Автоматизований технологічний комплекс фрезерування

Особливості обладнання і фрезерування. Класифікація фрезерних верстатів. Огляд систем чисельно-програмного керування верстатами. Чисельно програмне керування. Схеми електроавтоматики і підключення до верстата. Реалізація комплексу допоміжних М-функцій.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Автоматизований технологічний комплекс фрезерування

1. Особливості обладнання і процесу фрезерування

1.1 Фрезерування

Найперші фрези французи з палким уявою назвали ім'ям солодкої ягоди - полуницею, що по-французьки буде «фрейз», а по-російськи - «фреза». Родоначальниця сучасних фрез дійсно була дуже схожа на полуницю, яку обертали за хвостик. Зараз форма фрези змінилася і схожість з полуницею втратилась. Обробка матеріалів різанням за допомогою фрез дуже поширилась. Для забезпечення працездатності фрез створені спеціальні верстати.

Фрезерування - один із найбільш продуктивних методів обробки. Головний рух (рух різання) під час фрезерування - обертальний, його здійснює фреза, рух подачі - за звичай прямолінійний. Фрезеруванням можна одержати деталь за шорсткістю до 0,8 мкм. Фрезерування здійснюється за допомогою багатозубого інструмента фрези.

Глибина фрезерування

Глибина різання (фрезерування) t в усіх видах фрезерування, за винятком торцевого фрезерування і фрезерування шпон, являє собою розмір шару заготовки зрізу під час фрезерування, вимірюваний перпендикулярно до осі фрези. При торцевому фрезеруванні і фрезеруванні шпон шпонковими фрезами - вимірюють у напрямку, рівнобіжному осі фрези.

Під час фрезерування розрізняють подачу на один зуб SХ, подачу на один оберт фрези S і хвилинну подачу SМ мм/хв, що знаходяться в наступному співвідношенні

,

де n - частота обертання фрези, об./хв; z - число зубів фрези.

При чорновому фрезеруванні призначають подачу на зуб; при чистовому фрезеруванні - подачу на один оберт фрези. Швидкість різання - колова швидкість фрези, визначається властивостями ріжучого інструмента.

1.2 Класифікація фрез

Фрези розрізняють за виглядом конструкцією та кріпленням на верстаті

1.2.1 За виглядом

· циліндричні з прямими і гвинтовими зубами

· торцеві

· дискові

· прорізні і відрізні

· кінцеві

· кутові і фасонні.

Рис. 1.1. а, б - циліндричні фрези з прямими і гвинтовими зубами; в-торцева фреза; г - фасонна фреза; д - кінцева фреза; е - модульна фреза

Циліндричні фрези з прямими і гвинтовими зубами застосовують для обробки площин. Причому фрези з гвинтовими зубами працюють більш плавно, з меншими вібраціями, ніж фрези з прямими зубами, тому останні в основному використовують при знятті припуску малої ширини, де переваги гвинтових зубів не так відчутні. Якщо циліндричні фрези встановлюють на горизонтально-фрезерних верстатах, то торцеві фрези - на вертикально-фрезерних. Ці фрези також призначені для обробки площин, але на відміну від циліндричних фрез мають вісь обертання, не паралельну оброблюваної поверхні деталі, а перпендикулярну до неї. Для фрезерування пазів і канавок призначені дискові фрези, у яких зуби можуть бути не тільки на циліндричній поверхні, але і на одному або обох торцях. Кінцеві фрези просто необхідні для отримання виїмок, шпонкових пазів, заглиблень зі складним контуром. Їх можливості добре ілюструються на прикладі шпонкових фрез, які подібно свердла можуть врізатися в заготовку при осьовій подачі інструменту, а потім переміщатися в заданому напрямку з використанням інших подач верстата. Іншими словами, такі фрези здійснюють процес обробки ріжучими кромками, розташованими на торцевій та циліндричній поверхнях. І, нарешті, фасонні фрези, призначені для виготовлення деталей зі складною поверхнею.

1.2.2 За конструкцією

Фрези мають різні конструктивні особливості. Вони можуть бути цільними, тобто зробленими монолітно з однієї заготовки. Звичайно, такі фрези намагаються робити невеликими, щоб даремно не витрачай дорогою інструментальний матеріал. Але коли розміри фрез зростають, роблять інакше - їх проектують збірними. У збірних фрезах корпус виготовляють з недорогих сталей, а зуби - зі спеціальних твердих сплавів. В цьому випадку твердосплавні пластинки безпосередньо припаюють або приклеюють до корпусу фрези або до так званих ножів, які в свою чергу вже механічним шляхом закріплює в корпусі за допомогою клинів, втулок, гвинтів, рифлень і притисків. Звичайно, фрези з механічним кріпленням ножів дуже складні, але зате ножі можна заміняти на інші і виставляти їх на необхідний розмір.

Як бачите, фрези різноманітні. Але це не поширюється на конструкції їх зубів. Тут існує тільки два принципових типи. В одному знаходяться фрези з загостреними зубами, а в іншому - з затилованними. Гострі зуби мають передню і задню поверхні плоскої форми. заточення таких зубів здійснюють по задній поверхні, що дуже зручно, але, на жаль, призводить до зменшення висоти зуба. Подивимось на зуб фрези (рис. 1.1) - штрихові лінії умовно позначають зняття шарів металу по задній поверхні. Цілком очевидно, що для зубів фасонних фрез така переточка неприпустима, оскільки призводить до зміни форми ріжучої кромки. Щоб цього не відбувалося, застосовують фрези з затилованнимі зубами, у яких передня поверхня плоска, а задня має форму Архімедової спіралі. Заточування і переточування затилованних зубів виконують (як показано пунктиром) уже не по задній поверхні, а по передній. Проте в обох принципових випадках все робиться з єдиною метою - якомога простіше забезпечити раціональні кути різання клина, максимально зберегти необхідну форму ріжучої кромки, розміри зубів, їх точність, міцність і довговічність.

Рис. 1.2. а - гострі зуби; б - Затиловані зуби

1.2.3 Кріплення фрез

На закінчення відзначимо, що кріплення фрез різних конструкцій на верстатах здійснюють за допомогою конусних або циліндричних хвостовиків, що встановлюються безпосередньо в конусний отвір шпинделя верстата або затискають в патроні. Фрези з хвостовиками називають «хвостовими». На відміну від них фрези з центральними отворами називають насадними. Їх попередньо надягають на спеціальну оправку, яку потім зміцнюють в шпинделі верстата.

1.3 Класифікація фрезерних верстатів та їх особливості

1.3.1 Основні типи фрезерних верстатів

Фрезерні верстати поділяють на 6 видів:

· універсально-фрезерний верстат,

· горизонтально-фрезерний верстат,

· широкоуніверсальний фрезерний верстат,

· вертикальний консольно-фрезерний верстат,

· вертикально- і горизонтально-фрезерний безконсольний верстат,

· поздовжно-фрезерний верстат.

Універсально-фрезерний верстат - це металорізальний верстат із горизонтальним розташуванням шпинделя, призначений для роботи з різними типами фрез. Цей фрезерний верстат використовується для обробки вертикальних і горизонтальних фасонних і гвинтових поверхонь, пазів і кутів. У горизонтальній площині верстат має поворотний стіл, що дозволяє фрезерувати гвинтові канавки.



Рис. 1.3. Старий вертикально фрезерний верстат

Горизонтально-фрезерний верстат відрізняється від універсально-фрезерного відсутністю поворотного механізму.

Широкоуніверсальний фрезерний верстат - це металорізальний верстат, який має додаткову шпиндельну головку. Її можна повертати під будь-яким кутом у двох взаємно перпендикулярних площинах. Для більшої ефективності на поворотній головці монтують накладну фрезерну головку. З її допомогою можна обробляти на верстаті деталі складної форми не лише фрезеруванням, але і свердлінням, зенкеруванням, розточуванням і т.д.

Вертикальний консольно-фрезерний верстат - металорізальний верстат з вертикально розташованим шпинделем. У деяких моделях верстатів допускається зсув уздовж своєї осі й поворот навколо горизонтальної осі, розширюючи тим самим технологічні можливості верстата.

Вертикально- і горизонтально-фрезерний безконсольний верстат призначений для обробки різних поверхонь, а також пазів у великогабаритних деталях. У цих верстатах відсутня консоль, а полози та стіл переміщаються по напрямних станини, встановлених на фундамент.

Поздовжньо-фрезерний верстат - металорізальний верстат, який використовується для обробки великогабаритних заготовок. Обробка здійснюється, головним чином, торцевою фрезою, також є можливість обробки циліндричними, кінцевими, дисковими та фасонними фрезами.

1.3.2 Система позначень

За прийнятою класифікацією фрезерні верстати відносять до шостої групи, але частина фрезерних верстатів входить й у п'яту групу - зубо- і різьбообробних верстатів. Кожен верстат має свій шифр, який складається з цифр і букв: перша цифра позначає групу верстата, друга - його тип:

1 - консольні вертикально-фрезерні,

2 - безперервної дії,

3 - одностійкові поздовжно-фрезерні,

4 - копіювальні та гравірувальні,

5 - вертикальні безконсольні (із хрестовим столом),

6 - поздовжньо-фрезерні,

7 - широкоуніверсальні,

8 - консольні, горизонтальні,