Растачивание отверстий на фрезерном станке

26.03.2020

В статье расскажем про режимы и элементы резания при точении, про растачивание отверстий (расточные работы по металлу) на универсальном токарном станке, про основное затрачиваемое время. Также поговорим о том, что это такое, какие схемы и виды используются. Обработка цилиндрических металлических изделий – распространенная и востребованная операция по стали.

Основные понятия для токаря

Данная методика заключается в снятии верхнего слоя со стальной заготовки посредством режущего инструмента. Цель металлообработки – достижение определенных параметров и нужной степени шероховатости.

Технология заключается во взаимодействии двух подач – продольной и поперечной, чтобы добиться одновременного вращения изделия и перемещения резца. Помимо основной задачи на оборудовании можно выполнять ряд второстепенных процессов:

• нанесение внутренней и наружней резьбы;
• разрезание заготовки на две и более частей;
• создание канавок;
• координатно-расточные работы (горизонтальные и вертикальные), то есть тонкое растачивание отверстий;
• шлифование до обеспечения нужной степени шероховатости.

На аналогичных станках выполняют не только металлообработку, обработке подвергаются и другие материалы, в том числе дерево и пластмасса. Но наиболее востребованным является оборудование по стали.

Заготовки могут иметь цилиндрическую, конусообразную форму, в зависимости от того, как направлены полозья. Из них вытачивают такие детали, как:

• валы;
• шайбы;
• гайки;
• кольца для подшипников;
• зубчатые колеса (при наличии зубонарезной установки) и пр.

Технология активно используется как на производстве, так и в домашних условиях. Большинство заводов переходит с ручного управления на автоматизированное посредством ЧПУ – Числовое Программное Управление.

Основные стандарты прописаны в нормативном документе – ГОСТ 25762-83. Здесь указаны нормы работы, а также правила безопасности. Расчет мощности резания при точении и используемая технология выбирается в зависимости от прочности материала, длины заготовки и задач. При обработке чрезмерно длинного вала велика вероятность вибраций, поэтому процедура проводится на низких оборотах.

Действия самого станка заключаются в обеспечении вращательного движения (металлическая заготовка крепится с двух сторон) и подачи инструмента, которым может быть резец:

• отрезной;
• резьбовой;
• канавочный;
• расточный;
• проходной;
• фасочный и др.

Рабочая зона отличается повышенным количеством стружки. По этой причине токарные станки с ЧПУ часто оснащают устройством стружкоотведения, а также системой подачи смазки.

После окончания процесса оператор обязательно проводит контрольные измерения. Они заключаются в определении точных размеров посредством предельного калибра (в основном используется на серийном производстве) или штангенциркуля, или другого измерительного инструмента.

Для токаря важно правильно подобрать скорость и инструмент для металлообработки. Он должен быть из высокопрочной стали и всегда наточен.

При контакте с металлом происходит значительный нагрев в месте соприкосновения, силы сцепления нарушаются, верхний слой снимается, превращаясь в стружку.

Чтобы не убрать лишнее, необходимо оставлять припуски на токарную обработку при черновом и чистовом точении.

Теперь подробнее поговорим о том, какие стадии может проходить одна и та же заготовка.

Черновое твердое точение

Для начала скажем о том, что есть сверхчерновой вариант металлообработки, он же – обдирочный. В процессе обдирки происходит очень высокое напряжение на режущей кромке, в среднем около Q = 800/3000 см3 * мин-1. Первичные деформации происходят с активным выделением тепла и с высокой нагрузкой на сам резец – сила резания доходит до 10 000/60 000 N.

Это может вызвать деформирование инструмента с последующим выходом из строя – полная потеря твердости инструментальной стали.

Износ происходит быстрее и сильнее, когда деталь была произведена путем отливки или штамповки, поскольку эти методы металлообработки приводят к появлению твердых включений в материале, а удары об них существенно снижают длительность эксплуатации изделия.

При черновом режиме резания при точении фасок данные показатели немного ниже, но также остаются существенными, как и при обдирке. Мы рекомендуем выбирать резец в зависимости от стиля обработки.

При непрерывном контакте минимизируется количество ударов, но возрастает выделение тепла и сила резания: по этой причине следует выбирать инструмент с большим пределом термостойкости. Обычно, в таких сплавах минимален процент оксида углерода, это низкоуглеродистые соединения.

Они менее прочные, однако хуже подвергаются пластическим деформациям при нагреве.

Прерывистая техника подразумевает меньший контакт с заготовкой, а значит, более длительную эксплуатацию, поскольку шанс деформирования резца снижается. Но из-за циклических механических ударов хрупкий материал может быстро выйти из строя. Для таких черновых работ рекомендуется использовать инструмент из углеродистого сплава.

На данных двух этапах – обдирка и черновое точение, детали не имеют значения. Задача токаря – обтесать монолитный блок стали до необходимых размеров. При этом требуется оставить припуски, необходимые для последующей чистовой металлообработки – около 1 мм на все параметры. Шероховатость при этом не имеет значительного влияния, поскольку она не является конечной.

Получистовая обработка

Она необходима не повсеместно, в ряде случаев этот этап совершенно пропускается. Но когда требуется высокая точность изделия, то работы производятся с дополнительным промежуточным этапом.

Берется более узкий резец, который производит снятие мелкой стружки. Отметим, что чем меньше съем слоя, тем дольше срок эксплуатации инструмента. Это обуславливается меньшим контактом поверхностей и, соответственно, уменьшенной выработкой тепла.

В результате, деформации режущей кромки незначительны.

Отличительные черты высокоскоростного получистового точения:

• Скорость вращения заготовки и движения резца становится выше.
• Стружка тоньше.
• Контакт – непрерывный (в большинстве случаев).
• Снимается от 20 до 25 процентов припуска.
• Шероховатость 6,3…3,2 Ra.
• Фигура имеет форму, близкую к идеальной.

Отметим, что данная фаза металлообработки необходима для производства миниатюрных изделий, поскольку они имеют высокий класс точности. После изготовления деталь проходит стадию шлифовки и обретает эксплуатационную шероховатость – она значительно меньше исходной.

Операции для чистовой обработки поверхности

В большинстве случаев это итоговые процедуры. После идет только финишная шлифовка, также называемая тонкой.

Интересно, что для данного типа можно использовать те же резцы, что и для обдирки. Это характерно для машиностроения, особенно при обтачивании крупногабаритных валов. Меняется только скорость подачи. Приведем данные в таблице:

Класс чистоты	4	5	6
Скорость подачи, мм/об	0,5-0,9	0,25-0,6	0,15-0,4

Но с учетом большой поверхности нельзя быть уверенным, что один инструмент гарантирует 2-3 классы точности, поскольку естественный износ режущей кромки в ходе использования увеличивается, превышая установленный допуск. Решить эту проблему можно одним способом – сократить путь, который проходит резец по площади, а добиться этого возможно только увеличением подачи.

Второй вариант – работать широкими резцами на высокой скорости. Необходимо делать два прохода: первый на глубине 0,15 мм, второй – на 0,2 мм. Так можно добиться высоких результатов.

Геометрия режущего инструмента выбирается, исходя из материала. Чем выше предел прочности, тем уже угол кромки.

Чтобы уменьшить трение и тем самым предотвратить термические деформации, рекомендовано использовать смазку. Большинство токарей раньше применяли состав, в который входят:

• 60% олифы.
• 30% скипидара.
• 10% керосина.

Сейчас применяют готовую смазку или концентрат СОЖ. Шероховатость при чистовом точении после второго прохода – 3,2…1,6 Ra. Добиться такой точности (6, 7 класс) можно, используя пластинки из твердой стали марки Т 15 К6 и скорость 100 – 250 м/мин. При таких оборотах на резце не образуются наросты, а значит, нет дефектов.

Если материал заготовки обладает высокой твердостью, то используют сплав Т 15 К4 – он еще более устойчив к температурным изменениям, поэтому можно развивать вращение до 400 – 500 м/мин.

При работе с чугуном применяют керамику. Такие пластины редко используются из-за своей дороговизны и быстрого износа, но для чугунных изделий с максимальным классом точности они не заменимы.

Стоит отметить что в данный момент широкое распространение получили токарные резцы с механическим креплением пластин. На рынке огромный выбор токарных резцов со сменными пластинами и твердосплавных сменных пластин различных форм и сплавов.

Что называется тонким точением: шероховатость и особенности

В ряде случаев процедура полностью заменяет шлифование, поскольку высококлассный токарь может добиться 1 – 2 класса точности и 8 – 10 – чистоты. Процесс срезания тончайшей стружки проходит при максимальной скорости вращения и минимальной подачей. Обязательным условием является хорошая наладка оборудования:

• биение шпинделя (вибрации) не более 0,005 мм;
• число оборотов – не менее 2 000 в минуту;
• точность установки резца не превышает 0,01 мм.

Инструменты изготавливаются из сталей марок ВК2, БКЗМ и Т30К4. Первые две больше подходят для высокопрочных материалов, чугуна.

Добиться высокой точности можно на станках, оснащенных ЧПУ. Компания «САРМАТ» осуществляет продажу и наладку оборудования с числовым программным управлением. При использовании станков с ЧПУ необходимо написать программу изготовления детали, используя G и М коды М команды, и загрузить их в систему ЧПУ.

Режимы при токарной обработке

Токарь выбирает технологию в зависимости от множества факторов:

• материал заготовки, его прочность;
• параметры цилиндра;
• точность наладки станка;
• используемый резец и пр.

В соответствии с этим регулируется скорость вращения, подача и некоторые другие факторы. Рассмотрим ниже.

Основные параметры

В основном они меняются в зависимости от экономической целесообразности процесса, а именно:

• производительности – как много деталей за короткий срок можно изготовить;
• качества – отсутствие дефектов и достижение высокой точности согласно ГОСТ;
• себестоимость и конечная стоимость изделия;
• износ оборудования;
• срок эксплуатации резцов;
• нормы безопасности на производстве.

В связи с этим высокоскоростное точение конуса или цилиндра на токарном станке на пределе возможностей – не всегда выгодное решение. Опишем основные параметры.

Глубина

Это размер срезанной стружки. Его заранее определяют, чтобы оставить припуск. В технических расчетах определяется по формуле: t = (D-d)/2, где:

D – диаметр заготовки; d – размер итоговой детали.

Осуществляется процедура обычно в 2 подхода, отсюда деление глубины резца на два.

Подача

Это поперечное перемещение резца по направляющим. Не всегда высокая скорость – это хорошо.

Обычно производительность напрямую зависит от нее, но, к примеру, при повышении класса точности она должна быть невысокой, только так можно добиться правильной шероховатости.

Существует продольное точение – это самый стандартный вид, когда вращается заготовка, а инструмент передвигается по линии. Второй тип, когда сам резец имеет два движения – горизонтальное и вращательное, применяется при сверлении и растачивании отверстий.

Скорость

Фактически это то, сколько метров поверхности будет обработано при перемещении режущей кромки на 1 мм. Параметр прямо зависит от количества оборотов заготовки и от подачи. Определяется по формуле:

Скорость резания при точении – таблицы для черновой и чистовой металлообработки:

—

Технология растачивания отверстий

Аналогичная процедура возможна посредством сверления, рассверливания или зенкерования, но такой метод обычно не позволяет достичь максимально верных размеров, а также требует специального оборудования.

Работы позволяют добиться 8 – 10 квалитета точности и 0.8…3.2 мкм шероховатости.

Особенности процесса:

• Токари используют расточные резцы.
• Небольшой съем припуска с заготовки.
• Отведение стружки и подача смазки затруднены.
• Уменьшенная скорость резания.

Схемы обработки отверстий токарным точением

• На изображении схематически показаны методы работы с внутренней стороной цилиндра:
• Выбирайте универсальное оборудование с ЧПУ от ООО ПКФ «САРМАТ» для высокоточной металлообработки.

Расточная головка для фрезерного станка: своими руками

Расточная головка для фрезерного станка позволяет сверлить отверстия на боковой поверхности, и растачивать их до нужного размера с высокой точностью.

Тип ползуна и вид резца выбирается в зависимости от размеров. Универсальное приспособление устанавливают на расточных и сверлильных станках.

Конструктивные особенности

Особенность конструкции фрезерных станков – пиноль установлена неподвижно и только вращается вокруг своей оси. Расточная головка обеспечивает радиальное перемещение резца. Она состоит:

• конический хвостовик;
• пиноль;
• ползун с резцедержателем;
• ходовой винт.

Хвостовик заводится плотно в конус шпинделя и крепится к нему. Он передает вращательный момент всему приспособлению.

Пиноль жестко прикручивается болтами к хвостовику. По ее направляющим перемещается ползун. Направление и размер смещения устанавливается ходовым винтом. На ползуне, параллельно направляющим, вырезан паз под резец. Стебель зажимается сбоку болтами.

Важно!

При черновой расточке применяется 2 резца. Они направлены в противоположные стороны. Прямая линия между режущими кромками проходит через ось вращения. Это позволяет быстрее делать расточку. Осевые напряжения на резцах компенсируют друг друга и гасят вибрацию. Чистовые проходы делаются 1 резцом.

Принцип работы

Диаметр отверстия, получаемый сверлением, ограничен. Для его увеличения делается расточка.

Справка! Сверловкой можно получить отверстие с точностью по размеру и чистотой обработки не выше 3 класса. Под подшипники, валы и другие сопрягаемые детали нуден 7-8 класс.

В шпинделе крепится расточная головка. Резец вставляется в паз ползуна, режущая кромка выставляется по оси вращения. Ходовым винтом инструмент подводится на нужный размер – отверстие плюс глубина резания.

При вращении шпинделя закрепленная на столе деталь движется в сторону станины. Вращающийся по кругу резец обрабатывает отверстие на заданный размер. Затем ползун смещается наружу, и так за каждый проход снимается стружка, увеличивается размер внутренней полости.

Расточка отверстий малого диаметра выполняется торцевыми резцами с длинным стеблем-оправкой. Он вставляется в торец ползуна. Расточка до нужного размера обеспечивается сменой резцов с разной величиной головки. Такие инструменты продаются комплектами с указанием минимального и максимального диаметра.

Справка! Увеличение диаметра достигается наличием нескольких посадочных мест под резец. На универсальных головках имеется до 3 мест под резец на разном расстоянии от оси вращения и гнезда сбоку, растачивать большие диаметры.

Виды

Растачиваемые отверстия делятся:

Их растачивают одним типом головки, меняют только резцы. Для сквозного устанавливают обычные проходные. Дно глухих полостей зачищают торцевыми с 2 режущими кромками.

По механизму работы и настройки расточные головки делят:

• с ручной подачей;
• автоматические.

Каждый вид имеет свои преимущества.

С ручной подачей

Станочник перемещает салазки с закрепленным в нем резцом вручную, проворачивая ходовой винт ключом. В простых приспособлениях после каждого прохода отпускаются винты, подвигается резец на глубину реза, и снова затягивается крепеж.

Такие приспособления можно сделать самостоятельно. Они жесткие, простые, способны снять за один проход толстый слой металла. Поймать размер с припуском 0,005 мм головкой с ручной подачей сложно. Расточными головками с ручной подачей изготавливают только отверстия с ровными поверхностями одного размера.

С автоматической радиальной подачей

Автоматическая подача осуществляется за счет специальной муфты, передающей при включении вращение со шпинделя на ходовой винт. Это позволяет менять положение резца на любом участке по длине отверстия и выполнять канавки, конусы, фигурные вырезы.

Приспособления с автоматической радиальной подачей ползуна – резца, менее жесткие. Они снимают за один проход не более 0,02 мм металла. Точность настройки высокая, до 0,002 мм.

Особенности выбора

Для расточки отверстий малого диаметра и небольшой глубины подойдут универсальные головки. Изготавливать детали со сквозными отверстиями без переходов, выполнять черновую расточку получится быстрее жесткими ручными конструкциями головок.

Большие партии деталей, расточку отверстий с переходами, канавками и другими элементами, выполнят головки с автоматической подачей на станке с ЧПУ.

Изготовление своими руками

Изготовление приспособления для расточки на фрезерном станке следует начинать с пиноли.

1. Сделать чертеж будущей головки.
2. Отрезать кусок квадратного проката, подходящий по размеру пиноли.
3. Прострогать направляющие.
4. Сделать на противоположной плоскости отверстия под крепление с хвостовиком.
5. Просверлить и нарезать резьбу в боковых плоскостях. В них будут закручиваться болты, зажимающие ползун.
6. На ползуне сделать ответные направляющие.
7. На противоположной стороне выбрать полочки, оставив выступ под резцедержатель.
8. Выфрезеровать паз под стебель резца. Сбоку просверлить отверстия и нарезать резьбу М6. В них будут закручиваться болты, зажимающие инструмент.

Хвостовик должен иметь конус такой же по номеру, как и у шпинделя. К нему крепится пиноль.

Важно!

Самостоятельно изготовить конус сложно, нужны навыки и доступ к токарному и шлифовальному станку. Проще использовать готовую оправку.

Расточная головка превращает простой фрезерный станок в универсальный. На нем после фрезеровки выполняется сверловка и расточка отверстий разных диаметров с одной установки детали. Это значительно упрощает обработку, повышает производительность.

Растачивание отверстий на фрезерном станке

Принципиальная разница между токарными и фрезерными работами

Если говорить просто, на токарном станке вытачивают подвижную заготовку, на фрезерном – режут неподвижную

Ключевое отличие фрезерных и токарных работ – способ обработки металлической болванки. В токарном станке вращается сама заготовка, в то время как закрепленный токарный резец просто перемещается по направляющим. На фрезерном станке, наоборот, в держателе фиксируют деталь, а вращается резец.

При токарной обработке с болванки снимают слои, придавая ей необходимую форму. На фрезерном станке делают торцевание, прорезают углубления и канавки.

На токарном станке деталь обтачивают внутри и снаружи. Как правило, такая обработка нужна для изготовления колец, цилиндров, гаек, дисков и валов.

С помощью фрезы можно создать более фигурную деталь, так как на фрезерном станке резец перемещается по горизонтали, вертикали и под углами.

Фрезеровку применяют, когда нужно изготовить сложную деталь, например шестерню для автомобильного или авиадвигателя.

Разновидности токарных станков

В стандартной комплектации токарного станка 5 основных деталей: 1 станина – несущая конструкция, на которой устанавливают элементы станка; 2 передняя шпиндельная бабка, в которой находится коробка скоростей и шпиндель (крепление заготовки); 3 задняя бабка для фиксации второго конца заготовки; 4 суппорт – элемент крепления токарных резцов; 5 фартук, в котором вращение ходового валика преобразуется в движение суппорта с резцом

Все токарные станки делятся на 7 типов:

1. Токарно-винторезные. Универсальные станки для любых типов токарной обработки.
2. Токарно-карусельные. Для обработки крупногабаритных деталей весом до нескольких тонн. Основным элементом станка является вращающаяся планшайба – рабочий стол, на котором крепится заготовка. Два суппорта обеспечивают вертикальное и горизонтальное движение резца для сверления, торцевания, обработки отверстий и нарезания резьбы.
3. Лоботокарные. Для заготовок диаметром в несколько раз больше высоты, например, колеса железнодорожных вагонов, шкивы или маховики. На станке можно вытачивать цилиндрические и конические изделия. В отличие от токарно-карусельных станков в лоботокарных планшайба расположена вертикально, при этом суппорт с резцом находятся отдельно от общей конструкции.
4. Токарно-револьверные. Деталь в них можно крепить горизонтально или вертикально. В суппорте установлен револьверный барабан с набором инструментов, поэтому к одной детали можно применить несколько типов обработки за один рабочий процесс. Удобнее всего использовать станки с горизонтальной осью вращения револьверной головки, так как в ней устанавливается большее количество инструментов.
5. Автоматы продольного точения. Для производства мелких деталей из калиброванного прута или проволоки из различных сталей. Шпиндельная бабка с заготовкой в таких станках может быть подвижной и неподвижной. При обработке малогабаритных изделий используют специальные цанги.
6. Многошпиндельные токарные автоматы. Мощные и крупногабаритные станки для серийного изготовления точных и сложных изделий. За счет одновременной работы нескольких шпинделей такие станки способны быстро выполнять одновременно несколько операций.
7. Токарно-фрезерный центр. Выполняет функции токарного станка и фрезы для обработки сложных деталей. В универсальных станках во фрезерную головку можно поместить токарный резец, что позволяет за один рабочий процесс обработать деталь несколькими способами. Инструменты в станке меняются автоматически по заданной программе.

Это интересно. Крупнейший в мире токарный станок был произведен в 1973 году немецкой . Агрегат весил более 400 тонн, а его длина составляла 38,5 метра. На станке можно было обтачивать заготовки весом до 300 тонн.

Функциональность обрабатывающего оборудования

В процессе производства применяют самое разнообразное оборудование, исходя из станочных реалий, согласно приемлемым на предприятии технологиям и программной оснастке.

1. Токарно-револьверному станку под силу обработать одновременно две-три детали. Если его револьверная головка вертикального размещения, а у суппорта – поперечное, станок способен выполнять отрезку и фасонное обтачивание деталей.
2. При помощи станков для подготовки кромок труб успешно обрабатывают торцы, снимают фаски, устраняют неодинаковую толщину труб, которая появляется вследствие сварочных работ.
3. Что касается револьверных станков, имеющих продольное перемещение суппорта, они несколько ограничены в своем функционале, хотя на них выполняют операции центрования, сверление, растачивание, развертывание, обтачивание, нарезание резьбы, подрезание широким резцом торцов небольшого формата. А вот проточка канавок, подрезка широких торцов, обработка фасонных поверхностей и отрезка на нем возможна лишь тогда, когда закреплённый в специальном держателе резец способен перемещаться в поперечном направлении. Используют с этой целью и вращение в нужную сторону револьверной головки.

Готовя новую деталь для обработки, делают переналадку станка – меняют револьверную головку вместе с установленным инструментом. Несложно заменить и зажим, соответственно конфигурации новой заготовки.

Далее, пользуясь закрепленным в патроне эталоном, приступают к регулировке упоров и затем уже к обработке заготовок. Первую пробную деталь замеряют и, если возникнет потребность, подналаживают оборудование.

Подналадка часто совмещается с заменой резца.

1. Обрабатывая поверхность со ступенями, пользуются широким резцом, применяя поперечные суппорты, имеющие продольную подачу. Если же у станка револьверная головка, имеющая горизонтальную ось, подрезание торцов выполняют резцами, установленными в головке (вариант – круговая подача). Пользуясь станком токарно-револьверного типа, который совмещает одновременное применение нескольких инструментов, удается экономить время.
2. Высока эффективность токарно-винторезных станков, выполняющих множество операций, с использованием (одновременно или последовательно) большого числа режущих инструментов.
3. А вот применение токарно-карусельных станков – в обработке тяжеловесных заготовок больших размеров. Речь идёт об обтачивании роторов турбин, зубчатых колес, маховиков.
4. Коленчатые валы обрабатываются при помощи токарных полуавтоматов с несколькими резцами. Они устанавливаются так, чтобы одновременно обрабатывалось несколько деталей.

Разновидности фрезерных станков

На современном фрезерном станке последовательность операций задают через встроенный компьютер

При металлообработке на производствах используют фрезерные станки 7 разновидностей:

1. Универсальные с поворотной планшайбой. Шпиндель заготовки располагается горизонтально, и за счет поворота рабочего стола фрезерный резец может обрабатывать детали по трем осям, нарезать спирали, углы и пазы. Резцы бывают нескольких форм в зависимости от задачи по фрезеровке. Все основные узлы размещаются внутри станины, а консоль и рабочий стол перемещаются по горизонтальным и вертикальным направляющим. Кроме того, рабочий стол можно разместить под углом относительно шпинделя.
2. Горизонтально-фрезерные. Шпиндель станка размещается горизонтально. Конструкционные особенности фрезерного агрегата позволяют обрабатывать детали небольших размеров торцевой, фасонной, угловой или цилиндрической фрезой. Технически на таком станке можно выполнять и вертикальную винтовую обработку, если установить дополнительные модули.
3. Вертикальные консольно-фрезерные. В некоторых моделях вертикально расположенный шпиндель может перемещаться вдоль вертикальной оси и поворачиваться в горизонтальной плоскости. По своей конструкции такие станки напоминают сверлильные агрегаты и могут сверлить и растачивать заготовки.
4. Широкоуниверсальные. Оснащены горизонтальным шпинделем и дополнительной шпиндельной головкой на подвижном хоботе. Это позволяет фрезеровать заготовку в двух плоскостях под разными углами. Можно использовать сразу оба шпинделя или последовательно.
5. Вертикально- и горизонтально-фрезерные бесконсольные. Отсутствие консоли позволяет обрабатывать крупногабаритные детали, установленные на бетонный пол или плиту. При этом обработку можно проводить в нескольких плоскостях.
6. Продольно-фрезерные. Применяют для фрезерования длинных и крупногабаритных заготовок. Фрезерные головки с горизонтальным шпинделем крепятся на одной или двух стойках, а вертикальные шпиндели размещаются на траверсе, перпендикулярной стойке.
7. Фрезерные станки непрерывного действия. Устанавливают и перемещают деталь без остановки станка. Бывают двух типов: карусельно-фрезерные с круглым поворотным столом и барабанно-фрезерные, в которых заготовка ставится на вращающийся барабан.

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ № 12 (57) 2008ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ – СВЕРЛЕНИЕ ИЛИ ФРЕЗЕРОВАНИЕ?На современном этапе развития конструкции станков с ЧПУ, режущего инструмента, применения новых износостойких покрытий и методов обработки открываются новые возможности, позволяющие наиболее полно и эффективно использовать металлорежущий инструмент при изготовлении различных изделий.

Зачастую при обработке деталей на станках фрезерной группы требуется изготовление отверстий различного диаметра, основным способом получения которых является сверление. Данный вид обработки требует широкой номенклатуры режущего и вспомогательного инструмента, так как каждое сверло рассчитано на изготовление отверстий определенного диаметра.

Альтернативой сверлению при обработке неглубоких отверстий является метод фрезерования с винтовой интерполяцией (рис.1), где формирование отверстия происходит за счет совмещения осевого перемещения инструмента со спиральным движением его оси.

Данный способ является более универсальным и позволяет производить обработку отверстий различного диаметра, ступенчатых отверстий и, зачастую, в зависимости от требований чертежа, может заменить операцию растачивания. Все вышеперечисленное в свою очередь ведет к уменьшению номенклатуры используемого инструмента и сокращению общего времени обработки детали.

Примером использования метода винтовой интерполяции может служить серия фрез фирмы DIJET (Япония), специально разработанная для обработки алюминия (рис. 2), позволяющая при наличии данной функции в системе управления станка производить фрезерование отверстий глубиной до 3-х диаметров в диапазоне от 5 до 32 мм.

Оригинальная геометрия и форма заточки режущей части фрезы обеспечивают высокую прочность режущих кромок и эффективный отвод стружки из зоны резания.

Специально разработанный твердый сплав JC20015 DLS в сочетании с новым алмазным износостойким покрытием значительно увеличивает производительность и стойкость инструмента, а так же снижает возможность образования нароста на режущих кромках в процессе работы фрезы. На рис.

4 показана фреза фирмы DIJET c новым износостойким покрытием и усовершенствованной геометрией режущей части в сравнении с классической фрезой (рис.3) для обработки алюминия.

В качестве технологического примера рассмотрим обработку детали, изготовленной из алюминиевого сплава, имеющей на одной плоскости три отверстия глубиной 30мм с диаметрами 10, 12,5 и 15 мм.

Полученные данные представим в виде таблицы (табл.1).

  Сверла по бетону для перфоратора SDS plus

Проанализировав полученные результаты, можно сделать вывод, что для обработки отверстий способом сверления необходимоиметь три сверла соответствующего диаметра, три комплекта вспомогательного инструмента и наличие трех свободных гнезд в инструментальном магазине станка. Обработка отверстий при данном способе ведется каждым инструментом в отдельности с последующей сменой инструмента в конце каждого цикла.

Обработка отверстий способом фрезерования с винтовой интерполяцией проводится одной фрезой, не требует смены инструмента и, в ряде случаев, является наиболее целесообразной и рентабельной.

Сокращается номенклатура используемого режущего и вспомогательного инструмента, уменьшается общее время обработки детали (сокращение времени на 8,2 сек, что составляет 44% по сравнению со сверлением).

В результате снижаются затраты на приобретение дорогостоящего инструмента и изготовление детали в целом.

Комплексной характеристикой инструмента, применяемого при обработке на станках с ЧПУ, является его размерная стойкость, обеспечивающая полный цикл обработки одной или нескольких деталей в пределах установленного поля допуска.

Сравнительные испытания фрез, проведенные в производственных условиях, показали, что шероховатость (рис.5) и геометрия (рис. 6) получаемой поверхности при достаточно жесткой системе СПИД остаются неизменными на протяжении длительного времени.

При назначении режимов резания для обработки деталей методом винтовой интерполяции необходимо учитывать не только материал и состояние заготовок, тип оборудования и жесткость системы СПИД, но и придерживаться рекомендуемых значений диаметра инструмента (рис. 7) и шага винтовой интерполяции.

Шаг винтовой интерполяции определяется исходя из диаметра траектории движения инструмента. Рекомендуемые значения глубины интерполяции представлены в табл. 2.

В заключении хотелось бы отметить, что способ получения отверстий фрезерованием с винтовой интерполяцией создает серьезную конкуренцию сверлению при обработке корпусных деталей.

Возможность получения отверстий различного назначения с разными характеристиками делает его более универсальным в применении.

Уменьшение номенклатуры режущего и вспомогательного инструмента, сокращение общего времени обработки значительно увеличивает производительность технологического процесса и снижает себестоимость изготовления деталей.

Токарные работы

• На токарных станках различных типов обрабатывают цилиндрические и конические поверхности, высверливают углубления, нарезают резьбу, вытачивают канавки и пазы по окружности заготовки.
• На что способны современные токарные станки, можно посмотреть в этом видео:
• Есть 4 основных типа токарных работ:

• обтачивание наружных поверхностей;
• растачивание внутренних поверхностей;
• подрезание плоских торцов;
• резка заготовки на части.

На современных токарных станках с ЧПУ за один рабочий процесс можно выполнить несколько типов работ с одной заготовкой.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )

Расточные головки и особенности выбора для фрезерного станка: виды, устройство, особенности работы

Основная задача, которую планируется решить с их помощью – придание отверстиям большего диаметра и повышение точности размеров и малой шероховатости поверхности обрабатываемых деталей. При помощи расточного оборудования можно получать отверстия, канавки и выемки. Довольно распространены ситуации, когда к расточным работам прибегают металлообрабатывающие предприятия.

Особенности расточных работ

Чтобы выполнить расточные работы, требуется использовать специальное оборудование, в качестве которого может выступать расточный, фрезерный и токарный станок.

Первый станок представляет собой разновидность металлорежущего оборудования, основное назначение которого сводится к выполнению сверления, зенкерования отверстий, фрезерования поверхностей, нарезания резьбы и иных операций.

Во многом результат расточных работ зависит от используемого станка, где важно ориентироваться на форму обрабатываемого изделия.

При выполнении подобной обработки создаваемому отверстию обеспечивается высокая точность размеров. Вместе с тем уровень производительности при растачивании не такой высокий, нежели в случае выполнения такой операции, как сверление. В качестве основных рабочих элементов выступают расточные резцы. Всего можно выделить два вида подобных элементов для растачивания:

• проходные резцы. С их помощью можно обрабатывать отверстия сквозного типа;
• упорные резцы. Они позволяют выполнять обработку глухих отверстий.

Резец для расточки представляет собой рабочий инструмент, при помощи которого можно растачивать обрабатываемое изделие. В его устройстве можно выделить три ключевые части:

• Пластина, которая может быть сменной и неперетачиваемой;
• Тело расточной оправки;
• Хвостовик.

Выполняя подобную операцию, следует всегда помнить, что резец неизменно имеет больший задний угол по сравнению с рабочими инструментами, с помощью которых выполняется внешняя обработка. Такое решение позволяет головке точно списываться в отверстие. Другой особенностью является то, что она уступает по диаметру отверстию.

Расточные работы в большинстве случаев выполняются при помощи специальных ножей, которые позволяют добиться более высокой точности этой операции.

В качестве материала для них используется быстрорежущая сталь или же твердые сплавы. Они имеют тот же диаметр, что и выполняемое отверстие.

За счет применения ножей можно создавать отверстия в виде идеального цилиндра, для чего приходится осуществлять только один проход.

Процесс растачивания отверстий на станке

Для выполнения растачивания на фрезерном станке используют особые резы либо многолезвийные инструменты, манипуляция с которыми заключается в их вращении. Необходимого результата можно также добиться и посредством вращения обрабатываемого изделия.

При первом варианте работы обязательно приходится применять направляющие втулки. Основное их назначение заключается в увеличении прямолинейности и уменьшении увода оси. Что же касается второй схемы обработки, то здесь ось отверстия имеет более прямолинейное положение, но при этом отклонения от оси вращения шпинделя станка отсутствуют.

Расточные работы могут выполняться с применением нескольких видов инструментов:

• Расточный резец. Именно к нему в большинстве случаях прибегают при работе на токарном оборудовании;
• Борштанги. Выполнены в виде скалок, оснащенных резцами. Они являются обязательным рабочим инструментом при работе на вертикальных и горизонтальных расточных станках;
• Расточные головки. Особенностью этого инструмента является высокая цена, а сами они используются для обработки отверстий размером порядка 50-250 мм. К ним прибегают при работе на вертикально-расточном оборудовании;
• трехперые цельные зенкеры. К ним прибегают в целях обработки отверстий, чем диаметр не превышает 32 мм. Обычно они применяются при работе на сверлильных станках;
• четырехперые насадные зенкеры. Основное их назначение заключается в обработке отверстий, размер которых не превышает 80 мм. Они являются обязательным элементом при выполнении расточных работ на сверлильном оборудовании.

Расточная головка — определение

Под этим рабочим инструментом принято понимать приспособление для расточного станка, которое позволяет зафиксировать один или несколько резцов. Местом размещения резцов служит расточная головка. При этом они должны соответствовать диаметру обрабатываемого отверстия. Крепить их можно при помощи микрометрических винтов. Также к ним могут прибегать для создания радиальной подачи.

Установка расточной головки производится в конусе шпинделя фрезерного станка при помощи хвостовика. В некоторых случаях ее можно закреплять на оправке. Для фиксации корпуса расточной головки, которая необходима для предотвращения от поворачивания шпонкой, используют гайку, которая заворачивается на оправке.

В процессе работы резцедержатель начинает двигаться по направляющим корпуса. Любой оборот шпинделя приводит к вращению винта, который скреплен с конической зубчатой передачей, фиксацию которого обеспечивает звездочка, непосредственно взаимодействующая своим зубом с упором.

Это в свою очередь позволяет обеспечивать радиальную подачу.

Виды расточных головок

Предлагаемые на текущий момент расточные головки для фрезерного оборудования могут быть классифицированы на две основные группы:

• инструмент с ручной подачей;
• устройство автоматической радиальной подачей.

Головки с ручной подачей

Особого внимания заслуживает расточная головка для станка с ручной подачей. Их востребованность обусловлена наилучшими характеристиками. Дело в том, что в качестве материала для нее выступает высококачественная сталь, с которой проводят процедуру термического закаливания и последующую шлифовку.

Как раз благодаря подобному решению и удается выполнять гладкие и высококачественные резьбовые поверхности изделия. Что же касается устройства расточной головки, то именно ее особенности позволяют выбирать требуемый диаметр для обрабатываемых поверхностей: этот параметр лежит в диапазоне от 10 до 470 мм.

Головки с автоматической радиальной подачей

Ко второму виду расточных головок для фрезерного оборудования чаще всего прибегают для выполнения различных металлообрабатывающих операций. В первую очередь, когда возникает необходимость в растачивании поверхностей, торцевании, точении любых наружных поверхностей и пр.

Иными словами, рассматриваемая разновидность расточных головок подходит для выполнения большого количества операций, которые могут возникать во время обработки стальных заготовок.

Если говорить про особенности этой головки, то следует отметить наличие автоматической радиальной подачи, которая и позволяет осуществлять ступенчатую обработку металла.

Также важным моментом является и то, что подобные расточные головки для фрезерного оборудования отличаются достаточно широким выбором. По этой причине следует очень тщательно выбирать это изделие, поскольку это в последующем скажется на результате обработки.

Устройство и принцип работы

• конический хвостовик;
• ступица;
• пиноль.

Местом крепления ступицы служит хвостовик, к которой он фиксируется при помощи четырех винтов. Причем два из них параллельно фиксируют и пиноль. Фиксацию резца обеспечивает ползун, который двигается по двум находящимся внутри пиноли цилиндрическим направляющим. Двигаться ползун заставляет ходовой винт.

Если рассматривать принцип работы расточной головки, то в нем можно выделить следующие особенности. Шпиндель фрезерного станка используется для закрепления хвостовой части, причем последняя фиксируется при помощи штатного затяжного винта. Перед обработкой заготовку помещают в тиски или размещают на столе станка.

Если приходится обрабатывать отверстие размером до 40 мм, то для выбора положения резца по отношению к центру отверстия следует выполнять манипуляции только с ползуном.

При работе с отверстиями, чей диаметр не превышает 85 мм, работу по растачиванию выполняют в два приема. Первый этап полностью аналогичен вышеописанной операции.

Что же касается второго, то для этого необходимо ползун выставить в изначальное положение, слегка открутить зажимные винты и передвинуть пиноль до упора в ступицу.

Для сверки диаметра отверстия используется специальная школа, которая находится на торцевой поверхности втулки. К рассматриваемому расточному приспособлению обязательно прилагается рукоятка для ходового винта и зажимных винтов.

Заключение

Работа по обработке отверстий различного диаметра требует применения различных элементов оснастки фрезерного станка. К их числу следует отнести и расточную головку. От этого элемента во многом зависит качество выполнения растачивания изделий. Поэтому необходимо правильно подобрать его с учетом характеристик обрабатываемых отверстий.

• Фёдор Ильич Артёмов
• Распечатать