Technologie frézování pracovní listy

Transkript

1 Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Šumperk, Gen. Krátkého 30 Technologie frézování pracovní listy Šumperk, červenec 2007 Název projektu: Registrační číslo: Tvorba a realizace vzdělávacích programů pro svařování kovů, obrábění kovů technologií CNC, povrchových úprav nanášením barev a laků, změny výuky v obchodních oborech po vstupu do EU. CZ / /0091 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

2 OBSAH Frézování... 2 Princip a význam frézování... 2 Podstata frézování... 2 Geometrie břitu frézy... 3 Základní úhly na zubu nástroje z nástrojových ocelí... 5 Geometrie frézovacích nástrojů s vyměnitelnými destičkami... 6 Druhy frézování... 7 Rozdělení nástrojů, materiály...11 Ostření fréz...22 Ostření fréz se zuby frézovanými...22 Ostření fréz se zuby podsoustruženými...23 Upínání fréz...24 Frézky - stroje pro frézování...29 Pohybové mechanismy frézek...34 Upínání obrobků...42 Frézování rovinných ploch...47 Frézování spojených ploch pravoúhlých...51 Frézování spojených ploch šikmých...55 Frézování drážek...60 Frézování pravoúhlých drážek...61 Frézování drážek tvaru T...65 Frézování rybinových drážek...67 Frézování výřezů...71 Frézování tvarových ploch...72 Řezání kovů na frézkách...74 Dělicí přístroje...76 Univerzální dělicí přístroj...76 Frézování šroubovic...84 Frézování závitů...87 Frézování závitů kotoučovou frézou...87 Frézování závitů hřebenovou frézou...88 Frézování drážek na kuželu...90 Výroba ozubených kol...92 Frézování čelních ozubených kol dělicím způsobem...94 Frézování ozubených kol odvalovacím způsobem...98 Použitá literatura Registrační číslo: CZ / /0091 1

3 FRÉZOVÁNÍ Princip a význam frézování Frézování je operace třískového obrábění, při které je z obrobku odebírána vrstva materiálu ve formě jednotlivých drobných třísek rotačním vícezubým nástrojem - frézou. Fréza se při práci otáčí kolem své osy a svými zuby po obvodě se postupně zařezává do obrobku, který se proti nástroji současně posouvá. Každý zub frézy postupně odřezává z obráběného materiálu krátké třísky nestejné tloušťky, takže proces řezání je přerušovaný. Touto metodou, použitím různých druhů frézovacích nástrojů, je možné obrábět na obrobcích především plochy rovinné, ale také plochy tvarové, šikmé, nepravidelné, rotační, dále drážky a vybrání různých tvarů, závitové drážky na rotačních plochách, různé druhy ozubení na ozubených kolech a hřebenech, rozdělování materiálu na různé délky apod. Toto široké uplatnění a možnost přesné výroby zařadily frézování na významné místo ve strojírenské výrobě. Frézování velkými řeznými rychlostmi ve většině případů umožňuje produktivnější a hospodárnější odebírání materiálu než při obrábění jednobřitými nástroji jako například hoblováním nebo obrážením. V některých zvlášť složitých případech je frézování jediným možným způsobem obrábění. Podstata frézování Obrobek pevně upnutý na pracovním stole frézky vykonává směrem k nástroji plynulý pohyb - pracovní posuv - pohyb vedlejší. V některých případech (např. při výrobě ozubení odvalovacím způsobem) se místo obrobku posouvá otáčející se nástroj. Každý břit frézy vykonává během řezáním kromě otáčivého pohybu ve vztahu k obrobku relativně také pohyb posuvný. Z toho plyne, že záběrová dráha každého zubu není kruhová, ale ve skutečnosti tato dráha má tvar cykloidy. Jde o řezný pohyb zubu - pohyb hlavní. 2 Registrační číslo: CZ / /0091

4 Geometrie břitu frézy Aby břit mohl odebírat třísky, musí k tomu být náležitě upraven. Každý zub má klínovité provedení zakončené břitem, tvořeným dvěma plochami (čelem a hřbetem), v jejichž průsečíku vznikne ostří, které má schopnost odřezávat třísky. Čím ostřejší klín břit má, tím snadněji vniká do materiálu. Vzájemná poloha ploch břitu nástroje a obrobku vytváří soustavu úhlů, které říkáme geometrie břitu. Hodnoty jednotlivých úhlů jsou závislé na druhu obráběného materiálu a u normalizovaných fréz mají stanovenou hodnotu - příklady jsou uvedeny v následující tabulce: Obráběný materiál Úhel čela γ ( ) Úhel hřbetu α ( ) ocel do pevnosti 600 MPa ocel do pevnosti 850 MPa šedá litina do tvrdosti 120 HB šedá litina nad tvrdost 180 HB měď mosaz, bronz lehké slitiny plasty Registrační číslo: CZ / /0091 3

5 Řezná rychlost - základní pojmy Obráběná plocha Plocha řezu Obrobená plocha Řezná rychlost - jedná se o plochu, z níž se odebírá vrstva materiálu, která se mění v třísku. - plocha, která se vytváří na obrobku hlavním a vedlejším břitem nástroje a tvoří přechod mezi obráběnou a obrobenou plochou. - nově vytvořený povrch, vzniklý odebráním vrstvy materiálu. - jedná se o rychlost hlavního rotačního pohybu, kterou při frézování vykonává nástroj (u nástrojů s úhlem χ r = 90 je řezná rychlost nezávislá na hloubce řezu a p ). Vypočte se ze vztahu: v c D n = π [m/min] 1000 kde v c = řezná rychlost [m/min] D = průměr nástroje [mm] n = počet otáček vřetene [1/min] 4 Registrační číslo: CZ / /0091

6 Základní úhly na zubu nástroje z nástrojových ocelí a) Úhel hřbetu α (alfa) - je úhel svíraný mezi hřbetem zubu frézy a tečnou k obvodu nástroje (řeznou rovinou). Jeho úkolem je snižovat tření hřbetu zubu na obráběné ploše. Čím větší je jeho hodnota, tím je tření menší. Jeho velikost je však omezena (viz. tabulka č. 1), aby nedocházelo k přílišnému zeslabování zubu a tím snižování jeho pevnosti. b) Úhel břitu β (beta) - je úhel svíraný plochou hřbetu a plochou čela. Čím menší tento úhel je, tím je snadnější jeho vnikání do materiálu. Jeho hodnota je omezena pevností břitu. Pro frézování měkkých a málo pevných materiálů mívá úhel β menší hodnotu, naopak pro tvrdé a pevné matriály musí mít hodnotu větší, aby snesl zatížení vyvolané velkým řezným odporem. c) Úhel čela γ (gama) - je úhel mezi plochou čela břitu a spojnicí špičky břitu se středem otáčení frézy. Usnadňuje tvoření třísky a vnikání břitu do materiálu. Jeho rostoucí hodnota zeslabuje celý břit frézy, proto je také tabulkově omezena. d) Úhel řezu δ (delta) - je úhel, který svírá plocha čela a tečna k obvodu frézy, (řezná rovina) - je vlastně součtem úhlů břitu a hřbetu (δ = α + β). Kromě těchto základních úhlů se na nástroji vyskytují další úhly, z nichž nejdůležitější jsou: e) Úhel sklonu ostří λ (lambda) - je úhel, který svírá osa otáčení frézy a tečna k šroubovici břitu. Vyskytuje se u nástrojů s břity šikmými, šroubovitými, střídavými a šípovými. Registrační číslo: CZ / /0091 5

7 f) Úhel nastavení χ (kapa) - je úhel mezi ostřím frézy a rovinou kolmou na osu jejího otáčení. Geometrie frézovacích nástrojů s vyměnitelnými destičkami podle úhlu čela (γ): a) geometrie negativní - je vhodná pro frézování ocelí, litin a těžko obrobitelných materiálů při větším zatížení břitů v hromadné výrobě, b) geometrie pozitivní - pro ocelové a litinové součástky se sklonem ke chvění, pro součástky ze slitin hliníku a legované slitiny vytvářející snadno na čele břitu nárůstek, c) geometrie pozitivně negativní - pro frézování korozivzdorné oceli, litiny, mědi a jejích slitin, kdy v kombinaci s vhodným úhlem nastavení dovoluje plynulé odvádění dlouhých šroubovitých třísek. 6 Registrační číslo: CZ / /0091

8 DRUHY FRÉZOVÁNÍ Podle polohy osy nástroje k obráběné ploše lze frézování rozdělit do těchto čtyř skupin: 1. frézování obvodové 2. frézování čelní 3. frézování okružní 4. frézování planetové 1. Frézování obvodem nástroje - používá se převážně při práci s válcovými a tvarovými frézami. Zuby jsou vytvořeny jen na válcovém obvodu nástroje. Hloubka řezu se nastavuje kolmo na osu frézy a směr posuvu. Obrobená plocha je rovnoběžná s osou otáčení frézy. Způsob vytváření takové plochy a průběh vytváření třísky závisí na smyslu otáčení frézy ke směru posuvu obrobku. Podle toho rozeznáváme dva způsoby frézování: a) Nesousledné frézování - fréza se otáčí proti směru posuvu obrobku. Vznikající průřez se mění od nuly do konečné maximální hodnoty. Nevýhodou je, že břit zubu frézy na začátku řezu klouže po již obrobené ploše předchozím břitem, což má za následek opotřebení břitu a jeho otupování a tím zhoršuje jakost této obrobené plochy. Řezná síla působí směrem k nástroji a tím nepříznivě ovlivňuje upnutý obrobek - snaží se jej vytrhnout z upínače. Výhodou tohoto způsobu je, že práce frézy je klidná, bez rázů. Je výhodný pro frézování obrobků s tvrdou povrchovou vrstvou (výkovků, odlitků) - břity do tvrdé vrstvy vnikají zespodu a potom ji odlamují, což se projeví v tom, že se břity tak rychle neotupují. b) Sousledné frézování - smysl otáčení frézy je shodný s posuvem obrobku. Nevýhodou je, že břit vniká do materiálu v největší tloušťce třísky. Tloušťka třísky se při řezání zmenšuje a odděluje se od materiálu v nejslabším místě, kdy břit vychází ze záběru. Tento způsob frézování můžeme použít jen na stroji, který má ve stole vymezenou vůli mezi maticí a pohybovým šroubem, aby při záběru frézy nedošlo vlivem vůle ke vtahování obrobku pod frézu, což by mělo za následek poškození břitu frézy. Proto není vhodný pro frézování materiálů s nečistým povrchem a s tvrdou povrchovou vrstvou. Výhodou je, že řezná síla tlačí obrobek Registrační číslo: CZ / /0091 7

9 do upínače, což dovoluje práci při vyšší řezné rychlosti a hloubce řezu. Břity frézy se s již obrobenou plochou nestýkají, nedochází k jejich zahřívání a otupování, obrobená plocha je kvalitnější. Je vhodné pro obrábění houževnatých a měkkých materiálů. Používá se u frézek CNC, protože pohybové šrouby jsou vyrobeny bez vůle. Pro obvodové frézování platí, že se snažíme použít frézu o největším průměru ( s přihlédnutím na optimální hodnotu náběhu a přeběhu vzhledem k obrobku). S rostoucím průměrem nástroje se zmenšuje jeho maximální úhel záběru a zvětšuje se délka třísky na úkor její tloušťky, ale také se zvětšuje měrný řezný odpor a hodnoty pružných deformací. Protože u silnější třísky se pružné deformace snižují a také klesají měrný řezný odpor i teplota při řezání, dovoluje nám větší průměr frézy pracovat s větším pracovním posuvem obrobku. K výhodám většího průměru nástroje patří také klidnější chod a větší počet zubů v záběru, umožňující zvýšení posuvu na jeden zub. 2. Frézování čelem nástroje je příznačné zejména pro frézy válcové, u nichž při odřezávání třísek pracují břity na obvodu frézy, ale také částečně břity na čelní ploše, které obráběnou plochu vyhlazují. Hloubka řezu se nastavuje ve směru osy otáčení frézy. Obrobená plocha je kolmá na osu otáčení nástroje. Při každém otočení frézy o 360 stupňů se obrobek posune o dráhu, jejíž délka odpovídá hodnotě posuvu na otáčku. Tloušťka třísky se přitom postupně od vstupu břitu frézy ke středu odřezávané vrstvy zvětšuje, a naopak od středu k místu výstupu břitu z materiálu do- 8 Registrační číslo: CZ / /0091

10 chází k postupnému zmenšování tloušťky třísky. Její hodnoty jsou závislé na vzájemném poměru šířky obráběné plochy, průměru použité frézy a také na poloze osy nástroje k ose obrobku (souměrné a nesouměrné frézování - asymetrie). Čelní frézování je výkonnější než frézování obvodové, protože při něm zabírá více zubů současně, což dovoluje pracovat s větším posuvem obrobku. 3. Frézování okružní se používá při obrábění dlouhých válcových tyčí a při výrobě závitů. Jako nástroj slouží frézovací hlava osazena několika noži. Při frézování tyčí se frézovací hlava otáčí i posouvá, při frézování závitů se jen otáčí. Zbývající pohyby nutné k obrábění vykonává obrobek. 4. Frézování planetové se uplatňuje u číslicově řízených strojů a obráběcích center, vybavených kruhovou interpolací dráhy nástroje 1), jehož pohyb může být pořízen po kružnici, což umožňuje frézovat celé rotační plochy nebo jejich části. 1) Osa nástroje se pohybuje v nastaveném kruhu Registrační číslo: CZ / /0091 9

11 Kontrolní otázky: 1. Definujte princip frézování. 2. Vysvětlete podstatu frézování. 3. Nakreslete břit zubu frézy, vymezte a popište jednotlivé plochy a úhly. 4. Jaké znáte druhy frézování? 5. Uveďte a vysvětlete rozdíl mezi frézováním sousledným a nesousledným. 10 Registrační číslo: CZ / /0091

12 Kontrolní otázky: 1. V čem jsou rozdíly mezi sousledným a nesousledným frézováním a kdy který způsob smíme použít? 2. Zdůvodněte, proč frézou čelní válcovou dosahujeme při frézování kvalitnějších ploch než frézou válcovou? 3. Co rozumíme dělicím kroužkem, k čemu slouží a jak vypočítáme počet dílků, o které se má pootočit? 4. Čím může být způsobeno, že nebylo dosaženo požadované kvality povrchu? 50 Registrační číslo: CZ / /0091

13 FRÉZOVÁNÍ SPOJENÝCH PLOCH PRAVOÚHLÝCH Spojené plochy pravoúhlé jsou ty, které spolu svírají pravý úhel. Jejich frézování je jednou ze základních, ale velmi důležitých prací prováděných na frézkách. K frézování pravoúhlých ploch používáme stejné frézy a frézky jako při frézování rovinných ploch. Má-li být frézování spojených ploch pravoúhlých úspěšné, musíme dbát doporučených zásad a postupu práce: a) Použitý svěrák musí mít upínací plochu pevné čelisti kolmou na plochu stolu frézy. b) Upínací plochy čelistí chráníme měkkými vložkami. c) Obrobky podkládáme podložkami. d) Upnutý obrobek musí na podložku pevně dosednout. e) Je-li mezi plochami obrobku, za které má být provedeno upnutí, a čelistmi svěráku značná nerovnoměrnost, použijeme ocelový váleček. f) Volíme následující postup práce: 1. Na polotovaru provedeme kontrolu velikosti přídavku na obrábění změřením rozměrů a kolmosti jednotlivých ploch vůči sobě (posuvným měřítkem a úhloměrem). 2. Vybereme jednu ze dvou největších ploch obrobku, a to tu, která je rovnější a přesnější. Touto plochou položíme obrobek na podložky svěráku. Před upnutím pro frézování první plochy na čelisti svěráku dáme měkké vložky. Obrobek upneme, doklepneme na podložky a frézujeme první plochu - obr Po ofrézování první plochy sejmeme z pevné čelisti měkkou vložku a ofrézovanou plochou obrobek k této čelisti přiložíme. Dle potřeby vloží- Registrační číslo: CZ / /

14 me mezi posuvnou čelist svěráku a plochou součásti ocelový váleček. Frézujeme plochu druhou, která je střední velikosti - obr Druhou ofrézovanou plochou přiložíme obrobek na podložku svěráku a plocha ofrézovaná jako první se bude stále dotýkat pevné čelisti. Obrobek upneme, doklepneme a frézujeme plochu třetí. S využitím dělicího kroužku ofrézujeme první rozměr obrobku dle výkresu - obr Z pohyblivé části svěráku odejmeme měkkou vložku a odložíme váleček, byl-li používán. Obrobek položíme první ofrézovanou plochou na podložky svěráku, upneme, doklepneme a ofrézujeme druhou největší plochu součásti. Při prvním záběru je nutné nastavit menší hloubku řezu, neboť budeme také s frézováním této plochy vytvářet druhý rozměr obrobku - obr Máme frézovat dvě nejmenší plochy (horní a spodní podstavu). Nejprve je nutno rozhodnout, zda se jedná o obrobek malé nebo velké výšky vzhledem k velikosti ploch podstav. Podle výšky obrobku volíme další postup práce: obrobek menší výšky - ustavíme ve svěráku do svislé polohy podle úhelníku, který stojí na podložce, o kterou se také opírá obrobek jednou z neofrézovaných ploch. Obrobek upneme a po nastavení menší hloubky řezu přefrézujeme první nejmenší plochu. Není-li závada v kolmosti, položíme obrobek právě ofrézovanou plochou na podložku, upneme, doklepneme a frézujeme poslední plochu obrobku a také jeho třetí rozměr. Samozřejmě, že také využíváme dělicí kroužek. obrobek velké výšky (délky) - upnout ve svislé poloze nelze. Máme pro to dva důvody: buď by upnutí nebylo dostatečně pevné, nebo dostatečně tuhé. V prvním případě by působením řezných sil součást měnila svoji polohu a tím by nebyla zajištěna kolmost ploch vůči so- 52 Registrační číslo: CZ / /0091

15 bě. V druhém případě by vznikalo nadměrné chvění mezi obrobkem a frézou a působením mnoha dalších špatných vlivů na obrábění by vznikal hrubý povrch plochy obrobku. Z těchto důvodů je nutné součást do svěráku na stole frézky položit. Protože frézovaná plocha nebude rovnoběžná s plochou stolu frézky, musíme dle platných zásad nastavit součást do potřebné polohy vůči podélnému směru posuvu stolu frézky, a to: Na frézce svislé - upínací plochy čelistí svěráku budou rovnoběžné s podélným směrem posuvu stolu frézky. Frézování budeme provádět posouváním stolu příčným posuvem a s frézovanou plochou obrobku se budou stýkat jen břity válcové plochy čelní válcové frézy. Je možné použít i frézu válcovou, neboť fréza čelní válcová pracuje v tomto případě jako válcová. Na frézce vodorovné - upínací plochy čelistí svěráku jsou kolmé na podélný směr posuvu stolu frézky. Frézovat budeme kotoučovou frézou většího průměru nebo čelní válcovou frézou. K posuvu součásti dochází díky podélnému posouvání stolu frézky. Tyto plochy součástí budou lepší kvality oproti těm, které vytvoříme na frézách svislých, neboť, jak fréza čelní válcová, tak kotoučová, svými čelními břity frézovanou plochu vyhlazují. Registrační číslo: CZ / /

16 Kontrolní otázky: 1. Popište postup práce při frézování prvních čtyř ploch. 2. Uveďte postup frézování posledních dvou ploch, a to u součásti velké i malé výšky a také na frézce svislé i vodorovné. 3. Kdy a proč vkládáme při frézování 2. a 3. plochy váleček mezi plochu součásti a posuvnou čelist svěráku? 4. V kterých případech musí být svěrák vyrovnán s osou stolu frézky? 54 Registrační číslo: CZ / /0091

17 FRÉZOVÁNÍ SPOJENÝCH PLOCH ŠIKMÝCH Spojené plochy šikmé jsou ty, které spolu svírají jiný úhel než pravý. Frézování těchto ploch zpravidla předchází frézování ploch pravoúhlých. Každá šikmá plocha je určena úhlem sklonu (úhlem odklonu šikmé plochy od vodorovné roviny), který označujeme α, nebo jako doplňkem do 90 (úhlem odklonu šikmé plochy od svislé roviny), který označujeme β. Protože součásti se šikmými plochami jsou rozdílných tvarů, velikostí a požadovaných přesností, používáme pět základních způsobů jejich frézování: 1. Šikmým nastavením vřeteníkové hlavy svislé frézky. 2. Úhlovými frézami. 3. Použitím šikmých podložek. 4. Podle orýsování. 5. S obrobkem upnutým ve sklopném svěráku. 1. Frézování šikmých ploch šikmým nastavením vřeteníkové hlavy Většina frézek se svislým vřetenem má vřeteníkovou hlavu uloženou otočně, což umožňuje vychýlit vřeteno ze svislé polohy na obě strany o 45. Úhel vyklonění odečítáme na úhlové stupnici. Frézování budeme provádět čelní válcovou frézou tak, že posuv součásti konáme příčnými sáněmi a stůl frézky je zajištěn proti podélnému posuvu. Protože Registrační číslo: CZ / /

18 frézovaná plocha není rovnoběžná s plochou stolu frézky, musí být svěrák se součástí ustaven tak, aby jeho upínací plochy čelistí byly kolmé na příčný posuv stolu frézky. V důsledku toho, že úhel sklonu vytvářené plochy obrobku může být v rozsahu 90 a vřeteno frézky může změnit polohu jen o 45, platí zásady: a) Je-li úhel sklonu frézované plochy menší než 45, vykloníme vřeteníkovou hlavu o tento úhel a s vytvářenou plochou se budou stýkat čelní břity čelní válcové frézy. b) Je-li úhel sklonu žádané plochy větší než 45, pak vykloníme vřeteníkovou hlavu o jeho doplněk do 90 a s frézovanou plochou se budou stýkat břity válcové plochy čelní válcové frézy. 2. Frézování šikmých ploch úhlovými frézami Jak je nám dobře známo, úhlové frézy máme jednostranné a oboustranné. Oboustranné mohou být souměrné a nesouměrné. Pro frézování šikmých ploch používáme jen frézy oboustranné. Úhlové frézy jednostranné slouží k vytváření rybinových drážek a vnějšího vedení stejného tvaru. Protože úhlové frézy mají jen krátké břity, používáme je při frézování úzkých šikmých ploch o určitém úhlu sklonu, který musí být shodný s úhlem sklonu břitů frézy. Úhlovými frézami frézujeme hlavně na frézkách vodorovných a součásti musí být nastaveny do polohy rovnoběžné s podélným směrem posuvu stolu frézky. V případě, že frézování provádíme na frézce svislé, jsou úhel sklonu břitu a úhel frézované plochy vzájemně doplňkové. Při frézování na vodorovné frézce jsou tyto úhly shodné - viz tabulka Frézy, str Registrační číslo: CZ / /0091

19 3. Frézování šikmých ploch s použitím šikmých podložek Šikmé podložky požíváme k podložení obrobků místo podložek plochých. Slouží k ustavení obrobku ve svěráku nebo přímo na stole frézky, nelze-li součást do svěráku upnout. Šikmé podložky rozdělujeme na dvě skupiny: a) Šikmá podložka s výřezem - umožňuje rychlé a přesné ustavení součásti menší šířky ve svěráku, a to na frézce svislé nebo vodorovné. Používá se v sériové výrobě, neboť pro jednotlivé obrobky by její výroba nebyla ekonomická. Postup práce při jejím použití je následující: Obrobek uložíme do výřezu podložky, upneme, doklepneme a jednotlivými průchody frézujeme šikmou plochu první součásti. Po jejím ofrézování a změření nastavíme dělicí kroužek stolové konzoly nulovou ryskou na rysku nástavce. Po výměně obrobku ofrézujeme další tak, že využijeme nastavení dělicího kroužku: jakmile se setká ryska nástavce ložiska s nulovou ryskou dělicího kroužku, bude šikmá plocha ofrézovaná na žádaný rozměr. b) Šikmá podložka bez výřezu - slouží k ustavení součásti na stole svislé frézky, kdy nelze její upnutí provést do svěráku a upínáme ji pomocí upínek, šroubů a podložek. Frézovat budeme šikmé dlouhé plochy o malém úhlu sklonu. Upnutí provedeme nejméně pomocí tří upínek, které budeme v průběhu frézování vůči Registrační číslo: CZ / /

20 poloze této frézy přemisťovat. Použitá čelní válcová fréza bude mít průměr nezbytně nutný k ofrézování celé šíře plochy. Šikmá podložka je frézaři dodána, nebo si ji vyrobí sám. 4. Frézování šikmých ploch podle orýsování Hlavním znakem tohoto způsobu frézování šikmé plochy je skutečnost, že ustavení obrobků i kontrolu přesnosti frézované plochy provádíme podle orýsování. Hrana šikmé plochy musí být přesně orýsována a také odůlčíkována. Ustavení součásti ve svěráku provedeme podle horní obvodové plochy upínací čelisti, na kterou položíme plochou podložku o tloušťce asi 8 mm. Po ustavení obrobku se musí hrana podložky s ryskou součásti krýt. Kontrolu ustavení můžeme také provést stojanovým nádrhem. Po kontrole ustavení podložku z čelisti odejmeme a několika záběry ofrézujeme žádanou šikmou plochu. Je-li šikmá plocha dobře ofrézovaná, polovina důlků na součásti zůstane. Takovým postupem frézujeme šikmé plochy obrobků, kde není požadována velká přesnost frézování. Frézování můžeme provádět jak na frézkách svislých tak i vodorovných. 5. Frézování šikmých ploch při upnutí obrobku ve sklopném svěráku Tento způsob frézování provádíme zásadně na frézkách svislých, neboť sklopná upínací jednotka svěráku by na frézce vodorovné neprošla pod upínacím trnem válcové frézy. Budeme frézovat jen plochy menších rozměrů, neboť sklopný svěrák je poměrně vysoký a jeho konstrukce nevykazuje dostatečnou tuhost upnutí. 58 Registrační číslo: CZ / /0091

21 Kontrolní otázky: 1. O jaký úhel a kdy se nastavuje do šikmé polohy vřeteníková hlava svislé frézky při frézování šikmé plochy součásti? 2. Jak ustavujeme součást ve svěráku a jak provádíme kontrolu ustavení před frézováním šikmé plochy podle orýsování? 3. Podle čeho poznáte, že je šikmá plocha podle orýsování dobře ofrézovaná? 4. V kterých případech musí být součást ustavena do polohy rovnoběžné s podélným pohybem stolu frézky? Registrační číslo: CZ / /

22 FRÉZOVÁNÍ DRÁŽEK Tvary drážek: a) pravoúhlé - tvaru U nebo T b) tvarové - radiové, modulové c) úhlové - souměrné, nesouměrné a rybinové Nejčastěji frézovanými drážkami jsou drážky pravoúhlé, rybinové a tvaru T. Všechny uvedené drážky můžeme frézovat na frézkách svislých nebo vodorovných, ale také - a to hlavně - v sériové a hromadné výrobě na speciálních frézkách drážkovacích. Protože každá z drážek má plochy, které nejsou během frézování rovnoběžné s plochou stolu frézky, musí být obrobek ustaven do polohy rovnoběžné s posuvem stolu frézky. 60 Registrační číslo: CZ / /0091

23 FRÉZOVÁNÍ DRÁŽEK NA KUŽELU Při frézování drážek na kuželových plochách upínáme obrobek do univerzálního dělicího přístroje, jehož mechanismus zajišťuje potřebné vyklonění obrobku. K frézování přímých drážek na kuželových plochách nejdříve zvolíme vhodné upnutí nástroje (přímo do vřetene nebo na trny) i obrobku (sklíčidlo, trny, mezi hroty). Seřízení frézovací soustavy Pomocí sklápěcího mechanismu dělicího přístroje vykloníme jeho vřeteno tak, aby osa vřetena svírala s vodorovnou rovinou příslušný úhel. Dna vyfrézovaných drážek pak budou mít vodorovnou polohu. Velikost úhlu vyklonění vřetena závisí na vrcholovém úhlu kužele (povrchu kužele nebo dna drážky) a na druhu frézované drážky. Hodnoty kužele: D = velký průměr kužele d = malý průměr kužele L = délka kužele α = vrcholový úhel kužele α = úhel sklonu kužele 2 K = kuželovitost S = sklon K = D d L D d α S = = tg 2L 2 Možnosti kótování kužele: a) Tři délkové rozměry - D, d, L. b) Kuželovitost a dva délkové rozměry - libovolné. c) Úhel α nebo 2 α a dva délkové rozměry. 90 Registrační číslo: CZ / /0091

24 Druhy drážek: 1. Drážky rovnoběžné s osou V závislosti na tvaru obrobku jej upínáme do sklíčidla nebo mezi hroty. Osa vřetena dělicího přístroje je rovnoběžná s povrchem pracovního stolu. Vzdálenost drážky od kraje a její délka jsou rovnoběžné s osou kužele. 2. Drážky rovnoběžné s povrchem Vřeteno dělicího přístroje musíme vyklonit o úhel sklonu α. Hloubku najíždíme a měříme od povrchu kužele. Délka drážky a vzdálenost od kraje jsou rovnoběžné s povrchem kužele. Kontrolní otázky: 1. Jaké druhy kuželových ploch znáte? 2. Které hodnoty kužele musíte znát při frézování drážek na kuželu? 3. Jakým způsobem upnete kuželový obrobek při frézování drážky na kuželu? 4. Jaké drážky se frézují nejčastěji? Registrační číslo: CZ / /

25 VÝROBA OZUBENÝCH KOL Ozubenými koly můžeme přenášet velké krouticí momenty i při malém počtu otáček. Ozubené převody mají malé rozměry, velkou účinnost, trvanlivost a spolehlivost chodu i stálý převodový poměr. Výroba ozubených kol patří k nejnáročnějším způsobům výroby strojních součástí. Volba vhodného způsobu výroby závisí na: přesnosti ozubení druhu velikosti ozubených kol hospodárnosti výroby výrobních možnostech závodu Podle dosažené přesnosti základních hodnot a podle jakosti obrobených zubních ploch lze metody obrábění a stroje rozdělit na: 1. nejpřesnější - zuby se frézují, obrážejí nebo hoblují, pak brousí, ševingují nebo zaběhávají, 2. středně přesné - zuby se frézují, obrážejí nebo hoblují na strojích pracujících odvalem, 3. méně přesné - zuby se frézují tvarovými modulovými frézami dělicím způsobem. Tvar a prvky ozubeného kola Ozubená kola, která spolu zabírají, tvoří soukolí. Při rozdílných průměrech nazýváme malé kolo pastorek. Podle vzájemné polohy os hřídelů rozdělujeme soukolí pro osy: a) rovnoběžné - čelní s vnějším nebo vnitřním ozubením, hřebenové b) různoběžné - jejich osy se protínají - kuželové c) mimoběžné - šroubové, šnekové Druhy čelních ozubených kol: a) přímé d) šípové b) šikmé e) dvojnásobně šípové - lomené c) dvojnásobně šikmé f) kruhové 92 Registrační číslo: CZ / /0091

26 Názvosloví čelního ozubeného kola D a - průměr hlavové kružnice D - průměr roztečné kružnice D f - průměr patní kružnice h a - výška hlavy zubu h f - výška paty zubu h - výška zubu t - zubová rozteč s - tloušťka zubu s u - šířka zubní mezery b - šířka ozubeného věnce 1 - zub 2 - zubní mezera 3 - profil zubu 4 - křivka profilu 5 - valivý válec Výpočet hodnot čelního ozubeného kola s přímými zuby Musíme znát: modul - m počet zubů - z úhel záběru - α (nejčastěji 20, méně často 15 ) Průměr roztečné kružnice D: Výška hlavy zubu h a : Výška paty zubu h f : Hlavová vůle c a : Výška zubu h: D = z m h a = m h f = m c a = 1,25 m c a = 0,25 m h = h a + h f = 2,25 m Průměr hlavové kružnice D a : D a = D + 2 m = m (z + 2) Průměr patní kružnice D f : D f = D 2,5 m = m (z 2,5) Zubová rozteč t: Tloušťka zubu s: Šířka zubní mezery s u : Šířka ozubeného věnce b: t = π m t s = 2 t s u = 2 b asi 10 m Registrační číslo: CZ / /

27 Frézování čelních ozubených kol dělicím způsobem Ozubená kola musí splňovat tyto požadavky: a) musí mít velkou přesnost a trvanlivost b) záběr ozubeného soukolí musí být plynulý a bezhlučný Zuby čelních ozubených kol se vyrábějí: 1. Frézováním tvarovými nástroji - modulové frézy kotoučové nebo stopkové. 2. Frézováním odvalovacími frézami na odvalovacích frézkách. 3. Obráběním nebo hoblováním. Modulovými frézami, hlavně kotoučovými, vyrábíme ozubení na konzolových frézkách dělicím způsobem. K odvalování, obrážení a hoblování se používají speciální stroje. 1. Kotoučové modulové frézy Používají se k frézování zubů dělicím způsobem, tj., vytvářejí se jimi zuby jeden po druhém. Břity frézy mají tvar zubní mezery vyráběného kola. Tvar zakřivení boků zubů frézy se mění podle počtu zubů kola. Proto používáme několikačlenné sady. Pro ozubení do modulu m = 8 mm je sada osmičlenná pro každý modul. Pro moduly větší než 8 mm do m = 20 mm je sada patnáctičlenná. Každý člen sady je určen pro určitý rozsah zubů. Princip frézování kotoučovou modulovou frézou: Kotoučová fréza vykonává hlavní řezný pohyb, stůl s obrobkem se pohybuje proti otáčení frézy. Obrobek je upnut v dělicím přístroji, který zajišťuje potřebný dělicí pohyb. Můžeme upínat i frézovat více obrobků najednou. 94 Registrační číslo: CZ / /0091

28 U menších modulů frézujeme zubní mezeru na jeden záběr. U větších modulů obvykle dva - jeden hrubovací, druhý načisto. Dělicím pohybem pootočíme obrobek vždy o jednu zubovou rozteč. Tento cyklus se opakuje až do vyfrézování celého ozubení. 2. Stopkové modulové frézy Používají se pro frézování ozubení čelních kol s přímými, šikmými, šípovými nebo lomenými zuby, je-li modul větší než 20 mm. Používají se na speciálních frézkách s vodorovnou osou vřetena. Přesnost vyfrézovaného ozubení závisí na souosém upnutí frézy s osou vřetena stroje, proto frézy mají vnitřní nebo vnější středicí plochu. Profil břitu odpovídá zubní mezeře vyráběného kola. Měření ozubených kol Při výrobě ozubených kol musíme měřit jak polotovar ozubeného kola, tak i zhotovené ozubení. 1. Kontrola polotovaru: U soustruženého polotovaru kola měříme: a) hlavový průměr b) šířku ozubeného věnce Registrační číslo: CZ / /

29 c) obvodové a čelní házení d) drsnost povrchu Dovolené úchylky jsou zapsány na výkrese nebo dané normou podle přesnosti ozubeného kola. 2. Kontrola vlastností ozubení: Měření tloušťky zubu: a) Zuboměrem - je to kombinace posuvného měřidla a hloubkoměru, které spolu svírají úhel 90. Hloubkoměr nastavíme tak, aby měření tloušťky zubu posuvným měřidlem probíhalo v místech roztečné kružnice. Potřebné hodnoty najdeme v tabulkách (normách) a jsou stanoveny pro příslušný počet zubů, úhel záběru a modul = 1. Hodnoty z tabulek pouze vynásobíme danou hodnotou modulu. b) Talířovým mikrometrem - měříme přes několik zubů. Jejich počet a měřená hodnota jsou udány na výkrese nebo v tabulkách (normách). Měřením zjišťujeme i zubovou rozteč. 96 Registrační číslo: CZ / /0091

30 Kontrola házení zubů směrem k ose kola: Ozubené kolo nasadíme na soustružnický trn a upneme v hrotovém přístroji. Do zubních mezer postupně vkládáme váleček vhodného průměru a házení kontrolujeme číselníkovým úchylkoměrem. Můžeme mít i vyměnitelné dotyky. Kontrola rovnoběžnosti zubů s osou: Použijeme váleček vhodného průměru, který postupně vkládáme do zubních mezer, číselníkovým úchylkoměrem měříme po obou stranách válečku. Kontrola drsnosti povrchu: Porovnává se se vzorkovnicí drsnosti. Vzhledová kontrola: Kontroluje se odjehlení zubů. Kontrola profilu zubů: Kontrola se provádí buď šablonami (méně přesné), optickými nebo speciálními přístroji. Registrační číslo: CZ / /

31 Frézování ozubených kol odvalovacím způsobem Frézování odvalovacím způsobem patří k nejpřesnější výrobě čelních ozubených kol. Všechny zuby odvalovací frézy zabírají současně, proto je průběh frézování plynulý, klidný, bez rázů. Odvalovací fréza má tvar šroubu. Podélně frézované drážky vytvářejí zuby hřebenů. Řezné části frézy si můžeme představit jako několik hřebenů, položených na vnitřní plochu podélných drážek, které pak tvoří čela jednotlivých zubů hřebenu. Profil zubu je lichoběžníkový - neodpovídá profilu zubní mezery. Pamatuj: Jednou odvalovací frézou můžeme vyfrézovat ozubení všech kol stejného modulu a úhlu záběru. Počet zubů kola může být jakýkoli. Podstata odvalování: Při odvalování vzniká profil zubů tak, že odvalovací fréza se při řezání valí po věnci vyráběného kola, které se přitom současně pomalu otáčí. Odvalovací fréza vykonává jednak řezný pohyb - otáčivý kolem své osy, a jednak záběrný pohyb - posuvný napříč obrobku. 98 Registrační číslo: CZ / /0091

32 Po první otáčce vyráběného kola jsou všechny zubní mezery naříznuty, při dalších otáčkách se postupně prodlužují. Prodlužování pokračuje tak dlouho, až fréza projede napříč celou šířkou věnce kola. Při frézování přímých zubů musí být osa frézy skloněna k obrobku o úhel β, který odpovídá úhlu stoupání šroubovice na roztečném válci. Fréza se vyklání podle pravého nebo levého sklonu zubů. Jestliže obrobek vykoná jednu otáčku kolem své osy, fréza vykoná tolik otáček, kolik má mít vyráběné kolo zubů. Posuv nástroje se udává za jednu otáčku pracovního stolu a je závislý na řezné rychlosti odvalovací frézy. Menší moduly se frézují na plnou hloubku jedním řezem, větší moduly na několik řezů (záběrů). Většina odvalovacích frézek pracuje nesousledným způsobem, a to shora dolů. Novější frézky pracují sousledným způsobem - zdola nahoru. Umožňuje to zvýšit řeznou rychlost o 20 až 40 % a posuv až o 80%. 1 - stojan 5 - otočný upínací stůl 2 - rychlostní skříň 6 - fréza 3 - opěrný stojan 7 - obrobek 4 - frézovací suport Registrační číslo: CZ / /

33 Kontrolní otázky: 1. Jaké jsou způsoby výroby ozubených kol frézováním podle předepsané přesnosti? 2. Jaké jsou druhy převodů podle vzájemné polohy hřídelů? 3. Jaké jsou základní hodnoty potřebné pro výpočet rozměrů ozubených kol? 4. Jaké jsou způsoby frézování ozubených kol? 5. Popište výrobu a použité nástroje při frézování ozubených kol dělicím způsobem? 6. V čem spočívá podstata frézování ozubených kol odvalovacím způsobem? Jaké nástroje se používají? 7. Jaké jsou způsoby měření přesnosti ozubených kol a jaká měřidla se přitom používají? 100 Registrační číslo: CZ / /0091

34 POUŽITÁ LITERATURA Prof. Ing. Dušan Drienski, CSc. - Josef Tomaides: Strojní obrábění II frézování, Praha, SNTL 1991 Ing.Jaroslav Řasa, CSc., doc. Ing. Vladimír Gabriel, CSc. - Strojírenská technologie 3-1. díl, metody, stroje a nástroje pro obrábění. Příručka obrábění, optimální volba a použití nástrojů, Praha: PRAMET Šumperk, Leinveber, J. Řasa, J. Vávra - Strojnické tabulky, 3. vyd., Praha : Scientia, 1999 Antonín Burda: kap. Frézování. SPN Praha, Vokál Vladimír, Technologie I, kap. Strojní obrábění, p., SZN, Bohumil Janyš, Antonín Burda, Karek Raftl a Ing. Albín Třešňák. Technologie - Přehled strojního obrábění, SPN Praha. Josef Vach. Frézař. Technologie pro 2. a 3. ročník OU a VŠ, SNTL Praha Prof. Ing. Miroslav Vigner, Prof. Dr. Ing. Zdeněk Přikryl, Ing. J. Hnilica, Obrábění, SNTL Praha, Dr. Dobroslav Němec - Strojírenská technologie 3, Strojní obrábění. SNTL Praha, Henrich Gerling, O obráběcích strojích a obrábění, SNTL Praha Zpracoval: Mgr. Antonín Vaňák Registrační číslo: CZ / /