Lucrarea 3

ANALIZA OPERAŢIILOR DE FREZARE. POSIBILITĂŢILE TEHNOLOGICE ŞI REGLAREA MAŞINII DE FREZAT

1. Obiectul lucrării

Scopul lucrării este cunoaşterea posibilităţilor tehnologice ale maşinii de frezat şi însuşirea unor noţiuni teoretice şi practice de bază în ceea ce priveşte operaţiile de frezare.

2. Consideraţii teoretice

Frezarea este prelucrarea prin aşchiere a suprafeţelor plane, cilindrice sau profilate cu ajutorul unei scule prevăzute cu mai mulţi dinţi, denumita freză. Maşina unealtă pe care se execută operaţia de frezare poartă numele de maşină de frezat.

2.1 Clasificarea maşinilor de frezat

După destinaţie şi construcţie maşinile de frezat se clasifică succint în următoarele grupe:

- maşini de frezat cu consolă (orizontale, verticale, normale, universale);

- maşini de frezat fără consolă (plan, portal);

- maşini de frezat specializate (de danturat, de filetat);

- maşini de frezat speciale (cu tambur, carusel, agregate);

- maşini de frezat prin copiere.

Maşina de frezat universală pentru sculărie

Destinată secţiilor unde se prelucrează scule (freze, cuţite de strung, rabotat, matriţe, etc.), maşina de frezat universală pentru sculărie este prevăzută cu o serie de posibilităţi de reglare şi cu dispozitive foarte variate.

Prin utilizarea accesoriilor speciale poate funcţiona ca maşina de frezat orizontală, verticală, maşina de frezat verticală cu mişcare rapidă, maşina de mortezat, maşina de găurit verticală. Destinaţia maşinii se schimbă prin montarea unor capete speciale şi anume: cap de frezat orizontal, cap de frezat vertical, cap de frezat rapid şi cap de mortezat.

În figura 3.1. sunt prezentate componentele unei maşini de frezat universale pentru sculărie. Batiul (1) fixat pe placa de bază (2), conţine în interiorul său motorul electric, de unde prin intermediul celor două transmisii cu curele sunt acţionate cutia de viteze şi cutia de avansuri. Capul de frezat orizontal (3) care se poate deplasa de-a lungul ghidajului (7), prin rotirea manetei (8) şi se poate bloca în poziţia dorită cu maneta (9), susţine arborele principal orizontal (4).

Pe capul de frezat orizontal de frezat se montează toate celelalte capete (de frezat vertical, de mortezat, etc.). În desen este reprezentat capul de frezat vertical (10), care este montat pe partea frontală a capului orizontal de frezat cu 4 şuruburi, el susţinând şi arborele principal (11).

19

Fig. 3.1. Maşina de frezat universală

Masa verticală (5) se poate deplasa longitudinal acţionată de maneta (12) şi vertical pe ghidajele frontale (6), acţionată de maneta (13) şi blocat în poziţia dorită de maneta (15).

Mişcarea principală de aşchiere I este executată de arborele principal (Ia pentru poziţia orizontala, Ib pentru poziţia verticală).

Mişcările secundare sunt executate astfel:

- mişcarea de apropiere faţă de piesă II pe direcţie transversală este executată de capulde frezat orizontal;

- mişcarea de avans longitudinal III este executată de masa maşinii;

- mişcarea de avans vertical IV este executată de masa maşinii.

2.2 Fixarea pieselor pe maşina de frezat

Piesele ce urmează a fi frezate se fixează pe masa maşinii de frezat direct sau folosind dispozitive foarte variate, în funcţie de configuraţia şi dimensiunile lor. Suprafaţa cu care se aşează piesa pe masa maşinii sau în dispozitiv poartă numele de bază de aşezare.

Calitatea şi precizia prelucrării respective depinde în mare măsură de baza de aşezare, care trebuie să satisfacă următoarele condiţii:

- să asigure precizia prelucrării;

- să permită fixarea uşoară şi simplă a piesei;

20

- să permită executarea unui număr cât mai mare de operaţii;

- să asigure o fixare sigură şi rigidă.

Cele mai simple dispozitive universale de fixare a pieselor pe maşina de frezat sunt bridele, la fixarea cu bride fiind necesară şi folosirea calelor. În figura 3.2. sunt prezentate diferite tipuri de bride, iar în figura 1.3.a este ilustrat modul de fixare a piesei (5) pe masa maşinii de frezat, folosind brida (2), cala (1), şuruburile cu cap frezat (4) (pentru canalele în formă de T ale maşinii) şi piuliţa (3).

Fig. 3.2. Bride

Calele utilizate pot fi simple sau trepte (Fig. 3.3. b,c,e). Figura 3.3.f exemplifică fixarea pieselor cu bride reglabile în arc de cerc.

Fig. 3.3. Fixarea pieselor cu bride şi cale

Dintre dispozitivele de fixare indirectă cele mai uzuale sunt colţarele (simple Fig. 3.4.a sau rotitoare Fig. 3.4.b), menghinele (simple - Fig. 3.5.a, rotitoare - Fig. 3.5b sau înclinabile 3.5.c) şi universalul.

Fig 3.4. Colţare

21

Fig. 3.5. Menghine

Fixarea pieselor cilindrice (2) se realizează în trei puncte, fiind utilizate în acest scop prisme (3) (Fig.3.6.), ghidate în canalele T ale mesei maşinii şi bridele universale (1).

Fig 3.6. Fixarea pieselor cilindrice

2.3 Scule pentru frezare

- Părţile componente ale frezelor

Frezele sunt scule cu unul sau mai mulţi dinţi aşchietori, aşezaţi simetric fie pe suprafaţa laterală a unui corp de rotaţie, fie pe ambele suprafeţe. Prin rotirea frezei dinţii intră în aşchiere succesiv realizând prelucrarea.

Fig. 3.7. Freze

22

Frezele se execută cu dinţi dintr-o bucată cu corpul (Fig. 3.7.a, b) sau cu dinţi aplicaţi din oţel rapid sau din carburi metalice (Fig 3.7.c).

Pentru fixare pe arborele principal al maşinii de frezat, frezele sunt prevăzute cu coadă (Fig. 3.7. a) sau cu alezaj (Fig. 3.8. b,c).

Părţile componente ale frezei sunt:

- partea utilă prevăzută cu dinţi;

- gâtul frezei 1 care separă partea utilă de coadă;

- dintele 2 care reprezintă o proeminenţă prevăzută cu tăişuri (când dintele este executatseparat de corp se numeşte dinte demontabil);

- alezajul frezei 3 care serveşte la fixarea frezei pe dornul port-freză;

- canalul de pană (4) care serveşte la fixarea radială a frezei pe dorn;

- coada frezei, care serveşte de asemenea la fixare.

2.4 Fixarea sculelor pe maşina de frezat

- Fixarea frezelor cilindrice

Frezele cilindrice (cu alezaj) se fixează pe maşina prin intermediul unui dorn lung. Ele se fixează radial prin pene şi axial prin bucşe distanţiere. În figurile 3.8. şi 3.9. este prezentat un asemenea dorn cu care sunt dotate maşinile de frezat şi fixarea lui pe maşina de frezat orizontală şi universală.

Fig. 3.8. Dorn pentru fixarea pieselor

Capătul conic al dornului se introduce în gaura conică a arborelui principal şi este fixat cu un şurub ce străbate arborele pe întreaga sa lungime. Celălalt capăt, pentru rigidizare, este sprijinit într-un lagăr montat în consolă.

23

Fig.3.9. Fixarea frezelor pe dorn

- Fixarea frezelor frontale şi cilindro-frontale

Frezele frontale de dimensiuni mari se pot fixa direct pe arborele principal al maşinii de frezat prin patru şuruburi fixate în găurile filetate amplasate pe partea frontală a arborelui principal sau prin folosirea unui dorn scurt (Fig.1.10.). Dornul scurt este asemănător celui lung însă are porţiunea de lucru mult mai scurtă, motiv pentru care nu mai este necesară sprijinirea dornului în lagăr. El se fixează direct în arborele principal prin acelaşi sistem ca şi dornul lung.

Fig. 3.10. Dorn scurt

Frezele prevăzute cu coadă conică se pot fixa direct în arborele principal şi se strâng în şuruburi sau prin intermediul unei reducţii dacă conicitatea nu corespunde cu cea a arborelui principal (Fig. 3.11.).

Fig. 3.11. Fixarea frezelor cu coadă conică

24

Frezele de dimensiuni mici prevăzute cu coadă cilindrică se fixează cu dispozitive cu bucşe elastice (Fig.3.12.).

Fig. 3.12. Fixarea frezelor cu coadă cilindrică

2.5. Operaţii executate pe maşina de frezat

- Frezarea suprafeţelor plane orizontale

Suprafeţele plane orizontale se pot prelucra pe maşinile de frezat orizontale folosind freze cilindrice (Fig. 3.13.a) sau mai rar, freze disc, cât şi pe maşini verticale folosind freze frontale sau cilindro-frontale (Fig 3.13.b). Frezele se aleg în aşa fel încât lăţimea frezei să depăşească lăţimea suprafeţei de prelucrat.

Fig. 3.13. Frezarea suprafeţelor plane orizontale

- Frezarea suprafeţelor frontale

Între suprafeţele frontale şi orizontale nu există o deosebire esenţială, ele putându-se transforma uşor din una în alta. Aceste suprafeţe se prelucrează de regulă pe maşina de frezat orizontală cu freza frontală montată pe arborele principal.

- Frezarea suprafeţelor înclinate

Suprafeţele plane înclinate se pot executa:

- prin fixarea înclinată a piesei pe maşina de frezat (Fig. 3.14.a), folosindu-se scule obişnuite(freze cilindrice, frontale, etc.)

- prin înclinarea capului port-sculă la maşina de frezat universală sau verticală cu cap înclinat(Fig. 3.14.b), folosindu-se freze obişnuite;

25

- folosind freze unghiulare (Fig. 3.14 c).

Fig. 3.14. Frezarea suprafeţelor înclinate

- Frezarea pragurilor

La prelucrarea pragurilor prin frezare masa maşinii execută o mişcare paralelă cu axa lor.

Pragurile se pot prelucra atât pe maşina de frezat orizontală cât şi pe cea verticală folosind freze

cilindro-frontale (Fig. 3.15.a) sau freze disc (Fig. 3.15.b).

Pentru mărirea productivităţii la producţii de serie mare se utilizează frezarea pragurilor cu

mai multe freze montate pe acelaşi dorn (Fig. 3.15.c).

Fig. 3.15. Frezarea pragurilor

26

- Frezarea canalelor

Frezarea canalelor de toate formele sunt operaţii ce se execută de preferinţă pe maşinile de frezat, atât orizontale cat şi verticale, folosind freze cilindro-frontale (deget) (Fig. 3.16.a), freze disc (Fig. 3.16.b) sau freze profilate (Fig. 3.16.c).La frezarea canalelor de pană în forma de T sau coadă de rândunică (Fig. 5.29.c) operaţia se execută în doua etape, în prima etapa se frezează un canal cu freza deget, iar în etapa a doua se profilează.

Fig. 3.16. Frezarea canalelor

- Frezarea suprafeţelor profilate

Prin frezarea suprafeţelor profilate se înţelege totalitatea procedeelor de obţinere a unor suprafeţe a căror secţiune este compusă din linii curbe şi frânte, cu ajutorul unor freze profilate sau combinate, pe maşinile de frezat. Principalele procedee de frezare a suprafeţelor profilate sunt:

- frezarea cu freze profilate (Fig. 3.16.);

Fig. 3.16. Frezarea cu freze profilate

- frezarea cu freze combinate;

- frezarea prin combinarea a două avansuri;

- frezarea prin copiere;

27

- frezarea cu platou rotativ (Fig. 3.17.).

Fig. 3.17. Platou rotativ

Platoul rotativ se montează pe masa maşinii de frezat. Masa platoului este prevăzută cu canalele în formă de T, pentru fixarea piesei. Platoul se poate roti de la maneta (1) prin intermediul melcului (2) şi al roţii melcate (3). Pentru o mişcare de rotaţie rapidă se decuplează melcul (2) de roata melcată prin maneta (4), rotirea platoului realizându-se cu mâna. Folosind platoul rotativ se pot executa piese cu profil curb pe porţiuni de arce de cerc sau cerc complet.

- Alte operaţii efectuate pe maşinile de frezat

În afară de frezările discutate, pe maşina de frezat se mai pot executa următoarele operaţii: retezarea cu freza disc, găurirea cu burghie obişnuite, alezarea cu alezoare obişnuite, etc.

2.5 Capul divizor

Capul divizor (Fig.3.18) este un accesoriu al maşinii de frezat care serveşte la operaţia de divizare (împărţire unghiulară) în vederea prelucrării unor piese cilindrice sau conice (prelucrarea danturii, prelucrarea canalelor elicoidale, prelucrarea diverselor scule aşchietoare, etc.) După

destinaţie capeteledivizoare pot fi simple,

semiuniversale şiuniversale.

În continuare este prezentat un cap divizor

universal cu acţionaremecanică, ce se află în dotarea maşinilor de frezat universale.

Fig. 3.18. Capul divizor

28

El se compune din capul divizor propriu-zis, suportul de sprijin şi păpuşa mobilă.

Capul divizor se compune din corpul 10 aşezat pe o placă de fontă 20 şi strâns cu plăcile 9. Dacă se slăbeşte strângerea, corpul 10 se poate roti cu unghiul ce se citeşte pe vernierul 12. În interiorul corpului 10 este montat arborele principal pe care se găseşte discul gradat 8 (necesar pentru divizarea directă), vârful 11 (pentru prinderea piesei) şi bucşa 7 (pentru montarea universalului, dacă este cazul). Pe arborele principal sunt montate o roată melcată şi opritorul 11. Antrenarea roţii melcate se face de către un şurub melcat fixat într-o bucşă excentrică care permite introducerea sau scoaterea din angrenare a melcului cu roata melcată. Antrenarea arborelui principal, respectiv a piesei se face cu manivela 18, care se roteşte în faţa discului cu găuri 13. Pentru antrenarea mecanică capul divizor este prevăzut cu arborele 16, inelul 15 şi opritorul 17.

Suportul de sprijin necesar susţinerii pieselor lungi se compune dintr-un corp 23, prisma de sprijin 6, aflată pe capătul arborelui filetat. Ea se fixează la înălţimea dorită cu ajutorul piuliţei 5 şi se blochează cu şurubul 22.

Păpuşa mobilă compusă din placa de bază 24, corpul 2, vârful 4 ce se deplasează cu manşonul 3 şi rozeta de acţionare 1, serveşte la fixarea pieselor.

3. Măsuri de tehnica securităţii muncii la prelucrarea pe maşinii de frezat

Deservirea corectă a maşinilor de frezat constă în respectarea indicaţiilor de mânuire şi de reglare din cartea tehnică a maşinii şi în evitarea suprasolicitărilor ei.

Este necesar să se controleze periodic eficacitatea etanşărilor săniilor meselor de lucru, ghidajelor care au menirea sa oprească pătrunderea prafului abraziv, a aşchiilor foarte mici şi a prafului de fontă pe suprafeţele de alunecare.

Înainte de începerea lucrului la maşina de frezat, trebuie efectuată ungerea tuturor părţilor maşinii după indicaţiile schemei de ungere din cartea maşinii; trebuie verificat, de asemenea, dacă exista lichid de răcire în rezervor.

În afara regulilor generale care trebuie respectate la prelucrarea prin aşchiere, la prelucrarea pe maşinile de frezat trebuie respectate următoarele măsuri:

- pe maşinile de frezat se vor executa numai acele prelucrări pentru care au fost destinate maşinile;

- înainte de începerea lucrului, muncitorul trebuie să verifice starea tehnică a maşinii; -

se va controla starea de uzură a frezelor;

- frezele se montează astfel încât părţile proeminente să nu provoace prinderea maşinilor sau îmbrăcămintei muncitorului;

- piesele se fixează şi se desprind numai când maşina nu funcţionează;

- în timpul lucrului pe masa maşinii nu trebuie lăsate alte scule sau piese;

- cuplarea avansului automat se va face numai dacă în prealabil a fost pus în mişcare arborele principal;

29

- verificarea calităţii suprafeţei şi a dimensiunilor piesei se va face numai după ce a fost oprită maşina.

4. Desfăşurarea lucrării si prelucrarea rezultatelor

- După studierea lucrării studenţii vor pune în practică cunoştinţele acumulate în ceea ce priveşte:

operaţiile de frezare;

identificarea părţilor componente, comenzile şi modul de funcţionare al maşinilor de frezat.

alegerea sculelor, semifabricatelor si fixarea acestora pe maşina de frezat;

alegerea regimului de aşchiere;

- Vor fi prelucrate prin frezare o serie de suprafeţe.

- Se va calcula timpul de bază pentru una din operaţiile de frezare realizate practic.

L + L + Ltb = 1 2

v s⋅ i [min],

in care: L - lungimea de strunjire sau găurire [mm];

L1 - lungimea de angajare in aşchiere a sculei [mm];

L2 - lungimea de ieşire a sculei [mm];

i - numărul de treceri;

vs - viteza de avans [mm/min].

Vs = sd ·z·ns [mm/min],

unde: sd -avansul pe dinte;

z- numărul de dinţi ai frezei;

ns - turaţia sculei.

n s =

Dimensiunile suprafeţei

frezate [mm]

1000 ⋅ v a

π ⋅ d s

Diametrul frezei

[rot/min] va - viteza de aşchiere [m/min]

ds - diametrul frezei [mm]

Parametrii regimului de aşchiere

t sd ns

Timp deL1 L2

bază[mm] [mm]

L l ds [mm][mm] [mm]

z[mm] [mm/rot] [rot/min]

30

va vs tb [min]i

[m/min] [mm/min]