MASINI DE FREZAT: Generalitati, clasificare, masina de frezat universala cu consola- schema bloc

MASINI DE FREZAT: Generalitati, clasificare, masina de frezat universala cu consola- schema bloc

Masinile de frezat sunt destinate prelucrarii prin frezare a unor suprafete simple sau complexe, a suprafetelor de revolutie cu generatoarea dreapta sau o curba plana oarecare si a suprafetelor spatiale analitice sau neanalitice.

Exista o diversitate de masini de frezat, clasificarea lor facandu-se dupa structura sistemului de lucru, numarul si pozitia arborilor principali, forma mesei si traiectoria miscarii de avans si dupa destinatie.

Masinile de frezat cu destinatie generala se clasifica astfel:

- masini de frezat cu consola;

- masini de frezat plan;

- masini de frezat longitudinale,

- masini de frezat cu avans circular.

Masinile de frezat speciale se clasifica dupa forma suprafetelor prelucrate in: masini de frezat roti dintate, filete si canale elicoidale, canale de pana, suprafete complexe generate prin copiere etc.

Masinile si procedeul de prelucrare prin frezare se caracterizeaza prin productivitate ridicata, datorata in special durabilitatii mari a frezei. Freza, care este o scula cu mai multi dinti (cu taisuri asociate), aschiaza cu intermitenta, adica numai in timpul cat este in contact cu semifabricatul (fig. 8.1.).

Aschiile rezultate au forma de virgula, grosimea lor variind intre valoarea maxima si minima. Ca urmare a acestui fapt, taisurile sculei se incalzesc mult mai putin decat in cazul aschierii continue (strunjire, burghiere etc.), scula are o durabilitate sporita, putandu-se utiliza regimuri intensive de lucru si obtine productivitatii ridicate.

In functie de sensul miscarii de avans s fata de miscarea principala de aschiere n, se disting doua metode de frezare:

- frezarea in contra avansului (fig.8.1.a);

- frezare in sensul avansului (fig. 8.1.b).

La frezarea in contra avansului, sensul miscarii principale de rotatie a frezei este opus sensului miscarii de avans in punctul de tangenta M a sculei la suprafata prelucrata, iar la frezarea in sensul avansului cele doua sensuri coincid in punctul M.

Se mai observa ca la frezarea in contra avansului grosimea aschiei creste treptat de la zero la valoarea maxima, pe cand la frezarea in sensul avansului, dintele ataca materialul pe grosimea maxima. Din aceasta cauza, in ultimul caz se produc socuri si dintii frezei se uzeaza mai rapid, mai ales la prelucrarea semifabricatelor turnate care au la suprafata o crusta dura.

Calitatea suprafetei este insa mai buna la frezarea in sensul avansului decat la frezarea in contra avansului, deoarece in acest ultim caz, datorita rotunjirii taisului si mai ales a uzurii acestuia, dintele nu patrunde in material decat numai de la o anumita grosime a aschiei, pana atunci dintele produce doar o tasare a materialului, iar frecarea intre fata de asezare a dintelui si material creste foarte mult.

In privinta fortelor de aschiere, se observa orientarea componentei verticale a fortei de aschiere(fig.8.1.), care in primul caz tinde sa desprinda semifabricatul de pe masa de lucru, iar in al doilea caz componenta verticala apasa semifabricatul pe masa masinii sau in dispozitivul de lucru.

Tinandu-se seama de cele de mai sus, la degrosarea semifabricatelor cu crusta dura se va alege metoda de frezare in contra avansului, iar la finisarea semifabricatelor de grosime si rigiditate mica se va aplica metoda de frezare in sensul avansului.

Procesul de prelucrare prin frezare are loc prin compunerea miscarii principale (rotatia frezei) cu una sau doua miscari de avans executate de semifabricat sau de scula, traiectoria miscarilor de avans putand fi rectilinie sau circulara. Frezarea cu doua miscari de avans coordonate se utilizeaza pentru generarea suprafetelor elicoidale sau pentru conturarea suprafetelor complexe.

La frezare, in afara miscarilor generatoare mentionate, mai sunt necesare si miscari auxiliare de pozitionare intre scula si semifabricat. Pozitionarea se realizeaza prin miscari de translatie si rotatie ale elementelor sistemului de lucru (masinii).

8.2. Masini de frezat cu consola

Caracteristica principala la aceste masini este consola, adica cea care sustine sania transversala si masa masinii. Dupa pozitia arborelui principal, aceste masini pot fi orizontale (fig. 8.2) si verticale (fig.8.3.). Pentru masinile de frezat orizontale prevazute cu posibilitatea de pozitionare unghiulara a mesei s-a adoptat notiunea de universale

La ambele tipuri de masini se disting: consola 7, placa de baza 1, montantul 2, arborele principal 4, masa de lucru 5, sania transversala 6, la cele orizontale aparand si traversa de rigidizare 3 si portlagarul 8.

Masinile de frezat fabricate in tara noastra se simbolizeaza cu initialele FO, FV, FU si cu numere. Numerele incluse in simbol, care apar dupa initiale, se refera la dimensiunile mesei (FU 32 - masina de frezat universala, avand masa cu latimea 325 mm si lungimea 1325 mm). Masinile de frezat universale pentru scularie contin in simbol initiala S, de exemplu FUS 250 (250 fiind latimea mesei ).

Schemele bloc si schemele cinematice structurale ale unor astfel de masini sunt prezentate de asemenea in figura 8.2. si 8.3.

Varietatea operatiilor executate, precum si a materialelor prelucrate, impune posibilitatea reglarii turatiei arborelui principal si a vitezelor de avans dupa directiile I, II, III intr-o plaja larga. Valorile limita ale acestora, pentru miscarea principala sunt: 10 - 2000 rot/min in 6 - 24 trepte; iar pentru miscarea de avans longitudinal si transversal: 10 - 1000 mm/min in 12 - 32 trepte sau variatie continua. Pentru miscarea de avans vertical viteza este de 1/4 - 1/2 din cea de avans longitudinal; viteza rapida de pozitionare a mesei fiind de 1500 - 3000 mm/min. In unele cazuri, pentru actionare, se utilizeaza si motoarele cu 2 - 3 trepte de turatie.

Lantul cinematic principal (fig.8.2.) cuprinde motorul de antrenare M₁, transmisiile permanente i₁ si i₂ precum si cutia de viteze CV, toate fiind amplasate in montantul masinii.

Turatia arborelui principal se calculeaza cu relatia:

[rot/min], (8.1)

in care: i_CV este raportul de transfer variabil al cutiei de viteze, iar c_p este constanta lantului cinematic principal.

Mecanismele lanturilor cinematice de avans sunt amplasate in interiorul consolei, fiind actionate de motorul M₂. Cele trei lanturi cinematice de avans cuprind urmatoarele elemente: cutia de avansuri CA, transmisiile permanente i₁ - i₇, cuplajele C₁ - C₄, si C_r, mecanismele cu surub conducator (SC₁, SC₂, SC₃) pentru transformarea miscarii de rotatie in miscarea de translatie. Cuplajele C₁ si C_r servesc pentru selectarea miscarilor de avans sau de pozitionare rapida, iar cuplajele C₂ - C₄ sunt prevazute pentru transmiterea miscarii de rotatie la suruburile conducatoare SC₁ - SC₃, deci pentru selectionarea traiectoriilor de avans I, II sau III.

Vitezele de avans si de pozitionare rapida a mesei dupa directia I (longitudinala) se calculeaza cu relatiile (8.2) si (8.3), care pot fi scrise urmarindu-se fluxul cinematic in lantul respectiv :

[mm/min], (8.2)

[mm/min] (8.3)

Vitezele de avans pe traiectoriile II si III se exprima prin relatii asemanatoare, inlocuind pe i₅ prin i₆ si i₇.

Sensul miscarilor de avans si de pozitionare se stabileste prin alegerea sensului de rotatie al motorului M₂.

Manetele si rotile de mana cuplabile m₁, m₂, si m₃ sunt prevazute pentru actionarea manuala a mesei, saniei transversale si consolei. Cuplajele C₅, C₆ si C₇ sunt normal deschise - evitandu-se astfel antrenarea rotilor de mana sau a manivelelor in timpul deplasarii rapide.

La unele variante de freze cutia de avansuri este amplasata in partea inferioara a montantului (fig.8.3.), fiind actionata de motorul principal M prin derivatia L₁.

Legatura cinematica dintre cutia de avansuri si mecanismele consolei se realizeaza prin angrenaje conice si bara alunecatoare sau prin transmisie cardanica si bara telescopica.

Pentru extinderea domeniului de utilizare si a posibilitatilor tehnologice ale acestor masini au fost concepute si alte variante constructive: cu sistem de rigidizare a consolei; cu diferite miscari de pozitionare a capului de frezat vertical etc.

8.3 Masini de frezat plan

Masinile de frezat plan se clasifica dupa numarul miscarilor executate de piesa si dupa pozitia capului de frezat (orizontale, verticale).

Masinile de frezat plan se utilizeaza pentru prelucrarea suprafetelor plane sau profilate in productia de serie, fiind asemanatoare cu masinile precedente, cu mentiunea ca acestora (masinilor de frezat plan) le lipseste sistemul consolei, ceea ce duce la cresterea rigiditatii, putandu-se utiliza regimuri intense de lucru.

Schema bloc si schema cinematica structurala a unei masini de frezat plan orizontala, cu deplasarea mesei pe doua directii perpendiculare, este prezentata in figura 8.4.

Unitatea de frezat 3 se poate deplasa pe directie verticala - pe ghidajele montantului 2 (miscarea de avans sau pozitionare II). Tija de ghidare 4 serveste pentru rigidizarea capului de frezat in pozitia de lucru a acestuia. Cand scula se monteaza pe dorn lung, se utilizeaza un sistem de rigidizare format din montantul secundar 6, in acest mod realizandu-se un cadru inchis rigid. Masa de lucru 9 si sania 10 se deplaseaza dupa directii perpendiculare: I si III.

Mecanismele lantului cinematic principal sunt amplasate in carcasa capului de frezat, reglarea acestuia facandu-se in trepte sau prin roti de schimb. Sistemul cinematic al miscarilor de avans si de pozitionare este amplasat in interiorul batiului, avand in structura o cutie de avansuri CA, cuplajele C₁ si C_r pentru selectarea regimului de deplasare (avans de lucru sau deplasarea rapida) si angrenaje comutabile din cutia de distributie CD - pentru selectarea directiei de miscare.

Transformarea miscarilor de rotatie in miscari de translatie a organelor de lucru se obtine prin mecanisme cu surub conducator: SC₁, SC₂ si SC₃.

Expresiile vitezei de avans si de deplasare rapida dupa directia I sunt:

[mm/min] (8.4)

    [mm/min] (8.5)

O masina verticala de frezat plan, avand masa deplasabila dupa doua directii perpendiculare, este prezentata structural in figura 8.5.

Aceste masini sunt destinate tot pentru productia de serie. Partile componente si miscarile de avans-pozitionare sunt identice cu cele prezentate la masinile orizontale de frezat plan.

Prin utilizarea frezelor cilindro-frontale se prelucreaza suprafata superioara a pieselor montate pe masa de lucru 5 . Arborele principal este prevazut cu o pinola, ceea ce permite miscarea de pozitionare IV pentru stabilirea adancimii de aschiere.

Sistemul cinematic al lanturilor de avans si pozitionare este prevazut cu mecanism diferential: transmisia CA -Dif .- CD - SC asigura miscarea de avans, iar prin Dif. - CD - SC se obtine deplasarea rapida pe directia selectata. In figura s-au notat cu: 1- batiul ; 2 - montant; 3 - cap de frezat ; 4 - arbore principal ; 6 - sania transversala.

Subiect Masini de frezat longitudinal

Masinile de frezat longitudinal sunt destinate prelucrarii unor piese de dimensiuni mari cu suprafete plane orizontale, verticale sau inclinate. Masa de lucru executa o singura miscare de avans (longitudinala) fiind rezemata pe ghidajele batiului.

Pentru a satisface necesitatile ivite in practica s-au conceput diferite variante constructive de masini de frezat longitudinal, asa dupa cum rezulta din figura 8.6., in care: a este o masina de frezat longitudinal cu un montant si cu un cap de frezat orizontal; b - cu doi montanti si doua capete de frezat orizontale; c - idem, cu traversa de rigidizare intre cei doi montanti; d - traversa este prevazuta cu ghidaje pentru deplasarea capului de frezat vertical; e - cu montant si traversa mobila pentru pozitionarea capului de frezat vertical; f - idem, cu doi montanti si traversa de rigidizare (tip portal).

La masinile cu cadru inchis, rigiditatea mare a sistemului tehnologic permite aplicarea unor regimuri intense de lucru, obtinindu-se si o calitate superioara a suprafetelor prelucrate.

Prin echiparea acestor masini cu mai multe capete de frezat si folosirea simultana a acestora se asigura o productivitate ridicata. Simbolurile adoptate in tara noastra sunt: FLP pentru masini de frezat longitudinal de tip portal; FLT pentru masini de frezat longitudinal cu traversa fixa.

Schema bloc a unei masini de frezat de tip portal, care este prevazuta cu patru unitati de lucru, este prezentata in figura 8.7. Fiecare unitate de frezare (cap de lucru) reprezinta o unitate cinematica separata, cu reglarea turatiilor arborilor principali prin cutii de viteze.

Sistemul cinematic al miscarilor de avans este prevazut cu mai multe ramificatii - pentru masa si fiecare cap de frezat. Mecanismele respective sunt amplasate in batiul masinii si in carcasele solidare cu traversa mobila.

In figura 8.7 s-au facu urmatoarele notatii: 1 - batiul masinii, 2 - masa masinii, 3, 4 - montanti, 5 - traversa fixa, 6, 7 - capete de frezat orizontale, 8 - traversa mobila, 9, 10 - capete de frezat verticale, I - miscarea principala de aschiere, II - avansul longitudinal al mesei, III, IV - miscari de avans, V, VI, VII - miscari de reglare.

Masinile de frezat portal, in general masinile de frezat longitudinal, sunt exploatate rational daca lucreaza cu toate capetele de frezat, asa cum se prezinta cazul din figura 8.8.

Astfel, semifabricatul fixat pe masa masinii executa numai miscarea de avans longitudinal II, iar capetele de frezat antreneaza fiecare freza in miscarea principala de aschiere I. Si toate celelalte miscari de potrivire (IIIV) sunt executate de frezele 36.

Frezarea simultana cu mai multe freze asigura, pe langa o productivitate ridicata, asigura si precizie mai buna a pozitiei relative dintre suprafetele prelucrate.

In afara celor prezentate, trebuie specificat ca masinile de frezat longitudinal pot fi dotate si cu capete de rectificat.

8.5. Masini de frezat cu avans circular

La acest tip de masini piesa de prelucrat executa o miscare de avans circular. Miscarea de avans este lenta, ceea ce permite o functionare continua a masini, operatiile auxiliare de prindere-desprindere a pieselor facandu-se in timpul prelucrarii, utilizandu-se dispozitive mecanizate.

De asemenea, echiparea cu mai multe capete de frezat permite prelucrarea simultana a suprafetelor paralele sau executarea succesiva a operatiilor de degrosare si finisare.

Dupa pozitia axului organului de lucru utilizat pentru fixarea semifabricatului, masinile de frezat cu avans circular sunt orizontale si verticale.

Masinile orizontale de frezat circular (fig. 8.9.) se utilizeaza pentru prelucrarea in flux continuu a pieselor de dimensiuni mici si mijlocii. Placa de baza, montantii si grinda superioara formeaza un cadru inchis, iar capetele de frezat sunt fixe fata de montanti. Piesele se fixeaza din mers in dispozitivele tamburului poligonal T, trecand succesiv prin fata sculelor de degrosare si finisare aflate in miscare principala de aschiere I. Constructia cu patru capete de frezat asigura prelucrarea simultana a doua suprafete paralele. Reglarea turatiei arborilor principali si a vitezei de avans se face prin roti de schimb (A_1p/B_1p - A_4p/B_4p si A₅/B₅).

Masinile verticale de frezat circular sunt denumite si masini de frezat tip carusel . In functie de dimensiunile mesei, se construiesc cu unul sau doi montanti.

Schema de principiu a masinilor cu doi montanti este prezentata in figura 8.10. Miscarile de pozitionare II si III se obtin prin actionare manuala, iar pozitionarea traversei se obtine prin cuplarea motorului M₄.

Fiind echipate cu doua capete de frezare, si aceste masini permit executarea succesiva a operatiilor de degrosare si finisare.