Общие элементы конструкции фрез.

По форме зубьев различают фрезы с прямыми, винтовыми и наклонными зубьями.

Фрезы с прямыми зубьями применяются при фрезеровании фасонных поверхностей и нешироких пазов. Их основной недостаток - неспокойная работа вследствие того, что каждый зуб врезается в материал и выходит из него сразу по всей ширине; при небольшой глубине резания работа такой фрезы сопровождается толчками (вибрацией). Для устранения этого зубьям дают наклон относительно оси фрезы. Для цельных быстрорежущих и винтовых твердосплавных фрез этот наклон получается благодаря тому, что зубья образуются по винтовой линии (спирали). Различают фрезы с правыми (Рис.1,а) и левыми (Рис.1,б) винтовыми зубьями; для краткости их называют соответственно правыми и левыми фрезами.

Рис.1. Цилиндрические фрезы с винтовыми зубьями: а-правая; б-левая.

При работе фрезами с винтовыми и наклонными зубьями надо обращать внимание на соответствие вращения шпинделя направлению винтовых канавок. На Рис.3 показаны случаи, возможные при  работе цилиндрической фрезой.

При обработке плоскостей концевыми фрезами на вертикально-фрезерных станках стружку необходимо отводить вниз, для чего применяют левые фрезы при правом вращении или правые фрезы при левом вращении (Рис.2. а и б).

Рис.2. Направление винтовых зубьев при обработке плоскостей и пазов концевыми фрезами: а - винтовые канавки левые,вращение правое; б - винтовые канавки правые, вращение левое; в - винтовые канавки правые, вращение правое; г - винтовые канавки левые, вращение левое.

Для обработки пазов или уступов, когда необходимо отводить стружку вверх, следует применять правые фрезы при правом вращении или левые фрезы при левом вращении (Рис.2. в и г). Так как в последнем случае осевая сила стремится вытолкнуть фрезу из шпинделя, следует сильнее затягивать винт (шомпол) для закрепления фрез.

Рис.3. Выбор направления вращения шпинделя при работе цилиндрическими фрезами с винтовыми зубьями.

При работе спаренными фрезами (Рис.4) их следует устанавливать на шпинделе так, чтобы осевые силы были направленны навстречу одна другой.

По конструкции зубьев различают фрезы с остроконецными и с затылованными зубьями.

Фрезы, предназначенные для обработки плоских поверхностей, не требуют сохранения профиля зуба при переточке, а потому их изготовляют с зубьями остроконечной формы. Формы остроконечных зубьев показаны на Рис.5.а.

Рис.4. Установка спаренных цилиндрических фрез: а-правильно; б- неправильно.

Рис.5. Формы остроконечных зубьев для фрез: а-с мелким зубом; б-с затылком по параболе; в-с ломанным затылком.

Зубья по Рис.5.а, наиболее просты в изготовлении, но мало прочны. Форма зуба по Рис.5.б имеет очертание затылка по параболе, что способствует повышению прочности зуба, и поэтому рекомендуются ГОСТы: 3752-59 (для цилиндрических фрез) и 8237-57 (для концевых фрез). Форму зуба по Рис.5.в следует применять для тяжелых работ. Задняя часть зуба выполнена здесь двумя поверхностями с фасками f и f₁. Зубья такой формы просты в изготовлении и обладают достаточной прочностью.

Фрезы с затылованными зубьями (Рис.6.а), у которых задний угол α образуется снятием слоя металла (затылованием) со стороны задней поверхности по кривой или прямой с помощью плоского фасонного резца, применяют для  обработки фасонных поверхностей. Передняя поверхность резца  при снятии затылка в каждом сечении зуба должна быть расположена радиально. Для сохранения постоянства профиля затылованных фрез кривая, по которой производят затылование, безразлична. Необходимо только, чтобы в каждом радиальном сечении АА₁ - ВВ₁ затылованного зуба фрезы высота профиля h₂ оставалась неизменной после переточек. В этом случае профиль зуба, получаемый при переточках зубьев фрезы в радиальном направлении, остается постоянным.

Обычно затылование зубьев производится по архимедовой спирали. Более чисто обработанную поверхность и высокую стойкость дают фрезы с зубьями, у которых затылок очерчен по ломаной линии (Рис.6.б-двойное конхоидальное затылование).

Рис.6. Формы кривых затылка зубьев фасонных фрез: а-архимедова спираль; б-прямая.

По характеру крепления зубьев различают фрезы цельные и сборные. Сборными изготовляют цилиндрические фрезы (D>60мм), цилиндрические составные фрезы (D>75мм), насадные торцовые и дисковые двух- и трехсторонние фрезы (D>75мм), торцовые фрезы с коническим хвостовиком (D>35мм) и все торцовые фрезерные головки.

По способу крепления ножей различают сборные фрезы:

• со вставными ножами, которые являются либо пластинками быстрорежущей стали, либо припаянными к державке металло- или минералокерамическими пластинками;
• с припаянными к корпусу пластинками твердого сплава;
• с механическим креплением металло- или минералокерамических пластинок.

Сборные фрезы со вставными ножами получили наиболее широкое применение.

Крепление ножей производится:

1.При помощи гладких клиньев. В этом случае клин односторонний или двухсторонний в качестве крепящего элемента может быть оформлен также в виде самого ножа, который при сборке запресовывается в соответствующий паз корпуса.

на Рис.7. показана такая конструкция крепления ножа в корпусе фрезы.

Рис.7. Прессовое крепление клиновидных ножей в корпусе дисковой фрезы: 1-нож; 2-корпус.

Ножи, представляющие собой пластинки быстрорежущей стали, выполнены с уклоном в 1°±10’ и запрессовываются в пазы корпуса фрезы, изготовленные с уклоном 0°30′.

В конструкции по Рис.8. нож удерживается в корпусе фрезы клином. Установка и регулировка ножей по высоте производится установочным винтом.

Рис.8. Крепление ножей клином в корпусе торцовой фрезы: 1-корпус фрезы; 2-нож; 3-клин; 4-регулировочный винт.

2. При помощи рифленых клиньев. На Рис.9. показано крепление ножей фрезы, имеющих клиновидную форму и рифления, расположенные радиально. Пазы в корпусе фрезы имеют соответствующие рифления.

Рис.9. Крепление клиновидных ножей с рифлями в корпусе дисковой фрезы: 1-корпус фрезы; 2-нож.

На Рис.10 изображена конструкция крепления плоского ножа, имеющего с одной стороны рифли, которые входят в рифления паза, имеющего клиновидную форму. Ножи закрепляются в пазах корпуса фрезы гладкими клиньями с углом 3°.

Рис.10. Крепление клином плоских ножей с рифлями в корпусе цилиндрической фрезы: 1-корпус; 2-нож; 3-клин.

3. При помощи клиньев и винтов. На Рис.11 показана конструкция крепления ножей при помощи клиньев и винтов; нож имеет с одной стороны рифли, которые входят в рифления пазов корпуса фрезы.

Рис.11. Крепление клином и винтами плоских ножей с рифлями в корпусе торцовой фрезы: 1-корпус фрезы; 2-нож; 3- клин; 4- винты.

Сборные фрезы с припаянными пластинками. Такой способ крепления применяется для узких дисковых фрез (Рис.12), ширина корпуса которых затрудняет прочное клиновое крепление ножей, и при изготовлении твердосплавных фрез с винтовыми зубьями.

Сборные фрезы с механическим креплением пластинок применяют для наилучшего использования металло- и минералокерамических пластинок. на Рис.13. показано крепление твердосплавной пластины, а на Рис.14 - крепление дисков из минералокерамики в корпусах торцовых фрез.

Рис.12. Дисковая трехсторонняя фреза с припаянными пластинками твердого сплава.

Рис.13. Торцевая фреза с механическим креплением пластинок твердого сплава: 1-корпус фрезы; 2- клин; 3- винт; 4-пластинка твердого сплава.

Рис.14. Торцовая фреза, оснащенная минералокерамическими дисками.

По способу крепления фрез различают фрезы насадные, фрезы хвостовые и фрезерные головки.

Стандартные диаметры базовых отверстий в цилиндрических, торцовых, дисковых, пазовых, угловых и фасонных насадных фрезах и посадочные диаметры соответствующих оправок, а равно размеры шпонок приведены на Рис.15.

В отверстиях длиной 24мм и больше дается внутренняя выточка длиной l₁ от 0,25 до 0,35 длины фрезы L.

Рис.15. Диаметры цилиндрических оправок, отверстий во фрезах и размеры шпонок.

Отклонение опорных торцовых поверхностей фрез от перпендикулярности при проверке индикатором не должно превышать: 0,02мм для фрез диаметром D<90мм и 0,03мм для фрез диаметром D>90мм.

Различают фрезерные оправки, имеющие осевые шпоночные канавки, в которые вкладывают призматические шпонки, входящие в шпоночный паз отверстия фрезы (Рис.15), и и фрезерные оправки, имеющие торцовые шпонки, которые входят в торцовые пазы фрезы (Рис.16).

У торцовых, концевых и шпоночных фрез с коническим хвостовиком затяжка последнего в коническое гнездо шпинделя производится шомполом, пропущенным через полый шпиндель станка.

Рис.16. Крепление фрез на цилиндрической оправке торцовой шпонкой.

Отечественные фрезерные станки имеют стандартные размеры конического гнезда в шпинделе по ГОСТу 836-47.

Для возможности базирования конического хвостовика, имеющего конус Морзе или метрический, применяют переходные втулки. Размеры наружных конусов и гнезд в переходных втулках, выполненые по конусам Морзе или метрическим конусам, стандартизованы ГОСТом 2847-45.

Концевые и шпоночные фрезы диаметром D≤20мм изготовляют с цилиндрическим хвостовиком. Размеры хвостовиков приведены на Рис.17.

Цилиндрические хвостовики крепят при помощи специальных патронов (типа сверлильных для малых диаметров и типа цанговых для больших).

Рис.17. Диаметры цилиндрических хвостовиков фрез.

Торцовые фрезерные головки могут быть закреплены:

коническим посадочным отверстием (Рис.18, а) по конусу 1 фрезерной оправки (Рис.18,в) при помощи вкладыша 2 и винта 3; вкладыш 2 входит в пазы 4 корпуса фрезерной головки (Рис.17,а);

цилиндрическим посадочным отверстием (Рис.17,б) непосредственно к торцу шпинделя станка с помощью четырех винтов.

Наиболее точное центрирование на шпинделе фрезерного станка обеспечивают фрезерные головки с коническим посадочным отверстием. Крепление по Рис.17.в. применяют на консольно-фрезерных станках, а по Рис.17.г. на продольно-фрезерных станках, когда необходимо иметь большой вылет торца фрезы от торца шпинделя.

Рис.18. Закрепление фрезерных головок.