Фрезерование металла: виды технологий, фрез, история

Фрезерование – это вид обработки деталей с помощью фрез вручную или на станке. В наше время фрезеровка имеет такое же распространение, как токарная обработка детали либо сверление.

Процесс фрезерования заготовки, выполненной из различного материала, заключается в обработке заготовки с помощью фрезы.

Фреза – это режущий инструмент, выполненный в виде зубчатого колеса, имеющего множество лезвий, который зажимается во фрезерном станке и, вращаясь с большой скоростью, снимает слои поверхности заготовки в нужном вам месте.

Развитие технологии

Фрезерования металла – способ, изобретённый в Китае в 1668 году. Изначально, вместо крепкого металла для организации станины использовался камень, а роль двигателя выполняли мулы, приводящие механизм в движение.

С промышленной революцией, электрификацией, способ металлообработки был усовершенствован. В промышленном производстве получили распространение фрезеровальные станки с электродвигателем. Новатором считается Элай Уитни, модернизировавший таким образом одну из своих фабрик в Соединённых штатах Америки. При всех преимуществах, включая надёжность, простоту ремонта, оборудование было громоздким, грубым. Только через два поколения внуки предпринимателя провели его замену на более современное.

Фрезерный станок, напоминающий современный, был разработан в 1835 году американской . Особенность станка, предлагаемого брендом – использование в конструкции плоского ремня, передающего вращательное движение на фрезу. Возле шкива разработчики поместили зубчатое колесо, посаженое на оправку. На последнем закреплялся резец. Станок комплектовался системой передвижений фризы в вертикальной плоскости, ускоряющей обработку металла. Недостаток – обрабатывать на таком оборудовании можно было только заготовки плоской формы.

Вы можете заказать фрезерную обработку металла в Краснодаре по телефону и адресу, указанным в шапке сайта.

Технология, доказав свою эффективность в оружейной промышленности, быстро распространилась на другие отрасли, стала применяться не только в военных, но и в гражданских целях. Первый станок для невоенного производства создан в Америке. Он был предназначен для производства гаек – при помощи фризы затачивались грани.

Революцией стал отказ использовать в конструкции фрезеровального станка дерева в пользу стали. Такое решение спустя 20 лет придумала . Инновация позволила уменьшить габариты оборудования, увеличить сроки эксплуатации, снизить частоту обслуживания, замены деталей. На станках из стали появилась возможность обрабатывать более прочные сплавы, производить массивные заготовки, детали. Появление ходового винта с маховиком увеличило скорость обработки, что положительно сказалось на производительности труда.

С появлением станка «Линкольн» начиналась эра современного метода фрезерования. Правда, подобное оборудование требовало непосредственного участия механика в процессе (выбор сверла, крепление детали, перемещение, наладка). Человеческий фактор всегда чреват ошибками, в результате из-за брака, дефектов, сбоев, поломок не удавалось получить одинаковую партию товара. Основная проблема была с криволинейными поверхностями, требующей особой тщательности, высокой квалификации мастера.

Автоматизация фрезеровки произошла с появлением компьютерной техники, на базе которой создаются пульты цифрового и числового управления. Фрезеровальные станки с ЧПУ характеризуются точностью обработки, что связано с отсутствием влияния человеческого фактора. Программа на основании полученных данных, макета определяет оптимальный режим, скорость обработки, методику движения фризы во всех плоскостях.

Продвинутое оборудование комплектуется лазерной фрезой, способной обеспечить фрезеровку с повышенной точностью.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ И СХЕМЫ ФРЕЗЕРОВАНИЯ. КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ФРЕЗ

При цилиндрическом фрезеровании ось фрезы параллельна обрабатываемой поверхности; работа осуществляется зубьями, расположенными на цилиндрической поверхности фрезы. При торцовом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна к обработанной поверхности; в работе участвуют зубья, расположенные как на торцовой, так и на цилиндрической поверхности фрезы. Торцовое и цилиндрическое фрезерование можно выполнять двумя способами: встречным фрезерованием, когда направление подачи s противоположно направлению вращения фрезы (рис. 8.10, а), и попутным фрезерованием (рис. 8.10, б), когда направление подачи s совпадает с направлением вращения фрезы. При встречном фрезеровании нагрузка на зуб фрезы увеличивается постепенно, резание начинается в точке 1 и заканчивается в точке 2 с наибольшей толщиной атах срезаемого слоя (рис. 8.10, а). При попутном фрезеровании зуб начинает резание со слоя наибольшей толщины, поэтому в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой наблюдается явление удара. При встречном фрезеровании процесс резания происходит спокойнее, так как толщина срезанного слоя возрастает плавно и, следовательно, нагрузка на станок возрастает постепенно. Попутное фрезерование следует выполнять на станках, имеющих достаточную жесткость и виброустойчивость, и главным образом при отсутствии зазора в сопряжении ходовой винт—гайка продольной подачи стола. При обработке заготовок с черной поверхностью (по корке) попутное фрезерование применять не следует, так как при врезании зуба фрезы в твердую корку происходит преждевременный износ и выход из строя фрезы. При фрезеровании заготовок с предварительно обработанными поверхностями попутное фрезерование предпочтительнее встречного, что объясняется следующим. При попутном фрезеровании заготовка прижимается к столу, а стол к направляющим, благодаря чему повышаются жесткость

инструмента и качество обработанной поверхности. При встречном же фрезеровании фреза стремится оторвать заготовку от поверхности стола. Как при попутном, так и при встречном фрезеровании можно работать при движении стола в обоих направлениях, что позволяет выполнять черновое и чистовое фрезерование за одну операцию. Для фрезерования заготовку устанавливают и закрепляют на столе станка. В единичном и мелкосерийном производстве для этого применяют универсальные приспособления (машинные тиски, прижимные планки и т. д.),

а в серийном и массовом — специальные приспособления. На рис. 8.11 показаны схемы фрезерования поверхностей на универсальных фрезерных станках. При фрезеровании на горизонтально-фрезерных станках, как правило, используют продольную Sn9 и реже поперечную S„ и вертикальную SB подачи. На вертикально-фрезерных станках используют продольную и поперечную подачи в зависимости от пространственного расположения обрабатываемой поверхности, а вертикальную подачу практически не используют. Вертикальные поверхности на горизонтально-фрезерных станках (рис. 8.11, а) обрабатывают торцовыми насадными фрезами или фрезерными головками, а на вертикально-фрезерных (рис. 8.11, г) — концевыми фрезами. Горизонтальные поверхности обрабатывают цилиндрическими фрезами на горизонтально-фрезерных станках (рис. 8.11,б) и торцовыми насадными фрезами на вертикально-фрезерных станках (рис. 8.11, в). Узкие наклонные поверхности на горизонтально-фрезерных станках получают угловой фрезой (рис. 8.11,5). Широкие наклонные поверхности удобнее обрабатывать на вертикально-фрезерных станках с поворотной шпиндельной головкой (рис. 8.11, е) торцовой насадкой или концевой фрезами. Уступы и прямоугольные пазы на горизонтально-фрезерных станках обрабатывают соответственно дисковыми двухсторонними (рис. 8.11, ж) и трехсторонними (рис. 8.11,е), а на вертикально-фрезерных станках— концевыми (рис. 8.11, з, к) фрезами. Фасонные поверхности обрабатывают фасонными фрезами (рис. 8.11,л). Пазы типа «ласточкин хвост» и «Т-образные» обрабатывают на вертикально-фрезерных станках: сначала фрезеруют прямоугольный паз концевой фрезой, а затем концевой угловой (рис. 8.11, ж) или Т-образной фрезой (рис. 8.11,р). На горизонтально-фрезерных станках шпоночные пазы обрабатывают дисковыми фрезами (рис. 8.11,о), а на вертикально-фрезерных—концевыми или шпоночными фрезами (рис. 8.11, и). Одновременную обработку нескольких поверхностей выполняют набором фрез (рис. 8.11, и). На продольно-фрезерных станках торцовыми и насадными фрезами обрабатывают вертикальные, горизонтальные, наклонные поверхности, уступы и пазы. Можно вести одновременную обработку нескольких поверхностей (рис.8.12, а). Для обработки пазов используют соответствующие угловые и концевые фрезы. На карусельно-фрезерных станках обработку горизонтальных поверхностей (в основном торцовыми насадными фрезами) ведут при непрерывном вращении стола (рис. 8.12,6). Одна фреза выполняет черновую обработку в размер А\, вторая — окончательную обработку в размер А2. У барабанно-фрезерных станков стол-барабан имеет горизонтальную ось вращения; фрезы верхних фрезерных головок выполняют предварительную обработку (рис. 8.12, в) в размер А\, а фрезы нижних головок — окончательную обработку в размер А2. Вертикальные поверхности обрабатывают торцовыми насадными фрезами со вставными ножами, а сложные фасонные поверхности — на копировально-фрезерных станках.

КЛАССИФИКАЦИЯ И КОНСТРУКЦИЯ ФРЕЗ По технологическому признаку различают фрезы для обработки плоскостей, пазов, шлицев, фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых и резьбовых поверхностей, разрезания материала и др. По конструктивным признакам фрезы подразделяют следующим образом: 1) по расположению зубьев на исходном цилиндре (торцовые, цилиндрические, дисковые, двухсторонние, угловые, фасонные, концевые и др.); 2) по конструкции зуба (с острозаточенными и затылованными зубьями); 3) по направлению зуба (с прямыми, наклонными, винтовыми, равнонаправленными зубьями); 4) по конструкции фрезы (цельные, составные, со вставными зубьями, сборные); 5) по способу крепления (насадные, концевые с коническим или цилиндрическим хвостовиком); 6) по виду инструментального материала режущей части (из быстрорежущей стали, твердых сплавов, режущей керамики, сверхтвердых материалов). Основные типы фрез показаны на рис. 8.6. Цилиндрические и торцовые фрезы предназначены для обработки плоскостей. Дисковые фрезы (пазовые, двухсторонние, трехсторонние) применяют для фрезерования пазов, уступов и боковых плоскостей. Прорезные и отрезные фрезы используют для прорезания узких пазов и разрезания материалов. Концевые фрезы применяют для обработки пазов, уступов и плоскостей шириной B<0,8D, где D — диаметр концевой фрезы. Угловые фрезы применяют в основном для фрезерования стружечных канавок режущих инструментов и скосов. Фасонные фрезы предназначены для фрезерования фасонных поверхностей. Фрезы изготовляют цельными и сборными (корпус из конструкционной стали, а режущие зубья из быстрорежущей стали или твердого сплава). Цилиндрические фрезы диаметром до 90 мм, торцовые насадные фрезы диаметром до 110 мм, дисковые трехсторонние фрезы с мелким зубом, дисковые пазовые, угловые, фасонные, отрезные, прорезные, концевые и шпоночные фрезы изготовляют цельными. Цилиндрические торцовые и дисковые фрезы диаметром более 75 мм и торцовые фрезерные головки изготовляют со вставными зубьями. Широкое распространение получили сборные фрезы со вставными ножами из быстрорежущей стали или твердого сплава (рис. 8.7, а-е) и с механическим креплением режущих пластин. Для одновременного фрезерования нескольких поверхностей применяют набор фрез, состыкованных с помощью цилиндрических выточек на торцах фрез. Широко применяют сборные конструкции фрез с неперетачиваемыми твердосплавными пластинами. Механическое крепление пластин дает возможность их поворота, для обновления режущей кромки и позволяет использовать фрезы без перекачивания. После полного износа пластина быстро заменяется новой. Торцовые фрезы общего назначения оснащаются круглыми, шестигранными, пятигранными, четырехгранными, трехгранными твердосплавными пластинами. Торцовая фреза (рис. 8.8) состоит из корпуса 1, клиньев 2 и 3, режущей пластины 4, вставки 5 и опоры 6.

При фрезеровании с большими припусками используют резцовые головки ступенчатого резания. Такие фрезы позволяют снимать припуски 18—22 мм за один рабочий ход вместо двух или трех при фрезеровании обычными фрезами. Припуск делится между отдельными зубьями фрезы, поэтому фрезерование протекает без вибраций. Выпускают торцовые фрезы с механическим креплением пластин из композита; эти фрезы позволяют снимать припуск 4—16 мм при скорости резания 800— 2000 м/мин и подаче 2000—3000 мм/мин. Конструкция фрезы определяет способ ее закрепления на станке. Фрезы с осевым отверстием крепят на оправках и называют насадными. Фрезы, имеющие цилиндрический или конический хвостовик, называют хвостовыми. Насадную фрезу 1 (цилиндрическую, дисковую, угловую и т. д.) закрепляют на центровой оправке 2 (рис. 8.9, а), которую устанавливают в коническое отверстие шпинделя 3 и за-

тягивают болтом 4. Сухари 5, входящие в пазы фланца шпинделя и отправки, удерживают ее от проворота. Вращение фрезы передается через шпонку 6, Правый конец оправки поддерживают подшипники 7 серьги 8. Осевое положение фрезы на оправке фиксируют гайкой 9 и установочными кольцами 10. Этот способ закрепления используют в основном на горизонтально-фрезерных станках. Торцовые и дисковые фрезы закрепляют на кольцевой оправке11 с помощью шпонки 12 и винта 13 (рис. 8.9, б). Фрезы с коническим хвостовиком закрепляют или непосредственно в коническом отверстии

шпинделя, или через переходную втулку 14 (рис. 8.9, в). Торцовые фрезы могут закрепляться непосредственно на шпинделе винтами 15 (рис. 8.9, г). Для закрепления фрез с цилиндрическим хвостовиком используют различные по конструкции патроны: цанговые (рис. 8.9, д), с регулируемым эксцентриситетом втулки 18 и корпуса оправки 19 (рис. 8.9, е), которые устанавливают в шпинделе станка как концевые оправки. При закручивании гайки 16 последняя вжимает цангу 17, которая закрепляет фрезу.

Автор — nastia19071991

Назначение фрезерной обработки

Метод металлообработки универсален. Благодаря смене инструмента, технологии можно выполнять несколько процедур. Современные фрезеровальные станки с ЧПУ способны работать не только с металлом, но и стеклом, пластмассой, деревом, другими материалами, что значительно расширяет сферу применения.

Фрезеровка – механическое удаление фрезой, лезвиями, лазером поверхностного слоя заданной толщины. Способ позволяет:

• Распиливать детали на несколько частей;
• Шлифовать поверхность специальными насадками с абразивным покрытием;
• Выполнять гравировку, нанесение орнаментов, узоров;
• Сверлить отверстия с последующей нарезкой внутренней или внешней резьбы.

Это лишь малый перечень действий, доступных на фрезеровальном станке. У оператора машины с ЧПУ всегда в наличии ассортимент фрез. Выбор многозубчатого, режущего вида зависит от поставленной задачи. От установки угла атаки фризы зависит угол нарезки, также влияющий на обработку. Среди классических фрез: торцевые, фасонные, зубчатые, цилиндрические, концевые. Существуют и другие, но они не так распространены, используются для специфических работ.

Преимущества фрезеровки сделали её распространённой. Станки применяются для производства массивных, миниатюрных деталей для станкостроения, металлообработки, автомобильной промышленности, ювелирного дела.

Технология позволяет обрабатывать материалы, независимо от их прочности, достаточно выбрать правильную фрезу, корректно настроить оборудование.

Фрезеровка нашла применение и в фигурной резке алюминия. Высокотехнологичный металл, востребован в архитектуре, дизайне, электронике. Связано это с достаточной проточностью, лёгкостью, другими физическими свойствами. Использование станка с ЧПУ позволяет не только выполнять фигурную обрезку деталей, но и наносить узоры, гравировку, не оставляя заусенцев.

Популярной становится и фрезеровка других материалов. В последнее время набирает обороты трёхмерная фрезеровка пластика. Технология используется для производства корпусов, деталей автомобиля.

Среди достоинств фрезеровки:

• Универсальность;
• Высокая скорость обработки;
• Низкая себестоимость.

Преимущества технологии

Ключевой плюс этой методики – универсальность, так как с помощью разных фрез и технологий срезания на одном фрезерном станке можно выполнять множество процедур и работать с металлом, пластиком, деревом, капролоном и пр.

В зависимости от формы заготовки, используемой режущей оснастки и способа фрезерования, станки позволяют выполнять следующие виды манипуляций:

• гравировку и нанесение узоров любой сложности;
• распил металлических деталей на несколько элементов;
• шлифовку поверхностей с применением специальных насадок с абразивом;
• сверление отверстий и пазов;
• нанесение резьбы;
• формирование модульных поверхностей и пр.

Попутное и встречное фрезерование металла

Два распространённых способа фрезеровки, особенности которых заложены в названии. Попутный – метод обработки, когда фреза вращается в ту же сторону, что и заготовка. Среди преимуществ:

• Естественное крепление обрабатываемой заготовки к станине, в результате не нужно дополнительно закреплять изделие.
• Сниженный износ зубьев у режущей кромки, так как движение вдоль меньше затупляет острое окончание.
• Плавное снятие припуска, в итоге на прикрытии сохраняется идеальный уровень шероховатости.
• Стружка не попадает под нож, легко отводится в сторону, таким образом увеличивается производительность труда.

Среди негативных сторон попутной фрезеровки:

• Нельзя выполнять обдирочные работы, фрезеровать грубые поверхности, не прошедшие предварительную подготовку.
• Твёрдые фракции способны быстро затупить фрезу;
• Чтобы исключить вибрацию, следует использовать станок с усиленной рамой;
• Минимальное количество зазоров.

Встречное фрезерование – процесс обработки поверхности, когда фреза движется навстречу заготовке. При таком способе увеличивается скорость фрезеровки, при этом увеличивается износ оборудования, расходников.

Преимущества:

• Мягкая нарезка стружки с незначительной нагрузкой на станок.
• При обработке заготовка подвергается минимальной деформации, что положительно сказывается на потребительских свойствах готового изделия.

Недостатки:

• Сила резки в процессе направлена на отрыв заготовки от стола, поэтому нужна усиленная фиксация.
• Обработка происходит на пониженных скоростях, иначе фриза будет быстро изнашиваться.
• Стружка отводится в неудобном направлении, может попадать в зону резки.

Возможные проблемы при фрезеровании металла и пути их решения

Несмотря на то, что для фрезерования металла используется современное оборудование, во время обработки возникают разного рода проблемы, причины которых и методы решения могут быть различными. Одним из примеров является травмирование оператора станка металлической стружкой, которая отлетает во время обработки материала.

Для того чтобы решить этот вопрос, достаточно правильно организовать систему отвода. Однако в процессе фрезерования металла есть и более существенные сложности, например, повреждение поверхности заготовки во время обработки и сокращение рабочего ресурса оснастки.

Снижение срока эксплуатации инструмента

К данным технологическим и техническим проблемам, связанным с фрезерованием металла, относится следующее:

• Быстрый износ кромки режущей оснастки
  . Причины этого могут заключаться в следующем: использование неподходящей оснастки, несоответствие скорости ее вращения либо неправильная подача материала во время обработки.
• Сильное выкрашивание кромки фрезы
  . Такое может произойти, если неправильно подобрать оснастку, скорость вращения (она слишком высокая), а также неподходящий угол, под которым установлен шпиндель. Кроме того, сюда же стоит отнести неподготовленную поверхность обрабатываемой детали, то есть не была произведена необходимая подготовка, а также слишком сильное давление фрезы.

Рекомендуем статьи

• Производство изделий из металла: технологии, преимущества, поэтапный контроль
• Гибка листового металла: способы выполнения и необходимые расчеты
• Вальцевание: обзор технологий и сфер применения

• Поломка инструмента полная
  . Причины: недостаточная прочность станка, термический удар. Для того чтобы избежать подобной проблемы, необходимо правильно подбирать оснастку, смазывать рабочую зону и использовать жидкостное или воздушное охлаждение, чтобы можно было регулировать температуру.

  Реже поломка фрезы возникает из-за плохого отвода стружки или его полного отсутствия, в результате чего из-за необходимости в повторном срезании нагрузка на инструмент значительно возрастает.

• Наросты на режущей кромке, налипание стружки
  . Чаще всего такое происходит при обработке мягких металлов, например, алюминия, а также использовании фрезы с неправильно подобранным углом. Для того чтобы решить данную проблему, необходимо произвести смену оснастки.

Повреждение поверхности обрабатываемого изделия

К самым распространенным повреждениям обрабатываемого материала относятся следующие:

• Появление наклепа
  . Происходит подобное из-за повышения температуры в области резания, в результате чего пластичность материала уменьшается, а прочность увеличивается. Для того чтобы этого не допустить, необходимо использовать современные способы охлаждения детали.

• Отклонение от вертикали
  . Чаще всего причиной этого становится сильный износ кромки режущей оснастки либо неправильно выбран режим резки.
• Несоблюдение размеров
  . Возникает, как правило, при плохой фиксации детали, использовании инструмента недостаточной жесткости, слишком большой вибрации либо увеличении интервала замены. Для решения данной проблемы следует заменить фрезу, более жестко закрепить заготовку и воспользоваться виброгасителем.
• Неровности и выкрашивание
  . Чаще всего подобное происходит из-за неравномерной подачи заготовки, а также неправильной установки глубины реза и скорости съема металла при фрезеровании.

Зная, какие проблемы могут сопровождать процесс фрезерования металла, а также причины, по которым они возникают, и способы их решения, вы сможете правильно подобрать режим работы станка и оснастку, улучшив тем самым производительность процесса и качество готового изделия.

Классификаторы фрезеровки

Фрезеровальные работы классифицируются по типу применяемой фризы. Среди распространённых:

• Торцовые. В результате обработки создаются канавки, лезвия, подсечки. Также обрезаются торцы.
• Концевые. Для создания углублений в вертикальных, горизонтальных плоскостях.
• Цилиндрические. Предназначены для работы с фигурными или прямыми заготовками.
• Зубчатые – нарезка зубцов.
• Фасонные. Используя специальный инструмент мастер нарезает фаски.

В списке представлены не все виды фрезеровки. В зависимости от оснастки обработка поверхности выполняется зенкером, сверлом, отрезными фрезами, двойными дисками и т. д.

Существует и альтернативная классификация по способу крепления фрезы: вертикальная, диагональная, горизонтальная.

Общие черты двух методов

• Оба варианта обработки предполагают движение стола и вперед, и назад. Так можно делать сразу и черновую, и чистовую фрезеровку.
• Для обработки деталь фиксируют на столе станка. Если производство массовое или серийное, для закрепления применяют специальные устройства. Если нужно произвести мелкую серию или всего одну деталь, используют универсальные приспособления (тиски, планки и т.п.).
• При обработке на горизонтально-фрезерных станках обычно применяют продольную подачу, иногда поперечную и вертикальную. На вертикально-фрезерных установках используют только два первых вида подачи.

Станки для фрезеровки металла

Выбор фрезеровального станка индивидуален, зависит от размеров, особенностей производства, типа выпускаемой продукции. Владельцы могут приобрести как универсальный станок, способный выполнять весь комплекс работ, так и несколько узкоспециальных, позволяющих наладить поэтапную обработку в форме конвейера, что положительно влияет на общую производительность линии.

В первом случае рекомендуется станок с числовым программным управлением. Он позволит быстро изменять программу, таким образом персонализировать скорость, режим резки, отталкиваясь от технического задания.

Плюсы применения станков с ЧПУ

Работа на обычном фрезерном станке требует повышенной внимательности и аккуратности, от которых будет зависеть не только безопасность оператора, но и результат выполняемой работы. Именно поэтому все действия должны выполняться согласно инструкции, а рабочие параметры выставляться на основе таблицы, расположенной на оборудовании. Но, даже в этом случае, качество изготовленной детали может не соответствовать требованиям, так как при работе на классических фрезерных станках, всегда существует вероятность воздействия человеческого фактора.

Именно поэтому, все большую популярность набирают станки для фрезеровки с числовым программным управлением, которые позволяют производить детали высокого качества с минимальной погрешностью размеров. Технология работы на станках с ЧПУ схожа с процессом, проводимым на обычном оборудовании. Но, в данном случае, глубина реза, конфигурация и размеры задаются в программе, которая автоматически выполняет всю работу.

Активное вытеснение обычных станков оборудованием с ЧПУ обусловлено тем, что для создания изделия, оператору достаточно проверить все подвижные механизмы, сменить режущую оснастку, закрепить заготовку на фрезерном столе, настроить программу и запустить двигатель. Далее ему нужно только наблюдать за рабочим процессом и снять изготовленную деталь со стола. Кроме простоты работы для человека, станки с ЧПУ имеют и другие преимущества:

• высокая скорость изготовления деталей, которая превышает производственный процесс, осуществляемый на агрегатах без программного управления;
• значительное сокращение времени смены режущей оснастки за счет оснащения оборудования револьверной рабочей головкой, которая в зависимости от модели, может фиксировать до 12 фрез;
• точность обработки материалов с погрешностью не больше 0.01 мм;
• чистота обработки, так как движение оснастки и подача заготовки очень плавное, что в итоге позволяет получать изделия с поверхностью, выглядящей как полированная;
• возможность изготовления деталей с конфигурацией любой сложности;
• простота обслуживания, позволяющая одному оператору одновременно работать сразу на 2–4 станках, в зависимости от сложности детали и длительности ее обработки.

Основные виды фрез

Фрезы классифицируются по нескольким параметрам:

• По материалу, для обработки которого они предназначены, в частности, для работы по металлу;
• По предназначению: пазовые, торцевые, прорезные;
• По форме: конус, цилиндр, дискосфера.

Конструктивные различия

Особенность конструкции делит фрезы на несколько категорий:

• Червячные – резка выполняется несколькими краями фрезы;
• Кольцевые. Нужны для создания отверстий. По сравнению с обычным сверлением скорость обработки увеличивается примерно в 4 раза;
• Концевые. Используются для нарезки уступов, пазов;
• Фасонные. Обладают двумя рядами лезвий;
• Угловые. Подходят для фрезеровки неровных, угловатых, кривых поверхностей;
• Цилиндрические с винтовыми или прямыми зубьями. Первые многофункциональны, вторые – рассчитаны на обработку прямых заготовок;
• Торцевые – с литыми, сменными пластинами;
• Дисковые – разработаны для резки стальных листов, нарезания желобов.

Влияние режимов фрезеровки на результат

Если на производстве работает устаревший станок, при каждой смене типа обработки потребуется ручная перенастройка. В этом случае всё зависит от квалификации мастера:

• Толщина слоя, который будет сниматься за один проход;
• Частота оборотов шпинделя;
• Направление подачи, плавность хода заготовки.

Параметры настройки, как правило, занесены в таблицы. Но такие расчёты имеют погрешность, что не всегда позволяет получить готовое изделие соответствующее эталону. Также неточные настройки, плохое крепление, неправильный выбор резака способны вызвать недопустимую вибрацию.

Избежать ошибок, связанных с человеческим фактором, поможет станок с ЧПУ.

Основные типы фрез

По типу режущей оснастки, используемой во время обработки, способы и виды фрезерования классифицируются следующим образом:

• Торцевое
  – обработка, которая осуществляется с помощью соответствующей фрезы (торцевой), схожей со сверлом небольшой длины и увеличенного диаметра, с расположенными по торцевой окружности резцами (5 и более), закрепленными с разным шагом и одинаковой глубиной посадки.

  С помощью данной оснастки производится формирование подсечек, канавок, колодцев, окошек, более точных габаритов заготовки, а также обратная фрезеровка и срезание торцов.

• Цилиндрическое
  – используется для корректировки высоты граней (длинных и коротких), например, ребер швеллера. Работа осуществляется с помощью винтовой фрезы в виде горизонтального валика, которая имеет универсальное назначение, либо оснасткой с прямыми зубьями, предназначенной для обработки прямых поверхностей.
• Дисковое
  – используется для формирования продольных канавок при помощи фрезы, которая напоминает режущую часть дисковой пилы.
• Угловое
  – для фрезерования металла используется инструмент, который состоит из двух соединенных вместе усеченных конусов. В данном случае угол его и наклона канавки на изделии совпадают.

  Что касается оснастки, то она либо полностью сделана из быстрорежущей стали, либо дополняется вставными резцами, изготовленными из победитового сплава (применяется для резки очень прочных металлов).

  Читайте также:  Сварочная проволока для полуавтоматов: виды и необходимая информация
• Концевое
  – с его помощью делаются уступы необходимого размера в вертикальной или горизонтальной плоскости.
• Фасонное
  – без данного вида фрезеровки металла невозможно изготовить изделия, имеющие нестандартную форму. Для работы используется оснастка с затылованными зубьями либо остроконечные фрезы со сложным профилем, имеющие по внутренней стороне острый край.

Нужно сказать, что это далеко не все типы фрез, которые используются во время обработки металла. Есть также и корончатые, которые применяются для того, чтобы получать крупные отверстия, червячные – для обработки материала несколькими режущими кромками одновременно и т. д.

Кроме того, на оборудовании, оснащенном ЧПУ, есть возможность осуществлять и лазерное фрезерование металла, где вместо режущего инструмента используется лазер.

Этапы технологического процесса

Порядок работы с фрезой одинаков, независимо от типа станка. Но станок с числовым управлением работает в автоматическом режиме, требует меньше действий оператора.

Основной порядок действий на неавтоматизированном оборудовании:

• Заготовка крепится на столе;
• В шпиндель устанавливается фреза необходимого типа. Одновременно выбирается угол, направление атаки;
• При помощи ручек задается глубина фрезеровки;
• Устанавливается количество оборотов;
• Станок запускается;
• В процессе работы регулируется движение держателя и бабки.

Этапы работы со станком ЧПУ:

• Изделие крепится на рабочей площадке;
• В пульт управления загружается программа;
• Станок приводится в работу.

Использование числового управления исключает ручную настройку станка, что сокращает время на перенастройку, исключает вероятность человеческой ошибки.

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:

Сопровождающие явления

При фрезеровании возникает несколько моментов, способных повлиять на качество работы:

• Стружка. Попадание стружки в контактную зону, где происходит резка, чревата браком. Также она может повредить режущую кромку.
• Наклеп. Увеличение температуры поверхности заготовки снижает её прочность, в результате ухудшаются потребительские свойства готового изделия.
• Трение и вибрации. Естественные процессы, возникающие в процессе фрезеровки. Они замедляют скорость обработки, приводят к износу резака.

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;
• торцовочные 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.