Frézování obrábění rovinných nebo tvarových ploch vícebřitým nástrojem – frézou mladší způsob než soustružení (první frézky–18.stol., soustruhy–13.stol.)
Podstata metody řezný pohyb:
složen ze dvou pohybů cykloida (blížící se kružnici – posuv je malý) upnutý obrobek: posuv (většinou přímočarý) fréza: rotační pohyb (hlavní) jednotlivé břity jsou v záběru jen po určitou dobu otáčky odebírají třísku proměnného průřezu
Zákl. způsoby frézování rovinných ploch 1. frézování válcovou frézou zuby (břity) na obvodě (přímé zuby, zuby do šroubovice) osa rotace rovnoběžná s obráběnou plochou 2. frézování čelní frézou zuby na obvodě a na čelní ploše (zuby do šroubovice) osa rotace kolmá k obráběné ploše
Frézování válcovými frézami nesousledné
fréza se otáčí proti smyslu posuvu řezná síla působí proti posuvu řezná síla zvedá obrobek tloušťka třísky se zvětšuje od 0 do max. tloušťky = fz vyšší opotřebení břitu, horší kvalita obrobené plochy (nejdříve pěchování materiálu, tření hřbetu) obrábění výkovků, odlitků (tvrdý a nečistý povrch)
sousledné
fréza se otáčí ve smyslu posuvu řezná síla přitlačuje obrobek ke stolu řezná síla vtahuje obrobek pod sebe tloušťka třísky se zmenšuje od maxima k 0 při záběru každého zubu vznikají silové rázy nutné frézky tuhé konstrukce hladší obrobená plocha, vyšší výkon (až o 50%) obrábění houževnatých a měkkých materiálů
Fv-svislá složka, Fh-vodorovná složka, Fr-radiální složka, Fo-obvodová složka řezné síly
1
Frézování čelními frézami výkonnější, zabírá více zubů, větší posuv stolu tloušťka třísky se mění když D = 3/2b ⇒tloušťka třísky a = fz (b – šířka frézované plochy)
nejběžnější obrábění rovinných ploch, drážek, osazení, vybrání (kapes) fréza rotuje kolem osy kolmé ke směru posuvu obrobku
Při určitém D – různá rozteč, počet zubů (např. D = 80, z = 4, 6, 8) L
M H
normální, běžná rozteč – nejmenší počet zubů (destiček), prostor pro odvod třísky, pro stroje s nízkým výkonem, pro materiály s dlouhou třískou (nízkouhlíkové oceli) úzká rozteč univerzální nástroj zvláště úzká rozteč – nejvíce destiček pro daný průměr frézy, pro stroje s vysokým výkonem, pro materiály s krátkou třískou (litiny), malé mezery mezi břity
2
Frézy Podle umístění břitů (zubů) válcové – břity na válcové (obvodové) ploše čelní – břity na válcové a čelní ploše kotoučové – břity na válcové a obou čelních plochách, pro drážky kuželové – břity na jedné nebo dvou kuželových plochách tvarové – břity na tvarových plochách (úhlové, rádiusové frézy, frézy na závity, frézy na ozubení,…) Podle tvarů zubů s frézovanými zuby (brousí se na hřberu) s podsoustruženými zuby (brousí se na čele)
Podle průběhu ostří zubů s přímými zuby – zuby rovnoběžné s osou se zuby do šroubovice – pravá, levá, úhel sklonu šroubovice λ ↑ λ – více zubů v záběru současně, umožňuje snížení počtu zubů, zvětšení zubové mezery (lepší odchod třísky) kratší řezná délka stopkové frézy (l = 2D)
Podle upínání stopkové – s válcovou stopkou, s kuželovou stopkou (Morse) nástrčné Podle konstrukce celistvé – monolitní s vyměnitelnými břit. destičkami (RO, SK, řezná keramika – frézování litiny, polykrystalický nitrid bóru – obrábění kalených ocelí) těleso frézy z konstrukčních ocelí skládané – z více samostatných fréz (složité tvary)
3
Trendy ve vývoji fréz frézovací hlavy (s vyměnitelnými břit. destičkami) – nahrazují frézy větších průměrů z RO (válcové, čelní) „ježci“- břitové destičky do šroubovice
Upínání nástrojů na trn – dlouhý, krátký, nástrčné frézy, upínací kužel trnu přenáší Mk z vřetene, pero přenáší Mk z trnu na frézu do sklíčidla s upínací kleštinou (do upínacího pouzdra) – frézy s válcovou stopkou do vřetene – frézy s kuželovou stopkou (přímo, s redukcí) Mk se přenáší třením letmé upnutí – stopkové frézy (vřeteno, upínací pouzdro) frézovací hlavy (na krátký nástrčný trn) závěsné upnutí – nástrčné válcové a kotoučové frézy fréza co nejblíže u vřetena (menší chvění nástroje) (na dlouhý trn upnutý do horizontálního vřetene a podepřený v ložisku)
Upínání obrobků obrobek se upíná na pracovní stůl frézky nesmí být upínací silou deformován svěráky upínky se šrouby a opěrkami upínací přípravky
Dosahovaná přesnost a drsnost povrchu viz. tabulky
Práce na frézkách frézování rovinných ploch – válcové, čelní frézy, frézovací hlavy přímé drážky – kotoučové frézy (drážkové hřídele) čelní stopkové frézy (pro pero) šroubovité drážky (u vrtáků) zkosení hran – úhlové frézy obecně zakřivené plochy – tvarové stopkové frézy (kopírovací zařízení) složité rovinné tvary – skládané frézy dělicí přístroj – rozdělí obvod hřídele na určitý počet roztečí hřídel se pootočí po zhotovení jedné drážky o danou rozteč frézování drážkového hřídele, zubů fréz, mezer ozubených kol,…
4
Řezné síly při frézování Obvodová řezná síla
[N ]
Fz = S ⋅ k ⋅ p h b k z
k=
Fz = h ⋅ b ⋅ k ⋅ p
f z .z π .D
hloubka řezu, zapuštění frézy pod neopracovanou plochu šířka frézování, řezu, jaká část frézy je nad obrobkem koeficient korekce průřezu třísky počet břitů, zubů, destiček frézy více zubů v záběru najednou – výhoda, nutný vyšší výkon
Výkon při frézování P = Fz ⋅ v
[W ]
η=
P ⋅ 100 Př
[%]
Výpočet strojních časů ts =
L. ⋅ i f min
[min ]
L i
celková dráha frézy počet záběrů
f ot = f z ⋅ z f min = f ot ⋅ n
a) válcové a kotoučové frézy
L = x + ln + l + l p
x = R 2 − (R − h ) l p = l n = 3 − 5 mm
b) čelní frézy
2
D D + l + + lp 2 2 l p = l n = 3 − 5 mm L = ln +
Přibližná volba průměru frézy válcové frézy čelní frézy
D = 20 ⋅ h 3 D = ⋅b 2
5
Frézky Konzolové frézky – nejpoužívanější, pro menší a střední obrobky vodorovné konzolové frézky vřeteno uloženo horizontálně obrábění rovinných ploch, drážek dlouhý trn podepřený ložiskem – pro nástrčné frézy (válcové, kotoučové) svislé konzolové frézky svislé (vertikální) vřeteno vřeteníkem lze natáčet o ± 45° rovinné plochy, drážky – čelní frézy, frézovací hlavy, stopkové frézy univerzální konzolové frézky obdoba vodorovných frézek !!! pracovní stůl otočný o 45°!!! frézování šroubových drážek – pomocí univerzálního dělicího přístroje
Rovinné frézky obrábění větších rovinných ploch pracovní stůl – jen podélný posuv po pevném loži vřeteník – svislý pohyb po stojanu vysouváním pinoly – příčný pohyb nástroje a) s jedním vřeteníkem b) se dvěma vřeteníky (každý má svůj motor a převodovku) c) rovinné portálové frézky obrábění velkých a těžkých obrobků (vodorovné, svislé, šikmé plochy) tuhá konstrukce stroje – dva stojany + příčník až 4 samostatné vřeteníky
Stolové frézky tuhé stojany – větší výkon, frézování větších součástí svislé vodorovné
Speciální frézky frézky na ozubení, na závity, na drážky, na vačky kopírovací frézky (čidlo se dotýká modelu – má tvar hotového obrobku, čidlo sleduje povrch modelu, fréza frézuje kopírováním obrobek, obrobek se posouvá podle signálu čidla obráběcí centra (řízená počítačovým programem) zásobník nástrojů (fréz, vrtáků, závitníků,…) v nástrojových jednotkách automatická výměna celé nástrojové jednotky, otočný stůl obrábění obrobku na jedno upnutí z různých stran 6
