Frézování. Rovinné plochy frézujeme válcovými a čelními frézami, resp. frézovacími hlavami.

Transkript

1 Frézování je výrobní metod, omocí níž obrábíme rovinné nebo zkřivené ochy vícebřitým nástrojem frézou rovádí se většinou n stroji, který se nzývá frézk Chrkteristik výrobní metody Hvní rotční ohyb vykonává vícebřitý nástroj - fréz. Vedejší ohyb obrobku je buď římočrý, nebo kruhový obvyke komý n osu otáčení nástroje. Výsedný řezný ohyb má tedy tvr cykoidy, která se iší vemi máo od kruhové dráhy, z níž vycházíme ři výočtu hvního rmetru, tj. řezné rychosti: v.. n 1000 [m. min -1 ];... růměr frézy [mm] n... otáčky nástroje [ot. min -1 ] Posuv u frézování udáváme třemi možnými zůsoby: z minutu, oznčujeme f m [mm. min -1 ], z otáčku, oznčujeme f ot [mm. ot -1 ], řídně oznčujeme jen krátce f n zub, oznčujeme f z [mm. z -1 ] Ptí mezi nimi tento vzájemný vzth: f m = f ot. n = f z. z. n Rovinné ochy frézujeme vácovými čeními frézmi, res. frézovcími hvmi. Obr. 88 Frézování vácovou čení frézou - frézovcí hvou

2 1.1. Frézování vácovými frézmi z... očet zubů frézy... růměr frézy [mm] n... otáčky nástroje [ot.min -1 ] f z... osuv n zub [mm. z -1 ] h mx... mximání toušťk třísky [mm] h s... střední toušťk třísky [mm] e...rcovní záběr v tomto řídě je roven šířce obrobku [mm]... houbk řezu [mm]... dék záběru 1 zubu [mm] φ mx... mximání oohový úhe [ ]... měrný (secifický) řezný odor obráběného mteriáu [MP] směrné hodnoty viz Tb. 1 Obr. 89 Frézování vácovou frézou odebírání třísky Z výše uvedeného obrázku vyjdeme ři zjišťování veikosti řezné síy řezného výkonu ři frézování vácovou frézou: Mximání řezná sí n 1 zub: F z,mx = h mx. e. [N]; h mx = f z. sinφ mx [mm] h h h h cos mx 1 mx rccos 1 Tto sí všk odovídá mximánímu růřezu třísky, tj. ode zůsobu frézování - buď ouze n zčátku nebo n konci záběru zubu, kdy toušťk třísky je mximání ( h mx ). Výsedná řezná sí je vektor, který se rovná součtu vektorů řezných si ůsobících n jednotivých zubech. Pro nše otřeby nám ostčí udět zjednodušení, ři kterém budeme uvžovt, že ceková řezná sí bude rovn násobku střední řezné síy F z,s, odovídjící střednímu růřezu, tedy i toušťce třísky h mx h s očtu zubů v záběru z ř. Potom tedy střední hodnot řezné síy: F z,s = h s. e. = ceková řezná sí: F z = F z,s. z ř = užitečný výkon: P už = z ř Fz. v 1000 mx ; z 360 z z h mx. e. [N], h mx. e.. z ř [N],.. n [kw]; v = [m. s -1 ] růměr frézy [mm] n... nástroje [ot. min -1 ] v... řezná rychost z ř... očet zubů v záběru φ z... úhe mezi dvěm zuby

3 říkon eektromotoru: P e = P uz [kw] ; η... účinnost (η = 0,7) Pode vzájemného ohybu frézy obrobku rozišujeme dv zákdní zůsoby frézování vácovými frézmi: ) Nesousedné frézování F... výsedná řezná sí F y... rdiání sožk řezné síy F z... tngenciání sožk řezné síy F h... horizontání sožk řezné síy F v... vertikání sožk řezné síy n f... otáčky nástroje... osuv stou s obrobkem Obr. 90 Rozkd řezné síy ři nesousedném frézování Jk vyývá z výše uvedeného obrázku ři tomto zůsobu frézování se nástroj otáčí roti osuvu obrobku. (Odtud nesousedné, v některé itertuře tké oznčovné jko nesouhsné frézování). Toušťk třísky h se ostuně zvětšuje od nuy do mximání hodnoty h mx tím se tké smozřejmě stejným zůsobem zvětšuje i růřez třísky. Záběr je tedy ynuý, což je jistá výhod. Nevýhodou tohoto zůsobu jsou veké nároky n zůsob unutí obrobku, neboť vertikání sožk F v výsedné řezné síy F ndzvedává obrobek. ší nevýhodou je tké větší drsnost ovrchu obrobené ochy než u frézování sousedného. b) Sousedné frézování V tomto řídě se fréz otáčí ve směru osuvu stou s obrobkem. Toušťk i růřez třísky se ostuně zmenšují z mximáních hodnot ž n nuu viz obr. 91. Zůsobuje to sice rázy, což je jistá nevýhod, která se všk dá eiminovt oužitím frézy se šikmými zuby nebo se zuby ve šroubovici. Vekou výhodou tohoto zůsobu jsou říznivější odmínky ro uínání obrobku, neboť vertikání sožk řezné síy řitčuje obrobek ke stou, což umožňuje v řídě tuhého stroje možnost vekého záběru větší houbku řezu tím i vyšší roduktivitu obrábění díky vekému hosodárnému úběru mteriáu. Výhodou je tké menší drsnost ovrchu obrobené ochy v orovnání s ředcházejícím řídem.

4 1.1.3 Frézování čeními frézmi Obr. 91 Rozkd řezné síy ři sousedném frézování Obr. 9 Frézovcí hv hrubovcí Při tomto zůsobu obrábění je os rotujícího nástroje komá k obrobené oše. ráh břitu frézy je rovněž cykoid, e odebírná třísk se tvrem iší od třísky odebírné vácovou frézou viz obr. 93. Tohoto zůsobu se oužívá hvně ři výkonném obrábění vekých rovinných och frézovcími hvmi, nejčstěji s břitovými destičkmi ze sinutého krbidu viz obr. 9. Obr. 93 Tvr třísky ři frézování čení frézou symetricky vzhedem k obrobku

5 1.1.4 Frézky jsou obráběcí stroje, n kterých se orcovávjí rovinné i tvrové ochy v dnešní době vysoce roduktivním zůsobem díky oužití výkonných nástrojů se sinutými krbidy kermickými řeznými destičkmi. Pode oohy vřeten rozděujeme frézovcí stroje n dvě zákdní skuiny: 1. vodorovné oznčení FH (frézk horizontání). svisé oznčení FV (frézk vertikání) Pode účeu konstrukce se frézky děí n: ) konzoové vodorovné nebo svisé (vřeteník ze ntáčet o 0 45 ) - univerzání odéný rcovní stů je ntáčivý ž do 45, což umožňuje frézování šneků šroubových drážek b) stoové - svisé vodorovné. Používjí se ro frézování větších součástí. c) rovinné - jsou určeny ro obrábění největších obrobků. Stvějí se ro šířky rcovního stou od 800 mm. Stů má ouze odéný osuv, vřeteník má říčný svisý osuv. d) ortáové - mjí dv stojny, říčník čtyři vřeteníky, které se djí i ntáčet, což umožňuje obrábění vodorovných, svisých šikmých och n těžkých obrobcích. íky veké tuhosti konstrukce se zrvid rcuje frézovcími hvmi, čímž se doshuje vekých úběrů mteriáu. e) seciání - koírovcí (mechnické, eektrokontktní, hydruické eektroinduktivní) ro frézování tvrových och. - čísicově řízené s revoverovou hvou buď jko souřdnicové NC v režimu rvoúhém nebo souvisém, nebo nejmodernější s řízením CNC s mikrorocesory. - obráběcí centr k obrábění rozměrných skříňových ochých součástí s utomtickým uínáním oohováním obrobku s možností rovádět v CNC řízeném rcovním cyku tké utomtickou výměnu nástrojů ze zásobníku (15 ž 30 nástrojů, vekokcitní 60 i více nástrojů). Obr. 94 CNC frézk

6 1.1.5 Nástroje ro frézování většinou rozděujeme ode těchto ěti hedisek: ) ode och n nichž eží ostří: vácové, čení, čení vácové, kotoučové, úhové, tvrové b) ode růběhu ostří: s ostřím římým, rovnoběžným s osou otáčení, s ostřím šikmým mimoběžným s osou rotce, s ostřím šroubovitým ve šroubovici se střídvým šroubovitým ostřím c) ode zůsobu uínání: se stokou vácovou nebo kužeovou frézy nástrčné s vácovou dírou d) ode směru otáčení: rvořezné otáčejí se ve směru hodinových ručiček ři ohedu od vřeteníku evořezné e) ode konstrukce: ceistvé z jednoho kusu z rychořezné ocei nebo monoitické ze SK svřovné řezná část je z rychořezné ocei je řivřen k uíncí části sožené mjí zuby mechnicky unuté zejmén tvořené VB ze SK. Obr. 95 Zákdní tvry fréz z rychořezné ocei se stokou Obr. 96 Geometrie frézy s vyměnitenými břitovými destičkmi nes se oužívjí hvně nástroje s vyměnitenými břitovými destičkmi se sinutých krbidů. Geometrie tkové frézy je n obr. 96, ze kterého jsou zřejmé:

7 1. Konstrukční nástrojové úhy, které souží k zákdní orientci oohy ůžk, do kterého je unut VB má význm hvně ro konstrukci těes frézy. Jsou dv: xiání úhe če γ nástrojový zdní úhe če rdiání úhe če γ f nástrojový boční úhe če.. Prcovní funkční úhy ovivňují výrzně funkci nástroje veikost řezné síy, secifické ztížení břitu tím ootřebení trvnivost břitu, n odvádění třísky z míst řezu. Jsou to tyto tři úhy: Ortogonání úhe če γ o čím je větší, tím menší jsou řezné síy tké otřebný výkon eektromotoru. Nok jeho zmenšením rostou řezné síy tké teot v místě řezu. Úhe nstvení χ r čím je menší, tím je tké menší toušťk třísky h tedy ři dné xiání houbce řezu je větší šířk třísky, čímž se snižuje secifické ztížení břitu tké jeho ootřebení nok se zvětšuje jeho trvnivost. Úhe skonu ostří λ s ovivňuje sou s výše uvedenými úhy oohu rvního dotyku břitu s obrobkem. Hvně ři obrábění řerušovným řezem ovivňuje odonost břitu vůči křehkému orušení. Tké ovivňuje směr odchodu třísky z míst řezu. Obr. 97 Frézovcí nástroje s vyměnitenými břitovými destičkmi firmy Prmet Toos, s.r.o. V ktogu firmy Prmet Toos, s.r.o. je uveden kometní výrobní sortiment fréz s vyměnitenými břitovými destičkmi včetně jejich systému znčení: rovinné frézy frézy do rohu, čení frézy (s ozitivní, vemi ozitivní, negtivní grometrií, hrubovcí, ro těžké hrubování); stokové frézy frézy do rohu, závrtné frézy, stokové frézy ro sržení; vácové frézy - hrubovcí vácové frézy s břity ve šroubovici děené neděené, ájené; kotoučové frézy k řezání drážkování, kotoučové frézy oboustrnné jednostrnné; koírovcí frézy nástrčné, stokové koírovcí, šroubovcí, vyměnitené hvičky ro moduární systém, moduární frézy, kuové frézy, stokové frézy do rohu, zichovcí frézy,

8 Ktog obshuje tké uíncí rvky vyměnitené břitové destičky včetně systému jejich znčení. Je zde tké technická část s obdobnou skdbou jko u soustružení včetně odrobné metodiky návrhu nástroje ro frézování návrhu strtovních řezných odmínek. Postu ráce s ktogem by nznčen u soustružení jko zákdní metody obrábění. Pro frézování již z důvodu rozshu učebního textu nebudeme tuto robemtiku dáe rozebírt Nástroje ro frézování n CNC strojích N tyto frézy jsou kdeny zváštní oždvky, kterým musí vyhovovt. Ptří mezi ně tyto oždvky: řesně definovná ooh břitu nástroje možnost okovteného nstvení řesné oohy rozměru nástroje vyoučení hvárie nástroje ři otuení nebo zničení ostří zůsobiost nástroje ro utomtickou mniuci výměnu nástroje se seřizují vždy mimo stroj, zrvid v řírvcích, by se neomezov rcovní chod drhého stroje součsná CNC technik vývoj nástrojových mteriáů umožňují reizci tzv. vysokorychostního obrábění, které ředokádá oužití nástrojů mých růměrů z vysoce kvitních nástrojových mteriáů, řevážně ovkovných, rcujících ři otáčkách ž do 100 tisíc otáček z minutu s mými houbkmi řezu, všk s retivně vekými osuvy. I ři hrubování tvrových och dochází tk ke vzniku vemi mých stuínků, které se sndno odstrní obráběním n čisto, což činí tento zůsob obrábění vysoce roduktivním. Nástroje mjí kvůi vysokým otáčkám vesměs turbínový ohon musí být chzeny vekým roudem chdícího médi. Tento zůsob obrábění umožní orcování i tvrově vemi sožitých díů jko jsou nříkd formy n isování stických hmot od. Nástroje viz násedující obrázek 98. Obr. 98 Nástroje ro vysokorychostní obrábění

9 1.1.6 Řezné odmínky ro frézování Efektivní frézovcí roces robíhá jen z srávně ředem stnovených řezných odmínek. Jde o srávné stnovení tzv. finání strtovní řezné rychosti v c s ohedem n zřzení obráběného mteriáu do jedné ze skuin (P, M, K,...), n ootovr jeho ovrch (nř. okujený od.), n druh nástroje - nástrojový mteriá zejmén jeho trvnivost, n chrkter frézování ehké, střední, těžké, což součsně ovivní vobu dších rmetrů frézování. Podobně jko u soustružení, bude finání strtovní řezná rychost dán součinem strtovní řezné rychosti v 30 korekčních součiniteů de tbuek v ktogu: v v. k. k. k. ( k ) ; v strtovní řezná rychost ode obráběného mteriáu, c 30 vx vt vhb vm chrkteru frézování; k vx... korekč. souč. zohedňující ovrch ootovru; k vt... korekč. souč. zohedňující trvnivost nástroje; k vhb... korekč. souč. zohedňující tvrdost ootovru; k vm...korekč. souč. zohedňující mteriá (druh itiny,...). ruhým důežitým rmetrem frézování je houbk řezu, která je u výkonového (těžkého) hrubování omezen tuhostí soustvy stroj nástroj obrobek. Obvyke bývá 3 ž 10 [mm]. U vysokorychostního obrábění tí kritéri oněkud odišná jsou nznčen v ředcházející kitoe. Posedním rmetrem je osuv f z. Ten nejvýrzněji ovivňuje hvně drsnost ovrchu. Proto u hrubování voíme osuv n horní hrnici možností, nok u frézování n čisto, kdy houbk řezu bývá do 1 [mm] ři vysoké řezné rychosti voíme osuv co možná nejmenší. Metodik směrné hodnoty ro vobu řezných odmínek ro frézování jsou uvedeny jednk v ktogu výrobců řezných nástrojů (nř. Prmet Toos, s.r.o.) tké v normtivech řezných odmínek oshovná řesnost drsnost ovrchu ři frézování Přesnost drsnost ovrchu je ovivněn druhem jkostí frézovcího nástroje (jeho možností z hedisk oužití řezných odmínek), tuhosti řesnosti stroje, zůsobem frézování oužitou řeznou kinou ro chzení nástroje. N drsnost ovrchu má tké viv řesnost seřízení nástroje hvně u frézovcích hv, kde se může rojevit negtivně viv házení břitů. áe ji ovivňuje řezná rychost, stueň otuení frézy, veikost osuvu n zub s z v neosední řdě je ovivněn tké geometrií nástroje. Při frézování ode chrkteru ráce můžeme dosáhnout rmetrů uvedených v násedujících tbukách: Tb. 7 oshovná řesnost drsnost ovrchu ři frézování vácovými frézmi Zůsob ráce Přesnost IT rsnost ovrchu R [μm] Hrubování do déky = 300 mm 10 ž 1 6,3 ž 5 Hrubování do déky =100 mm 11 ž 13 6,3 ž 5 N čisto do déky = 300 mm 9 ž 11 1,6 ž 6,3 N čisto do déky = 100 mm 9 ž 1 1,6 ž 6,3 Tb. 8 oshovná řesnost drsnost ovrchu ři frézování frézovcími hvmi

10 Zůsob ráce Přesnost IT rsnost ovrchu R [μm] Hrubování do déky = 300 mm 10 ž 13 6,3 ž 5 Hrubování do déky =100 mm 11 ž 13 6,3 ž 5 N čisto do déky = 300 mm 6 ž 10 1,6 ž 3, N čisto do déky = 100 mm 8 ž 11 1,6 ž 3, Jemné frézování 7 ž 8 0,8 ž 1, Produktivit ři frézování strojní čsy ) Při hrubování je měřítkem roduktivity objem třísek odebrných z čsovou jednotku, tzv. hosodárný úběr. f m.. e Qh [cm 3.min -1 ] n ot... otimání otáčky [ot.min -1 ] 1000 not. f z. z.. e Qh [cm 3.min -1 ] f z... osuv n zub [mm. z -1 ] 1000 e... rdiání h. řezu, res. šířk obrobku [mm]... xiání houbk řezu [mm] z... očet zubů frézy [1] b) Při ráci n čisto je mírou roduktivity frézování veikost obrobené ochy v oždovné kvitě. c) Při výočtu strojních čsů t s (de normtivů oznčovných t A1 ) známe, nebo voíme ode tbuek řeznou rychost v c [m.min -1 ], xiání houbku řezu [mm] růměr frézy [mm]. Počítáme hvně skutečnou déku retivního ohybu nástroje vůči obrobku, kterou znčíme L [mm]. Pro stnovení strojního čsu ři frézování tí: t s L. i L. i [min] f. n. f ot. m f ot... osuv n otáčku [mm.ot -1 ]; f m... osuv z minutu [mm.min -1 ] n... otáčky nástroje [ot.min -1 ] vyočteme je ze vzorce ro řeznou rychost:.. n vc vc n v c... řezná rychost [m.min -1 ]... růměr frézy [mm] i... očet třísek [1] - imitován ři hrubování tuhostí soustvy S N O L... skutečná dék dráhy retivního ohybu nástroje vůči obrobku [mm] závisí n zůsobu frézování n druhu frézy. Mohou nstt násedující tři řídy:

11 1. Ceková dráh vácové frézy ři hrubování: n hv x L x = = =. 4 4 x.. ék náběhu řeběhu bývá: n = 3 [mm], = 5 ž 15 [mm] Obr. 99 ráh nástroje ři hrubování vácovou frézou. Ceková dráh čení frézy ři hrubování: n hč L éku řeběhu musíme vyočítt: 4 4 e e 1 ) (. 4 1 e e éku náběhu voíme oět n = 3 ž 5 [mm] Obr. 300 ráh nástroje ři hrubování čení frézou, res. frézovcí hvou 3. Ceková dráh čení frézy ři dokončování (ráci n čisto): n dč L n = = 3 ž 5 [mm] Průměr frézy (frézovcí hvy) voíme tk, by by sněn odmínk: e,mx = 0,8.

12 Obr. 301 ráh nástroje ři dokončování čení frézou, res. frézovcí hvou