Заточка фрез по металлу: концевых, червячных

Методика выполнения заточки концевых фрез по металлу

Фреза – инструмент, используемый для обработки различных изделий. Применяются фрезы различного типа, которые позволяют производить изменение внешних и внутренних поверхностей с необходимой точностью. Для достижения высокой производительности фреза должна иметь высокую кондицию – быть остро заточенной. Заточка концевых фрез для работы с металлами, древесиной, пластмассой, стеклом производится с использованием специальных станков и оснастки.

Заточка инструмента

Заточка производится для восстановления режущей способности, с проведением операций выполняемых поконтурно и раздельно.

Фрезы, поступившие на заточку, обычно предварительно шлифуют по цилиндрической поверхности с применением кругло-шлифовального станка для устранения повреждений с дальнейшей заточкой задней или передней части зубьев.

Концевые фрезы, имеющие остроконечную форму зубьев, затачивают по задней поверхности специальным кругом тарельчатой или чашечной формы. Для этого производят установку круга по отношению к оси под углом 89°, что позволяет достичь требуемого контакта между соприкасающимися поверхностями.
При выполнении заточки задних поверхностей концевых фрез применяют 2 основных метода:

При использовании полиэлементного метода режущие кромки затачиваются отдельно. Сначала производится заточка главных поверхностей всех зубьев, затем вспомогательных и переходных.
При контурном методе – заточка, производится последовательно каждого зуба за одну операцию. Применяется также однооборотный метод заточки, когда режущие кромки обрабатываются за одну операцию. Все зубья затачиваются за один оборот, припуск удаляется с помощью операции шлифования.

Типы используемого инструмента

На промышленных предприятиях применяются различные типы инструмента:

1. Цилиндрические – для обработки заготовок с использованием станков оснащенных горизонтальным шпинделем.
2. Торцевые – для фрезерной обработки заготовок на станках с вертикальным шпинделем.
3. Концевые – для проходки уступов, выемок, контуров (криволинейных). Используются на установках при вертикально-фрезерной обработке.
4. Дисковые – для проходки пазов, канавок на горизонтальных станках.
5. Шпоночные – для проходки канавок на станках с вертикальным шпинделем.
6. Угловые – для фрезеровки плоскостей (наклонных), канавок, скосов.
7. Фасонные – при обработке фасонных поверхностей.

Рис. 2 Набор червячных фрез.

Для обработки заготовок используется оснастка, которая предназначена для работ:

Фрезы с соответствующей оснасткой выпускают обычно в качестве наборов с посадочными размерами крепежной части разного диаметра. Для того чтобы фреза использовалась длительный период она должна быть всегда наточена, а при проведении рабочей операции необходим температурный режим, не допускающий перегрев, который снижает их прочностные характеристики.

Использование оборудования для заточки червячных фрез

При обработке заготовок наиболее часто используются червячные фрезы.

Рис. 3 Процесс заточки червячный фрезы на универсальном станке.

Характеристики червячных фрез строго регламентированы ГОСТ 9324-60 и производятся:

• цельными;
• сборными (сварные, вставные).

Сборные червячные фрезы (для модулей с 10 до 16) применяются со вставными гребенками, которые выполняются из быстрорежущей литой стали или кованными.
Червячные фрезы (для модулей с 18 по 30) изготавливаются путем сварки, и посадки зубьев из углеродистой стали на основание.

При использовании червячных фрез для нарезания цилиндрических зубчатых колес рабочие части зуба изнашиваются неравномерно.

Для повышения срока использования червячных фрез предлагается метод высотной коррекции за счет изменения формы пространственной кривой характеризующей рабочий процесс. Применяется также метод осевых смещений инструмента, который повышает скорость проведения операций с увеличением срока использования червячных фрез.

Процесс заточки затылованных червячных фрез выполняется по передней части, а острозаточенных по задней поверхности зуба. После окончания процесса заточки производятся замеры:

• профиля поверхности передней;
• шага окружного;
• соответствия канавок стружечных.

Виды оснастки применяемой для фиксации инструмента

Оснастка, используемая для крепления инструмента, делится на 2 типа:

Концевая оснастка крепится с помощью цанги и патрона, а насадочная используется путем установки на шпиндель с применением специальной оправки.
Для крепления инструмента производят оправки 2-х видов:

Центровые оправки производят с коническим хвостовиком, который имеет размеры соответствующие отверстию в шпинделе, и производят 2-х типов 7:24 и конус Морзе.
Допускается при использовании данного типа оправок устанавливать несколько режущих инструментов с фиксацией специальными кольцами.
При применении цилиндрической концевой фрезы необходим патрон с цангой. Обычно в оснастку входит 7-11 цанг позволяющих подобрать необходимый размер для надежной фиксации.

Цанговый патрон с цангами

Оснастка для фиксации заготовки

Для проведения процесса фрезеровки необходимо фиксировать заготовку для чего используются:

Столы поворотные круглые используются для проведения операций фрезерования заготовок имеющих криволинейную поверхность.
Данный тип столов имеет широкий диапазон смещений:

• вращение;
• изменение угла наклона плоскости стола;
• возможности обработки изделий в вертикальном положении.

Зажимы или прихваты позволяют фиксировать изделия с помощью специальных элементов, которые в свою очередь крепится к столу с помощью болтов и гаек. Для фиксации небольших по размеру заготовок используются тиски простые и с поворотным механизмом.

Использование дополнительных приспособлений

Для фиксации деталей имеющих цилиндрическую форму используют трехкулачковый патрон и специальные центры, которые с помощью хомутиков и люнетов осуществляют фиксацию, а также использования делительных головок. Данные приспособления применяются для обработки деталей под заданным углом при вращении.
Делительная головка состоит из элементов:

На шпиндель крепится трехкулачковый патрон, предназначенный для фиксации заготовки другой конец, которой упирается в бабку. Колодка может вращаться с фиксацией под требуемым углом. При обработке длинной заготовки для фиксации используются люнеты.

Источник

Заточка фрез

Особенность заточки фрез состоит в относительно большой протяженности и криволинейности режущих кромок их зубьев. При заточке требуется обеспечить движение поверхности круга точно по кромке. Особую сложность в этом отношении представляет заточка фасонных фрез, имеющих затылованный угол. Чтобы сохранить фасонный профиль фрезы и упростить заточку, затылованные зубья затачиваются только по передней поверхности (где передняя, а где задняя поверхности см. ниже). Острозаточенные зубья, имеющие прямолинейную или стандартизированную криволинейную форму, затачивают по задней поверхности. Прорезные и отрезные фрезы затачиваются по передней и задней поверхностям зубьев. Про их заточку читайте в статье Заточка дисковых пил.

Заточку осуществляют на специализированных и универсальных станках для заточки фрез, реже вручную.

Материал фрез

Из инструментальных сталей используются марки У7А, У8А, У9А, ХГ, ХВ5, 9ХС, ХВГ и пр.

Быстрорежущая инструментальная сталь, идущая на изготовление фрез, подразделяется на сталь нормальной производительности (Р6М5, Р9, Р12, Р18 и пр.) и повышенной. К последней категории относятся стали, легированные кобальтом, ванадием, вольфрамом и молибденом (Р6М3, Р18Ф2К5, Р9Ф2К10, Р9Ф2К5 и др.).

Твердые сплавы, из которых делают зубья фрез, производятся в виде пластин стандартных размеров и форм, крепящихся к корпусу фрезы высокотемпературной пайкой (например, серебряным припоем ПСр-40) или с помощью резьбовых соединений (сборные фрезы). Они состоят из карбидов вольфрама, титана и тантала, связанных кобальтом. Фрезы, изготовленные из вольфрамо-кобальтовых сплавов (ВК2, ВК3, ВК6, ВК6М, ВК8 и пр.), используются для обработки чугуна, цветных металлов, неметаллических материалов. Титаново-вольфрамо-кобальтовые сплавы (Т5К10, Т15К6, Т14К8, Т30К4 и др.) менее прочны, чем сплавы типа ВК, но они имеют более высокую износостойкость при обработке деталей из различных видов стали. Трехкарбидные сплавы, состоящие из карбидов вольфрама, тантала, титана и кобальта (ТТ7К12 и пр.), в основном также применяются для обработки сталей.

Геометрия зубьев фрезы

У затылованных зубьев, которыми оснащаются фасонные фрезы, задняя поверхность выполняется по архимедовой спирали. Поскольку обработка фасонной поверхности очень трудна технологически, заточка фрез с затылованными зубьями осуществляется по передней поверхности.

Независимо от того, сколько зубьев имеется на фрезе, каждый из них можно рассматривать как отдельный резец, характеризующийся стандартными для всякого резца параметрами — передним (γ) и задним (α) углами, размером затачиваемой площадки (f), углом наклона зубьев (λ).

Площадка f представляет собой часть задней поверхности зуба, подвергающаяся шлифовки при затачивании по задней поверхности. По этой поверхности происходит основной износ зубьев, ее размер влияет на величину силы трения между фрезой и обрабатываемой деталью, поэтому она должна поддерживаться в определенном диапазоне.

Главный передний угол γ — угол между касательной к передней поверхности и осевой плоскостью. Он измеряется в плоскости, которая проходит через данную точку перпендикулярно к главной режущей кромке.

Главный задний угол α — угол между касательной к задней поверхности в рассматриваемой точке главной режущей кромки и касательной к окружности вращения данной точки. В функцию угла α входит уменьшение трения между фрезой и обрабатываемой деталью.

Вспомогательный задний угол α₁ характеризует увеличенный просвет между обрабатываемым поверхностью и телом зуба. Необходимость заточки фрез по вспомогательному углу возникает при определенной величине износа фрезы и увеличении площадки f. Ее цель — снижение трения между зубом и обрабатываемым материалом. Не все фрезы имеют этот угол.

В зависимости от формы и направления режущей кромки, зубья могут быть прямыми или винтовыми. Наклон зубьев фрезы характеризуется углом λ между развернутой винтовой кромкой и осью фрезы.

Значения углов зависят от типа фрезы, марки сплава или стали, из которых она изготовлена, и вида материала, для обработки которого предназначена.

При обработке вязких материалов главный передний угол выбирается в пределах 10-20° и более. У твердосплавных фрез для обработки сталей он близок к нулю или даже отрицателен. Задний угол также может варьироваться в широких пределах.

Заточка концевых фрез по дереву

В процессе заточки брусок смачивается чистой или мыльной водой. После заточки он моется и сушится.

По мере стачивания передней поверхности, кромка заострится, а диаметр фрезы уменьшится незначительно.

Если на фрезе есть направляющий подшипник, его сначала надо снять (если это возможно) и только потом затачивать. Попытка сэкономить минуту закончится загубленным подшипником и испорченной фрезой. Ещё нужно очистить фрезу от остатков древесной смолы, используя растворитель.

Как при заточке любого другого инструмента, нужно использовать бруски разной зернистости, в зависимости от толщины снимаемого слоя материала и необходимой чистоты поверхности. Перед заточной нужно убедиться в том, что брусок имеет правильную форму.

Затачивая каждый резец, для сохранения симметрии, нужно стараться делать одинаковое количество затачивающих движений и с одинаковым нажимом.

Если материал резцов фрезы достаточно мягкий, вместо бруска можно воспользоваться абразивной бумагой приклеенной на ровную поверхность (рейку из твердого дерева или полоску стали).

Концевые фрезы по дереву можно заточить и на точильном станке с небольшой скоростью вращения круга, используя соответствующий абразивный круг.

Круги для заточки

При использовании абразивных кругов (особенно алмазных) желательно осуществлять их охлаждение СОЖ.

С повышением температуры микротвердость абразивных материалов снижается. Повышение температуры до 1000°С уменьшает микротвердость почти в 2-2,5 раза по сравнению с микротвердостью при комнатной температуре. Повышение температуры до 1300°С вызывает снижение твердости абразивных материалов почти в 4-6 раз.

Применение воды для охлаждения может привести к появлению ржавчины на деталях и узлах станка. Для устранения коррозии к воде добавляют мыло и определенные электролиты (углекислый натрий, кальцинированная сода, тринатрийфосфат, нитрит натрия, силикат натрия и т.д.), которые образуют защитные пленки. При обычном шлифовании чаще всего пользуются мыльным и содовыми растворами, а при чистовом шлифовании — низкоконцентрированными эмульсиями.

Для увеличения производительности шлифования абразивными кругами и уменьшения удельного износа, следует выбирать наибольшую зернистость, которая обеспечивает требуемый класс чистоты поверхности затачиваемого инструмента.

Для выбора зернистости абразива, в соответствии со стадией заточки, можно воспользоваться таблицей в статье про бруски для заточки.

Окружная скорость круга при заточке твердосплавных зубьев должна быть около 10-18 м/с. Это означает, что при использовании круга диаметром 125 мм скорость вращения двигателя должна быть около 1500-2700 об/мин. Заточка более хрупких сплавов производится при меньшей скорости из данного диапазона. При заточке твердосплавных инструментов применение жестких режимов приводит к образованию повышенных напряжений и трещин, а иногда и к выкрашиванию режущих кромок, при этом повышается износ круга.

Форма круга для заточки заднего угла зубьев на цилиндрической поверхности — чашечная (ЧЦ или ЧК) или тарельчатая (1Т, 2Т, 3Т), переднего угла — тарельчатая или плоская.

Станок для заточки фрез

Сущность заточки концевой фрезы состоит в том, что при ее продольном перемещении относительно круга, одновременно происходит синхронизированный поворот ее вокруг своей оси. Благодаря этому затачиваемая кромка все время находится в контакте с кругом на одной и той же высоте (обеспечивается один и тот же угол заточки). Синхронизация поступательного и вращательного движений достигается при помощи иглы-копира, упирающейся во впадину на передней поверхности зуба. Прижимая затачиваемый зуб к игле и плавно смещая фрезу в осевом направлении, оператор одним движением производит заточку зуба на всю его длину.

Заточка боковых зубьев. В упрощенном виде заточка винтовых зубьев, выглядит таким образом. Фреза устанавливается в цангу.

Игла-копир устанавливается в позицию, при которой она находится в самом высоком положении, а ее кончик касается наружного края канавки концевой фрезы.

Фреза устанавливается в исходное (выдвинутое) положение, при котором игла располагается возле хвостовика, упираясь в канавку зуба.

Шлифовальный круг с помощью ручки бокового смещения передвигается в положение, при котором его наружная кромка совпадает с иглой.

Включается двигатель, и ручкой прямой подачи круг медленно подводится к фрезе, пока не начнется искрение. После чего с помощью шкалы подачи устанавливается толщина снимаемого металла (обычно 25-50 мкм).

Заточка зуба на всю его длину производится втягиванием шпинделя с фрезой до тех пор, пока последняя не сойдет с иглы. При этом нужно следить за тем, чтобы фреза постоянно находилась в контакте с иглой. Этим обеспечивается проворот фрезы, необходимый для того, чтобы затачиваемая кромка находилась в контакте с кругом при одном и том же взаимном положении.

Для обеспечения чистоты обработки проход фрезы повторяется еще один раз без изменения толщины снимаемого металла. На этом обработка одного зуба заканчивается, и аналогичная операция повторяется для всех остальных зубьев. Чтобы заточка всех зубьев получилась одинаковой, не следует изменять толщину снимаемого металла, установленную вначале с помощью ручки прямой подачи.

Изменяя положение иглы таким образом, чтобы ее кончик упирался в разные точки на канавке зуба (на край или середину, например), можно изменять величины угла α и α₁.

Заточка торцевых зубьев. Для заточки торцевых зубьев, концевую фрезу нужно установить в положение, при котором затачиваемый зуб расположился бы строго горизонтально. Система заточки Е-90 оснащена градуированным кольцом, которое позволяет легко и просто устанавливать торцевые зубья горизонтально. Если используется станок для заточки фрез, не оснащенный подобным механизмом, устанавливать горизонтальность зубьев можно с помощью угольника.

Заточка зуба, выставленного горизонтально, производится перемещением кромки заточного круга вдоль кромки зуба. Величина угла заточки регулируется смещением круга по вертикали либо наклоном шпинделя с фрезой (если это возможно).

Контроль качества заточки

Допустимые отклонения переднего и заднего угла заточки всех фрез составляет ±1°. Углы могут замеряться специальным угломером 2УРИ или маятниковым угломером.

У стандартных фрез регламентируется радиальное биение двух смежных (σсм) и двух противоположных (σпр) зубьев, а также торцовое биение. Допустимые значения радиального и торцового биений зубьев фрез приведены в таблице ниже (для фрез, не имеющих торцовых зубьев, указано допустимое биение опорных торцов).

Проверку качества заточки или доводки производят внешним осмотром с помощью лупы. Режущие кромки фрез должны быть без зазубрин и выбоин.

Наличие трещин на пластинках твердого сплава определяют, пользуясь лупой, смачивая пластины керосином. В этом случае при наличии трещин выступает керосин.

Видео:

Источник