Обработка деталей на фрезерных станках

Содержание

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.

Обработка заготовок на фрезерных станках

Фрезерование – высокопроизводительная обработка поверхностей многолезвийным инструментом – фрезой. Фрезерованием обрабатывают горизонтальные, вертикальные и наклонные плоскости, фасонные и винтовые поверхности, нарезают шлицы и зубчатые колеса, получают винтовые канавки и пазы. При фрезеровании главное движение вращения совершает инструмент; поступательное движение подачи придается заготовке в направлении любой из координатных осей.

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.

Фрезерование металла

Многим людям необходимо знать, что это такое — фрезерование металла. Не менее значимый момент — то, как проводится обработка заготовок, каковы ее основы для начинающих. Отдельный момент — общие правила фрезерования на станках с ЧПУ.

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.

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.

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.

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).

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

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 понятия.

Фрезерование (фрезеровка) – это способ обработки плоскостей, пазов, фасонных поверхностей, шлицев, а также любых других поверхностей, отличных от тел вращения, позволяющий получить чистоту поверхности 4—6-го и 3—4-го классов точности.

Процесс резания при фрезеровке характеризуется следующими особенностями:

1. Фрезеровка является способом многолезвийной обработки: при этом в процессе резания находится несколько зубьев одновременно. Чем больше число зубьев, тем меньше интенсивность переменных нагрузок, выше плавность резания.

2. Периодически повторяющимся процессом резания режущими кромками по циклу – нагрузка с последующей паузой.

3. Периодически повторяющимся процессом врезании зуба в металл, что приводит к ударной нагрузке на режущую кромку, а также при наличии радиуса скругления к определенному периоду скольжения зуба без процесса резания. В схемах фрезеровки, где удельный вес такого явления велик, это ведет к ухудшению условий работы инструмента и вызывает его повышенный износ.

4. Переменностью нагрузки на режущую кромку за одни цикл резания, обусловленной переменной величиной площади срезаемого слоя: у прямозубых фрез переменной является только толщина среза, а у фрез с винтовым зубом – переменными являются и толщина среза и длина контакта режущей кромки с заготовкой.

Этапы технологического процесса

Но все равно в большинстве случаев фрезерная обработка подразумевает использование механических приспособлений. Раньше всего заготовки аккуратно подводят к рабочей зоне. Фреза в этот момент уже должна вращаться. После отведения стола отключают шпиндель и вновь включают его лишь после задания нужной глубины прореза. Следующий шаг — подводка стола с закрепленным на нем изделием к стыковке с фрезой.

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.

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.

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.

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.

Схемы фрезеровки.

При работе цилиндрическими, коническими, дисковыми и фасонными фрезами различают следующие схемы фрезерной работы по металлу:

1. Фрезеровка против подачи – встречная фрезеровка (фиг. 1, а), когда движение работающих зубьев фрезы при ее вращении направлено против направления подачи. При фрезеровке по этой схеме зуб работает из-под корки, что облегчает процесс обработки заготовок с упрочненным поверхностным слоем. Вместе с тем резание сопровождается повышенными вибрациями, так как сила резания стремится оторвать заготовку от стола, создавая переменную нагрузку определенной частоты (фиг. 1, б).

2. Фрезеровка по направлению подачи – попутное фрезерование, когда направление движения работающих зубьев совпадает с направлением подачи. При работе по этой схеме зуб сразу подвергается максимальной нагрузке. Однако при обработке заготовки, не имеющей на поверхности твердого поверхностного слоя, эта схема дает повышение стойкости инструмента, чистоты и точности обработки.

При работе торцовыми и концевыми фрезами необходимо различать симметричную (фиг. 2, а и 6) и несимметричную (фиг. 2, в и г) фрезеровку.

Симметричную фрезеровку разделяют на симметричную полную (фиг. 2, а), когда t = D, и симметричную неполную, когда t < D (фиг. 2, б).

Торцевую фрезеровку жаропрочных и титановых сплавов ведут при наличии высокой жесткости системы по схеме неполного несимметричного попутного фрезерования (фиг. 2. г) при t≤ (0.4 – 0,6) Dи k→ 0. Это обеспечивает плавный выход режущих кромок из металла, уменьшение вибраций, повышение стойкости инструмента и чистоты обработки.

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.

Основные элементы срезаемого слоя при фрезеровании (фиг. 1, 2).

Угол контакта фрезы ψ в град – центральный угол, равный дуге соприкосновения с деталью.

Глубина резания t в мм – величина срезаемого слоя материала, соответствующая длине дуги резания ψ и измеренная в направлении перпендикулярном к обрабатываемой поверхности.

Ширина фрезерования В в мм – ширина обрабатываемой поверхности, измеренная в направлении, параллельном оси фрезы. Для цилиндрических фрез эта величина равна величине зоны контакта фрезы с деталью в направлении, параллельном оси фрезы, а для дисковых – равна ширине фрезеруемого паза.

Ширина среза в мм – длина соприкосновения режущей кромки зуба с обрабатываемой деталью. Для цилиндрической прямозубой фрезы b = В, для цилиндрической с винтовым зубом b ≠ В и является переменной величиной.

Толщина среза a в мм – расстояние, измеренное в радиальном направлении, перпендикулярном к поверхности резания, образованное двумя последовательными положениями режущих кромок фрезы. Это величина переменная, максимальное значение которой расположено на угле контакта ψ.

Виды подачи

Заготовка при обработке перемещается относительно оси станка, т. е. фрезы, по одной из трёх осей: продольной (x), поперечной (y) или вертикальной (z). Величина проходимого деталью расстояния называется подачей. Теоретически выделяют 3 вида подачи заготовки.

  • На зуб, Sz — это величина перемещения детали при вращении режущего элемента на расстояние между кромками двух зубьев. Единицы измерения: мм/зуб.

  • На оборот, So — это величина перемещения заготовки при одном полном обороте фрезы. Рассчитывается по формуле: So = Sz • z, где z — число зубьев режущего элемента. Единицы измерения: мм/об.

  • Минутная, Sm — это расстояние, на которое перемещается обрабатываемая заготовка относительно фрезы за одну минуту. Рассчитывается по формуле: Sm = So • n = Sz • n • z, где n — частота вращения режущего элемента (об/мин); z — число зубьев режущего элемента. Единицы измерения: мм/мин.

На практике используется только минутная подача, которая является важной характеристикой режима резания при обработке деталей на фрезерном станке. Она регулируется в зависимости от материала заготовки, вида фрезы, режима резания и мощности оборудования. Параметр обратно пропорционален скорости резания. Так, высокая скорость требует уменьшения величины подачи. В противном случае будет возрастать осевая нагрузка на станок и степень сопротивления фрезы заготовке, что приведёт к быстрому механическому износу или поломке режущего элемента, шпинделя и других деталей установки.

При снижении величины подачи допускается увеличение скорости фрезерования, что в сочетании с небольшой глубиной резания используется для чистовой обработки поверхностей.

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.

Полезные рекомендации

Охарактеризовать даже основы для начинающих в полном объеме можно было бы разве только в целом учебнике. Однако некоторые советы могут быть даны уже тут. Цилиндрические фрезы подходят только такие, которые на 10-15 мм длиннее обрабатываемого изделия. Сечение инструмента подбирают сообразно толщине и ширине прореза.

Торцевые фрезы стоит использовать в тех случаях, когда требуется сократить уровень шума.

Станочники, в том числе и фрезеровщики, обязательно должны соблюдать требования техники безопасности. Да, в домашних условиях можно не вести журналы, но тем важнее самодисциплина. На рабочем месте обязательно должно быть чисто.

В идеале там присутствуют лишь:

Перед началом работы следует проверять, исправен ли станок. Его запускают в холостом режиме, постепенно поднимая обороты. 2-3 минуты прогона хватает для проверки, а при остановке смотрят, насколько надежны тормоза.

Заготовка и оснастка должны крепиться очень стабильно. Прихваты заготовки должны быть максимально близко к обрабатываемой поверхности, поскольку там нагрузка наиболее велика. Нарушение этого правила грозит либо сдвигом и порчей заготовки, либо даже травмированием самих операторов.

Следует непременно использовать индивидуальные защитные средства. Речь прежде всего идет о защитных очках, но спецодежда также совершенно необходима. Надо всегда следить за плотностью прилегания манжетов к запястьям. Последовательность исполняемых работ по технологии должна соблюдаться строго. Менять режущую оснастку и обрабатываемую деталь можно только при отключении станка.

Подводка заготовки к фрезе должна быть плавной (во избежание удара). Режим фрезеровки должен подбираться с учетом необходимого темпа вращения шпинделя и глубины прореза. Мягкий алюминий обрабатывают обычно на скорости 1500 витков за минуту. При манипуляциях с твердой инструментальной сталью темп понижают до 600 оборотов.

Габариты режущей части подбирают сообразно обрабатываемой площади. Максимально эффективную помощь тут окажет специальная литература.

Техническое состояние станка надо контролировать постоянно. Когда работа окончена, все основные части следует очищать. Сдувание мусора и отходов недопустимо — его обязательно сметают щетками и кисточками. Пятна масла убирают тканью, пропитанной керосином. Работать с фрезами диаметром свыше 10 мм удобнее всего с помощью револьверного упора. При работе, особенно с параллельным упором, фрезер неизбежно тянет в сторону, и придется просто учитывать это обстоятельство.

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

Ширина

Фрезерный станок, как правило, технически не способен обработать всю деталь сразу. Фрезеровке подвергается определённая поверхность, которая и является шириной фрезерования. Показатель измеряется в мм и определяет ширину снимаемого слоя материала, которая перпендикулярна его подаче. Фактически это расстояние, на котором кромки зубьев режущего элемента соприкасаются с поверхностью заготовки. Параметр указывается в технологической схеме перед началом обработки детали. Зная значение ширины фрезерования, а также величину заготовки, мастер может заранее определить необходимое количество проходов.

Параметр варьируется в широком диапазоне и зависит от диаметра фрезы. Для каждого режущего элемента ширина фрезерования является константой, так как изменить геометрические показатели невозможно. При большом количестве обрабатываемого материала рекомендуется использовать режущие элементы соответствующих размеров. Это необходимо для того, чтобы снизить время работы на станке, затраты на эксплуатацию оборудования, а также уменьшить показатели нагрузки.

Резка

При выполнении такой работы важную роль играет соотношение мощности и силы резания. Подобный момент актуален в одинаковой степени для обработки древесины, металла и других материалов. На каждый из зубцов фрезы воздействует строго определенное усилие. Зависит оно и от угла по отношению к обрабатываемому изделию, и от некоторых других тонкостей, которые знакомы инженерам. Радиальная сила используется для расчета изгибов оправок.

Конкретный режим резания определяется:

типом инструмента и его рабочей части;

необходимой скоростью выполнения работы.

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:

Технология фрезеровки

Фрезерная обработка металла может производиться на разных станках с разными материалами и фрезами. От этого изменяется технология, которой следует придерживаться в рабочем процессе.

Технология фрезеровки на обычном станке

Механические станки до сих пор считаются наиболее популярными в производстве. Их используют на предприятиях и в личных мастерских. Этапы работы:

  1. В первую очередь требуется провести подготовку. Для этого заготовка закрепляется на рабочем столе. Запускается вращение режущей части станка.
  2. Фреза слегка соприкасается с заготовкой и отводится в изначальное положение.
  3. Выставляется глубина обработки. Снова запускается электродвигатель.

По мере продвижения работы изменяется размер фрез. Таким образом достигается высокая скорость обработки.

Технология фрезеровки на станке с ЧПУ

Фрезерная металлообработка на станках с ЧПУ достаточно популярна на сегодняшний день. Постепенно оборудование, программируемое оператором заранее, вытесняет механические станки. Связано это с тем, что механизмы с ЧПУ обладают большей точностью при работе и ускоряют производственный процесс.

Технология работы на оборудовании с ЧПУ заключается в том, что оператор должен настроить программу, проверить подвижные механизмы, натянуть ремни, закрепить заготовку на рабочем столе и включить двигатели. Дальше человеку нужно только наблюдать за процессом работы механизмов. Двигатели работают за счёт программы и выполняют заданный алгоритм действий. После создания требуемой формы из заготовки оператор должен выключить оборудование, снять готовую деталь и повторить процесс. Если нужно изготовить деталь другой формы, оборудование следует перенастроить.

Технология фрезеровки ГБЦ

Владельцы автомобилей, работающих на бензине, часто сталкиваются с необходимостью в использовании фрезерного оборудования. Со временем изнашиваются головки блока цилиндров (ГБЦ). Связано это с тем, что при работе двигателя возникают постоянные изменения температурного режима. Из-за этого детали мотора изнашиваются и выходят из строя.

Если не исправить проблему, связанную с головками блока цилиндров, вовремя, они могут прогореть. Это приведёт к смешиванию охлаждающей жидкости со смазывающей. Выхлопные газы, в свою очередь, будут попадать в систему охлаждения.

Фрезеровку головок блока цилиндров производят при отказе двигателя и отклонениях головок от плоскости на 0.05 мм. Эту работу лучше доверить автослесарю, который имеет опыт фрезеровочных работ.

Чтобы измерить величину отклонения, используют большую линейку и набор щупов.

Режимы фрезерования.

Глубина резания t в мм при фрезеровке зависит от припуска на детали, а также от жесткости и мощности станка.

Подача при фрезеровании определяется тремя параметрами:

sz мм/зуб – подачей на один зуб, определяющей величину нагрузки каждого зуба фрезы
в процессе резания;

s0 = szz мм/об – подачей на один оборот фрезы;

sm= s0n = szzn мм/мин – минутной подачей, определяющей основное технологическое время.

При чистовом фрезеровании, исходя из заданного диаметра фрезы D в мм и глубине резания t в мм, допустимая величина подачи определяется заданной чистотой поверхности:

Значения коэффициентов и показателей степени выбираются из таблиц в зависимости от типа инструмента и свойств материала.

При грубом фрезеровании подача зависит от жесткости и мощности станка и прочности режущей кромки.

Скорость резания при фрезеровании определяют по формуле:

где T – стойкость фрезы, которая является табличным значением.

Значения коэффициентов также являются табличными значениями и зависят от схемы обработки, типа инструмента и обрабатываемого материала.

Сила резания при фрезеровании R раскладывается на две составляющие (фиг. 1, б):

окружную Р в направлении, касательном к траектории движения режущей кромки, и радиальную Р г, направленную по радиусу. Помимо этого ее можно разложить на горизонтальную Рн и вертикальную составляющие Pw, у фрез с винтовыми зубьями имеется еще осевая составляющая Р0; фреза на оправке устанавливается таким образом, чтобы эта сила действовала на шпиндель.

Окружная составляющая наиболее значительна. Ее величину определяют по формуле:

Значение коэффициента Ср, показателей степени хр ур rpqpявляются табличными.
Величина силы Р зависит от величины переднего угла и скорости резания, вида обрабатываемого материала, величины износа инструмента. Это учитывается поправочными коэффициентами, которые также приведены в справочных таблицах.

Основное технологическое время Т0 при цилиндрическом и торцовом фрезеровании с продольной и поперечной подачами определяют по формуле:

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.

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.

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
Максим Коновалов
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