Какое фрезерование лучше встречное или попутное. Попутное и встречное фрезерование – какая методика лучше? Встречное фрезерование для микрообработки

В тех случаях, когда обработка заготовки осуществляется при помощи дисковых и цилиндрических фрез, фрезерование делят на два вида. В соответствии с этим делением различают попутное и встречное фрезерование.

1 Какие существуют виды обработки материалов фрезой?

Под фрезерованием понимают процесс обработки деталей с фасонными и плоскими поверхностями на при помощи специального рабочего инструмента. Существуют следующие основные типы фрезерования:

• Торцевой и цилиндрической фрезой. Они используются для работы с правильными по форме плоскими поверхностями.
• Дисковой фрезой с тремя сторонами, являющимися кромками для резки. Данные кромки располагаются по торцам инструмента и по его наружному сечению. Трехстороннее приспособление используется для обработки уступов.
• Наклонных поверхностей. Такой тип обработки необходим для производства направляющих для агрегатов, относимых к группе металлорежущих.
• Фасонных поверхностей (сфер, эллипсов и так далее). В данном случае применяется инструмент, формы коего идентичны конфигурациям, которые должна будет иметь деталь после обработки.
• Винтовых канавок. Вид фрезерования, которое чаще всего производится на агрегатах с числовым программным управлением при выпуске .
• Криволинейного контура. Рабочий инструмент идет по линии, фрезеруя заготовку по заданному контуру.

Фрезерование пазов осуществляется шлицевыми и концевыми фрезами. Шлицы в наши дни почти не используются, ввиду малой точности и недостаточной производительности методики. А вот концевые фрезы эксплуатируются достаточно активно. С их помощью на цилиндрических и плоских изделиях получают разные по формам и геометрическим параметрам прямобочные пазы.

2 Попутное фрезерование – недостатки и достоинства

Под этим процессом подразумевают такую обработку, при которой перемещение обрабатываемого изделия совпадает с направлением движения рабочего инструмента для фрезерования. Попутная операция характеризуется далее указанными достоинствами:

• стружка без проблем удаляется с заготовки, так как она остается сзади фрезы;
• на фрезерный станок нет необходимости монтировать специальные зажимные механизмы (силы резания сами по себе прижимают обрабатываемую деталь к рабочему столу);
• металл с заготовки снимается плавно, что обеспечивает ее поверхности отличный показатель шероховатости;
• зубья фрезы изнашиваются медленно и при этом равномерно (снижение себестоимости выполнения операций, увеличение времени эксплуатации инструмента).

Имеются у попутного фрезерования, конечно же, и недостатки. Во-первых, в устройстве передвижения стола станочного оборудования не должно быть зазоров. Если таковые имеются, обработка будет проходить при ощутимой вибрации, а это приводит к снижению качества фрезерования, да и его эффективности в целом. Во-вторых, зубья рабочего инструмента испытывают высокие нагрузки ударного характера.

В связи с этим использовать фрезы для попутного фрезерования разрешается только на жестких станках, которые, кроме того, позволяют надежно и максимально жестко выполнить крепление фрезеруемой детали. Третий недостаток заключается в том, что попутное фрезерование не выполняется в тех случаях, когда необходимо произвести фрезерование штамповок, различных поковок и прочих изделий, которые имеют необработанную дополнительно поверхность. Имеющиеся в таких заготовках включения способны очень быстро вывести фрезу из строя.

3 Встречное фрезерование и его особенности

Если вращение инструмента является противоположным по отношению к направлению подачи заготовки, речь идет о фрезеровании встречного типа, специалисты обычно именуют эту методику обработкой "против подачи". В данном случае стружка удаляется плохо – осуществлять этот процесс банально неудобно, так как остатки от обработки идут перед рабочим инструментом, и фрезы изнашиваются очень быстро (и при этом весьма ощутимо).

Кроме того, изделие требуется прикреплять к фрезерному станку максимально прочно с применением хитроумных зажимов, которые усложняют конструкцию оборудования и снижают эффективность его использования.

Встречная операция фрезерования почти никогда не выполняется для чистовой обработки из-за того, что металлическая стружка серьезно повреждает поверхность заготовки. Еще один "минус" методики – непостоянство толщины стружки, которая срезается в процессе выполнения работ. К преимуществам встречного фрезерования относят то, что при снятии стружки, благодаря деформации материала, наблюдается упрочнение верхнего слоя изделия; операция осуществляется мягко, из какого бы металла (даже очень прочного) не изготавливалась деталь, при этом отмечается плавная нагрузка на фрезерную установку.

Таким образом, любой из двух способов фрезерования, которые мы описали, имеет свои преимущества и явные недостатки. А это означает, что в каждом конкретном случае методика резки выбирается с учетом того, какую по качеству поверхность требуется получить после обработки.

При цилиндрическом фрезеровании ось фрезы параллельна обрабатываемой поверхности; работа осуществляется зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности фрезы. При торцовом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна к обработанной поверхности; в работе участвуют зубья, расположенные как на торцовой, так и на цилиндрической поверхности фрезы. Торцовое и цилиндрическое фрезерование можно выполнять двумя способами: встречным фрезерованием, когда направление подачи s противоположно направлению вращения фрезы (рис. 8.10, а), и попутным фрезерованием (рис. 8.10, б), когда направление подачи s совпадает с направлением вращения фрезы.
При встречном фрезеровании нагрузка на зуб фрезы увеличивается постепенно, резание начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2 с наибольшей толщиной атах срезаемого слоя (рис. 8.10, а).
При попутном фрезеровании зуб начинает резание со слоя наибольшей толщины, поэтому в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой наблюдается явление удара. При встречном фрезеровании процесс резания происходит спокойнее, так как толщина срезанного слоя возрастает плавно и, следовательно, нагрузка на станок возрастает постепенно. Попутное фрезерование следует выполнять на станках, имеющих достаточную жесткость и виброустойчивость, и главным образом при отсутствии зазора в сопряжении ходовой винт-гайка продольной подачи стола.
При обработке заготовок с черной поверхностью (по корке) попутное фрезерование применять не следует, так как при врезании зуба фрезы в твердую корку происходит преждевременный износ и выход из строя фрезы. При фрезеровании заготовок с предварительно обработанными поверхностями попутное фрезерование предпочтительнее встречного, что объясняется следующим. При попутном фрезеровании заготовка прижимается к столу, а стол к направляющим, благодаря чему повышаются жесткость

Инструмента и качество обработанной поверхности. При встречном же фрезеровании фреза стремится оторвать заготовку от поверхности стола.
Как при попутном, так и при встречном фрезеровании можно работать при движении стола в обоих направлениях, что позволяет выполнять черновое и чистовое фрезерование за одну операцию.

71. Торцевое фрезерование .

Торцевое фрезерование выполняется исключительно при помощи торцевых фрез. Для снятия припуска к вращательному движению фрезы также добавляется поступательное движение. Таким образом, в основном осуществляется фрезеровка металла на горизонтально-фрезерных станках.

Торцевые фрезы предназначены для обработки плоскостей на вертикально- и горизонтально- фрезерных станках. Торцевые фрезы имеют зубья, расположенные на цилиндрической пов-ти и на торце. Делятся на: насадные(с мелкими и крупными зубьями) и на насадные со вставленными ножами. «+» более жесткое крепление на оправке или шпинделе, более плавная работа из-за большого кол-ва одновременно работающих зубьев.

Торцовые фрезы

Торцовые фрезы широко применяются при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Ось их устанавливается перпендикулярно обработанной плоскости детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и формируют обработанную поверхность, у торцовых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности.

Так как на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцовой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, могут быть самыми разнообразными. В практике находят применение торцовые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Причем углы в плане Ф на торцовых фрезах могут меняться в широких пределах. Наиболее часто угол в плане Ф на торцовых фрезах принимается равным 90° или 45-60°. С точки зрения стойкости фрезы его целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность обработки детали.

Торцовые фрезы обеспечивают плавную работу даже при небольшой величине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцовых фрез не зависит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диаметром фрезы. Торцовая фреза может быть более массивной и жесткой, по сравнению с цилиндрическими фрезами, что дает возможность удобно размещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами. Торцовое фрезерование обеспечивает обычно большую производительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцовыми фрезами.

На рис. 21 показан пример обработки торцовой фрезой. В корпус торцовой фрезы 5 установлены вставные зубья — резцы 4. Каждым резцом снимается припуск, определяемый подачей s z и глубиной резания t. Зубья фрезы срезают припуск по криволинейной траектории. В зависимости от расположения обрабатываемой детали относительно фрезы меняются условия резания.

Рис. 21. : 1 — обработанная поверхность, 2— поверхность резания, 3 — обрабатываемая поверхность резания. 4 — резец (вставной нож), 5 — корпус фрезы; v — направление вращения фрезы, s z —подача, приходящаяся на один зуб фрезы, t — глубина резания

Рис. 22. Различные положения торцовой фрезы относительно обрабатываемой детали:

а— симметричное, б — выше центра (встречное фрезерование); в— ниже центра (попутное фрезерование); 1 — фреза, 2 — обрабатываемая деталь; v — направление вращения фрезы, s — направление подачи

На рис. 22 показано различное взаимное положение фрезы и обрабатываемой детали. На рис. 22, а обрабатываемая деталь 2 расположена относительно оси фрезы 1 симметрично. В этом случае сечение стружки в процессе резания хотя и не постоянно, но оказывается примерно одинаковым в момент входа резца в металл и в момент выхода. Направление действия силы резания по отношению к направлению подачи также не постоянно, но остается близким к 90°, особенно, если диаметр фрезы существенно больше ширины обрабатываемой поверхности.

В случае, когда деталь расположена относительно фрезы не симметрично (выше центра), как это показано на рис. 22, б, условия резания значительно изменяются. В момент входа резца в металл сечение стружки оказывается существенно меньшим, чем при его выходе. Движение резца в процессе резания осуществляется всегда навстречу движению подачи. Такие условия резания получили название встречного фрезерования.

Если обрабатываемую деталь сместить относительно оси фрезы в противоположную сторону (ниже центра), как это показано на рис. 22, в, то сечение стружки в момент входа резца в металл станет больше, чем при его выходе, а направление движения резца окажется близким к направлению подачи. Такие условия фрезерования получили название попутного фрезерования.

При обработке хрупких металлов иногда надо создавать условия плавного выхода резца из металла, чтобы не допустить выкрашивания кромки обрабатываемой детали. Это будет соответствовать методу попутного фрезерования. Однако при таком методе всегда возникает опасность произвольного перемещения обрабатываемой детали вместе со столом ставка в направлении движения режущей кромки. Это может произойти, если в механизме перемещения стола имеются большие зазоры. При произвольном перемещении стола процесс резания происходит рывками, увеличивается шероховатость обработанной поверхности и возникает опасность поломки фрезы. Поэтому прежде, чем установить режим попутного фрезерования, необходимо отрегулировать зазоры в механизме движения стола. Для этого на станке предусмотрены соответствующие устройства.

На рис. 23 показано попутное и встречное фрезерование применительно к фрезерованию цилиндрической фрезой.

Рис. 23. Обработка цилиндрической фрезой :

а — попутное фрезерование, б— встречное фрезерование; v— направление вращения фрезы, s п —подача попутная, s в —подачавстречная, s z — подача на один зуб фрезы, t— глубина резания, В — ширина фрезерования

Из рис. 23, а видно, как изменяется сечение стружки от наибольшего значения к наименьшему при попутном фрезеровании и от наименьшего к наибольшему при встречном фрезеровании (рис. 23, б).

Рис. 24. Схема действия сил при встречном и попутном фрезеровании : а— попутное фрезерование, б — встречное фрезерование; R — сила резания, Р х — горизонтальная составляющая силы резания, Р у — вертикальная составляющая силы резания, P ок —окружное усилие, P рад —радиальное усилие, s — направление подачи, v — направление вращения фрезы, D — диаметр фрезы

На рис. 24 показана схема действия сил, возникающих при различных методах фрезерования. Сила резания Rскладывается из окружного усилия Р ок, направление которого совпадает с направлением скорости резания v, и радиального усилия Р рад.величина которого пропорциональна глубине резания. Для сравнения условий резания рассматривается положение режущей кромки, когда она находится под одним и тем же углом относительно вертикали (рис. 24, а, б). В этом случае сечение стружки будет одинаковым. Одинаковым будут и величины силы резания окружного и радиального усилий, но направления векторов силы окажутся различными.

Разложим вектор силы резания на две составляющие Р х и Р у и сравним их действие при попутном и встречном фрезеровании.

Горизонтальная составляющая Р х при попутном фрезеровании действует в том же направлении, что и подача, а вертикальная составляющая Р у направлена вниз, прижимая обрабатываемую деталь к столу.

При встречном фрезеровании горизонтальная составляющая Р х направлена навстречу подаче, а вертикальная составляющая Р у обращена вверх, как бы отрывая деталь от стола. Чем больше величина припуска, тем в большей степени проявляется действие этой составляющей.

Если при попутном фрезеровании опасными являются зазоры в резьбовом соединении ходового винта и гайки станка, с помощью которых стол перемещается в направлении подачи, то при встречном фрезеровании опасность вызывают зазоры в направляющих стола поскольку вертикальная составляющая Р у может приподнять стол вместе с обрабатываемой деталью, а это приведет к возникновению колебаний (вибраций). Механизмы подач стола при встречном фрезеровании испытывают наибольшую нагрузку. Для этого случая регулируются предохранительные механизмы станка.

Рисунок 101

При встречном фрезеровании направление подачи заготовки не совпадает с главным движением. При попутном – совпадает. Преимущества встречного фрезерования:

При наличии твердой корки на заготовке зуб фрезы подрезает ее снизу, а не ударяется и не выкрашивается;

Не наблюдается подхватывания заготовки силами резания, при котором резко увеличивается S z на величину зазора в паре винт-гайка цепи подач, поэтому можно работать даже на изношенном станке.

Недостатки:

Зуб фрезы не сразу врезается, а проскальзывает (а=0) поэтому наклепывает поверхность резания и сам изнашивается;

Стружка остается на передней поверхности и при врезании выкрашивает зуб фрезы.

При попутном фрезеровании все наоборот, поэтому на новом станке лучше применять метод попутного фрезерования, так как качество обработки выше.

5.8 Протягивание

Протягиваются поверхности различной конфигурации, как внутренние, так и наружные.

Скорость резания при протягивании – 2-15 м/мин.

Точность обработки 6-9 квалитеты, шероховатость Ra 0,63…2,5 мкм.

5.8.1 Конструкция протяжки

Если длина протяжки не превышает 15 диаметров и протяжка работает на сжатие, то она называется прошивкой.

Р
исунок 102

Р
исунок 103

1 – хвостовик;

2 – шейка;

4 – режущая часть;

5 – калибрующая часть;

6 – задний конец протяжки.

Рабочая часть протяжки изготавливается из сталей Р9, Р18, Р9Ф5, ХВГ (наименьшая способность деформироваться).

5
.8.2 Геометрические параметры

Рисунок 104

5.8.3 Элементы режима резания

V p – вдоль оси протяжки,

S z – подача на зуб, разность высоты соседних зубьев режущей части,

a – равняется подаче на зуб S z ,

b - зависит от формы и конструкции протяжки, которая определяется обрабатываемой поверхностью,

,

.

На калибрующей части подъёма нет для улучшения класса шероховатости.

α=2…4 0 на режущей части протяжки, α=1…2 0 на калибрующей части.

5.8.4 Схемы протягивания

Профильная.

Рисунок 105

Получается наилучшее качество и точность обработки. Применяется редко из-за сложности изготовления зубьев протяжки.

Генераторная.

Рисунок 106

Точность и класс шероховатости ниже. Метод применяется широко, когда нет высоких требований к детали.

Прогрессивная (групповая).

Осуществляется по генераторной или профильной схеме.

Припуск между одинаковыми по высоте зубьями в группе разделяется по ширине. Снижаются силы резания, увеличивается стойкость.

Рисунок 107

5.8.5 Износ и стойкость протяжек

Износ по передней поверхности незначителен. Преимущественно изнашивается задняя поверхность протяжек. Для протяжки назначают технологический критерий изнашивания, так как протяжка является размерным инструментом. Величина изнашивания – до 0,2-0,3 мм, затем протяжка перетачивается. Температура резания является основным фактором, влияющим на изнашивание, так как при холостом ходе протяжка полностью охлаждается и скорости резания низкие. Очень мала толщина срезаемого слоя. Это основной фактор изнашивания.

S
z =0,02-0,2 мкм.

Рисунок 108

Процесс резания возможен при a>ρ.

Стойкость от 120 до 600 мин.

ρ – радиус округления режущей кромки.

Протяжка применяется только в крупносерийном и массовом производстве и как исключение в ремонтных цехах.

Заготовка подается в направлении вращения инструмента, который производит резку. Часто специалисты называют подобный вид обработки «по подаче». Преимуществом является то, что заготовка прижимается к зажимному устройству сама. Зубья режущего инструмента по задним поверхностям изнашиваются меньше и равномерно. Поэтому стойкость фрезы в разы выше, чем при встречной механической обработке. Снимаемый припуск на заготовке поддается деформации постепенно.

К минусам данного типа фрезерования можно отнести то, что заготовки с грубыми поверхностями, например, литьё, не получится обработать из-за твёрдых включений в корке. Если рискнуть обрабатывать эти заготовки попутным фрезерованием, то режущий инструмент очень быстро придет в негодность. Фреза на станке должна быть надежно зафиксирована, т. к. обработка осуществляется при ударной нагрузке.

Чтобы избежать вибраций, в механизмах стола не должно быть никаких зазоров. Однако часто этого не удается достичь, поэтому работать нужно внимательно.

Встречное фрезерование

В данном случае заготовка подается навстречу режущему инструменту. Из плюсов данной технологии можно выделить очень мягкое воздействие на поверхность заготовки и то, что обработанная поверхность упрочняется в ходе деформации металла. К отрицательным моментам относится необходимость применить дополнительные крепления для надежности фиксации заготовки. В противном случае силы резания будут ее отрывать от инструмента. Также при такой обработке инструмент быстрее изнашивается, поэтому не применяют высокоскоростные режимы резания.

Стружка выходит прямо перед фрезой и есть риск ее попадания в зону резания. Если это случится, то на обработанной поверхности будут царапины.

рис.1 Виды фрезеровки

Как видим, токарно фрезерные работы СПб с применением обоих методов имеют свои нюансы. Поэтому выбирать вид фрезеровки следует исходя из начального качества заготовки и требуемого конечного результата.