какое движение является главным в фрезерном станке
Движения в металлорежущих станках
Содержание
Для обработки деталей рабочим органам металлорежущих станков необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс движений. Все движения могут быть подразделены на три вида: основные, вспомогательные и взаимосвязанные.
1. Основные движения в станках (движения резания, движения подачи)
Для обработки деталей рабочим органам металлорежущих станков необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс движении. Все движения могут быть подразделены на три вида: основные, вспомогательные и взаимосвязанные.
К основным отнесены те движения, которые осуществляют процесс непрерывного снятия стружки с обрабатываемой детали. Основные движения делятся на движения резания и движения подачи.
Движение резания
Движение резания непосредственно обеспечивает процесс снятия слоя металла в виде стружки. Это движение в большинстве случаев сообщается инструменту, в некоторых случаях обрабатываемой детали, а иногда детали и инструменту одновременно. Движение резания всегда осуществляется от механического привода.
Движение подачи
Движение подачи обеспечивает непрерывность процесса снятия стружки. Движение подачи также может сообщаться инструменту, детали или тому и другому одновременно. У современных станков в подавляющем большинстве случаев движения подач также осуществляются принудительно от механического или гидравлического привода. Ручные перемещения рабочих органов иногда используются при обработке деталей как движение подачи, однако, поскольку эти движения в основном предназначены для установочных перемещений режущего инструмента или детали, они условно отнесены к группе вспомогательных движений.
1. Вспомогательные движения
Эта группа движений весьма обширна. В нее входят все виды движений, которые непосредственно не участвуют в процессе резания, но необходимы для подготовки станка к работе, управления рабочими органами станка, автоматизации обработки деталей и т. п.
Движения для настройки станка на заданные режимы резания в большинстве случаев осуществляются от руки, однако у ряда современных станков, как, например, у токарно-винторезного станка модели 1К620, для изменения скорости вращения шпинделя имеется механизированный привод.
Движения для наладки станка в соответствии с размерами и конфигурацией обрабатываемой детали включают установочные и быстрые перемещения, а также повороты рабочих органов станков.
Движения управления станком в процессе работы необходимы для включения, выключения и реверсирования приводов движения и подачи, для управления приводами взаимосвязанных движений и для управления вспомогательными приводами станка.
В ряде станков имеются встроенные приводы, обеспечивающие движения соответствующих рабочих органов для подачи и зажима со пруткового материала или штучных заготовок.
3. Взаимосвязанные движения
В некоторых случаях механической обработки получение заданной формы и конфигурации поверхностей детали достигается введением дополнительных движений, имеющих определенную строгую кинематическую связь с основными движениями станка — движением резания и движением подачи. Эти движения требуют особой настройки и поэтому в общем случае их следует называть взаимосвязанными. В зависимости от характера и назначения взаимосвязанные движения могут быть подразделены на пять видов.
Движение обкатки или огибания используется в специализированных станках для нарезания всех видов зубчатых колес, червяков, шлицевых валов и других аналогичных деталей. Движение обкатки иногда имеет кинематическую связь только с движением резания (нарезание прямозубых цилиндрических колес на зубофрезерном станке), иногда только с движением подачи (нарезание прямозубых колес на зубодолбежном станке), а в отдельных случаях (нарезание косозубых колес на зубофрезерном станке) имеет связь и с движением резания и с движением подачи.
Движение образования винтовой поверхности применяется при нарезании резьбы резцом на токарно-вннторезных станках и при фрезеровании резьбы и винтовых канавок на резьбофрезерных или универсально-фрезерных станках. При нарезании резьбы резцом на токарном станке движение образования винтовой поверхности кинематически связано с движением резания, а при фрезеровании резьбы — с круговой подачей обрабатываемой детали.
Движение образования архимедовой спирали необходимо при нарезании торцовых резьб на токарных станках. Оно связано с движением резания.
Движение образования сложных поверхностей используется при обработке конусов на токарных станках моделей 163 и 1К620 и для всех видов копировальных работ.
Движение деления может иметь особую связь с основными движениями, обеспечивая делительные повороты обрабатываемой детали на необходимый угол в определенные периоды работы станка. В некоторых случаях движение деления имеет связь не с основными, а со вспомогательными движениями.
Движения в металлорежущих станках
Для получения на металлорежущем станке детали требуемой формы и размеров рабочим органам станка необходимо сообщить определенный, иногда довольно сложный комплекс согласованных друг с другом движений. Эти движения можно разделить на основные (рабочие) и вспомогательные. К основным движениям относятся главное движение, называемое также движением резания, и движение подачи. В некоторых станках имеют место и другие виды рабочих движений, например движение деления, обкатки и др. С помощью этих движений осуществляется процесс снятия стружки с обрабатываемой заготовки. Скорость главного движения определяется оптимальной скоростью резания, а величина подачи зависит от требуемой шероховатости обработанной поверхности.
Вспомогательные движения необходимы для подготовки процесса резания, обеспечения последовательной обработки нескольких поверхностей на одной заготовке или одинаковых поверхностей на различных заготовках.
К числу вспомогательных движений относятся:
а) движения для настройки станка на заданные режимы резания;
б) движения для наладки станка в соответствии с размерами и конфигурацией заготовки;
в) движения управления станком в процессе работы;
г) движения соответствующих рабочих органов для подачи или зажима прутка или штучных заготовок;
д) движения для закрепления и освобождения рабочих органов станка.
Вспомогательные движения можно выполнять как автоматически, так и вручную. В станках-автоматах все вспомогательные движения автоматизированы и выполняются механизмами станка в определенные моменты времени в соответствии с технологическим процессом обработки детали.
В некоторых станках главное движение получается в результате одновременного вращения заготовки и инструмента (например, при сверлении отверстий малого диаметра на токарных многошпиндельных автоматах).
Движение подачи у металлорежущих станков может быть непрерывным или прерывистым (периодическим), простым или сложным, состоять из нескольких самостоятельных движений или отсутствовать. Например, у токарных, фрезерных, сверлильных и других станков движение подачи является непрерывным. Прерывистым движение бывает, например, у продольно строгальных станков. Примером сложного движения подачи может служить движения подачи в зубофрезерном станке при нарезании косозубого цилиндрического колеса. У круглошлифовальных станков несколько движений подачи – вращательное движение детали (круговая подача), продольное осевое перемещение детали или шлифовального круга (продольная подача) и, наконец, поперечная подача, сообщаемая шлифовальному кругу, в протяжных станках движение подачи отсутствует.
Процесс фрезерования
Существуют различные виды механической обработки: точение, фрезерование, сверление, строгание и т. д. Несмотря на конструкционные отличия станков и особенности технологий, управляющие программы для фрезерных, токарных, электроэрозионных, деревообрабатывающих и других станков с ЧПУ создаются по одному принципу. В этой книге основное внимание будет уделено программированию фрезерной обработки. Освоив эту разностороннюю технологию, вероятнее всего, вы самостоятельно разберетесь и с программированием других видов обработки. Вспомним некоторые элементы теории фрезерования, которые вам обязательно пригодятся при создании управляющих программ и работе на станке.
Рис. 2.1. Процесс формирования кармана
Процесс фрезерования заключается в срезании с заготовки лишнего слоя материала для получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости обработанных поверхностей. При этом на станке осуществляется перемещение инструмента (фрезы) относительно заготовки или, как в нашем случае (для станка на рис. 1.4–1.5), перемещение заготовки относительно инструмента.
Для осуществления процесса резания необходимо иметь два движения – главное и движение подачи. При фрезеровании главным движением является вращение инструмента, а движением подачи – поступательное движение заготовки. В процессе резания происходит образование новых поверхностей путем деформирования и отделения поверхностных слоев с образованием стружки.
При обработке различают встречное и попутное фрезерование. Попутное фрезерование, или фрезерование по подаче, – способ, при котором направления движения заготовки и вектора скорости резания совпадают. При этом толщина стружки на входе зуба в резание максимальна и уменьшается до нулевого значения на выходе. При попутном фрезеровании условия входа пластины в резание более благоприятные. Удается избежать высоких температур в зоне резания и минимизировать склонность материала заготовки к упрочнению. Большая толщина стружки является в данном случае преимуществом. Силы резания прижимают заготовку к столу станка, а пластины – в гнезда корпуса, способствуя их надежному креплению. Попутное фрезерование является предпочтительным при условии, что жесткость оборудования, крепления и сам обрабатываемый материал позволяют применять данный метод.
Рис. 2.2. Попутное фрезерование
Рис. 2.3. Встречное фрезерование
В процессе фрезерования стружка налипает на режущую кромку и препятствует ее работе в следующий момент врезания. При встречном фрезеровании это может привести к заклиниванию стружки между пластиной и заготовкой и, соответственно, к повреждению пластины. Попутное фрезерование позволяет избежать подобных ситуаций. На современных станках с ЧПУ, которые обладают высокой жесткостью, виброустойчивостью и у которых отсутствуют люфты в сопряжении ходовой винт-гайка, применяется в основном попутное фрезерование.
Припуск – слой материала заготовки, который необходимо удалить при обработке. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов фрезы.
Принято различать черновое и чистовое фрезерования. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми режимами резания для выборки наибольшего объема материала за минимальное время. При этом, как правило, оставляют небольшой припуск для последующей чистовой обработки. Чистовое фрезерование используется для получения деталей с окончательными размерами и высоким качеством поверхностей.
Движение в станках при обработке детали
Движение в станках необходимо для получения детали требуемой формы и размеров, в этот момент с заготовки в процессе ее обработки на металлорежущем станке срезается избыточный металл в виде стружки. Форма обработанной поверхности зависит от движений, которые сообщает станок заготовке и инструменту, от согласованности этих движений и вида режущего инструмента. Изменяя параметры движения (скорость, согласованность с другими движениями, направление, траекторию и пр.) и меняя инструмент, можно на одном и том же станке обработать поверхности различной формы.
Процесс снятия стружки осуществляется на станке рабочими движениями в станке (так называемые движениям формообразования), которые сообщаются либо инструменту, либо заготовке, либо обоим одновременно. Рабочими движениями станка являются главное движение, или движение резания, и движение (или движения) подачи; каждое из рабочих движений характеризуется скоростью.
Главное движение обеспечивает срезание стружки с заготовки со скоростью резания, которая равна скорости схода стружки с заготовки. Наибольшая допустимая и практически целесообразная величина скорости резания зависит от материала обрабатываемой заготовки, инструмента, технологического процесса и других факторов и определяется экспериментально.
Движение подачи происходит со значительно меньшей скоростью. Оно позволяет распространить процесс резания на всю подлежащую обработке поверхность заготовки. Величина (скорость) подачи определяет, при прочих одинаковых условиях, площадь поперечного сечения стружки.
Вспомогательные движения могут осуществляться как автоматически, так и вручную, в станках-автоматах все вспомогательные движения практически автоматизированы и выполняются в определенной последовательности самим станком в должные моменты автоматического цикла работы.
Какие бывают виды главного движения в станках
Вращательное главное движение может сообщаться либо заготовке, как, например, в токарных станках (рис. 1, а), либо режущему инструменту, как это имеет место в фрезерных станках (рис. 1, в), сверлильных станках (рис. 1, г), шлифовальных (рис. 1, б) и других, либо одновременно заготовке и инструменту (сверление отверстий малого диаметра). При вращательном главном движении скорость резания
Для станков шлифовальной группы скорость резания определяется в м/сек, следовательно,
Фрезерные станки
Фрезерные станки предназначены для обработки металлических и деревянных заготовок при помощи фрезы. Операция фрезерования подразумевает вращательное движения режущего инструмента, которое является главным, и поступательное перемещение заготовки или фрезерной головки, которое называется движением подачи.
1. Фрезерные станки применяются для выполнения следующих операций:
Рассмотрим основные параметры, по которым происходит классификация фрезерных станков.
2. В зависимости от расположения и направления движения шпинделя, подразделяются на две большие группы:
Вертикально-фрезерные станки (рис. 1) имеют шпиндель, ось вращения которого расположена вертикально. Некоторые модификации этих станков дополнительно оснащаются механизмом поворота шпинделя вокруг горизонтальной оси. Это позволяет изменять угол приложения фрезы, что существенно расширят возможности станка. Также шпиндель на некоторых станках имеет возможность перемещаться вдоль оси вращения, а также осуществлять движения в горизонтальной плоскости, что также увеличивает технологические возможности станка.
Рисунок 1. Вертикально-фрезерный станок.
В горизонтально-фрезерных станках (рис. 2) ось вращения шпинделя располагается горизонтально. Это несколько ограничивает сферу применения этого станка. Но в то же время увеличивает перечень операций, которые он способен выполнять. Например, на горизонтально-фрезерном станке можно производить плоское шлифование или полирование.
Рисунок 2. Горизонтально фрезерный станок.
Комбинированные станки отличает наличие подвижной фрезерной головки, которая способна изменять свое положение, располагая шпиндель по отношению к заготовке вертикально или горизонтально в зависимости от требуемой операции.
3. В зависимости от сферы применения:
4. По наличию консоли:
В консольных станках стол закреплен на подвижной консоли, которая может перемещаться в трех координатах. На бесконсольных версиях фрезерных станков стол установлен на станине и имеет возможность двигаться только в горизонтальном направлении по направляющим.
5. По типу управления:
Рассмотрим более детально каждый из наиболее популярных типов фрезерных станков.
Консольный вертикально-фрезерный станок
Вертикально-фрезерный станок с консолью является одним из самых распространенных. Такая популярность связана с тем, что, несмотря на довольно простую конструкцию, этот станок способен выполнять большинство наиболее востребованных фрезерных операций.
Рассмотрим общую конструкцию консольного вертикально-фрезерного станка (рис 3).
Рисунок 3. Конструкция консольного вертикально-фрезерного станка.
Вертикально-фрезерный станок с консолью состоит из следующих элементов.
Вертикально-фрезерные станки могут оснащаться дополнительным оборудованием или иметь расширенные возможности благодаря внедрению дополнительных опций.
Горизонтально-фрезерный станок
Горизонтально-фрезерный станок (рис. 4) отличает горизонтальное расположение фрезы. Как правило, фреза закрепляется неподвижно, и подача осуществляется только за счет перемещений стола.
Рисунок 4. Устройство горизонтально-фрезерного станка.
Горизонтально-фрезерный станок состоит из следующих элементов.
Прочие фрезерные станки
Рассмотрим другие фрезерные станки, которые составляют меньшую группу по сравнению с двумя образцами, описанными выше.
1. Бесконсольные фрезерные станки (рис. 5). Могут быть как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением шпинделя. Служат для более простой фрезерной обработки металлов и дерева в плане сложности самих фрезерных операций. Не имеет настроек по высоте подъема стола ввиду отсутствия консоли. Преимуществом является повышенная точность обработки.
Рисунок 5. Бесконсольный фрезерный станок.
2. Продольно-фрезерный станок (рис. 6). Предназначен для продольного фрезерования деталей большой длины или деталей, которым необходима простая прямолинейная обработка. Также эти станки могут работать со шлифовальными кругами.
Рисунок 6. Продольно-фрезерный станок.
3. Шпоночно-фрезерный станок (рис. 7.). Предназначен для прорезания шпоночных пазов на заготовках различной формы. Работают такие станки в автоматическом режиме после задания параметров шпоночного паза.
Рисунок 7. Шпоночно-фрезерный станок.
4. Зубофрезерный станок (рис. 8). Используется для создания зубьев различных параметров. Для этих станков применяются специальные фрезы, предназначенные под создание определенных профилей зубчатых колес и червячных передач.