Сравнение попутного и встречного фрезерования. Встречное фрезерование

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.

При нарезании цилиндрических зубчатых колес на зубофрезерном станке осуществляются следующие рабочие движения:

вращение фрезы - главное движение при резании
вращение стола с заготовкой, согласованное с вращением фрезы,- обкатка
перемещение суппорта с фрезой параллельно оси стола - движение подачи

Суппорт при фрезеровании может перемещаться или сверху вниз или снизу вверх.

рис. 38 а, в, г. Встречное фрезерование

При перемещении суппорта сверху вниз осуществляется встречное фрезерование. В этом случае при вращении фрезы зубья ее движутся относительно заготовки в направлении от торца с нарезанной частью зубьев к торцу с ненарезанной частью, т. е. навстречу срезаемому слою металла (рис. 38, а).

При перемещении суппорта снизу вверх происходит попутное фрезерование. В этом случае зубья фрезы движутся относительно заготовки в направлении от торца с ненарезанной частью зубьев к торцу с нарезанной, т. е. попутно со срезаемым слоем металла (рис. 38, б).

Вследствие неодинакового направления силы при встречном и попутном фрезеровании она по-разному влияет на процесс резания.

Преимущества

Нагрузка на станок более плавная и не зависимо какую поверхность имеет заготовка процесс резания идет мягко и равномерно
Упрочнение обработанной поверхности за счет деформации металла

Недостатки встречного фрезерования

Силы резания направлены на то, чтобы оторвать заготовку от приспособления и этот факт требует надежное ее крепление в базовом приспособлении
Значительный и быстрый износ режущего инструмента, что в свою очередь не позволяет работать с применением высоких режимов резания
Плохое удаление стружки. Она вылетает перед фрезой и может попасть в зону резания, что приведет к царапинам по обработанной поверхности

рис. 38 б, д, е. Попутное фрезерование

Силу давления на зубья фрезы R, перпендикулярную их поверхности, можно разложить по двум направлениям: на горизонтальную силу R Г и вертикальную R В.

При встречном фрезеровании горизонтальная сила действует на фрезу в направлении от ее оси (рис. 38, в) и отжимает суппорт от направляющих стойки, вследствие чего снижается устойчивость фрезы.

При попутном фрезеровании горизонтальная сила действует на фрезу по направлению к ее оси и прижимает суппорт к направляющим, увеличивая устойчивость фрезы, что способствует повышению точности обработки и позволяет работать на повышенных скоростях.

При встречном фрезеровании винт, перемещающий суппорт вниз, нажимает на верхние стороны витков гайки суппорта (рис. 38, г), а вертикальная сила направлена против направления подачи и прижимает витки гайки к виткам винта; этим устраняются зазоры между ними и фреза работает с равномерной подачей без вибрации.

При попутном фрезеровании винт, перемещающий суппорт вверх, нажимает на нижние стороны витков гайки (рис. 38, е), а направление вертикальной силы совпадает с направлением подачи. В момент врезания зубьев фрезы вертикальная сила увеличивается (R В > S) и отжимает витки гайки от витков винта за счет зазора между ними; происходит колебание суппорта, создающее неравномерную подачу, вследствие чего возникают вибрации. Для устранения отжима гайки в механизме перемещения суппорта применяются устройства, прижимающие гайку к винту (компенсирующие гайки, противовесы, гидравлические системы).

Если станок снабжен компенсирующим устройством, то попутное фрезерование имеет преимущество перед встречным, так как обеспечивает более высокую чистоту нарезаемых зубьев и позволяет работать на повышенных скоростях.

Преимущества попутного фрезерования:

Благодаря тому, что силы резания которые возникают при попутном фрезеровании направлены в направлении заготовки ее прижимает к зажимному приспособлению и по этому нет необходимости применять хитроумные зажимные устройства и лишать заготовку всех степеней свободы.
Стойкость фрезы гораздо выше чем при встречном фрезеровании так как износ зубьев инструмента по задним поверхностям менее значительный и идет равномерно
Качество поверхностей имеет хорошую шероховатость за счет плавной деформации снимаемого припуска металла
Удобное направление схода стружки. Она остается позади режущего инструмента и легко удаляется

Недостатки попутного фрезерования:

Наверное самый основной недостаток это невозможность использования данного способа при обработке заготовок с грубыми необработанными поверхностями (поковки, литье, штамповки). Это связано с тем, что различные твердые включения которые содержаться в корке могут сильно износить инструмент или даже привести к его поломке.
Так как зубья фрезы работают при ударной нагрузке то необходимо, чтобы приспособление было жестко и надежно закреплено на станке. Да и сам станок должен быть достаточно жестким.
В механизмах перемещения стола должны отсутствовать зазоры для исключения появления вибраций.

а - однопроходный цикл с попутной подачей
б - однопроходный цикл со встречной подачей
в - однопроходный цикл с радиальным врезанием и попутной подачей
г - двухпроходный цикл с попутной подачей
д - двухпроходный цикл со встречной подачей
е - двухпроходный цикл с попутной и встречной подачами

Малахов Я.А. Зубообрабатывающие и резьбофрезерные станки и их наладка. ВШ, Москва, 1972. Андрей Белазор.

Разбираемся в разнице качества фрезерования при встречном и попутном направлении режущих граней относительно материала.

Такой способ фрезерования также поможет продлить срок службы фрезы в случае с поверхностно уплотненной заготовкой, так как снятие стружки начинается с неплотного подкоркового слоя материала.

В зависимости от направления вращения фрезы выделяют 2 типа фрезерования: встречное и попутное.

Попутным называют такой способ фрезерования, при котором подача материала совпадает с направлением вращения фрезы, рис.1.

Рис. 1. Встречное фрезерование - А. Попутное фрезерование- Б.

Если же направление фрезерования и подача противоположно направлены, то имеем дело со встречным фрезерованием

Как недостатки, так и преимущества есть у обоих способов.

При попутном фрезеровании зуб фрезы в момент входа в заготовку нагружается скачкообразно, происходит удар о поверхность обрабатываемого материала. Как следствие из этого получаем повышенный износ инструмента. Наиболее существенно этот эффект проявляется при обработке поверхностно уплотненного материала и обработке поверхности прямозубыми цилиндрическими фрезами.

При попутном фрезеровании происходит уплотнение обрабатываемой поверхности. Это, конечно, нельзя однозначно отнести к достоинствам или недостаткам. Уплотнение связано с тем, что непосредственно в зоне обработки происходят пластические деформации срезаемого слоя материала, а благодаря тому, что силы давления фрезы и реакции заготовки в зоне обработки направлены встречно, происходит сминание (то самое уплотнение) слоя материала заготовки.

Благодаря тому, что фреза в процессе работы давит на заготовку, прижимая ее к опорной поверхности и тем самым увеличивая жесткость сопряжения, точность обработки получается выше, по сравнению со встречным фрезерованием.

Во время встречного фрезерования зуб фрезы во время снятия стружки с обрабатываемого материала нагружается плавно, благодаря чему ресурс инструмента исчерпывается гораздо дольше по сравнению с попутным фрезерованием. Такой способ фрезерования также поможет продлить срок службы фрезы в случае с поверхностно уплотненной заготовкой, так как снятие стружки начинается с неплотного подкоркового слоя материала. В области же плотной корки (выделена область «А» на рис.1 б) разделение материала происходит во многом за счет сил растяжения и изгиба. Эти виды нагрузки требуют гораздо меньшего усилия для разрушения материала, в отличие от сминания, которое имеем в случае с попутным фрезерованием.

При встречном способе фрезерования изменение плотности обрабатываемого слоя материала происходит в меньшей степени. Однако при этом возможно проскальзывание зуба по поверхности заготовки, что приведет к упрочнению продавленного слоя и последующему увеличению требуемой для обработки нагрузки.

При встречном способе обработки материала фреза в процессе работы стремится вытянуть слой материала из заготовки. При этом толщина срезаемой стружки непостоянна. Из-за вызываемых при этом упругих деформаций возникает вибрация и, как следствие, снижается качество обрабатываемой поверхности.

Итак, учитывая названные преимущества и недостатки рассматриваемых способов фрезерования можно сделать выводы, что попутное фрезерование больше подходит для:

Чистовой обработки;

В случаях, когда снимается тонкий слой за проход;

Обработки поверхностно не уплотненных материалов.

Встречное фрезерование больше подходит для:

Черновой обработки материала;

Обработки поверхностно уплотненных материалов.

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.

5.8 Протягивание

Встречное фрезерование

Выбор редакции