Обработка на фрезерных станках

Содержание

Разбираемся, что такое фрезеровка и в чем основная суть фрезерной обработки

Фрезеровка – это один из основных способов обработки твердых материалов для придания деталям нужной формы. Для металлообработки есть множество других распространенных способов – литьё, ковка, резка разными способами, штамповка, обточка. Для деревообработки фрезерование иногда единственный способ вырезать нужную деталь или сделать выборку нужной формы не вручную.

Все о фрезеровании

Знать все о фрезеровании, о том, что это такое, необходимо тем, кто решает сделать заказ промышленному предприятию или обыкновенной мастерской либо же открыть их с нуля. Внимания заслуживают как фрезерная 3D-обработка деталей, так и другие виды этой распространенной манипуляции. Также стоит разобраться с силой резания, с особенностями цилиндрического, плунжерного и выполняемого на станках с ЧПУ фрезерования.

Фрезерная обработка металла: классификация, особенности технологии

Фрезерная обработка металла

Механическая обработка металла — технологически сложный процесс. Эта необходимая часть работы с деталями, которые впоследствии будут использованы в различных сферах. Наиболее распространенной является фрезеровка металла. Заготовка подвергается обработке специальным инструментом — фрезой. Она представляет собой сверло, заточенное под определенным углом, или дисковую пилу нестандартной формы. Многозубчатый прибор, двигаясь на большой скорости за счет работы станка, удаляет слой металла необходимой толщины на заготовке. Фрезеровка — востребованный способ обработки деталей.

Особенности фрезерной обоработки металла

Одним из наиболее популярных методов механической обработки является фрезеровка металла. При такой обработке происходит воздействие на металлическую заготовку специальным режущим инструментом — вращающейся многозубчатой фрезой (фрезером). Двигаясь в направлении подачи станка, фреза срезает слой металла, подлежащий удалению.

Пожалуй, не существует точной классификации данного способа обработки металла. Все может зависеть от того, что будет служить отличительным компонентом. Если учесть, что на фрезерных станках заготовки могут крепиться по-разному, то фрезеровку можно разделить на вертикальную и горизонтальную. В настоящее время практически все предприятия владеют станками и для вертикальной, и для горизонтальной фрезеровки. Кроме того, возможна еще установка фрезы с наклоном под определенным углом. А с учетом того, что существуют разные виды фрез, обработка бывает концевая, торцевая, фасонная, периферийная, и т.д. Способ фрезеровки зависит от типа производимой продукции.

Наряду с фрезеровкой сварщикам будут очень полезны знания об электрохимической обработке металла.

Современные методы работы

Станок универсальный

Еще одна разновидность фрезеровки зависит от направления вращения фрезы и направления движения заготовки. Если движение подачи заготовки совпадает с направлением вращения фрезы, то такая фрезеровка по металлу называется попутной. А если заготовка движется навстречу резцу, то такое фрезерование называется встречным. При встречной фрезеровке поверхность получается не такой гладкой, как при попутной, но зато количество брака существенно уменьшается.

Концевая обработка используется при изготовлении канавок, колодцев, подсечек, окон, карманов. Пазы при этом могут не только проходить сквозь заготовку, но и выходить из одной или нескольких поверхностей. Торцевой метод служит для обработки больших поверхностей, фасонная — для фрезерования профилей.

В настоящее время широко пользуются популярностью услуги фрезеровщика, который качественно и в срок выполнит любую работу по фрезеровке металла.

Виды операций, выполняемых на фрезерных станках

Виды фрезерных работ

Фрезерные станки применяются при операциях обработки различных поверхностей многолезвийным инструментом (фрезой) с получением точности размеров, соответствующей 6-10 квалитету. Шероховатость обработки — Ra 1.25. 20.

Различают следующие виды фрезерных работ:

Все что нужно знать про фрезерный станок

Станкостроение создало сотни разновидностей и моделей фрезерных станков. Они отличаются по габаритам, мощности, конструкции, специализации. Но у всех фрезерных станков, от небольших до сверхтяжелых, есть общие принципы работы. Все фрезерные станки обрабатывают заготовки фрезой, что и дало этой многочисленной группе общее название.

Какие бывают режимы резания при фрезеровании?

Фрезерование — это способ обработки различных поверхностей фрезой. Во время работы станка режущий инструмент с зубьями совершает вращение вокруг своей оси, в то время как материал заготовки поступает на него. В результате происходит отделение слоя металла, сплава или древесины в виде стружки и обработка поверхности. Сегодня большинство станков для фрезерной обработки снабжены числовым программным управлением, что позволяет работать оборудованию бесперебойно в автоматическом режиме. Рассмотрим основные характеристики, влияющие на работу фрезерного станка.

Фрезерная обработка металлов: что такое встречное и попутное направление – виды и схемы

Одной из наиболее распространенных и незаменимых процедур по стали является фрезерная обработка металлов – что это, расскажем в статье. Поговорим об истории и особенностях способа металлообработки, разновидностях.

Что такое фрезерная обработка

В принципе, ручную резьбу по дереву условно можно отнести к фрезерованию. Но есть четкое различие – фрезеровкой называют только те виды обработки, которые проводятся с помощью вращающейся фрезы на ручных или стационарных станках.

Если исключить другие простые приемы деревообработки – пиление, теску, строгание, сверление, то в деревообработке остаются два основных направления.

  • токарная обработка – резьба вращающейся детали для придания нужной формы диаметру детали;
  • фрезерование – формирование линейных (не радиальных), продольных форм.

Область применения фрезерованных деталей безгранична. Такие детали можно встретить во многих сложных современных изделиях. Операция достаточно трудоемкая, но иногда её нечем заменить. Литье или штамповка не даст точных размеров, или этими способами невозможно изготовить такие сложные форматы. Единственным способом остается фрезерование.

Развитие технологии фрезеровки металла

На протяжении длительного периода времени фрезерная обработка осуществлялась в ручном режиме. Человеческий фактор влиял на большое количество брака, неточных срезов. Даже опытные токари не справлялись с криволинейными поверхностями, что затрудняло изготовление многих металлических деталей.

Впоследствии все автоматизировалось. Появление станков с возможностью программирования дало новый толчок к развитию сложной обработки металла. Это упростило работу фрезеровщиков, за все отвечал станок ЧПУ, в который загружали определенную программу.

Современные фрезеровочные станки

На современном этапе во фрезеровочных станках используется луч лазера. Высокоточное оборудование позволяет работать быстро. Но и станки стоят гораздо дороже. Такие станки являются прототипом 3D-принтера. Возможность одновременной работы в трех плоскостях сокращает затраченное время. Работа на этом оборудовании, кроме непосредственной обработки заготовки, подразумевает и верное написание программы.

По планово-экономическим показателям

Фрезерная обработка используется как в условиях мелко- и среднесерийного производства (универсально-фрезерные, консольные, настольно-фрезерные станки), так и при серийном и крупносерийном производстве (токарно-фрезерные станки с модулем ЧПУ, обрабатывающие центры). Покупка высокоточных, производительных станков с числовым программным управлением требует значительных финансовых вложений и оправдана при максимальной загрузке производственных участков.

Назначение

Преимущественно фрезерные станки предназначены для обработки металлов. Из заготовок способом механической обработки вырезаются различные детали самого разного профиля и размеров, в том числе сложные, с прямыми и криволинейными контурами.

фрезерный станок

Кроме механической обработки, различные детали из металла изготавливают и другими способами: литье в формы, штамповка на прессах, вырубка, резка, ковка. Но эти способы не всегда технологически возможны или оправданы. Например, штамповкой, газовой или лазерной резкой нельзя создать объемную деталь, или деталь высокой точности.

Иногда для сплава недопустима термическая обработка (сильный нагрев), так как при этом изменяются свойства металлов. Тогда единственным способом изготовления деталей остается механическая обработка – фрезерование.

Кроме фрезеровки, есть другой вид механической обработки металлов – токарная обработка. Процесс схож с фрезерованием, но при этом резцами вырезаются круглые детали. Как отдельная разновидность, есть совмещенные токарно-фрезерные станки, на которых выполняется как обработка по диаметрам, так и по прямым линиям – пазы, углубления, каналы, шлицы и т.д.

Токарно-фрезерный станок

1. Схемы обработки поверхностей на станках фрезерной группы

Рассмотрим схемы обработки поверхностей на универсальных горизонтально-фрезерном (ГФС; имеет горизонтальную ось вращения фрезы) и вертикально-фрезерном (ВФС; имеет вертикальную ось вращения фрезы) станках.

Горизонтальные плоскости фрезеруют цилиндрическими фрезами на ГФС (рис. 24, а) или торцевыми фрезами на ВФС (рис. 25, а). Горизонтальные плоскости чаще обрабатывают торцевыми насадными фрезами, так как они имеют более жесткое закрепление и обеспечивают плавное, безвибрационное резание. При большой ширине обрабатываемой плоскости используют торцевые фрезы и обработку ведут в несколько последовательных рабочих ходов. Узкие горизонтальные плоскости удобно обрабатывать концевыми фрезами.

Вертикальные плоскости на ГФС обрабатывают торцевыми насадными фрезами (рис. 24, б) или фрезерными головками, а на ВФС – концевыми фрезами (рис. 25, б). Большие по высоте вертикальные плоскости удобнее обрабатывать на ГФС с использованием вертикальной подачи. Обработку небольших по высоте вертикальных плоскостей можно производить на ГФС с помощью концевых или дисковых фрез. Наклонные плоскости небольшой ширины обрабатывают на ГФС одноугловой фрезой.

Широкие наклонные плоскости обрабатывают на ВФС с поворотом шпиндельной головки (рис. 25, в) торцевой насадной или концевыми фрезами. Одновременную обработку нескольких поверхностей (вертикальных, горизонтальных и наклонных) ведут на ГФС (рис. 24, г), установив на оправку набор фрез.

Обработка плоскостей на ГФС

Рис. 24. Обработка плоскостей на ГФС: а – горизонтальных; б – вертикальных; в – наклонных; г – нескольких плоскостей одновременно; д – уступов; Dr – движение резания; Ds – движение подачи

Обработка на ВФС плоскостей

Рис. 25. Обработка на ВФС плоскостей: а – горизонтальных; б – вертикальных; в – наклонных; г – уступов

Фрезерование пазов

Рис. 26. Фрезерование пазов: а, б – прямоугольных; в – полукруглых; г – типа «ласточкин хвост»; д – Т-образных; е, ж – шпоночных

Горизонтальные уступы и пазы обрабатывают дисковыми односторонними (рис. 24, д) и трехсторонними (рис. 26, а) фрезами на ГФС или концевыми фрезами (рис. 25, г; 26, б) на ВФС.

Фасонные пазы с криволинейной образующей обрабатывают на ГФС фасонными дисковыми фрезами (рис. 26, в). Пазы типа «ласточкин хвост» или Т-образные обрабатывают на ВФС (рис. 26, г, д). Вначале концевой фрезой получают прямоугольный паз, затем используют концевую одноугловую фрезу или специальную концевую фрезу для Т-образных пазов.

Шпоночные пазы для сегментных шпонок фрезеруют на ГФС дисковой трехсторонней фрезой (рис. 26, е), для прямоугольных шпонок – на ВФС концевой фрезой (рис. 26, ж).

Обработка заготовки на станке

Раньше сам фрезерный станок работал лишь вручную, поэтому велик был процент брака.

С применением новых технологий и программирования появились новые фрезерные станки – с программным числовым управлением, использование которых облегчило и упростило работу фрезеровщиков.

Сейчас стал доступен и применен новый вид обработки – с помощью лазера, так на новых станках рабочий орган (фреза) полностью заменили на лазер. Лазер дает более точную обработку заготовки и соответственно меньший процент брака.

Лазерная обработка поверхности заготовки позволила совместить в один процесс обработку на токарном и фрезерном станках, и теперь появился новый термин «фрезерно-токарная обработка материала».

Основные технологические этапы

Все работы по фрезеровке начинаются с определения размеров будущей детали или изделия.

При фрезеровке ручным инструментом, в основном в деревообработке, чаще всего работают без чертежей и даже эскизов. Достаточно представлять и понимать нужный результат, определиться с размерами. На фото ниже – простейшая фрезеровка по дереву, скругление кромки:

фрезеровка по дереву

В промышленном производстве обязательно используются чертежи будущего изделия. Поэтому станочник-фрезеровщик должен уметь не только работать на станке, но и читать чертежи. Требуется и достаточно высокая квалификация станочника.

При работе на современных станках с ЧПУ требуются электронные версии чертежей и соответствующее ПО. Здесь ручные навыки станочника отходят на второй план. А самым важным становится компетенция в современных компьютерных системах. Хотя навыки ручной работы также требуется – нужно установить фрезу, разместить заготовку, контролировать процесс обработки.

После определения размеров при любом виде фрезерования подбирается и устанавливается подходящая фреза. Заготовка размещается на рабочем столе и происходит собственно обработка.

Этапы процесса

Черновое

Такой вариант обработки носит, скорее, предварительный характер. Он не позволяет добиться довольно высокой точности заготовки, но это и не требуется обычно. На первый план выходит подготовка к формированию необходимых структур и плоскостей. Инструмент подают довольно интенсивно.

Обязательно должны быть устранены на этой стадии все дефекты, которые могут оставаться к тому моменту.

Получистовое

Этот подход нужен, чтобы сократить искажения погрешностей геометрических форм. Пользуются им и для борьбы с пространственными отклонениями. Шероховатость поверхности в итоге уменьшается до 2,5 мкм. Отмечается также повышение плоскостности. Отклонения от нее снижаются максимум до 0,2 мм на 1 м протяженности обрабатываемых конструкций.

Чистовое

Речь идет об окончательном этапе технических манипуляций либо о подготовке к решающей отделочной обработке. Как раз на этой стадии определяются финальные размеры и контуры изделий. Что не менее важно, именно она связана с определением оптимальной шероховатости и отклонений.

Для финальной обработки обычно используют торцевые или концевые фрезы. Чаще всего такую работу выполняют на станках с ЧПУ.

Оборудование для фрезеровки

Обработка осуществляется на фрезерных станках, которые предназначены для фрезерования поверхностей крышек, рычагов, планок, кронштейнов и корпусов простой конфигурации; различных контуров сложной конфигурации (типа шаблонов, кулачков и т.п.); поверхностей корпусных деталей. Технологические характеристики станков фрезерной группы определяются компоновкой, конструкцией, классом точности станка и техническими особенностями системы ЧПУ.

Фрезеровка металла ЧПУ отличается высокой производительностью и дает возможность получать в результате обработки поверхность правильной геометрической формы. Фрезы, которые оснащены современными режущими материалами (минералокерамикой, синтетическими сверхтвердыми), позволяют обрабатывать материалы, закаленные до высокой твердости. В данном случае фрезеровка может заменять шлифование.

Фрезерные станки делятся на два основных типа: станки общего назначения и специализированные. К первому типу относятся такие станки, как консольные, бесконсольные, продольно-фрезерные и станки непрерывного фрезерования (барабанные или карусельные). Ко второму типу станков относят станки зубофрезерные, копировально-фрезерные, резьбофрезерные, шлицефрезерные, шпоночно-фрезерные, и другие. Типоразмеры станков могут отличаться размерами обрабатываемой заготовки или площадью рабочей поверхности стола.

Обработку металла фрезерованием вне производственных помещений (в гараже, на даче и т.п.) можно выполнять специальным инструментом — ручным фрезером. Он представляет собой небольшое ручное переносное электрическое устройство. Фрезеровка металла ручным фрезером может применяться при обработке длинномерных листов и труб диаметром от 180 мм. Например, можно обрабатывать торцевые поверхности или отфрезеровать кромки под сварку.

По цикличности обработки

Различают следующие виды фрезерных работ по металлу и другим материалам:

  • Прерывистый цикл: характеризуется вспомогательным обратных ходом, необходим останов и выключение станка для снятия/закрепления заготовки (универсальные, резьбофрезерные, фрезерно-сверлильные станки).
  • Непрерывный цикл: фрезерные работы выполняются одновременно с процессом установки/снятия деталей (горизонтальные обрабатывающие центры, вертикальные центры с несколькими столами).

Устройство

Простейшая схема традиционной (классической) компоновки двух основных типов фрезерных станков:

Устройство фрезерных станков

А) горизонтально-фрезерный станок, с горизонтальным расположением шпинделя, который вращает фрезу.

Нумерация основных узлов:

  1. Стойка (основная несущая часть станины).
  2. Щиток (люк) доступа к коробке скоростей.
  3. Хобот, верхняя часть несущей станины.
  4. Тиски зажима заготовки.
  5. Бабка фиксации вала горизонтального шпинделя.
  6. Салазки рабочего стола для перемещения тисков с заготовкой.
  7. Консоль.
  8. Расположенные внутри консоли червячные или винтовые механизмы перемещения стола с заготовкой вперед/назад, влево/вправо и вверх/вниз.

Б) Вертикально фрезерный станок. Шпиндель расположен вертикально, как у сверлильного станка.

Нумерация основных узлов:

  1. Стойка (основная несущая часть станины).
  2. Щиток (люк) доступа к коробке скоростей.
  3. Хобот, верхняя часть несущей станины.
  4. Шпиндель, на котором крепится фреза.
  5. Тиски зажима заготовки.
  6. Салазки рабочего стола для перемещения тисков с заготовкой.
  7. Консоль.
  8. Расположенные внутри консоли червячные или винтовые механизмы перемещения стола с заготовкой вперед/назад, влево/вправо и вверх/вниз.

Электродвигатель расположен сзади станка или внутри стойки, от модели. От двигателя через шкивы клиноременной передачи вращение передается на коробку скоростей. На разных станках может быть от 6 до 19 и более скоростей. Для обработки разных сплавов и операций подбирается оптимальная скорость вращения шпинделя.

Станки с горизонтальным шпинделем лучше подходят для продольной выборки пазов, ниш, шлицев.

Вертикальные фрезеры лучше справляются с выборкой по стенкам высоких заготовок, внутри заготовок, обработкой глубоких внутренних полостей.

О разбросе возможностей говорит мощность электродвигателей на разных станках – от 0,75 кВт до 14 кВт и более на спецстанках.

Назначение фрезерной обработки

Преимущество этого метода отделки в том, что с помощью разных инструментов и технологий (схем резания) можно выполнять множество процедур. Универсальность, помимо этого, заключается в том, что большинство современных станков с ЧПУ предназначены не только для металлообработки, но и для работы по дереву, пластмассе, стеклу и прочим материалам.

Основная задача фрезеровки – механическое снятие с поверхности верхнего слоя посредством фрезы или более современных лезвий. Что можно сделать с помощью разных схем фрезерования:

  • распил детали на два и более элемента;
  • шлифовка – применяются специальные насадки с мелким абразивным веществом;
  • наносить специальную гравировку, узоры;
  • просверлить отверстие с последующим нанесением внутренней и внешней резьбы, и многое другое.

У фрезеровщика всегда есть большой набор фрез (они могут быть многозубчатые, режущие). В зависимости от того, как оснастка установлена в оборудовании (горизонтально, вертикально), будет производиться обработка. Помимо этого, если режущая кромка будет установлена в определенном направлении, то можно говорить про угол резания. Среди классических можно выделить цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а остальные – более сложные.

Перечислять сферы применения фрезеровки бессмысленно, поскольку аппарат применяется при изготовлении как крупных, так и мельчайших изделий, которые, в свою очередь, могут использоваться в абсолютно разных производственных процессах, как то: автомобилестроение, станкостроение, металлообработка и даже ювелирные мастерские.

Основным преимуществом использования фрезерования является то, что обрабатывать можно любой материал вне зависимости от его прочности. В зависимости от заготовки, а именно ее формы и стройматериала, подбирают фрезу.

фрезеровка это

Сейчас считается популярной фигурная резка алюминия, потому что этот металл очень легкий, он используется в архитектуре, дизайне помещений. Он отличается достаточной прочностью, но при этом прост в металлообработке, имеет малый вес и низкую температуру плавления. Алюминий не только можно вырезать фигурным способом, но и делать гравировку, узор, не оставляя на поверхности заусенцев.

Стоит отметить, что большинство станков ЧПУ легко перенастроить к другим материалам. Набирает популярность трехмерная фрезеровка пластика. Из него делаются элементы для салона автомобиля, различные корпусы.

К преимуществам следует отнести:

  • Высокую скорость обработки.
  • Небольшую себестоимость работ.
  • Большое многообразие схем и процедур.

Виды фрезерования на станках

Разделяют три основных вида фрезерования.

  1. Концевое. Имеет название от используемой концевой фрезы с режущим торцом (концом). Применяется для выборки прямоугольных пазов, криволинейных отверстий и окон, карманов и ниш разного назначения.
  2. Торцевое. Это обработка больших поверхностей цилиндрическими фрезами с прямыми, достаточно большими режущими кромками. Обрабатываются кромки, боковые и горизонтальные поверхности и торцы заготовок, потому операция называется торцевой фрезеровкой.
  3. Фасонное. Самый сложный вид обработки. С его помощью изготавливают изделия любой конфигурации. Это могут быть спиральные зубцы червячной передачи, фигурная выборка деревянного плинтуса или перил. Применяются фрезы самых разных профилей, в том числе сборные модульные.

В металлообработке иногда к фрезерованию относят резку металла с помощью фрезы. Но такая операция может выполняться большим множеством разных способов как в металло, так и в деревообработке, поэтому операция относится к фрезеровке условно.

индустриальный портально-фрезерный станок 1978 года выпуска

Индустриальный портально-фрезерный станок 1978 года выпуска.

Станкостроение сегодня предлагает сотни вариантов самых разных станков с ЧПУ для обработки любых материалов. От самых маленьких для небольших домашних мастерских, до мощных для промышленного производства.

Основные серии таких станков:

  • легкие;
  • профессиональные;
  • промышленные;
  • специальные.

Легкие (среди них наилегчайшие) стоят от 150 тыс. руб.

Профессиональные – это промежуточный вариант между легкими и промышленными вариантами. К ним относятся и фрезеро-гравировальные станки по дереву стоимостью от 200 тыс. руб. до 600 тыс. руб.

Промышленные — для поточного производства, стоят более 1 миллиона руб.

Специальные чаще всего конструируются индивидуально под конкретные задачи и детали. Такими являются станки для фрезеровки камня, а также небольшие сверхточные для ювелирных изделий.

Виды фрезерных работ

Зачистка плоскостей

При выполнении этой работы для плоских поверхностей очень важно добиться тех же геометрических параметров, которые закреплены в чертежах и иной технической документации. Отклонения не могут превышать нормативных допусков, предписываемых для конкретного оборудования. В некоторых случаях дополнительная зачистка производится с помощью фрезерных кругов. Без предварительной зачистки совершенно невозможно формировать полости, отверстия и карманы. О более сложных технических манипуляциях тем более речи нет.

Обработка объемных деталей

Сформированные по методике 3D фигуры и композиции сразу привлекают внимание и очаровывают. Это касается в равной степени как деревянных, так и металлических деталей. Но точно так же не вызывает сомнений, что трехмерная фрезеровка отличается повышенной сложностью.

Преимущественно такой метод применяется по дереву, а не по металлу. Фрезы способны выработать какой угодно внешний вид, включая и впадины, и подъемы.

Принцип работы

Способ обработки на таких станках прост – фреза снимает с заготовки «все ненужное», создавая деталь с размерами, точно соответствующими чертежу. Для этого требуется выполнить несколько условий:

  1. Сплав фрезы должен быть значительно прочнее металла или сплава заготовки.
  2. Должен быть правильно подобран профиль (форма) фрезы, количество зубьев.
  3. Переключением скоростей вращения шпинделя подбирается оптимальная скорость обработки.
  4. Заготовка должна абсолютно точно располагаться и перемещаться относительно фрезы. При этом крепление заготовки должно быть достаточно прочным.

Процесс фрезерной обработки:

Процесс фрезерной обработки

Любое отклонение приведет к выборке в ненужном месте, и заготовка попадает в брак.

Поэтому большое значение имеют параметры рабочего стола. Шпиндель и механизмы подачи заготовки к фрезе не должны иметь люфтов. Салазки должны перемещаться без малейших отклонений. От того, насколько точно работают эти узлы, зависит класс точности станка. В металлообработке есть 5 классов точности для станков:

  1. Н – нормальная точность.
  2. П – повышенная.
  3. В – высокоточные станки.
  4. А – повышенная высокая точность.
  5. С – мастер-станки, самые высокоточные.

Фрезерные станки классов В, А, С используют в цехах с постоянной температурой и влажностью, так как большой температурный ход приводит к сужению и расширению металлических частей станка на минимальные величины, но это уже недопустимо для сверх высокоточных станков, допуски на которых составляют сотые доли мм.

Точность обработки на станках старого типа зависела не только от станка, но и от квалификации фрезеровщика. Далее стали появляться вспомогательные механизмы и приспособления, станки с полуавтоматической и автоматической подачей, с ЧПУ (числовое программное управление).

Современные станки, работающие по компьютерным программам, имеют другой принцип работы. Заготовка может крепиться неподвижно, а её обработку проводит подвижная в трех координатах фреза. Такие станки работают с минимальным участием человека (загрузка ПО, расположение заготовки, включение и контроль) и могут сделать деталь любой сложности с высокой точностью. Это вывело технологии фрезерной металлообработки на новый уровень.

3. Особенности процесса и режимы резания при фрезеровании

Особенностями процесса фрезерования является прерывистый характер процесса резания каждым зубом фрезы и переменность толщины срезаемого слоя. Каждый зуб фрезы участвует в резании только на определенной части оборота фрезы, остальную часть проходит по воздуху, вхолостую, что обеспечивает охлаждение зуба и дробление стружки.

При цилиндрическом фрезеровании плоскостей работу резания осуществляют зубья, расположенные на цилиндрической поверхности фрезы. При торцевом фрезеровании плоскостей работу резания осуществляют зубья, расположенные на цилиндрической и торцевой поверхностях фрезы. К режимам резания при фрезеровании относят скорость резания, подачу (минутную, на оборот и на зуб), глубину резания и ширину фрезерования В. Скорость резания, мм/мин, рассчитывается как окружная скорость вращения фрезы:

где Dф – наружный диаметр фрезы, мм; n – частота вращения шпинделя станка, мм/об.

Зависимости между подачами: минутной Sм, на оборот So и на зуб Sz:

где z – число зубьев инструмента.

Влияние диаметра фрезы на производительность обработки неоднозначно. С увеличением диаметра фрезы повышается расчетная скорость резания при постоянной стойкости; это объясняется тем, что уменьшается средняя толщина срезаемого слоя, улучшаются условия охлаждения зуба фрезы, так как удлиняется время нахождения зуба вне зоны резания.

С целью повышения производительности лучше выбирать фрезы большего диаметра, поскольку с увеличением скорости резания пропорционально увеличиваются частота вращения фрезы и минутная подача (при пропорциональном увеличении числа зубьев фрезы). Возможности увеличения диаметра фрез ограничиваются мощностью и жесткостью станка, размерами инструментального отверстия в шпинделе станка.

Попутное и встречное фрезерование металла: что это такое

Это два самых распространенных вида, которые уже своим названием характеризуют основное отличие. По пути, то есть по подаче, как говорят многие фрезеровщики, – это способ отделки, в ходе которого фреза вращается в ту же сторону, в которую направлен ход заготовки. У метода есть преимущества:

  • Естественным образом происходит прикрепление обрабатываемой стали к станине, поэтому нет необходимости очень сильно закреплять изделие к столу.
  • Износ зубьев у режущей кромки незначительный, потому что вдоль движения они затупляются намного меньше.
  • Припуск снимается очень плавно, поэтому на покрытии поддерживается оптимальный уровень шероховатости.
  • Легкое стружкоотведение – стружки не лезут под нож.

К недостаткам следует отнести:

  • Не подходит для металлообработки грубых, неподготовленных поверхностей, то есть для обдирочных работ.
  • Твердые включения могут затупить лезвие.
  • Необходима высокая жесткость станка, чтобы не было сильных вибраций.
  • Минимальное количество зазоров.

фрезерная обработка

Встречное фрезерование металла – это направление фрезы на встречу движения заготовки. Основные характеристики: производительность повышается, а вместе с тем увеличивается и износ оснастки.

  • Мягкий процесс резания с небольшой нагрузкой на механизм.
  • Сырье в ходе работы подвергается небольшой деформации, что упрочняет материал.
  • Сила резки уходит частично на отрыв шаблона от стола, поэтому нужна надежная фиксация.
  • Нельзя использовать высокий режим с большой скоростью, потому что быстро происходит износ фрезы.
  • Стружка сходит в неудобную сторону – она может попасть в зону резания.

Когда какой тип применяется

Способ применяется в зависимости от материала и от степени металлообработке. При первичной (обдирочной) обработке стали лучше применять встречный вариант, в то время как при последующем движении рекомендовано использовать метод «по пути».

Когда вы работаете с мягким типом металла, лучше работать попутной технологией, а если есть твердые включения – идти навстречу заготовке.

3D-фрезеровка

Современные 3-6 осевые 3D станки с ЧПУ вывели такой способ обработки разных материалов на принципиально новый уровень. Сегодня нет деталей, которые не могут сделать такие станки. С их помощью делают даже скульптуры.

Самые важные моменты – правильный подбор фрез для разного материала и соответствующее ПО. На рынке есть как бесплатное ПО, в том числе с открытым кодом для возможной доработки, так и платные пакеты, созданные специально для изготовления конкретных деталей и задач.

Основные стандарты ПО: CAM System и система CAD

Как вариант, предлагаются программы для бесплатного тестирования в течение месяца.

Возможности такого станка в деревообработке можно увидеть в следующем видео:

Классификация и виды фрезерных работ

В основном специалисты классифицируют деятельность по выбранной фрезе. Можно различать фрезерование:

  • Торцовое. В этом случае с помощью лезвий создаются канавки, подсечки и прочие боковые элементы вырезки стали. Также срезаются торцы.
  • Концевое. Для вырезания уступов по вертикали и по горизонтали.
  • Цилиндрическое. Для обработки прямых или фигурных поверхностей.
  • Зубчатое – создание зубцов на колесах и иных деталях.
  • Фасонное. С помощью соответствующего инструмента делаются фаски (сферы, эллипсы и пр.).

Это неполный перечень видов работ. В зависимости от типа оснастки может быть произведена отделка сверлом, зенкер, отрезными фрезами, криволинейными типами, двойными дисками и другими.

Кроме того, существует классификация по способу установки инструмента – горизонтальное, вертикальное или по диагонали, то есть под углом.

фрезерование это

Технологические этапы процесса

Работа фрезеровщика начинается с анализа детали и вида работ. В соответствии с полученными данными подбирается тип фрезы. Режущий элемент надежно фиксируется на шпинделе станка. После этого происходят следующие технологические этапы:

  • на станину закрепляется металлическая заготовка;
  • шпиндель фрезеровочного станка включается на небольшой скорости вращения;
  • деталь на станине подводится к фрезе до минимального соприкосновения для проверки перед началом работы;
  • станина отодвигается, шпиндель останавливают;
  • выставляются необходимые параметры резки (глубина, скорость вращения шпинделя);
  • после включения станка заготовка вновь подводится под фрезу, начинается процесс обработки.

Если речь идет о лазерном станке ЧПУ, процесс может проходить в двух вариациях:

Детали для фрезеровки

  • в обозначенном месте луч лазера выжигает необходимую форму, после чего каемка шлифуется;
  • лазер снимает слои металла с заготовки, проходя по одному и тому же месту несколько раз.

Финансовые и временные затраты на фрезерование металлических заготовок зависит от сложности геометрии будущей детали. Необходимо также всегда учитывать опыт мастера и наличие необходимого оборудования. Только прошедшие специальное обучение работники имеют доступ к данным станкам.

4. Виды фрез, их элементы и геометрия

Фреза – многолезвийный инструмент, у которого по окружности или на торце расположены режущие зубья, представляющие собой простейшие резцы. На рис. 28 показаны основные типы фрез, применяемых в машиностроении.

Фрезы подразделяют по типам: цилиндрические (рис. 28, а, б) и торцевые (рис. 28, е), предназначенные для обработки плоских поверхностей; дисковые (рис. 28, вд), концевые (рис. 28, ж) и угловые – для обработки пазов, канавок и шлицов; фасонные – для обработки фасонных поверхностей; модульные (рис. 28, з) – для нарезания зубьев; червячные (рис. 28, и) – для нарезания зубьев цилиндрических и червячных колес.

Зуб 4 цилиндрической фрезы (рис. 28, а) имеет режущую кромку 2; переднюю 1, заднюю 3 и затылочную 5 поверхности. Между зубьями фрезы находится канавка 6. В сечении фрезы рассматриваются следующие углы: передний γ, задний α, заострения β и резания δ.

Передний угол γ служит для облегчения схода срезаемых элементов стружки и уменьшения их усадки.

При обработке стали γ = 10–20°, чугуна – γ = 10–15°. Для твердых материалов угол γ принимают меньшим, чем для мягких.

Задний угол α выбирают с таким расчетом, чтобы снизить трение между затылочной поверхностью зуба и поверхностью резания. Для различных фрез угол α = 12–25°.

Зубья цилиндрических фрез могут быть прямыми и винтовыми под углом наклона ω к оси фрезы (см. рис. 28, б). У цилиндрических фрез угол ω = 30–40°, у дисковых и торцевых ω = 10–25°.

Фреза изготавливают цельными из инструментальных сталей и сборными, у которых зубья выполняют из быстрорежущих сталей или оснащают пластинками из твердых сплавов и закрепляют в корпусе фрезы пайкой или механически (ГОСТ Р 53413–2009).

Основные типы фрез

Рис. 28. Основные типы фрез: а – цилиндрическая прямозубая, где 1, 3, 5 – соответственно передняя, задняя и затылочная поверхности; 2 – режущая кромка; 4 – зуб; 6 – канавка; α – задний угол; β – угол заострения; γ – передний угол; δ – угол резания; ω – угол наклона зубьев к оси фрезы; б – цилиндрическая с винтовыми зубьями; в – дисковая пазовая; г – дисковая двухсторонняя; д – дисковая трехсторонняя; е – торцевая; ж – концевая; з – пальцевая модульная; и – червячная

Фреза с прямыми зубьями врезается в обрабатываемую поверхность сразу по всей длине зуба, что приводит к переменной (толчковой) нагрузке на станок и некоторому ухудшению качества обработанной поверхности. Фрезы с винтовыми зубьями работают более плавно, так как зубья фрезы врезаются в деталь постепенно, при этом станок нагружен равномернее.

Оборудование

Основное оборудование, разумеется, сам фрезерный станок или ручной фрезер.

Основные комплектующие – фрезы разного назначения и профиля. Однако не существует технологических линий и маленьких производств, состоящих только из одного станка.

Перед тем, как заготовка попадает на обработку, чаще всего её готовят на другом оборудовании.

  • форматно-раскроечные станки; или ручные дисковые пилы;
  • газовая резка или лазерная резка металла.

Иногда требуется подготовить заготовку и по толщине. Тогда её подгоняют под нужный размер на следующем оборудовании:

  • древесина – обрезка на циркулярных станках или ленточных пилах, строгание на фуговальном станке или рейсмусе;
  • металл – обрезка по толщине разными способами, предварительная черновая фрезеровка.

Стационарные станки

Кроме вышеописанных современных станков с ЧПУ, которых большое множество, есть также более простые варианты.

Это простейшие фрезерные станки по дереву, состоящие из стола, двигателя, вала посадки фрезы и направляющей для ручной подачи заготовки. А также вариант с установкой ручного фрезера в стол в перевернутом состоянии.

Более сложные – промышленные фрезерные станки для дерево и металлообработки. Могут иметь автоматическую подачу заготовок, регулирование положения фрезы, позиционирование заготовок и т.д. Достаточно много таких старых станков, выпушенных до 21 века, до сих в рабочем состоянии. Хотя их остается все меньше.

Ручные фрезеры

Этот вид инструмента иногда называют «фрезерная машина». Это так, потому что ручной фрезер представляет собой полностью самодостаточный инструмент. В нем есть все, что и в стационарном станке:

  • собственный электродвигатель;
  • вращающийся шпиндель с креплением для разных фрез;
  • рабочая площадка с регулировкой глубины погружения фрезы.

Этот инструмент предназначен для ручных работ, потому сравнивать его с крупными промышленными станками нет смысла. Со своими задачами ручной фрезер справляется в полной мере. Более того, он имеет свой ряд преимуществ перед стационарными вариантами:

  • мобильность, возможность работы в любом месте;
  • возможность обрабатывать крупногабаритные заготовки, которые не умещаются на рабочий стол стационарных станков;
  • огромная многофункциональность. В отличие от специальных станков, ручным фрезером можно выполнять все основные операции по фрезерованию мягких материалов;
  • доступность по цене. Стоимость ручного фрезера в десятки, иногда в сотни раз меньше стоимости стационарных станков;
  • компактность. Для работы и хранения этого фрезера не требуется больших площадей. Когда им не работают, его просто убирают в сторону, освобождая площадь.

Современные производители предлагают самый широкий выбор такого инструмента разной мощности, от 350 Вт до 2500Вт.

Кроме универсальных, есть также модели специального назначения – ламельные, кромочные, присадочные.

По точности размеров и качеству получаемых поверхностей

Для предварительной обработки заготовки используют черновое фрезерование. Ему характерны более высокая мощность и глубина резания, шероховатость получаемой поверхности — Ra 6.3. 20. Требуется оборудование большой жесткости и мощности. При вращении на относительно небольших оборотах, фреза с напайками или сменными пластинами снимает большую толщину металла.

Чистовое фрезерование дает более точный квалитет размеров (6-7) и более высокую чистоту поверхности — Ra 1,25…1,6. Снимаемый слой металла при чистовых фрезерных операциях — минимальный, скорость резания — высокая.

И чистовое, и черновое фрезерование — операции, выполняемые на одном или разных станках. Получистовая обработка – это комбинация двух видов обработки, обычно различным инструментом.

Точность результата всех видов фрезерных работ зависит не только от режимов обработки, но и от параметров и технических характеристик самого фрезерного станка (станки нормальной точности и прецизионные фрезерные станки), от применяемого инструмента и от правильности базирования и перемещения детали.

фрезерование в вертикальном и горизонтальном шпинделе

Классификация по типу обрабатываемого материала

Самые распространенные материалы для фрезерной обработки – металлы и дерево.

Метало – и деревообрабатывающие фрезеры имеют значительные отличия по числу оборотов шпинделя. Металл обрабатывается при оборотах фрезы до 3000 об/мин, дерево в 10 раз больше. Причем чем выше обороты, тем чище деревообработка. Фреза по металлу при таких оборотах сгорит или сломается.

Кроме этих материалов, современное станкостроение предлагает фрезеры для обработки практически всех производственных материалов. На деревообрабатывающих станках можно работать с материалами, схожими по плотности и прочности с древесиной:

  • МДФ, ДСП, ЛДСП, ОСП, ДВП, фанеру;
  • некоторые виды пластиков и пластмасс;
  • оргстекло и композитные материалы.

Специальные станки есть для обработки сверхтвердых материалов: гранит, мрамор, другие натуральные и искусственные камни.

На изображении фрезер по камню в работе:

Фрезер по камню в работе

Отдельное направление – ювелирные фрезерные станки для обработки полудрагоценных и драгоценных камней и металлов.

Простые фрезерные станки образца 20 века сегодня почти не производятся. Однако по-прежнему работают во множестве мастерских, на производствах. Современные, с ЧПУ выпускаются все больше. И есть возможность выбора наиболее подходящего варианта. Для покупателя открыт весь мировой рынок такого оборудования. Современные техника этого профиля выпускаются и в России.

Получить консультацию

по инструменту, методам обработки, режимам или подобрать необходимое оборудование можно связавшись с нашими менеджерами или отделом САПР

Также Вы можете подобрать и приобрести режущий инструмент и оснастку к станку, производства Тайваня, Израиля

Фрезерование материалов

Материал фрезы должен быть прочнее обрабатываемого материала. Если для мягких материалов это не проблема, то в металлообработке для изготовления фрез используются специальные сверхпрочные сплавы. Некоторые станки оснащены системой смазки обрабатываемой поверхности и фрезы масло-водяной эмульсией. Она смазывает место реза, удаляет мелкую стружки и охлаждает фрезу.

Дерево

Это мягкий материал. Его обрабатывают как ручными фрезерами, так и мощными индустриальными станками.

Ручным фрезером можно делать практически все виды фрезерных работ, но в небольших объемах.

На промышленных станках поточно делается погонаж – вагонка, половая доска с соединением паз/шип, плинтуса, уголки, круглые изделия за два прохода полукруглой фрезой и т.д.

Несмотря на мягкость материала, фрезы изготавливают из твёрдых сплавов для того, чтобы они долго сохраняли остроту и меньше стирались от трения. Как правило, это «быстрорезы», сплавы типа Р6М5, Р6МЗ и Р12 (HSS в западной маркировке) – сталь с содержанием вольфрама, молибдена и ванадия в разных пропорциях.

Фанера

Фанерные листы – это крупногабаритный материал небольшой толщины. Иногда требуется фрезеровка кромок, вырезка несквозных и сквозных орнаментов, криволинейных или прямых линий. Для работы с большими листами лучше подходят ручные фрезеры. Лучше передвигать небольшой инструмент относительно листа, чем громоздкий лист относительно стационарного фрезера.

Фрезерование фанеры

Для фанеры используются универсальные фрезы (твердое дерево, фанера, МДФ и т.д.). Твёрдые клеящие смолы фанеры могут быстрее затупить фрезу, чем при работе с деревом. Поэтому лучше использовать качественные фрезы из более твердых сплавов.

Мебельный щит

Мебельный щит – это древесина, склеенные между собой деревянные брусья. Обрабатывается так же, как дерево. Если лист крупногабаритный, лучше использовать ручной фрезер, как и в случае с большими листами фанеры.

МДФ, ОСП, ламинированное ДСП (ЛДСП) и простое ДСП

Это схожие по структуре дерево содержащие материалы. В их основе измельченная древесина, опилки или стружки, спрессованные и склеенные под давлением при определенной температуре клеящими смолами. Отличие в размерах частиц древесины и способе изготовления. Фрезеруются так же, как фанера. Используются либо универсальные, либо специальные для таких материалов фрезы.

Крайне нежелательно допускать перегрева фрезы, чтобы предотвратить горение клеящих смол, древесины и выделения едкого дыма. Перегрев фрезы возможен при слишком быстром перемещении фрезы, слишком сильных оборотах или при затупившейся режущей кромке фрезы.

Влияние режимов резания на результаты работ

Если установлен станок старого типа, то его наладка происходит вручную перед каждой новой процедурой. От верности движений мастера зависит:

  • Снятие определенной толщины слоя за один проход.
  • Скорость вращения инструмента (обороты шпинделя).
  • Плавность и направление подачи заготовки.

В основном все параметры занесены в таблицы, но они имеют свои погрешности, особенно если взята некачественная сталь, оборудование обладает недопустимым уровнем вибрации, то есть плохим креплением, а также выбран старое приспособление.

Чтобы не допускать таких ошибок, выгоднее приобрести станок с ЧПУ.

что такое фрезеровка

Сопровождающие явления

Есть процессы, которые могут повлиять на качество результата:

  • Стружка. Если она попадает в зону резания, то может сделать деталь дефектной или повредить саму режущую кромку.
  • Наклеп. Из-за увеличения температуры в зоне резки происходит повышение твердости края при снижении его прочности.
  • Трение и вибрации – они естественным образом приводят к более медленному процессу.

фрезерование что такое

Защита обрабатываемых изделий и инструмента

  • Использовать вещества и жидкости для смазывания и охлаждения рабочей зоны.
  • Заранее предусмотреть отвод стружки.
  • Использовать виброгасители.

Все это вместе с правильным подбором режима поможет избежать основных сопровождающих явлений.

Возможности процедуры

В статье мы рассказали про фрезеровку – что это такое и какие обширные сферы применения она имеет. Теперь мы предлагаем каждому читателю опробовать все возможные функции на своем универсальном станке.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Егор Новиков
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий