволяет применять скоростное фрезерование. На рис.2 показаны основные типы фрез.
2.2. Фрезерные станки
Фрезерные станки составляют примерно 20 % от всего станочного парка. По классификации они относятся к 6 группе, которая состоит из 8 типов.
Тип 1. Вертикально-фрезерные станки имеют шпиндель с вертикальной осью вращения, в котором закрепляется фреза. Стол станка установлен на консоли (кронштейне) и имеет 3 направления подачи: продольную, поперечную и вертикальную.
Тип 2. Фрезерные станки непрерывного действия, у которых стол с заготовками имеет круговую подачу. К ним относятся карусельно-фрезерные, у которых стол вращается вокруг вертикальной оси, и барабанно-фрезерные, имеющие устройство для закрепления заготовок типа барабана с горизонтальной осью вращения. Станки применяются в крупносерийном и массовом производствах.
Тип 3. Копировально-фрезерные станки. Они имеют копировальное устройство, с помощью которого станок переносит форму эталона или копира на заготовку, и применяются для обработки фасонных поверхностей..
Тип 4. Вертикально-фрезерные бесконсольные станки отличаются от станков 1 - го типа тем, что у них стол установлен на основании станины (консоль отсутствует), что повышает жесткость станка.
Тип 5. Продольно-фрезерные станки имеют стол большой длины (до 12 м), совершающий продольную подачу и 2...4 фрезерных головки. Используются для обработки тяжелых корпусных заготовок.
Тип.6. Широкоуниверсальные станки - это горизонтально-фрезерные станки, имеющие дополнительную сменную фрезерную головку с вертикальной осью вращения шпинделя. Станки используются как горизонтальные, так и вертикально-фрезерные.
Тип 7. Горизонтально-фрезерные станки с горизонтальной осью вращения шпинделя.
Тип 8. Разные фрезерные станки.
Наибольшее распространение для разнообразных фрезерных работ получили горизонтальные и вертикальные фрезерные станки.
2.3. Обработка поверхностей заготовок на
горизонтально-фрезерных и вертикально-фрезерных станках
Горизонтально-фрезерные станки. На рис. 3 приведен общий вид горизонтально-фрезерного станка. В станине 1 размещена коробка скоростей 2. По вертикальным направляющим станицы перемещается консоль 7.
Заготовка, устанавливаемая на столе 4 в тисках или приспособлении, получает подачу в трёх направлениях: продольном (перемещение стола по направляющим салазок 6), поперечном (перемещение салазок по направляющим консоли) и вертикальном (перемещение консоли по направляющим санины). Главным движением является вращение шпинделя. Коробка подач 8 размещена внутри консоли. В верхней части станины расположен хобот 3. По его направляющим перемещается подвеска 5 с подшипником для поддержания второго конца длинной оправки с фрезой.
Горизонтально-фрезерные станки, имеющие поворотную плиту, которая позволяет поворачивать рабочий стол в горизонтальной плоскости и устанавливать его на требуемый угол, называются универсальными.
Вертикально-фрезерные станки (рис. 4). Эти станки имеют много общих унифицированных деталей и узлов с горизонтально-фрезерными станками. В станине 1 размещена коробка скоростей 2. Шпиндельная головка 3 смонтирована в верхней части станины и может поворачиваться в вертикальной плоскости.- При этом ось шпинделя 4 можно поворачивать под углом к плоскости рабочего стола 5.
Главным движением является вращение шпинделя. Стол, на котором закрепляют заготовку, имеет продольное перемещение по направляющим салазок 6.
Салазки поперечное перемещение по направляющим консоли 7, которая перемещается по вертикальным направляющим станины. Таким образом, заготовка, установленная на столе 5, может получать подачу в трех направлениях. В консоли смонтирована коробка подач 8.
На рис. 5 - показаны схемы фрезерования поверхностей заготовок на горизонтально - и вертикально-фрезерных станках:
горизонтальных поверхностей: а ¾ цилиндрическими фрезами, б - торцевыми фрезами вертикальных поверхностей, в ¾ торцевыми фрезами, г ¾ концевыми фрезами наклонных поверхностей и скосов, д ¾ торцевыми фрезами, е ¾ концевыми фрезами, ж ¾ одноугловой фрезой;
комбинированных поверхностей: з ¾ набором фрез;
уступов «прямоугольных» пазов: и ¾ дисковыми фрезами; к ¾ концевыми фрезами; фасонных пазов: л ¾ фасонной дисковой фрезой; м ¾ двухугловой фрезой;
пазов типа «ласточкин хвост»: н — концевой одноугловой фрезой; о ¾ фрезой для Т ¾ образных пазов;
открытых, закрытых и сегментных шпоночных пазов: п ¾ концевыми фрезами; р ¾ шпоночными фрезами; с ¾ дисковыми фрезами; фасонных поверхностей: т ¾ фасонными фрезами.
Движения резания, участвующие в формообразовании поверхностей заготовок в процессе резания, на схемах указаны стрелками.
Рис. 5. Схема обработки поверхностей заготовок
на горизонтальных и вертикально-фрезерных станках
2.4. Режимы резания при фрезеровании
К режимам резания при фрезеровании относятся: скорость главного движения резания V, подача S, глубина резания t.
1. Скорость главного движения резания V - окружная скорость
точки режущей кромки, находящейся на наибольшем диаметре
фрезы, в главном движении резания, м/мин. Величина V задается в
зависимости от условий обработки.
При получистовой обработки фрезами из быстрорежущеих сталей с охлаждением V= 35...40 м/мин. Выбрав инструмент для обработки и скорость главного движения резания, определив диаметр фрезы d, рассчитывается частота вращения шпинделя станка, об/мин:
Значение п, округленное до ближайшего, указанного на коробке скоростей станка. Число оборотов шпинделя станка 6Н81, регулируемое коробкой скоростей, составляет: 65,80,100,125,160,210,255,3000,...,1800.
2. Подачей S называется перемещение заготовки в направлении движения подачи за время поворота фрезы на зуб (Sz) или за время полного оборота фрезы (So6), или за одну минуту (SMHH).
Как правило задается величина подачи на зуб Sz. Зная число зубьев фрезы z и частоту её вращения п, определяют минутную подачу Sмин (мм/мин), которая устанавливается на станке;
Величина подачи на зуб Sz при получистовой (Rа = 5...10 мкм) обработке стальных заготовок дисковыми, фасонными или цилиндрическими фрезами из быстрорежущей стали Sz =0,04...0,08 мм/зуб.
Рассчитанную минутную подачу SMИH округляют до ближайшего значения, указанного на коробке подач станка. Величина продольных подач станка 6Н81 составляет 35, 45, 55, 65, 85, 115, 135, 170, 210, 270...1020 мм/мин.
3. Глубина резания t - расстояние от необработанной до обработанной поверхности, измеренное перпендикулярно к последней, которое срезается за один рабочий ход заготовки.
3. Содержание и последовательность
выполнения работы
Каждый студент самостоятельно по схемам, приведенным в данном издании, изучает устройство и работу горизонтально - и вертикально-фрезерных станков, устройство и типы фрез, используемых для обработки различных поверхностей, учиться определять режимы резания в зависимости от заданной шероховатости поверхностей. После проведенной, подготовительной работы студентам демонстрируют работу горизонтально - и вертикально-фрезерных станков в действии, при этом меняют скорость главного движения резания и подачу.
Затем каждому студенту выдается индивидуальное задание ¾ чертеж детали, согласно которому он обязан определить размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбрать необходимый тип оборудования (марка станка) и инструмент (тип фрезы).
Чертежи различных деталей показаны в Прил. 1, из которого каждый студент получает чертеж детали для выполнения индивидуального задания. Лабораторная работа по фрезерованию заканчивает цикл работ по лезвийной обработке. Поэтому задание предусматривает при изготовлении детали проведение не только фрезерования, а также точения и сверления.
4. Содержание отчета
В отчете о работе должны быть две части: теоретическая и расчетная.
В первой части отчета, именуемой «Лезвийная обработка деталей машин фрезерованием» студент дает краткую характеристику обработке заготовок фрезерованием, описывает работу фрезерных станков и инструмент, виды выполняемых работ.
Во второй части отчета приводится формулировка задания. Задание: Согласно чертежу изготовить деталь заданных конфигурации, размеров и шероховатости поверхностей, определить размеры заготовки и форму ее сечения, виды и последовательность обработки, выбрать оборудование и инструмент, определить режимы резания. В отчет вкладывается копия чертежа детали. Результаты определения режимов резания приводятся в сводной таблице (Прил. 2).
5. Техника безопасности при выполнении работы
1. При выполнении лабораторной работы студенты должны выполнять инструкцию по технике безопасности при работе на фрезерных станках, действующие на участках УМ.
2. Прослушав инструктаж по технике безопасности, студент
обязан расписаться в регистрационном журнале. Без инструктажа
по технике безопасности студенты не допускаются к работе на фрезерных станках.
6. Контрольные вопросы
1. Дайте определение понятия « фрезерование» и пояснить назначение типов станков фрезерной группы.
2. Пояснить назначение основных узлов горизонтально-
фрезерного станка.
3. Перечислить виды фрезерных работ и типы фрез.
4. Дайте определения понятия «режимов резания» при фрезеровании.
5. Что такое режимы резания при фрезеровании?
7. Список рекомендуемой литературы
1. Дальский, конструкционных материалов: учебн. для вузов / , , [и др.]; под общ. ред. . – М.: Машиностроение, 2004. – 511 с.
Приложения
Приложение 1
Продолжение прил. 1
Продолжение прил. 1
Окончание прил. 1
 |
