В мелкосерийном и единичном производствах используют универсальные приспособления: прихваты, угловые плиты, призмы, машинные тиски и др.

Используют для закрепления заготовок сложной формы или больших габаритов непосредственно на столе станка. Прихваты могут быть различной формы и назначения (рис. 9.20).

Рис. 9.20.

Примеры закрепления заготовок с помощью прихватов представлены на рисунках 9.21-9.23. Все прихваты имеют овальные отверстия или выемки для крепления к столу станка и возможности перемещения прихватов относительно заготовки.

Небольшие по высоте заготовки закрепляют непосредственно па столе станка (рис. 9.21), другие - с помощью подкладок (рис. 9.22). Подкладками под прихваты являются ступенчатые подставки, бруски требуемой высоты, опоры.

Угловые плиты применяют для установки и крепления заготовок, имеющих две плоскости, расположенные под углом 90°. На рисунке 9.24 показано крепление пластины с помощью угловой плиты для фрезерования торца. При переустановках, таким образом, могут быть обработаны вес боковые поверхности. Заготовку крепят к угловой плите струбцина-

Рис. 9.21. Закрепление заготовки прихватом: 1 - стол станка;

• 2 - обрабатываемая заготовка; 3 - прихват; 4 - болт;
• 5 - гайка

ми, а угловую плиту - к столу станка с помощью специальных пазов.

При необходимости могут быть использованы более сложные угловые плиты, допускающие поворот относительно горизонтальной или вертикальной оси, например в тех случаях, когда обрабатываемая поверхность и поверхность закрепления образуют угол, отличающийся от 90°. Такая плита представлена на

рисунке 9.25. Для поворота вокруг горизонтальной оси на нижнем основании плиты предусмотрено поворотное устройство.

Рис. 9.22. Закрепление заготовки прихватом: 1 - стол станка;

• 2 - обрабатываемая заготовка; 3 - подставка; 4 - прихват;
• 5 - болт; 6 - гайка

Рис. 9.23.

прихватов

Рис. 9.24.

• 1 - угловая плита; 2 - обрабатываемая заготовка;
• 3 - ребро жёсткости; 4 - пазы для установки и закрепления плиты на столе станка; 5 - струбцины для крепления заготовки к угловой плите

Получили достаточно широкое распространение для крепления заготовок на фрезерных и сверлильных станках. По возможности ориентации заготовки различают тиски: простые, не имеющие возможности поворота; поворотные, осуществляющие поворот вокруг вертикальной оси; универсальные, осуществляющие поворот вокруг вертикальной и горизонтальной осей. По способу закрепления заготовки различают тиски: с одной подвижной губкой (рис. 9.26), самоцентрирующие- ся (с двумя подвижными губками), с «плавающими» губками, со специальными сменными губками (для цилиндрических заготовок и заготовок сложной формы), с ручным зажимом, пневматические и гидрав-

Рис. 9.25. Специальная угловая плита: 1 - плита для крепления заготовки;

2, 3 - поворотное устройство; 4 - пазы для крепления плиты к столу станка

Рис. 9.26.

лические (используют при необходимости зажима большой силы). На рисунке 9.27 представлены примеры специальных сменных губок, которые значительно расширяют технологические возможности использования тисков, в частности позволяют закреплять как призматические детали (рис. 9.27, а, в), так и тела вращения (рис. 9.27, б, г).

Рис. 9.27.

Для заготовок в виде тел вращения могут быть использованы специальные тиски (рис. 9.28), с призматической вставкой основанием 5 и фасонными полуовальными губками 3, 6. Вставка может переворачиваться для установки валов большого диаметра. Губки - сменные, фиксируются штифтами 2, 7. Закрепление заготовок осуществляется рукояткой 1. Такие тиски могут быть установлены как на горизонтально-фрезерных, так и на вертикально-фрезерных станках, благодаря двум опорным поверхностям.

Поворотные накладные столы используются для фрезерования фасонных поверхностей и могут иметь ручной, механический, гидравлический и пневматический привод.

На сверлильных станках кроме описанных выше универсальных приспособлений используют специальные приспособления: делительные устройства и кондукторы. Делительные устройства используются, например, для сверления одинаковых отверстий, расположенных на одном диаметре через равные промежутки. Кондукторы - это специальные приспособления, используемые для заготовок с большим количеством отверстий, имеющих высокие требования к взаимному расположению для облегчения выверки и ориентации инструмента.

Общие указания по закреплению фрез

Чистота обработки и производительность станка во многом зависят от качества закрепления фрезы на станке.
Если фреза закреплена неверно, она будет бить, вследствие чего нагрузка на отдельные зубья будет чрезмерной и они могут поломаться. Если фреза установлена далеко от опоры шпинделя, оправка может отжиматься.
Оправки, при помощи которых закрепляются фрезы, необходимо содержать чисто вытертыми; их не следует забивать, помня, что всякая забоина приводит к биению фрезы.
Способ закрепления фрезы на станке зависит от ее конструкции и размеров, а также от характера работы, выполняемой фрезой.
Рассмотрим основные способы крепления фрез.
1. Фрезу надевают на центровую оправку, один конец которой входит в коническое гнездо шпинделя, а другой поддерживается серьгой.
2. Фрезу надевают на концевую оправку, которая коническим концом входит в коническое гнездо шпинделя.
3. Фрезу с коническим хвостовиком устанавливают хвостовиком в коническое гнездо шпинделя.
4. Фрезу закрепляют цилиндрическим хвостовиком в гнезде шпинделя при помощи специальных патронов.
5. Фрезу надевают на выступающий передний конец шпинделя и закрепляют на нем.
Фрезеровщик обязан знать тип и номер конуса гнезда шпинделя своего станка и крепительные размеры переднего конца шпинделя. Фрезерные станки отечественного производства имеют стандартный размер переднего конуса шпинделя (см. рис. 22), поэтому фрезерные оправки, изготовленные со стандартным хвостовикам, подходят к ним.
На рис. 43 показаны оправки с коническим хвостовиком 1, который соответствует коническому гнезду 2 (см. рис. 22) переднего конца шпинделя отечественных фрезерных станков и центрируется в нем. Выемки 2 (рис. 43) во фланце оправки надеваются на поводки 3 (см. рис. 22), вставленные в пазы на торце шпинделя.

Центровые оправки (рис. 43, а и б) одним концом закрепляются в гнезде шпинделя станка, а другим поддерживаются подшипником серьги. Оправка (рис. 43, а) для закрепления фрез, работающих при больших усилиях, имеет большую длину, позволяющую применять посредине добавочную серьгу. Оправка на рис. 43, б предназначена для легких работ.
Концевые оправки (рис. 43, в) одним концом закрепляются в гнезде шпинделя станка, а на другом конце оправки закрепляется насадная фреза, которая работает вместе с оправкой как концевая фреза.

Закрепление фрез на центровых оправках

На рис. 44 приведены различные случаи закрепления фрез на центровых оправках. Конический хвостовик оправки входит в коническое отверстие 8 шпинделя, другой конец входит в подшипник 1 серьги.

На рис. 44, а показано крепление на оправке цилиндрической фрезы 5 с винтовыми зубьями. Фреза надевается на среднюю (рабочую) часть оправки и может быть установлена в любом месте оправки при помощи установочных колец 3, 4, 6 и 7. Кольца надеты на оправку так же, как фреза 5. Крайнее левое кольцо 7 торцом упирается в заплечик, имеющийся на оправке, а в крайнее правое кольцо 5 упирается гайка 2, навернутая на правый конец оправки.
На рис 44, б показано крепление на оправке нескольких фрез вплотную одна к другой (набор фрез); ширина установочных колец здесь различна.
Нормальный набор установочных колец, прилагаемых к фрезерному станку, состоит из колец шириной от 1 до 50 мм: 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 3,0; 5,0; 8,0; 10; 15; 20; 30; 40 и 50 мм .
При помощи установочных колец фрезы могут быть закреплены на определенном расстоянии друг от друга. На рис. 44, в показано крепление двух фрез на расстоянии А друг от друга. Расстояние А устанавливается при помощи подбора колец.
Иногда, регулируя расстояния между фрезами на оправке, приходится ставить между установочными кольцами тонкие прокладки из алюминиевой или медной фольги и даже писчей или папиросной бумаги, так как иногда, пользуясь имеющимися в наборе кольцами, не удается получить необходимого расстояния между фрезами.
Фрезы малых диаметров, работающие при небольших усилиях, удерживаются на оправке от провертывания трением между торцами фрезы и торцами колец, возникающим при затяжке гайкой. При тяжелых работах этого трения недостаточно, и фреза удерживается на оправке при помощи шпонки. По всей длине средней (рабочей) части оправки профрезерована шпоночная канавка, в ней крепится шпонка, на которую надевают фрезу. Кольца в этом случае также ставят на шпонке.
Отверстия в кольцах, равно как и рабочие части фрезерных оправок, изготовляют только определенных диаметров. На отечественных заводах приняты оправки диаметром 16; 22; 27; 32; 40; 50 и 60 мм. Шпоночные канавки и шпонки также изготовляют определенных размеров, так что имеющиеся в инструментальной кладовой фрезы, оправки, кольца и шпонки одного номинала обязательно подойдут друг к другу.
Фрезерные оправки должны быть прямыми, без забоин и вмятин, а кольца должны иметь торцы без забоин и заусенцев.
При установке фрез надо располагать их как можно ближе к переднему концу шпинделя станка, чтобы уменьшить нагрузку на оправку. Если по некоторым причинам это не удается, надо ставить добавочную серьгу, что дает добавочную опору и разгружает фрезерную оправку.
На рис. 45 показана добавочная серьга на станке при фрезеровании бруска широкой фрезой.

Порядок установки и закрепления фрезы на оправке и закрепления оправки в гнезде шпинделя станка подробно изложен при рассмотрении наладки станка.

Закрепление фрез на концевых оправках

Фрезы, работающие зубьями, расположенными на торцовой поверхности, закрепляются на концевых оправках.
На рис. 46 показана концевая оправка. Конический конец 1 вставляют в коническое гнездо шпинделя станка. Фрезу надевают на цилиндрическую часть оправки и затягивают винтом 3. Чтобы фреза не провертывалась, на оправке имеется шпонка 2.

Закрепление фрез с коническим и цилиндрическим хвостовиком

Фрезы с коническим хвостовиком, размер которого совпадает с размерами конического гнезда шпинделя станка, вставляют хвостовиком в шпиндель и закрепляют в нем посредством затяжного винта (шомпола). Это самый простой способ закрепления фрезы как для горизонтально-, так и для вертикально-фрезерного станков.
Если размер конуса хвостовика фрезы меньше размера конуса гнезда шпинделя, то прибегают к переходным втулкам (рис. 47). Наружный конус такой втулки соответствует гнезду шпинделя станка, а внутренний - хвостовику фрезы. Переходную втулку с вставленной фрезой устанавливают в шпиндель и затягивают при помощи затяжного винта.

Закрепление фрез с цилиндрическим хвостовиком производится при помощи патрона (рис. 48). Фрезу вставляют в цилиндрическое отверстие патрона 1 и закрепляют гайкой 2, навертываемой на передний конец патрона и охватывающей заплечиками разжимную втулку 5. Патрон с надетой фрезой устанавливают в шпиндель горизонтально- или вертикально-фрезерного станка и закрепляют затяжным винтом. Снятие фрезы производится освобождением гайки 2.

Закрепление насадных фрез большого диаметра

Торцовые фрезы диаметром 125 мм и выше изготовляют насадными. Такие фрезы могут иметь коническое (рис. 49, а) или цилиндрическое (рис. 49, б) посадочное отверстие.

Фрезы с коническим посадочным отверстием насаживают на конус 2 фрезерной оправки (рис. 50 и 51) и при помощи вкладыша 3 и винта 4 закрепляют на нем. Вкладыш 3 входит в паз, имеющийся в корпусе фрезы. Оправка на рис. 50 вместе с фрезой крепится к шпинделю фрезерного станка затяжным винтом (шомполом), который ввертывается в резьбовое отверстие оправки. Оправку на рис. 51 вместе с фрезой надевают цилиндрическим пояском 5 на торец шпинделя фрезерного станка и крепят к ней четырьмя винтами 1 (см. также рис. 22). Чтобы оправка не провертывалась, в ней предусмотрены два паза 6, в которые входят сухари на торце шпинделя станка.
Фрезы с цилиндрическим посадочным отверстием (см. рис. 49, б) крепят непосредственно к торцу шпинделя станка с помощью четырех винтов.
Наиболее точное центрирование фрезы на шпинделе фрезерного станка и, следовательно, наименьшее биение зубьев в работе обеспечивают фрезы с коническим посадочным отверстием.
Крепление по рис. 50 применяют на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках, крепление по рис. 51 - главным образом на продольно-фрезерных станках, когда необходимо иметь большой вылет торца фрезы от торца шпинделя.

Выбор метода обработки при фрезеровании . В зависимости от материала заготовки необходимо установить метод обработки - встречное или попутное фрезерование (см. рис. 2.20). Встречное фрезерование применяют для вязких материалов, а попутное - для хрупких, чтобы не допустить выкрашивания кромки заготовки. При попутном фрезеровании, допустимом на станке с соответствующей конструкцией механизма подач, до начала работы нужно устранить зазор («мертвый ход») в паре винт-гайка механизма перемещения стола.

Прежде чем приступить к наладке фрезерного станка, осуществляют его подготовку к работе, которая состоит из проверки исправности и готовности станка к выполнению различных операций фрезерования. На холостом ходу проверяют выполнение станком команд по пуску и остановке электродвигателя, включение и выключение вращения шпинделя, включение и выключение механических подач стола.

Убедившись в исправности станка, приступают к его наладке. Методы наладки станков фрезерной группы рассмотрим на примере универсальных консольно-фрезерных станков с ручным управлением.

Настройка режимов резания . При настройке заданной картой наладки или мастером частоты вращения шпинделя 6 (см. рис. 5.2) необходимо рукоятку переключателя 1 в коробке скоростей 5 выдвинуть на себя, а затем повернуть вправо вокруг оси в требуемое положение до совпадения установленной частоты на лимбе 3 рукоятки со стрелкой-указателем на корпусе коробки 5. После этого рукоятку вдвигают обратно (от себя).

Аналогично частоте вращения шпинделя производят наладку заданной подачи в коробке 13 при перемещении рукоятки 15 с лимбом 16. Движение подачи в универсальных консольно-фрезерных станках выполняется столом 9, перемещающимся в трех направлениях - продольном, поперечном и вертикальном. Расчет элементов режима резания производится по кинематической схеме станка (см. рис. 5.3).

Перед началом обработки на станке следует произвести надежный зажим салазок, по которым перемещается стол, а также консоли на стойке станка. В зависимости от габаритных размеров заготовки (зажимного приспособления), установленной на столе, определить необходимые значения его ходов (с учетом схода (сбега) инструмента) и расставить кулачки, ограничивающие ход и выключающие механическую подачу стола.

Наладка режущего инструмента . Цилиндрические и дисковые фрезы закрепляют на оправке, конический хвостовик которой затягивают в конусе шпинделя шомполом. Фрезерные оправки могут быть длинными (см. рис. 5.7) или короткими (концевыми). Свободный конец длинной оправки поддерживается кронштейном хобота в универсальных консольно-фрезерных станках с горизонтальным шпинделем.

Рис. 9.5. Крепление инструмента на универсальных консольно-фрезерных станках с горизонтальным шпинделем:
1 - шомпол; 2, 4, 5 - гайки; 3 - хобот; 6 - оправка; 7- букса; 8 - подвеска; 9 - фреза; 10 - втулка; 11 - шпиндель; 12 - стойка

Установку фрезы 9 (рис. 9.5) на длинной оправке 6 горизонтального шпинделя 11 производят с помощью промежуточных втулок 10, расположив фрезу как можно ближе к торцу буксы 7 подвески 8. Во избежание вибрации следует обратить особое внимание на надежное закрепление фрезы 9 на оправке 6 непосредственно или через шомпол 1 гайкой 5, а также подвески 8 на хоботе 3 с помощью гайки 4 и хобота 3 на стойке 12 гайкой 2.

(Схемы и конструкции для установки фрез других типов в шпинделе фрезерных станков рассмотрены в гл. 5.)

Вспомогательный инструмент и наладка приспособлений для крепления заготовок . При закреплении заготовки на станке должны быть соблюдены следующие правила: не должно нарушаться положение, достигнутое при ее установке; закрепление должно быть таким, чтобы положение заготовки оставалось неизменным; возникающие при закреплении деформации заготовки и смятие ее поверхностей должны находиться в допустимых пределах.

Выполнение указанных правил достигается рациональным выбором схемы закрепления и величины зажимного усилия. При выборе схемы закрепления детали необходимо пользоваться следующими соображениями. Для уменьшения усилия зажима заготовку необходимо установить так, чтобы сила резания была направлена на установочные элементы приспособлений 1 (опорный штырь, палец и др.), расположенные на линии действия этой силы или вблизи нее (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Установка и закрепление валика при фрезеровании:
1 - опорный штырь; 2 - призма; Q - усилие зажима; D r - направление движения резания

Для устранения возможного сдвига детали при закреплении усилие зажима Q следует направлять перпендикулярно к поверхности установочного элемента. В целях устранения деформации детали при закреплении необходимо, чтобы линия действия усилия зажима пересекала установочную поверхность установочных элементов (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Схема закрепления детали:
а и б - правильно; в - неправильно; Q - усилие зажима; D r - направление движения резания

При закреплении тонкостенных деталей коробчатой формы для уменьшения прогиба стенки вместо усилия зажима Q (рис. 9.8, а), действующего посредине детали, следует приложить два усилия Q/2 в точках Б и В (рис. 9.8, б).

Рис. 9.8. Закрепление тонкостенной детали:
а - неправильно; б - правильно; А, Б и В - точки приложения усилия зажима

Для уменьшения смятия поверхностей при закреплении заготовок необходимо применять в зажимных устройствах такие контактные элементы 1, которые позволяют распределить усилие зажима между двумя (рис. 9.9, а), тремя (рис. 9.9, 6) точками или рассредоточить по кольцевой поверхности (рис. 9.9, в).

Рис. 9.9. Контактные элементы:
а - с двумя поверхностями; б - с тремя поверхностями; в - с поверхностью кольцевой формы; Q - усилие зажима

На рис. 9.10 приведена схема установки и закрепления заготовки, на которой регулируемая опора 1 и зажимное усилие Q 2 приближены к обрабатываемой поверхности для повышения ее жесткости.

Рис. 9.10. Схема установки и закрепления детали малой жесткости:
1 - регулируемая опора; Q 1 , Q 2 - зажимные усилия

При работе на фрезерных станках высокие требования предъявляют к зажимному инструменту и к резьбовым соединениям, что определяет их долговечность и безопасность работы.

Отвертки применяют для закрепления и отвинчивания винтов, имеющих прорезь (шлиц). Основное требование, предъявляемое к отверткам, заключается в том, что лезвие (лопатка) отвертки должны иметь параллельные грани, чтобы оно свободно входило на всю глубину шлица винта с небольшим зазором.

Гаечные ключи являются необходимым инструментом для фрезерных работ при закреплении болтами и гайками приспособлений или заготовок на столе станка. Головки ключей стандартизованы и имеют определенный размер, который указан на рукоятке ключа. Размеры зева (захвата) делают с таким расчетом, чтобы зазор между гранями гайки или головки болта и гранями зева был в пределах 0,1...0,3 мм. При большем зазоре ключ может сорваться с гайки или головки болта и травмировать руки рабочего. Гаечные ключи бызают простые (одноразмерные), универсальные (раздвижные) и специального назначения.

Простыми ключами при наладке станка можно завинчивать гайки одного размера и одной формы (рис. 9.11). Если правая рука захватывает рукоятку гаечного ключа 4 на расстоянии 250 мм от зева 1 ключа и нажимает на нее примерно с усилием 1...2 кгс, то усилие зажима гайки 2 и болта 3 будет равно примерно 400...750 кгс. Поэтому, чем больше диаметр резьбы и длиннее рукоятка ключа, тем больше усилие зажима.

Рис. 9.11. Схема положения рук при установке заготовки на столе фрезерного станка с помощью гаечного ключа:
а - правильно; б - неправильно; 1 - зев; 2 - гайка; 3 - болт; 4 - рукоятка

Делительные головки используют в основном на консольных и широкоуниверсальных станках для закрепления заготовки и поворота ее на различные углы путем непрерывного или прерывистого вращения. В зависимости от конструкции головки окружность заготовки может быть разделена на равные или неравные части. При нарезании винтовых канавок заготовке сообщают одновременно непрерывное вращательное и поступательное движения, как, например, при обработке стружечных канавок у сверл, фрез, метчиков, разверток и зенкеров. Такие головки применяют при изготовлении многогранников, нарезании зубчатых колес и звездочек, прорезании пазов, шлиц и т. п.

По принципу действия различают делительные головки лимбовые (универсальные), оптические, безлимбовые и с диском для непосредственного деления. Лимбовые делительные головки применяют для выполнения всех видов работ.

Универсальная лимбовая делительная головка (рис. 9.12) состоит из основания 12 со стяжными дугами 6, в которых смонтирован цилиндрический корпус 5. При ослаблении гаек 13 корпус 5 может поворачиваться вокруг горизонтальной оси против часовой стрелки на угол от -5° и до +95° - по часовой стрелке. Поворот корпуса контролируется по шкале и нониусу.

Рис. 9.12. Универсальная делительная головка:
1 - установочный центр; 2 - шпиндель; 3 - лимб; 4 - нониус; 5 - корпус цилиндрический; 6 - стяжные дуги; 7 - делительный диск; 8 - фиксатор; 9 - раздвижной сектор; 10 - рукоятка; 11 - шкала; 12 - основание; 13 - гайки; 14 - рукоятка

В корпусе 5 на подшипниках смонтирован шпиндель 2, на переднем конце которого имеется резьба с центрирующим пояском для крепления самоцентрирующего или поводкового патрона и конусное отверстие для установки центра 1. Здесь также размещен лимб 3 с делениями и нониусом 4 для непосредственного деления, а на заднем конце шпинделя установлена оправка для сменных зубчатых колес. Вращение шпинделя 2 передается с помощью рукоятки 10 с фиксатором 8 через зубчатые колеса с передаточным отношением, равным 1, и червячную пару k/N, где k - число заходов червяка, N - число зубьев червячного колеса. Отсчет поворота рукоятки производят по засверленным на делительном диске 7 отверстиям. Для удобства отсчета поворота рукоятки имеется раздвижной сектор 9, состоящий из линеек. С помощью рассмотренной делительной головки можно выполнять простое и сложное (дифференциальное) деление.

Непосредственное деление осуществляют по лимбу 3 с делениями через 1°. Точность отсчета с использованием нониуса Н равна 5". Поворот шпинделя при этом можно производить рукояткой 11 или непосредственным вращением шпинделя. После каждого поворота шпиндель фиксируют стопором 8. В некоторых делительных головках вместо лимба 3 с делениями устанавливают диск с отверстиями по кругу (24; 30 и 36 отверстий), что позволяет выполнить деление на 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18, 24, 30 и 36 частей.

Простое деление выполняют с помощью зафиксированного стопора 4 (рис. 9.13), с двух сторон которого просверлены отверстия по концентрическим окружностям. С одной стороны диска могут быть окружности с 24, 25, 26, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42 и 43 отверстиями, а с другой - с 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62 и 66 отверстиями.

Рис. 9.13. Схема наладки универсальной лимбовой головки на простое деление:
1 - червячное колесо; 2 - червяк; 3 - шпиндель; 4 - стопор; 5 - рукоятка; 6 - сектор; 7 - делительный диск; 8 и 9 - зубчатые колеса; z 1 , z 2 - шестерни

Наладка на дифференциальное деление применяется в тех случаях, когда невозможно подобрать делительный диск с нужным числом отверстий для простого деления. (Методика наладки универсальной лимбовой головки на дифференциальное деление изложена в .)

Контрольные вопросы

1. Что такое попутное и встречное фрезерование?
2. Как настроить режимы резания на консольно-фрезерном станке с ручным управлением?
3. Расскажите о зажимных приспособлениях, применяемых на фрезерных станках.
4. Расскажите о наладке различных типов фрез на консольно-фрезерном станке.
5. Какие существуют типы делительных головок и что называется их характеристикой?
6. Как производится наладка универсальной лимбовой головки на простое деление?

1 Конструкции установочных элементов и приспособлений для фрезерных станков рассмотрены в гл. 5.

Фрезеровщик обязан знать тип и номер конуса гнезда шпинделя своего станка и крепительные размеры переднего конца шпинделя.

Размеры конуса гнезда шпинделя и крепительного фланца переднего конца шпинделя фрезерных станков стандартизованы ГОСТ 836-47, и поэтому концевые фрезы и фрезерные оправки, изготовленные со стандартным хвостовиком, подходят к этим станкам.

На рис. 59 изображен передний конец шпинделя фрезерных станков. Внутренний конус 2, в который вставляется хвостовик инструмента, сделан очень крутым. Вращение инструменту передается поводками 5, вставленными в пазы в торце шпинделя и привернутыми винтами. Инструмент, который насаживают непосредственно на крепительный фланец 1, центрируется цилиндрической заточкой переднего конца и крепится четырьмя винтами, вставляемыми в отверстия 4.

Закрепление насадных фрез. Насадные фрезы устанавливают на оправки, которые закрепляют в шпинделе станка.

На рис. 60 изображены оправки, имеющие конический хвостовик У, который соответствует коническому гнезду переднего конца шпинделя отечественных фрезерных станков и центрируется в нем. Выемки 2 во фланце оправки надеваются на поводки, вставленные в пазы на торце шпинделя.

Оправка, изображенная на рис. 60, а, предназначена для закрепления фрез, работающих при больших усилиях. Она имеет большую длину, позволяющую применять добавочную серьгу хобота. Оправка, изображенная на рис. 60, б, предназначена для более легких работ.

Оправки, изображенные на рис. 60, а и б, называются центровыми. Центровую оправку одним концом закрепляют в гнезде шпинделя станка, а другим поддерживают подшипником серьги хобота.

Оправка, изображенная на рис. 60, в, называется концевой, так как один конец ее закрепляется в гнезде шпинделя станка, а на другом конце устанавливается насадная фреза, которая работает вместе с оправкой, как концевая фреза.

Закрепление фрез на центровых оправках. На рис. 61 приведены различные случаи закрепления насадных фрез на центровых оправках. Конический хвостовик оправки входит в коническое отверстие 8 шпинделя, другой конец входит в подшипник 1 серьги.

На рис. 61, а показано крепление на оправке цилиндрической фрезы 5 с винтовыми зубьями. Фреза надевается на среднюю (рабочую) часть оправки и может быть установлена в любом месте оправки при помощи установочных колец 3, 4, 6 и 7. Эти кольца надеты на оправку так же, как фреза 5. Крайнее левое кольцо 7 торцом упирается в заплечик, имеющийся на оправке, а в крайнее правое кольцо 3 упирается гайка 2, навернутая на конец оправки.

На рис. 61, б показано крепление на оправке нескольких фрез вплотную одна к другой (набор фрез). Из чертежа видно, что ширина установочных колец здесь различна.

Нормальный набор установочных колец, прилагаемых к фрезерному станку, состоит из колец шириной от 1 до 50 мм, а именно: 1,0; 1,1; 1,2; 1,25; 1,3; 1,4; 1,5; 1,75; 2,0; 2,5; 3,0 3,25; 5,0; 6,0; 7,5; 8,0;* 10 20; 30; 40 и 50 мм.

При помощи установочных колец фрезы могут быть закреплены на определенном расстоянии друг от друга. На рис. 61, в показано крепление двух фрез на расстоянии А друг от друга. Расстояние это устанавливается посредством подбора колец потребной ширины.

Иногда, регулируя расстояние между фрезами на оправке, приходится ставить между установочными кольцами тонкие прокладки из алюминиевой или медной фольги и даже писчей или папиросной бумаги, так как, пользуясь имеющимися в наборе кольцами, нельзя получить необходимого расстояния между фрезами.

Фрезеровщик-новатор В. А. Горяинов сконструировал регулируемое установочное кольцо (рис. 62), которое позволяет быстро обеспечить требуемое расстояние между фрезами с точностью до 0,01 мм. Регулирование расстояния между фрезами 4 осуществляется поворотом с помощью ключа 5 регулируемого установочного кольца 6, имеющего лимб с делениями 0,01 мм. Предварительная установка фрез производится с помощью обычных установочных колец 3.

Фрезы малых диаметров, работающие при небольших усилиях, удерживаются от провертывания на оправке силами трения, возникающими между торцами фрезы и торцами колец вследствие затяжки гайкой. Но при тяжелых работах этого трения недостаточно, и фреза удерживается на оправке с помощью шпонки. По всей длине средней (рабочей) части оправки профрезерована шпоночная канавка, в ней крепится шпонка, на которую надевают фрезу. Кольца в этом случае также ставят на шпонку.

Диаметры отверстий в насадных фрезах и кольцах, равно как и наружные диаметры рабочей части фрезерных оправок, изготовляют только определенных размеров. На отечественных заводах приняты следующие диаметры оправок: 10, 13, 16, 22, 27, 32, 40 и 50 мм. Шпоночные канавки и шпонки также изготовляют определенных размеров, так что имеющиеся в инструментальной кладовой фрезы, оправки, кольца и шпонки одного номера обязательно подойдут друг к другу.

Фрезерные оправки не должны иметь биения, забоин и вмятин. На торцах колец не должно быть забоин и заусенцев. Торцы колец должны быть параллельны и перпендикулярны оси кольца.

Устанавливая фрезы, надо располагать их как можно ближе к переднему концу шпинделя станка, чтобы уменьшить нагрузку на оправку. Если по каким-либо причинам это не удается, то надо ставить добавочную серьгу, что разгружает фрезерную оправку. Порядок установки и закрепления фрезы на оправке и закрепления оправки в гнезде шпинделя станка подробно изложен при рассмотрении наладки станка.

Закрепление фрез на концевых оправках. Закрепление торцовых фрез и дисковых фрез, не требующих большого вылета, производится на концевых оправках.

На рис. 63 показана концевая оправка. Конический конец 1 вставляют в коническое гнездо шпинделя станка. Фрезу надевают на цилиндрическую часть оправки и затягивают винтом 3. Шпонка 2 предотвращает провертывание фрезы на оправке.

Закрепление фрез с коническим и цилиндрическим хвостовиком. Фрезы с коническим хвостовиком, размер которого совпадает с размерами конического гнезда шпинделя, вставляют хвостовиком в шпиндель и закрепляют в нем посредством затяжного винта (шомпола). Это самый простой способ закрепления фрезы как на горизонтально-, так и на вертикально-фрезерном станках.

Если размер конуса хвостовика фрезы меньше размера конуса гнезда шпинделя, то прибегают к переходным втулкам (рис. 64). Наружный конус такой втулки соответствует гнезду шпинделя станка, а внутренний конус - хвостовику фрезы. Переходную втулку с вставленной фрезой устанавливают в шпиндель и затягивают при помощи затяжного винта (шомпола).

Закрепление фрез с цилиндрическим хвостовиком производится при помощи патрона, изображенного на рис. 65. Фрезу вставляют в цилиндрическое отверстие разжимной цанги патрона 1 и закрепляют посредством гайки 2, расположенной на переднем конце патрона и охватывающей заплечиками разжимную втулку 3. Патрон с надетой фрезой устанавливают в шпиндель горизонтально- или вертикально-фрезерного станка и закрепляют затяжным винтом. Снятие фрезы производится после освобождения гайки 2.

Закрепление насадных фрез большого диаметра. Сборные торцовые фрезы диаметром 80 мм и выше изготовляют насадными.

Посадочные отверстия таких фрез выполняются коническими или цилиндрическими.

Фрезы с коническим посадочным отверстием (рис. 66, а) насаживают на конус 1 специальной фрезерной оправки (рис. 66, б) и при помощи вкладыша 2 и винта 3 закрепляют на ней. Вкладыш 2 входит в пазы 4, имеющиеся в корпусе фрезы. Крепление оправки с фрезой в коническом гнезде шпинделя производится затяжным винтом (шомполом) путем ввертывания его в резьбовое отверстие 5 оправки. Для предотвращения провертывания фрезерной оправки в конусном гнезде шпинделя оправка имеет два паза 5, входящие в сухари 3 на торце переднего конца шпинделя станка (см. рис. 59).

Фрезы с цилиндрическим посадочным отверстием (рис. 67) насаживают на цилиндрический конец 1 шпинделя (см. рис. 59) и крепят непосредственно к его торцу с помощью четырех винтов, входящих в соответствующие резьбовые отверстия конца шпинделя.

Наладка станка на фрезерование поверхности или системы поверхностей на заготовке включает: установку и закрепление фрезы, установку приспособления, наладку режима фрезерования и размерную наладку - установку заготовки относительно фрезы в положение, обеспечивающее выполнение заданного размера на детали.

Установка и закрепление фрезы на станке. Цилиндрические и дисковые фрезы, которые имеют посадочные отверстия, расположенные по оси инструмента, устанавливают на цилиндрической оправке. Диаметр оправки принимают равным диаметру осевого отверстия фрезы (рис. 1.19).

Рис. 1.19. Установка фрезы на оправке

Для того чтобы фреза оказалась расположенной на необходимом участке оправки, по обе её стороны размещают так называемые установочные кольца (рис. 1.19, а ), осевые отверстия которых, также как и у фрезы, равны диаметру оправки. Сама оправка, снабжённая с одного конца коническим хвостовиком, вводится этим хвостовиком в такое же отверстие шпинделя. Свободный конец фрезерной оправки поддерживается подшипником серьги (рис. 1.19, б ).

Фрезы, имеющие конический хвостовик, закрепляют непосредственно в таком же отверстии шпинделя станка. Для прочного удержания фрез и фрезерных оправок с конусообразным хвостовиком служит натяжной болт, который пропускается через отверстие полого шпинделя и ввинчивается в резьбовое отверстие хвостовика фрезы или оправки.

Установка и закрепление заготовки с помощью УДГ. При необходимости периодического поворота заготовки в процессе обработки её установка и закрепление на станке могут быть реализованы путем использования УДГ следующими способами (рис. 1.20):

В центрах делительной головки и задней бабки (рис. 1.20, а );

– на оправке, установленной в центрах делительной головки и задней бабки (рис. 1.20, б );

На оправке, установленной в коническом отверстии шпинделя делительной головки (рис. 1.20, в );

В трёхкулачковом самоцентрирующем патроне, навёрнутом на резьбовой конец шпинделя делительной головки (рис. 1.20, г );

В цанговом патроне, установленном в коническом отверстии шпинделя делительной головки.

Рис. 1.20. Способы установки заготовки с использованием универсальной делительной головки

После установки и закрепления фрезы и заготовки необходимо перемещениями консоли, поперечных салазок и продольного стола расположить заготовку относительно фрезы так, чтобы после обработки были выполнены требования чертежа по расположению на детали обработанной поверхности. Пример такой установки при фрезеровании впадины зубчатого колеса показан на рисунке 1.14, у .

Расчёт и наладка режима резания. Элементами режима резания при фрезеровании являются: скорость главного движения резания υ, подача заготовки S , глубина резания t и ширина фрезерования В .

Скорость главного движения резания υ равна окружной скорости точек режущих кромок лезвия фрезы, наиболее удалённых от оси фрезы. При известной частоте вращения фрезы n фр скорость резания υ, м/мин, определяют по формуле

υ = πD фр ∙n /1000, (1.8)

где D фр - диаметр фрезы, мм (рис. 1.21, а ); n - частота вращения фрезы, об/мин.

Скорость резания выбирают по справочнику в зависимости от обрабатываемого материала, геометрических параметров инструмента, его материала и ряда других условий фрезерования. Наладку станка на выбранную скорость главного движения резания υ осуществляют в следующей последовательности:

Рассчитывают частоту вращения шпинделя n расч по формуле

n расч = 1000υ/πD фр ;

Рис. 1.21. Схема фрезерования (а ) и схема размерной наладки (б)

Выбирают по табличным данным станка частоту вращения шпинделя, выполняя условие n ст ≤ n расч ;

Устанавливают рукоятки коробки скоростей в положения, обеспечивающие выбранное значение n ст .

Подача S - величина перемещения заготовки относительно фрезы в единицу времени. Подачу выбирают, исходя из прочностей обрабатываемого материала и режущего инструмента, глубины резания и требований к шероховатости обработанной поверхности.

При фрезеровании различают три вида подач:

Минутную подачу S м , мм/мин, которая соответствует величине перемещения стола с заготовкой за минуту;

Подачу на оборот S о, мм/об, равную значению перемещения стола с заготовкой за один оборот фрезы;

Подачу на зуб S z , мм/зуб, которая равна перемещению стола с заготовкой за время поворота фрезы на угловой шаг её зубьев (рис. 1.21, а ). Подачу на зуб S z выбирают по справочнику. Она является исходной для расчёта S о и S м по формулам (1.9) и (1.10).

S o = S z z фр ; (1.9)

S м = S z z фр n. (1.10)

Исходя из принятой частоты вращения шпинделя n = n ст , числа зубьев фрезы z фр и подачи на зуб S z по формуле (1.10) рассчитывают минутную подачу. На станке устанавливают ближайшее меньшее значение минутной подачи , которое выбирают из таблицы коробки подач станка.

Глубиной резания t называют расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями заготовки по нормали к обработанной поверхности (см. рис. 1.14). Установку фрезы на необходимую глубину резания t (для схемы, представленной на рисунке 1.21, а ) при фрезеровании осуществляют с помощью лимба, расположенного на рукоятке вертикального перемещения консоли станка.

Лимб представляет собой кольцо, на окружности которого нанесены деления. Поворот рукоятки и винта с лимбом на одно его деление соответствует перемещению узла станка на расстояние, равное цене деления лимба.

Для установки глубины резания t следует:

Подвести заготовку до касания обрабатываемой поверхности с фрезой вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач;

Отвести рукояткой продольного перемещения стола станка заготовку от фрезы;

Переместить консоль с заготовкой на глубину резания t поворотом рукоятки вертикальной подачи на k делений по лимбу, определив k по формуле k = t/а , где а – цена деления лимба;

Включить механическую подачу стола и фрезеровать поверхность заготовки.

Размерная наладка станка ставит целью получение в процессе обработки заданного на детали размера h (рис. 1.12, б ). При снятии припуска с поверхности заготовки за один рабочий ход её нужно проводить в следующей последовательности:

Измерить на заготовке размер h 1 ;

Сообщить фрезе вращательное движение;

Подвести фрезу до касания с обрабатываемой поверхностью 1 заготовки вращением рукояток продольной, поперечной и вертикальной подач;

Установить «0» на лимбе механизма вертикального перемещения заготовки;

Отвести заготовку от фрезы;

Вращением рукоятки вертикальной подачи переместить стол с заготовкой на глубину резания немного меньшую, чем требуемая глубина резания t = h 1 - h ;

Фрезеровать поверхность заготовки ручным движением подачи на длину 3–5 мм, после чего отвести стол в исходное положение;

Выключить вращение шпинделя n ст и дождаться полной остановки шпинделя с фрезой;

Измерить полученный размер h и переместить стол в направлении требуемой глубины резания на расстояние, равное разности между получившимся и требуемым размерами;

Включить вращение шпинделя и механическую подачу стола, фрезеровать поверхность заготовки.

Лабораторная работа включает: изучение видов фрезерных работ и типов фрез, устройства, назначения и основ наладки горизонтально-фрезерного станка модели 6Т82 и УДГ, выбор схем фрезерования поверхностей заготовки при выполнении индивидуального задания, разработку последовательности обработки заготовки и оформление этой последовательности в виде технологического документа.