CUPRINS 1. Generalitati 2.Tipuri de freze 3.Masini unelte de frezat 3.1.Masina de frezat universala 3.2.Masina de frezat orizontala 3.3.Masina de frezat verticala 3.4.Masina de frezat longitudinala 4.Fixarea pieselor pe masa masinilor de frezat 5.Fixarea frezelor pe masini de frezat
1.Generalităţi Frezarea este operaţia de prelucrare mecanică prin aşchiere pe maşini-unelte de frezat, cu scule numite freze. Freza este o sculă aşchietoare cu mai multe tăişuri, pentru prelucrarea suprafeţelor plane şi profilate, a canalelor de diferite forme etc. În cazul frezării, mişcarea principală de aşchiere este executată de sculă, iar mişcarea de avans de piesa de prelucrat (mai rar de sculă). Mişcarea principală de aşchiere se realizează cu viteza de aşchiere vc. Mărimea vitezei de aşchiere se poate determina cu ajutorul unor relaţii experimentale sau se alege din normative în funcţie de schema de lucru adoptată, de natura şi materialul sculei, de materialul de prelucrat etc. Ea se exprimă în [m/min].
unde D[mm] – diametrul frezei n [rot/min] – turaţia frezei Mişcarea de avans presupune o deplasare între sculă şi piesă, notată cu f, care se exprimă în [mm/rot]a frezei. Pentru fiecare dinte al frezei revine un avans pe dinte egal cu fz care poate fi exprimat in funcţie de avansul pe rotaţie f şi numărul de dinţi ai frezei z: Viteza de avans se calculează cu relaţia:
În figura 1a este prezentată o frezare cilindrică (cu o freză cilindrică), iar in figura 1b o f rezare a unui umăr prin frezare frontală (cu o freză cilindro-frontală). Se observă semifabricatul 1, freza 1, avansul f şi adâncimea de aşchiere axială ap. În figura 2a este prezentată o frezare plană (cu un cap de frezat), iar in 2bo frezare cu o freză d isc. Se observă diferenţa dintre adâncimea de aşchiere axială ap (în direcţia axei frezei) şi adâncimea de aşchiere radială ae (în direcţia razei frezei).
In figura 2b este reprezentată schema procesului de aşchiere la frezare. După cum se v ede, g rosimea aşchiei a este variabilă, atingînd o valoare maximă amax. Prelucrarea prin frezare poate fi realizată în contra avansului (fig. 3a) sau în sensul avansului (fig. 3b). Frezarea în contra avansului se foloseşte atunci când dorim să protejăm scula, deoarece
dinţii frezei sunt solicitaţi în mod progresiv.Frezarea în sensul avansului se aplică mai ales la operaţiile de finisare sau de frezare rapidă.
2. Tipuri de freze La o freză se deosebesc dinţii aşchietori şi corpul. Din punct de vedere constructiv, frezele pot fi executate dintr-o bucată (în acest caz se numesc freze monobloc) sau asamblate (în acest caz se numesc freze cu dinţi montaţi).
După modul de executare a dinţilor pe suprafaţa de aşezare 1, frezele pot fi: cu dinţi frezaţi (fig. 4a) şi cu dinţi detalonaţi (fig.4b). Construcţia frezelor cu dinţi frezaţi este mai simplă şi mai uşor de realizat. Detalonarea se foloseşte în cazul frezelor profilate, pentru care este necesar să se menţină profilul şi după reascuţire care se execută pe suprafaţa de degajare 2. Frezele cu dinţi frezaţi se ascut pe suprafaţa de aşezare 1. Suprafaţa 3 se numeşte spatele dintelui. În general, frezele se clasifică în funcţie de forma suprafeţei pe care o prelucrează şi de maşina-unealtă pe care se execută prelucrarea.
Figura 5
Frezele cilindrice se folosesc pentru prelucrarea suprafeţelor plane pe maşinile de frezat orizontale. Ele pot avea dinţi drepţi (fig. 5a) o) sau înclinaţi (fig. 5b). Cele cu dinţi înclinaţi lucrează în condiţii mai bune, deoarece aşchierea decurge mai liniştit. Pentru dimensiuni mari de freze, construcţia acestora poate fi realizată cu dinţi asamblaţi. Această soluţie permite construirea corpului din oţel de construcţie, iar dinţii aşchietori, din oţel rapid (HSS) sau plăcuţe din carburi metalice, ceea ce reduce simţitor costul sculei. Frezele cilindro-frontale se folosesc pentru prelucrarea suprafeţelor plane pe maşinile de frezat verticale. Ca şi frezele cilindrice, frezele cilindro-frontale pot fi: monobloc (fig. 5c) sau cu dinţi asamblaţi (fig. 5 d). Aceste freze aşchiază cu partea frontală şi cu partea cilindrică. Frezele disc (fig. 5e) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe maşinile de frezat orizontale. Aceste freze sunt prevăzute pe suprafaţa cilindrică exterioară ş i p e c ele d ouă suprafeţe frontale cu dinţi aşchietori. Frezele-deget (fig. 5f) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe maşini de frezat verticale. Aceste freze au dinţi aşchietori pe suprafaţa frontală şi pe suprafaţa cilindrică. Frezele-unghiulare (fig. 5 g şi h) se folosesc pentru prelucrarea suprafeţelor înclinate. Frezele profilate sunt prezentate în figura 5i şi 5j; la aceste freze, suprafaţa activă are un anumit profil pentru prelucrarea unor suprafeţe complexe.Din categoria frezelor profilate fac parte şi frezele-modul (fig.5 k şi l), care se folosesc pentru tăierea dinţilor roţilor dinţate. .
3.Maşini-unelte de frezat
În funcţie de construcţia şi de destinaţia lor, maşinile-unelte de frezat pot fi: – universale; – verticale; – orizontale; – speciale (longitudinale, pentru frezat filet, roţi dinţate etc).
Figura 6
3.1Maşina de frezat universală
Maşina de frezat universală (fig. 6) este destinată executării unei game foarte largi de prelucrări, cum a rfi prelucrarea suprafeţelor plane, profilate, înclinate, a roţilor dinţate, a canalelor elicoidale etc. Scula aşchietoare se montează în arborele principal 3, prin intermediul unui dorn care se sprijină într-un lagăr în traversa 8, şi primeşte mişcarea de rotaţie (mişcarea principală de aşchiere) de la motorul 10,prin cutia de viteze 2. Piesa de prelucrat se fixează pe masa 9 şi execută, împreună cu aceasta,mişcarea de avans. Mişcarea de la motorul de avans 11 se transmite la masa 9 prin cutia de avansuri. Masa maşinii 9 se deplasează împreună cu consola 5 pe ghidajele verticale 4 ale batiului 1. Această deplasare constituie mişcarea de avans pe verticală fv . Avansul pe orizontală se -efectuează după două direcţii: longitudinală şi transversală. Avansul longitudinal fl este efectuat de masa 9 de-a lungul ghidajelor din masa inferioară 7. Avansul transversal ft este efectuat de masa inferioara 7, pe ghidajele 6, de pe consola 5. Mişcările mesei maşinii de frezat pot fi realizate manual sau în ciclu automat de la motorul 11. De asemenea, masa maşinii poate avea şi un avans rapid pentru deplasarea rapidă pînă la apropiere de locul unde se face prelucrarea. La maşina de frezat universală mai există posibilitatea rotirii mesei superioare 9, cu 15...30°, pentru prelucrarea canalelor elicoidale.
Figura 7
Funcţionarea maşinii de frezat universală se poate urmări cu uşurinţă pe schema cinematică de principiu (fig. 7a). Astfel, mişcarea principală de aşchiere, care este mişcarea de rotaţie a sculei, fixată în arborele principal, se obţine de la motorul M prin lanţul cinematic 1 — 2 — 3 — 4 — CV — 5 — 6 — I. Mişcarea de avans longitudinal fl se realizază prin lanţul cinematic 1 — 2 — 3 — 7 — 8 — CA — 9 —10 — 11 — 12 — 13 — 14 — şurubul conducător II. Elementele lanţului cinematic de avans pot fi acţionate, cum s-a arătat, de la acelaşi motor M sau de la un motor separat, montat înaintea cutiei de avansuri CA, prin întreruperea legăturii pe traseul 3 — 7. Acest sistem de acţionare separată se utilizează în special la maşinile moderne. A vansul transversal ft se realizează prin.lanţul cinematic 1 — 2— 3 — 7 — 8 — CA — 9 — 10 — 11 — 12 — 13 — 14 — 16 — 17 — şurubul conducător III. Pentru avansul pe verticală al mesei maşinii se foloseşte acelaşi lanţ cinematic (descris la avansul longitudinal şi transversal) pînă în punctul 12, de unde mişcarea se transmite mai departe pe ramura 18 — şurubul conducător IV. Mişcările de avans se pot realiza şi manual prin antrenarea şuruburilor conducătoare corespunzătoare de la o manivelă de acţionare. Pentru reducerea timpului de deplasare în gol a mesei, la maşinile moderne există un circuit special de avans rapid care ocoleşte cutia de avans pe traseul 7 —
20 — 21 — 10. Mecanismele pentru deplasarea rapidă pot fi acţionate de la acelaşi motor, ca la mecanismele de avans. Pe maşina de frezat universală se poate ataşa un cap de frezat vertical (fig. 6b) care preia mişcarea de rotaţie de la arborele principal orizontal I şi o transmite la arborele II, cu ajutorul roţilor dinţate conice Z1 şi Z2 . În arborele II se montează freze frontale sau cilindrofrontale ca la maşina de frecat verticală. O figură simplificată a acestei maşini-unelte este prezentată în figura 8a.
Figura 8 3.2Maşina de frezat orizontală
Maşina de frezat orizontală este asemănătoare cu maşina de frezat universală, cu deosebirea că masa superioară 9 (v.fig. 9a) nu se poate roti în plan orizontal.
Figura 9
Figura 10 3.3.Maşina de frezat verticală.
Maşina de frezat verticală (fig. 10) este destinată, în general, prelucrării cu freze cilindro-frontale şi cu freze deget. Scula aşchietoare se fixează în arborele principal 2 şi execută mişcarea de rotaţie cu turaţia n. Mişcările de. avans vertical fv transversal ft şi longitudinal fl sunt executate de masamaşinii. Consola 5 se deplasează pe ghidajele verticale 6 ale batiului 1, efectuînd mişcarea de avans fv .Masa inferioară 4 se deplasează pe ghidajele consolei 5, efectuând mişcarea de avans transversal ft , iar masa superioară 3 efectuează mişcarea de avans longitudinal fl de-a lungul ghidajelor de pe masainferioară 4. O figură simplificată a acestei maşini-unelte este prezentată în figura 8b. 3.4.Maşina de frezat longitudinală
Pentru prelucrarea unor piese mari, la producţia în serie şi în masă, se utilizează maşini de frezat longitudinale, prevăzute cu mai multe capete de frezat, care asigură o productivitate foarte mare prin prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe. Aceste maşini mai poartă şi denumirea de maşini defrezat portal.
Figura 11
În figura 11 este reprezentată maşina de frezat longitudinală. Piesele de prelucrat se fixează pe masa 2, care execută mişcarea de avans longitudinal de-a lungul ghidajelor 6 de la batiul 1. Sculele 7 sunt fixate în capetele de frezat 3 şi execută mişcarea principală de aşchiere. Pentru executarea prelucrărilor pe maşina de frezat portal (longitudinală) este nevoie de o mişcare de avans de potrivire, în funcţie de poziţia suprafeţelor ce se prelucrează. Această mişcare este executată de scula aşchietoare, prin capul de frezat respectiv, care poate executa o mişcare de avans de-a lungul ghidajelor verticale 4 sau de-a lungul ghidajelor 5 ale traversei. La unele maşini de frezat longitudinale, capetele de frezat se pot înclina putându-se prelucra astfel piese cu suprafeţe înclinate.
Figura 12
4.Fixarea pieselor pe masa maşinilor de frezat Piesele se pot fixa pe masa maşinii de frezat în diferite feluri, folosindu-se sisteme de fixare simple,dispozitive universale şi speciale. Astfel, în numeroase cazuri, mai ales la producţia individuală, pieselese pot fixa direct pe masa maşinii, folosindu-se bride, şuruburi, menghine simple (fig. 12a), rotative(fig. 12b) şi înclinabile (fig.12c). La aşezarea ei fixarea pieselor în dispozitivele de fixare pe maşinile de frezat, acestea trebuie să fie cât mai aproape de bacurile de strângere, pentru a-i se asigura o rigiditate bună şi a se evita apariţia vibraţiilor în timpul prelucrării.
Figura 13
Figura 14
5.Fixarea frezelor pe maşinile de frezat Pentru a se asigura desfăşurarea procesului de prelucrare în bune condiţii, frezele trebuie să fie bine fixate în arborele principal al maşinii. Frezele se fixează cu ajutorul unui dorn care se introduce în alezajul conic al arborelui principal. Alezajul conic de la capătul arborelui este normalizat în sistemele Morse sau ISO. Frezele cilindrice se montează pe un dorn al cărui capăt se fixează în arborele principal în alezajul conic, iar cel de-al doilea se sprijină într-un lagăr în consola maşinii. In figura 13 este reprezentat modul de fixare a frezelor cilindrice. Freza 1 (fig. 14) este introdusă pe dornul 4 la distanţa y de capătul arborelui principal 2 şi respectiv la distanţa x de lagărul de sprijin 3. Poziţia pe dorn a frezei se asigură cu ajutorul unor bucşe distanţiere 5. Pentru o mai bună rigiditate, distanţa y trebuiesă fie cât mai mică. L a frezele cu dinţi elicoidali este foarte important modul de fixare a acestora,pentru a nu crea o forţă de apăsare spre lagărul de sprijin (v. fig. 13). Strângerea se face cu dornurifiletate. Frezele frontale se fixează în arborele p rincipal prin intermediul unui dorn scurt, iar antrenarea se realizează cu o pană 2 montată pe partea laterală a conului (fig. 15a) sau în capătul frontal (fig. 15b).
Figura 15
Prelucrări executate pe maşinile de frezat
O problemă foarte importantă care trebuie avută în vedere la operaţiile de frezare o constituie aşezarea şi fixarea piesei de prelucrat deoarece la frezare apar forţe de aşchiere mari. Î n general, pe maşinile de frezat pot fi executate prelucrări foarte variate, în funcţie de maşina-unealtă şi de sculele folosite.
