Фрезерование плоскостей: особенности и виды обработки

О чем речь? Фрезерование плоскостей – механическая обработка на станке, когда резак делает поступательные движения, а заготовка – вращательные. Осуществляется в основном торцевыми и цилиндрическими фрезами.

Что учесть? Существуют разные виды обработки на фрезерных станках: грубая, черновая, получистовая и чистовая. Фрезерование плоскости возможно в любом положении: вертикальном или горизонтальном. И это не все параметры, которые нужно изучить до начала обработки.

Особенности фрезерования плоскостей на станке

Плоские поверхности металлических заготовок должны обрабатываться с учетом особенностей, присущих работе на фрезерных станках. Прежде всего, перед обработкой необходимо выбрать метод фрезерования — попутный или встречный.

Плоскостью считается поверхность, образованная прямыми линиями во всех направлениях. Относительно горизонта выделяют горизонтальные, наклонные и вертикальные плоские поверхности. Плоскости, из которых состоит деталь, могут пересекаться под определенным углом. В таких случаях они будут называться сопряженными.

Фрезерование плоскостей на фрезерном станке выполняется обязательно с соблюдением технических требований, обусловленных характером и условиями обработки. В общем случае регламентируется такой показатель, как «точность», применяемый к выполнению заданных размеров, геометрической форме и взаимному расположению поверхностей изделия, а также к шероховатости этих поверхностей.

Данные требования приводятся на рабочих чертежах с использованием условных обозначений, принятых в единой системе конструкторской документации (ЕСКД).

Соответственно, первый параметр задается как максимальное отклонение определенного отрезка линии на поверхности от прямой. Наибольшая величина непрямолинейности в любом направлении называется неплоскостностью. Она также задается предельным значением.

Если рабочий чертеж не содержит конкретных требований к точности формы плоскостей, максимально допустимой погрешностью считают 12 допуск размера между этими плоскостями.

Точность взаимного расположения плоских поверхностей чаще всего задается предельными неперпендикулярностью или непараллельностью.

Значение первого параметра считается как отклонение данной плоскости от перпендикуляра к сопряженной базовой плоскости на определенной длине или высоте.

Шероховатость плоскости определяется как величина неровностей после обработки этих плоскостей методом резания. Здесь руководствуются стандартом ГОСТ 2.309-73, где данный параметр обозначается в виде V-образного знака с определенным числом над ним. Указывается либо значение высоты неровностей профиля, либо среднеарифметическая погрешность профиля в микрометрах.

Современные фрезерные станки позволяют при обработке деталей добиться 9-го квалитета точности и обеспечивать шероховатость поверхности до 1,25 мкм.

Виды обработки плоскостей на фрезерном станке

Обработка поверхностей с использованием торцовых и цилиндрических фрез осуществляется грубым, черновым, получистовым и чистовым методами. Рассмотрим каждый вариант подробнее.

• Грубая фрезеровка. Допускается большой (от 8 мм) и неравномерный припуск при обработке. Также возможна работа по корке.
• Черновая фрезеровка. Плоскости обрабатываются с относительно равномерным припуском. Глубина резания должна быть в диапазоне 3-8 мм. Корка недопустима.
• Получистовая фрезеровка. Необходимо соблюдать равномерный припуск. Обработка осуществляется глубиной 1,5-3 мм. Максимальная высота неровностей на обработанной плоскости составляет 40 мкм.
• Чистовая фрезеровка. Плоская поверхность обрабатывается с равномерным припуском и глубиной резания не более 1,5 мм. Максимальная высота неровностей на обработанной плоскости составляет 20 мкм (параметр Ra равен 2,5 и 1,25 мкм).

Виды работ на станках фрезерной группы

Современный фрезерный станок позволяет обрабатывать множество видов деталей, в том числе достаточно сложных форм. Рассмотрим основные работы, выполняемые на этом оборудовании.

• Фрезерование горизонтальных плоскостей.

Выполняется на вертикально-фрезерных и горизонтально-фрезерных станках. Последний вариант предпочтительнее, поскольку такое оборудование обеспечивает более жесткое крепление фрез.

• Фрезерование вертикальных плоскостей на вертикально-фрезерном станке.

Работа ведется боковыми зубцами концевой фрезы. Могут быть использованы также горизонтально-фрезерные и продольно-фрезерные станки. В таких случаях поверхность обрабатывается торцовыми фрезерными головками.

• Фрезерование наклонных плоских поверхностей на вертикально-фрезерном станке со шпинделем, смонтированным под углом.

Работа выполняется торцовой фрезерной головкой. Могут быть использованы горизонтально-фрезерные станки. В таких случаях изделия обрабатывают одноугловой и двуугловой фрезами.

• Фрезерование плоскостей и уступов.

Могут фрезероваться угловые, прямоугольные, Т-образные пазы, а также пазы типа «ласточкин хвост». Работа ведется на вертикально-фрезерных станках с использованием соответствующих по форме оснасток.

• Фрезерование плоскостей набором фрез.

Наборные инструменты используются при обработке комбинированных плоских поверхностей. Работа ведется на продольно-фрезерном, реже горизонтально-фрезерном оборудовании.

• Фрезерование фасонных поверхностей.

Используются соответствующие фасонные фрезы.

• Фрезерование шпоночных канавок.

Работа осуществляется на горизонтально-фрезерных станках. Канавки в этом случае создаются дисковыми и дисково-шпоночными фрезами. Также может применяться вертикально-фрезерное оборудование. Тогда обработка ведется концевыми или шпоночными фрезами.

• Фрезерование резьб.

Используются специальные резьбо-фрезерные станки с дисковыми и гребенчатыми резьбовыми фрезами. Заготовка вращается с окружной подачей, а режущий орган — с продольной подачей. Для нарезания резьбы дисковую фрезу необходимо смонтировать под углом в соответствии с углом подъема самой резьбы. Гребенчатый резак предварительно врезается в деталь, а после выключения поперечной подачи движется в поперечном направлении.

• Фрезерование зубчатых колес.

Работа ведется на горизонтальных или универсальных фрезерных станках модульными дисковыми фрезами. Также может применяться вертикально-фрезерное оборудование. В этом случае деталь обрабатывается модульными пальцевыми фрезами. Нарезание каждой канавки выполняется отдельно, по методу копирования, когда заготовка поворачивается в делительных головках и при этом движется продольно. Фрезе же придается только вращательное движение. После прохода каждой канавки происходит возврат стола станка в исходное положение. Затем заготовка поворачивается, и цикл повторяется для нарезания новой канавки.

Преимущества фрезерования плоскостей торцовыми фрезами

По сравнению с цилиндрическими фрезами торцовые показывают более высокую эффективность при обработке плоских поверхностей. Это обеспечивается несколькими факторами.

• Режущий орган более жестко крепится к станку.
• Фреза имеет больше синхронно движущихся зубьев.
• Можно параллельно обрабатывать несколько поверхностей с разных сторон заготовки.
• Станки совместимы с торцовыми фрезами большого диаметра, оборудованными дополнительными фрезерными головками для изготовления крупных деталей.

Необходимое количество зубьев определяется мощностью оборудования и степенью жесткости всей конструкции.

Фрезерование плоскостей цилиндрическими фрезами

Цилиндрические резаки находят свое применение в некоторых специфических случаях. Существует несколько разновидностей таких фрез:

• мелкозубые;
• крупнозубые;
• оснащенные вставными ножами.

Типоразмер рабочего органа выбирается исходя их формы и размеров заготовки, свойств обрабатываемого металла и других факторов. Фрезы с крупным зубом применяются прежде всего для черновой и получистовой обработки, а мелкозубые фрезы предназначены как для получистового, так и для чистового фрезерования.

Обработка может вестись двумя методами:

• встречная (против подачи);
• попутная (по подаче).

Второй вариант обладает большей производительностью и позволяет получать более гладкую плоскость. Тем не менее, на практике встречное фрезерование используется чаще, так как не требует применения дополнительных устройств, как при попутном методе.

Часто задаваемые вопросы о фрезеровании плоскостей

Как обрабатывать сопряженные поверхности?

Две плоскости одной детали могут быть расположены параллельно, перпендикулярно или под любым углом друг к другу. Характерными примерами являются грани прямоугольной призмы, куба, пирамиды, шестигранника.

В таких случаях может применяться фрезерование плоскостей концевыми фрезами, а также торцовыми, цилиндрическими и наборными органами. Используется как вертикальное, так и горизонтальное фрезерное оборудование. Перед обработкой сопряженных поверхностей стол станка необходимо оснастить специальными или универсальными приспособлениями для крепления заготовки.

Какие требования предъявляются к торцевому фрезерованию?

Сопряженные плоскости рекомендуется фрезеровать так, чтобы в местах сопряжения не было пазов и отверстий. Иначе фрезы будут работать в условиях прерывистого резания. Отверстия проделываются уже после фрезерования. Если же это невозможно, существующее отверстие необходимо пересекать фрезой со снижением величины подачи на половину от рекомендованного значения.

Большие плоскости желательно обрабатывать непрерывно, с последовательным обходом площади по периметру. Обработка углов ведется по большему радиусу относительно радиуса фрезы во избежание вероятных вибраций, вызванных резким повышением угла охвата фрезы.

Как контролировать процесс обработки?

Контроль взаимного положения сопряженных плоскостей осуществляется штангенциркулями, угольниками, линейками и рейсмасами. Перед этим заготовка устанавливается в тисках универсального горизонтально-фрезерного станка. Если плоскости расположены друг относительно друга под углом, отличным от прямого, они контролируются рейсмасами и шаблонами вне зависимости от типа используемой фрезы (цилиндрической, торцовой).

Итак, плоскости деталей могут обрабатываться различными способами. Для обработки требуется соответствующее оборудование. Фрезерование плоскостей — это самый распространенный способ, реализуемый на фрезерных станках различного типа (универсальных, горизонтальных, консольных, продольных). Заготовки непосредственно обрабатываются фрезами (цилиндрическими или торцовыми).