l. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest ogólne zapoznanie się z klasyfikacją frezarek, ich przeznaczeniem, rodzajem prac wykonywanych na nich oraz poznanie kinematyki i możliwości obróbkowych frezarki narzędziowej FNC-25.

2. Klasyfikacja frezarek.

Frezarki ogólnego przeznaczenia w zależności od cech konstrukcyjnych dzielimy się na:

a) Frezarki stołowe - przeznaczone są przede wszystkim dla przemysłu precyzyjnego (optyczny, elektro-techniczny, zegarmistrzowski), gdzie wykorzystywane są do prac w produkcji wielkoseryjnej oraz dla warsztatów i pracowni rzemieślniczych. Najważniejszymi cechami ich budowy są:

­- mała powierzchnia robocza

- ręczny napęd posuwów

- duża dokładność pracy

b) Frezarki wspornikowe:

Poziome - o poziomej osi wrzeciona ułożyskowanego w korpusie głównym (stojaku), z charakterystyczną dla tej odmiany belką z podtrzymkami do trzpieni frezarskich, wśród których wyróżnia się następujące warianty:

- frezarki wspornikowe poziome o uproszczonej budowie i uproszczonym układzie kinematycznym. Przeznaczone są do prac remontowych oraz produkcji jednostkowej i małoseryjnej w warsztatach rzemieślniczych.

-frezarki wspornikowe poziome ogólnego zastosowania, są przystosowane do pracy w cyklu automatycznym sterowanym zderzakowo, przeznaczone do różnorodnych robót frezarskich w produkcji seryjnej.

- frezarki wspornikowe poziome uniwersalne o budowie identycznej jak frezarki wspornikowe zwykle, dodatkowym elementem wyposażenia jest element sań poprzecznych zwanych obrotnicą. Przy uzupełnieniu wyposażenia frezarki o podzielnicę uniwersalną można obrabiać powierzchnie śrubowe i koła zębate o zębach skośnych.

Pionowe - różnią się od poziomych tylko rozwiązaniem zespołu wrzeciona (pionowe ­wrzeciono ułożyskowane w głowicy wrzecionowej przesuwnej lub skrętnej z wysuwaną tuleją wrzecionową). Przeznaczone są do wysokowydajnej obróbki płaszczyzn frezami walcowo-czołowymi i głowicami frezowymi oraz do frezowania różnego rodzaju rowków prostoliniowych i kołowych.

Lekkie - stanowiące odmianę pośrednią między frezarkami stołowymi i wspornikowymi średniej wielkości, o uproszczonej budowie (ręczne posuwy pionowe i poprzeczne) przeznaczone głównie dla wydziałów remontowych i prototypowych oraz warsztatów rzemieślniczych.

c) Frezarki bezwspornikowe ( łożowe ) - podstawowy układ nośny frezarki bezwspornikowej, składający się ze sztywnego skrzyniowego łoża i stojaka, przypomina z boku literę L. Wrzeciennik jest przesuwany pionowo po prowadnicach stojaka, a stół (najczęściej krzyżowy) umieszczony jest na łożu. Frezarki te odznaczają się większą sztywnością niż frezarki wspornikowe, co pozwala na nich obrabiać przedmioty o znacznej masie (1500 ÷2000 kg ). Frezarki bezwspornikowe dzieli się na frezarki ze stołem krzyżowym poziome i pionowe. Przeznaczone są do obróbki korpusów średnich i dużych przy produkcji jednostkowej.

d) Frezarki wzdłużne - charakterystycznymi cechami frezarek wzdłużnych są:

- stół przesuwny tylko w kierunku wzdłużnym (prostopadle do osi wrzeciona), przy czym droga przesuwu stołu jest mniejsza od jego długości

- przesuwny wrzeciennik i z reguły wysuwane wrzeciono

Przeznaczone są do obróbki zgrubnej i ostatecznej płaszczyzn, głównie głowicami frezowymi i frezami walcowo-czołowymi. Frezarki wzdłużne budowane są w wielu zunifikowanych odmianach, składających się z tych samych elementów i zespołów podstawowych, a różniących się liczbą i usytuowaniem wrzecienników.

e) Frezarki karuzelowe - przeznaczone są do obróbki płaszczyzn głowicami frezowymi, głównie w przemyśle motoryzacyjnym. Obrabiane przedmioty mocuje się w uchwytach szybkomocujących na stole, który może wykonywać ruch obrotowy ciągły lub z przeskokami.

Oprócz wymienionych frezarek można spotkać jeszcze frezarki specjalne i specjalizowane, do których zalicza się: frezarki kopiarki, frezarki narzędziowe, frezarki do gwintów, frezarki do rowków wpustowych, do wałków wielowpustowych, do wierteł, kół zębatych, frezarki bębnowe. Należy również pamiętać tutaj o frezarkach sterowanych numerycznie i powstałej na ich bazie grupie obrabiarek pod wspólną nazwą centra obróbkowe, gdzie jedną z odmian są centra frezarsko - wytaczarskie.

Na rys.1 przedstawiono typowych przedstawicieli omówionych powyżej frezarek.

3. Zastosowanie i budowa frezarki uniwersalnej.

Frezarki należą do obrabiarek najbardziej rozpowszechnionych w przemyśle maszynowym i zajmują drugie miejsce po tokarkach. Można na nich obrabiać przedmioty ze stali, żeliwa, metali nieżelaznych i tworzyw sztucznych. Dużą wydajność obróbki uzyskuje się dzięki zastosowaniu narzędzi wieloostrzowych i dużych prędkości skrawania.

Podstawowe wielkości charakterystyczne frezarek ogólnego przeznaczenia określa się poprzez podanie wymiarów roboczych stołu B x L (B - szerokość, L - długość). Frezarki wspornikowe poziome uniwersalne posiadają stół krzyżowy napędzany mechanicznie we wszystkich kierunkach, a ponadto element sań poprzecznych zwany obrotnicą, który umożliwia skręt stołu w płaszczyźnie poziomej (zazwyczaj w granicach 45°) i następnie jego ruch posuwowy pod określonym kątem do osi wrzeciona, co przy dodatkowym uzupełnieniu frezarki w uniwersalną podzielnicę pozwala na obróbkę powierzchni śrubowych i frezowanie zębatek o zębach skośnych. Frezarki uniwersalne posiadają wyposażenie normalne, obejmujące zestaw podstawowy elementów do ustalania i mocowania narzędzi, jak i wyposażenie specjalne: imadła maszynowe, tuleje redukcyjne, rozszerzony komplet trzpieni frezarskich, przyrządy podziałowe i podzielnicę, skrzynki gitarowe, stoły obrotowe, głowice frezarskie kątowe, przyrządy do dłutowania, belki z własnym napędem, przyrządy do frezowania zębatek

.

4. Charakterystyka frezarki narzędziowej FNC-25

a) Opis techniczny.

Uniwersalna frezarka FNC-25 jest obrabiarką przeznaczoną do prac w wydziałach: narzędziowych, prototypowych, produkcyjnych do wykonywania narzędzi, form, wykrojników i innych detali o wysokiej dokładności. Można na niej obrabiać takie materiały jak: żeliwo, stal, brąz, mosiądz, aluminium, tworzywa sztuczne z optymalnymi szybkościami skrawania i posuwami dzięki szerokiemu zakresowi obrotów i posuwów.

Przy użyciu bogatego wyposażenia normalnego i specjalnego można na tej frezarce wykonywać następujące rodzaje obróbki: frezowanie proste i po okręgu, wiercenie, wytaczanie i planowanie, dłutowanie, wykonywanie prac podziałowych, frezowanie linii śrubowych, frezowanie krzywek tarczowych i bębnowych. Dla prac wymagających wysokiej dokładności pozycjonowania przesuwów wzdłużnego stołu i wrzeciennika, zastosowano do frezarki jako wyposażenie specjalne czytniki optyczne, które umożliwiają ustawienie z dużą dokładnością. Na specjalne życzenie, frezarki można wyposażyć w dwie śruby pociągowe toczne, których bezluzowy charakter pracy umożliwia na frezowanie przeciwbieżne i współbieżne. Przekładnie śrubowe toczne stanowią element o bardzo wysokiej precyzji zapewniające bezluzową pracę, wysoką sztywność osiową, wysoką sprawność i dokładność skoku oraz dużą żywotność.

Konstrukcja frezarki jest bardzo sztywna i stabilna dzięki silnie użebrowanemu korpusowi oraz szerokim i mocnym prowadnicom przesuwu suportu i wrzeciennika.

Frezarka składa się z następujących zespołów: podstawy, korpusu, wrzeciennika, belki, stołu pionowego, stołu poziomego oraz pulpitu sterowniczego i szafy sterowniczej. Na czole belki mocuje się wyposażenie specjalne, takie jak: głowica frezarska, głowica szybkobieżna, głowica do dłutowania oraz wsporniki. Na stole pionowym mocuje się: stół poziomy, stół uchylny, stół uchylny z przesuwem, podzielnicę, przyrząd do frezowania linii śrubowych, przyrząd do frezowania krzywek. Natomiast na stole poziomym mocuje się stoły obrotowe, podzielnicę, imadła itp.

Napęd posuwów jest zabezpieczony przed zniszczeniem przy pomocy sprzęgła przeciążeniowego. Smarowanie frezarki jest realizowane centralnie z dwu pompek. Jedna jest umieszczona w korpusie i pracuje automatycznie smaruje w sposób ciągły wrzeciennik, skrzynkę prędkości i posuwów. Druga pompka umieszczona jest w wsporniku i służy do okresowego smarowania prowadnic i mechanizmów wspornika.

Całość układu sterowania elektrycznego obrabiarki umieszczona jest w szafie sterowniczej. Wszystkie elementy obsługi przeznaczone do operatywnego sterowania elektrycznego obrabiarką umieszczone są na pulpicie znajdującym się na korpusie frezarki w pobliżu organów sterowania mechanicznego. Ogólny wygląd frezarki pokazano na rys.3 gdzie:

22 -pokrywa służąca do zalewania pompki centralnego smarowania,

31 -pokrętło regulacji dopływu chłodziwa,

32 - pokrętło przesuwu ręcznego belki,

33 - koło ręczne do obracania kół skrzynki prędkości i posuwów w celu ułatwienia

nastawienia wybranych obrotów i posuwów,

34 - pierścień blokady wrzeciona poziomego,

35 - ściągacz do mocowania narzędzi,

36 - koło przesuwu wzdłużnego stołu - prawe,

37 - koło przesuwu wrzeciennika,

38 - koło przesuwu wzdłużnego stołu - lewe,

39 - dźwignia włączenia mechanicznego przesuwu wrzeciennika,

40 - zderzaki ustawienia zakresu przesuwu wrzeciona,

41 - śruba zaciskania belki,

42 - dzwignia włączenia i wyłączenia napędu wyposażenia mocowanego na belce,

43 - śruba zaciskowa wrzeciennika,

44 - uchwyt do czujnika,

45 - dzwignia nastawienia wybranego zakresu obrotów oraz włączenia napędu wrzeciona,

46 - dźwignia nastawienia obrotów,

47 - śruba do zaciskania belki,

48 - śruba do zaciskania wrzeciennika,

49 - śruba do zamocowania podtrzymki,

50 - dźwignia do włączania przesuwu stołu wzdłuż oraz w górę i d6ł,

51 - podstawka dla płytek mierniczych,

52 - kółko przesuwu suportu w górę i w dół,

53 - zderzaki nastawne ustawienia zakresu przesuwu suportu w górę i w dół,

54 - zderzaki krańcowe suportu (zamocowane na stole),

55 - śruba do zaciskania szafy na aparaturę elektryczną,

56 - dźwignia nastawienia wybranego zakresu przesuwów oraz całkowite wyłączenie

posuwów,

57 - zderzak krańcowy posuwu wzdłużnego,

58 - opór na płytki posuwu wzdłużnego,

59 - śruba z nakrętkami do mocowania stołu poziomego,

60 - zderzaki nastawcze ustawienia żądanego zakresu przesuwu wzdłużnego stołu pionowego,

61 - zderzak krańcowy przesuwu wzdłużnego,

62 - śruba z nakrętkami do mocowania stołu poziomego,

63 - śruba do zaciskania przesuwu stołu pionowego,

64 - śruba do zaciskania przesuwu suportu,

65 - dźwignia nastawienia posuwów,

66 - lampka sygnalizacyjna włączenia napięcia

67 - przycisk awaryjnego wyłączenia frezarki,

68 - przycisk włączenia i wyłączenia silnika napędu głównego,

69 - przycisk włączenia i wyłączenia silnika głowicy szybkobieżnej,

70 - przycisk włączenia i wyłączenia pompki chłodziwa,

71 - włącznik główny frezarki,

72 - gniazdo oświetlenia frezarki,

73 - gniazdo 3-fazowe zasilania głowicy szybkobieżnej,

75 - śruba do uziemienia frezarki,

b) Wielkości charakterystyczne frezarki FNC-25.

Stół poziomy:

Powierzchnia mocowania 250x700 mm, 3 rowki teowe - szerokość x rozstawienie 12x80 mm, masa stołu 80 kg.

Wrzeciennik poziomy:

Stożek wewnętrzny wrzeciona ISO 40, ilość prędkości obrotowych wrzeciona poziomego i pionowego 16, przy zakresach obrotów: 56-71-90-112-140-180-224-280-355-450-560-710­900-1120-1400-1800 obr/min, największy przesuw wrzeciennika ( mechaniczny i ręczny ) - 200 mm, ilość posuwów wrzeciennika 16, zakresy posuwów wrzeciennika: 11,2÷355 mm/min (11,2-14-18-22,4-28-35,5-45-56-73-90-112-140-180-224-280-355).

Stół pionowy:

Powierzchnia mocowania 270x755 mm, 3 rowki teowe - szerokość x rozstawienie 16x60 mm, największy przesuw wzdłużny ( mechaniczny / ręczny ) - 330 / 350 mm, największy przesuw pionowy ( mechaniczny / ręczny ) - 310 / 330 mm, ilość posuwów wzdłużnych i pionowych 16, zakres posuwów wzdłużnych i pionowych 10÷500 mm.

Napęd, wymiary gabarytowe, ciężar.

Silnik główny - moc 2,2 kW, obroty przy 50 Hz - 1410 obr/min.

Silnik elektropompki chłodziwa - moc 0,1 kW, obroty przy 50 Hz - 2700 obr/min.

Masa frezarki - 1070 kg.

Wymiary gabarytowe z głowicą frezarską (długość x szerokość x wysokość ): 1550x1600x1630 mm.

Dopuszczalna maksymalna masa mocowanego przedmiotu na stole frezarki 70 kg.

Wysokość z głowicą szybkobieżną 1950 mm.

c) Schemat kinematyczny frezarki FNC-25.

Cała frezarka (rys.4) napędzana jest silnikiem elektrycznym o mocy 2.2kW. Napęd z wału silnika przenosi się poprzez przekładnię pasową do skrzynki prędkości. Skrzynka prędkości posiada osiem stopni prędkości. Ze skrzynki prędkości napęd przenoszony jest przez przekładnię odboczkową na wrzeciono poziome. Wrzeciono poziome posiada 16 stopni prędkości obrotowych. Z wrzeciona poziomego napęd przenosi się na belkę, a następnie do przyrządów mocowanych na czole belki. Na wrzecionie poziomym jest koło przesuwne, które służy do włączania lub wyłączania napędu na wrzeciono pionowe.

Wrzeciono pionowe posiada również 16 prędkości obrotowych. Napęd posuwów odbywa się od tego samego silnika, co napęd główny. Skrzynka posuwów jest napędzana od pierwszego wałka skrzynki prędkości. Skrzynka posuwów posiada 8 prędkości obrotowych. Ze skrzynki posuwów napęd przenosi się poprzez dwójkę przesuwną na wałek XVIII. Na wałku XVIII jest osadzone sprzęgło przeciążeniowe posuwów, które zabezpiecza elementy mechanizmów przesuwu przed zniszczeniem. Z wałka XVIII napęd przenoszony jest w dwóch kierunkach poprzez przekładnie łańcuchowe na wrzeciennik i stół.

Na wałku XXII znajduje się nawrotnica zmiany kierunku przesuwu wrzeciennika oraz przesuw ręczny wrzeciennika. Przesuw wrzeciennika odbywa się przy pomocy śruby i nakrętki obrotowej. Nakrętka jest dzielona i dlatego jest możliwość kasowania luzów.

Z wałka XXIII napęd przenosi się również na stół poprzez przekładnię łańcuchową i przekładnie zębate do skrzynki suportowej, w której mieszczą się nawrotnice przesuwu wzdłużnego i pionowego sterowane jedną dźwignią. Przesuw wzdłużny odbywa się przy pomocy śruby i nakrętki, tak samo przesuw pionowy. Obie nakrętki są dzielone, co daje możliwość kasowania luzów. Nastawianie obrotów odbywa się przy pomocy dwóch dźwigni. Nastawianie posuwów odbywa się również przy pomocy dwóch dźwigni.

5. Przebieg ćwiczenia.

a) Rozpiętość szeregu geometrycznego.

n_max = 1800 obr/min

n_min = 56 obr/min

R = 1800/56 = 32.1

b) Iloraz szeregu geometrycznego.

ϕ =
=

ϕ =
= 1.26

Normalne prędkości wrzeciona:

n₁ = 56 obr/min n₉ = 355 obr/min

n₂ = 71 obr/min n₁₀ = 450 obr/min

n₃ = 90 obr/min n₁₁ = 560 obr/min

n₄ = 112 obr/min n₁₂ = 710 obr/min

n₅ = 140 obr/min n₁₃ = 900 obr/min

n₆ =180 obr/min n₁₄ = 1120 obr/min

n₇ = 224 obr/min n₁₅ = 1400 obr/min

n₈ = 280 obr/min n₁₆ = 1800 obr/min

c) Przełożenia elementarne dla k = 4 · 2 · 2 = 16 [ ( 1,ϕ¹,ϕ²,ϕ³ ) ( 1,ϕ⁴ ) ( 1,ϕ⁸ ) ].

- między wałkiem Ws i I:

i_p = 1 = ϕ⁰

- między wałkiem I i II:

i₁₁ = 19/38 = 1/ϕ³ i₁₂ = 25/35 = 1/ϕ² i₁₃ = 25/32 = 1/ϕ¹ i₁₄ = 28/29 = 1/ϕ⁰

- między wałkiem II i III:

i₂₁ = 23/40 = 1/ϕ^2,5 i₂₂ = 38/26 = ϕ^1,5

- między wałkiem III i IV:

i₃ = 31/29 = ϕ^0,25

- między wałkiem IV i V:

i₄ = 29/31 = 1/ϕ^0,25

- między wałkiem V i VI:

i₅ = 19/48 = 1/ϕ^4,25

- między wałkiem V i VIII (WRh):

i₆₂ = 48/50 = 1/ϕ^0,25

- między wałkiem VI i VIII (WRh):

i₆₁ = 19/48 · 48/50 = 19/50 = 1/ϕ^4,25

d) Przełożenia między I i VIII (WRh).

I₁ = i₁₁ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 19/38 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.043

I₂ = i₁₂ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 25/35 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.061

I₃ = i₁₃ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 25/32 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.067

I₄ = i₁₄ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 28/29 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.083

I₅ = i₁₁ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 19/38 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.109

I₆ = i₁₂ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 25/35 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.157

I₇ = i₁₃ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 25/32 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.171

I₈ = i₁₄ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₅ · i₆₁ = 28/29 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 19/48 · 19/50 = 0.212

I₉ = i₁₁ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 19/38 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 0.276

I₁₀ = i₁₂ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 25/35 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 0.394

I₁₁ = i₁₃ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 25/32 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 0.431

I₁₂ = i₁₄ · i₂₁ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 28/29 · 23/40 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 0.532

I₁₃ = i₁₁ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 19/38 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 0.701

I₁₄ = i₁₂ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 25/35 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 1.002

I₁₅ = i₁₃ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 25/32 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 1.096

I₁₆ = i₁₄ · i₂₂ · i₃ · i₄ · i₆₂ = 28/29 · 38/26 · 31/29 · 29/31 · 48/50 = 1.354

e) Prędkości obrotowe wrzeciona.

n₁ = 1410 · I₁ = 1410 · 0.043 = 60.63 [obr/min]

n₂ = 1410 · I₂ = 1410 · 0.061 = 86.01 [obr/min]

n₃ = 1410 · I₃ = 1410 · 0.067 = 94.47 [obr/min]

n₄ = 1410 · I₄ = 1410 · 0.083 = 117.03 [obr/min]

n₅ = 1410 · I₅ = 1410 · 0.109 = 153.69 [obr/min]

n₆ = 1410 · I₆ = 1410 · 0.157 = 221.37 [obr/min]

n₇ = 1410 · I₇ = 1410 · 0.171 = 241.11 [obr/min]

n₈ = 1410 · I₈ = 1410 · 0.212 = 298.92 [obr/min]

n₉ = 1410 · I₉ = 1410 · 0.276 = 389.16 [obr/min]

n₁₀ = 1410 · I₁₀ = 1410 · 0.394 = 555.54 [obr/min]

n₁₁ = 1410 · I₁₁ = 1410 · 0.431 = 607.71 [obr/min]

n₁₂ = 1410 · I₁₂ = 1410 · 0.532 = 750.12 [obr/min]

n₁₃ = 1410 · I₁₃ = 1410 · 0.701 = 988.41 [obr/min]

n₁₄ = 1410 · I₁₄ = 1410 · 1.002 = 1412.82 [obr/min]

n₁₅ = 1410 · I₁₅ = 1410 · 1.096 = 1545.36 [obr/min]

n₁₆ = 1410 · I₁₆ = 1410 · 1.354 = 1909.14 [obr/min]

Wykres strukturalny frezarki FNC-25.

Wr

I

II

III

IV

V

VI

VIII

n₁ n₂ n₃ n₄ n₅ n₆ n₇ n₈ n₉ n₁₀ n₁₁ n₁₂ n₁₃ n₁₄ n₁₅ n₁₆

Politechnika Łódzka Filia w bielsku-Białej

Wydział Budowy Maszyn

Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji

LABOLATORIUM

OBRABIAREKI

Temat: Sporządzenie charakterystyki frezarki narzędziowej

FNC- 25.

Studia: dzienne mgr.

Semestr: III

Rok ak.: 2000/2001r

---