Виды фрезерной обработки металла

Фрезерная обработка в последнее время набирает большую популярность, поэтому столь же востребована, как сверление деталей и токарная обработка. Суть её заключается в срезании слоя металла при помощи вращающейся, зубчатой фрезы. Фрезерование можно выполнять на заготовках из разных материалов, причем проделывается это как на специальных станках, так и вручную.

Назначение фрезерной обработки

При помощи различного вида фрез, можно более точно и качественно выполнять фрезеровку деталей. Это могут быть различные материалы, но наиболее распространенная обработка на металлах. А при помощи современных станков, оборудованных системами ЧПУ, есть возможность уменьшить количество брака, а также управлять при помощи не сложных числовых программ. Сейчас фреза заменена на лезвие в качестве рабочего инструмента, что и позволило уменьшить вероятность брака, делая заготовки максимально точно.

Для чего же нужна в обработке фрезеровка? При её помощи можно проводить отрезку в металлах, шлифовать, наносить специальные узоры, гравировать, а также делать токарные и другие работы в разных видах деятельности. В набор входит несколько многозубчатых, режущих фрез, а их крепление в станках определяет горизонтальный или вертикальный тип работы. В производстве также может использоваться фрезерование под некоторым углом, для чего предварительно устанавливают фрезу в необходимом направлении. В зависимости от вида обрабатываемой продукции, такое фрезерование имеет несколько способов. Но стоит отметить, что используется немалое количество разнообразных фрез, в частности это цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а также более сложные.

Сферы применения фрезеровки довольно разнообразны, она может использоваться в металлообработке, машиностроении, в ювелирном производстве, деревообработке и даже в дизайне и архитектуре.

Обработка металла фрезерованием производится вне зависимости от его прочности. Фрезы выбирают, исходя из того, какая нужна обработка, для плоскостей используют цилиндрические или торцевые типы фрез, в последних подбирают несимметрические схемы резания. То есть если детали правильной прямоугольной, квадратной и подобной формы, то чаще всего применяется два эти способа. Одинаковую профильную деталь можно сделать цилиндрической фрезой или с торца.

Фрезерная резка алюминия считается в наше время довольно популярной, так как алюминий широко используется в эксклюзивном дизайне, интерьере, для рекламных элементов, операторской техники и пр. Благодаря его легкости, прочности и низкой температуре плавления, он широко используется и с него не сложно вырезать различные изделия. На деталях сувенирных изделий, маркетинговой и кухонной продукции на современных высокотехнологических станках можно делать надписи, узоры, рельефность и пр. При этом они получаются без заусенцев, правильного габарита и формы, а также с идеальными краями.

Не малую популярность в наше время набрала объемная фрезеровка пластика, в особенности в 3D виде. Это довольно востребованные услуги, которые применяются для промышленных изделий, корпусов. Причем детали быстро делаются, так как довольно быстро работает станок фрезерно-гравировального типа, а цена за выполненные работы невысокая. Обрабатываются как шлицевые, так и фасонные и зубчатые детали, а также проделывают обработку отверстий, торцов, пазы. Из пластика в 3Д виде можно фрезеровать декоративные и пр. детали, формы для литья, полимерные корпуса и многое другое, создавая оригинальные и нужные формы изделий.

Классификация фрезерных работ

Как уже упоминалось, в зависимости от используемой фрезы, различают несколько видов фрезерования, а именно:

• Торцевое фрезерование, суть которого состоит в получении определенной формы деталей при помощи торцевой фрезы. Это необходимо в большинстве случаев для вырезания в изделиях подсечек, канавок, окошка, а также “колодец”, канавку и т. д. С её помощью также производят обратное фрезерование торца из внутренней части разного плана изделий. Фрезеровка торца нужна для получения деталей более точных габаритов, простоты монтажа и, по сути, срезанные торцы служат для передачи сжимающих усилий.
• Концевые, которые нужны для образований уступов в плоскостях вертикальной или горизонтальной формы.
• Цилиндрические, отличающиеся получением изделий в плоскостях соответствующей фрезой в обратном положении.
• Зубчатое.
• Фасонное, заключающееся в создании фасонных (сферы, эллипсы и пр.) деталей неправильной формы. Это фрезерование при помощи специальных фрез, в результате чего получаются фасонные изделия.

Также распространены в разных направлениях деятельности много других видов фрез, которые отличаются многофункциональностью, большими возможностями и точностью в выполнении работ. Используются винтовые канавки для создания зенкер, сверл и другого, отрезной фрезой нарезают различного габарита бруски, к тому же можно получить сложную форму детали криволинейным типом фрезы. Стоит отметить отличие фрезерования двойными дисками, шлицевую лезвию для создания пазов в деталях, а также более сложные формы их. Также можно создать определенную форму при недолгом применении видов фрезерования.

Кроме классификации фрезерования по видам фрез, также существует распределение их на вертикальное расположение в станке, горизонтальное и под углом.

Станки для таких работ, в свою очередь, разделяют на механические и лазерные. Существует направление режущего, движущего элемента совместно с изделием, что принять называть попутным типом обработки. Если же навстречу резцу движется изделие, тогда это считается встречная фрезеровка.

Стоит также отметить профильное фрезерование деталей как деревянных, так и металлических и пр. Это отличается в изделиях, которые идут выпуклой либо вогнутой формы. В этом случае необходимо более тщательно подходить к выбору технологического типа, что зависит в основном от габарита детали и сложности профилирования. Данный вид процесса проходит в три этапа: предварительная грубая и частично чистая фрезеровка, получистая и напоследок окончательная чистая. Часто для получения деталей высокого качества финишную обработку производят с большими подачами, а предыдущие операции выполняют отдельно на разных станках.

Так как для фрезеровки деталей цилиндрическим способом производится при не столь хорошем креплении, то чаще всего профильное фрезерование изделий делается торцевым способом. В основном это универсальный способ для многосерийного промышленного изготовления. В этом случае есть возможность воспользоваться несколькими способами фрезерования разных плоских поверхностей. Это использование двух зубил, фрез большого диаметра и нескольких зубил одновременно.

Работа в таком режиме может происходит значительно быстрее и спокойно, в особенности при использовании нескольких фрез сразу, расположенных с разных сторон от изделия. По этой причине фрезерование плоскостей при помощи торцевых фрез, более применяемое в производстве.

Осуществляется фрезерование, помимо этого, также при помощи ионного луча. Это относительно новый и высокотехнологический процесс, позволяющий удалить максимально точный слой металла. Ионное фрезерование производится под воздействием атома гелия на поверхность, главным условием является контроль напряжения и энергии. Другими словами, сегодня не обязательно полировать или шлифовать детали, это можно сделать на атомном уровне, а на раскаленный металл можно вставлять дополнительные детали.

Технологические этапы процесса

Что касается технологического процесса фрезеровки, то она состоит из несколько последовательностей, которым необходимо следовать:

• Изделие осторожно подводят со стороны поверхности, необходимой для обработки, к фрезеру, который в это время вращается.
• Отведя стол, отключают шпиндель, чтобы он не вращался.
• После этого нужно задать требуемую глубину прорезания.
• Запускают шпиндель.
• Изделие, расположенное на столе, вместе с ним подводят к стыковке с фрезой.

Обработку металлических деталей цилиндрической фрезой производят при длине фрезы на 10-15 мм более, чем есть изделие, а диаметр её подбирается, исходя из толщины разрезания и ширины. При выборе торцевых фрез работа будет делаться не так шумно, поскольку детали надежнее прикрепляются. Производительность предприятия будет высокой при использовании набора фрез, так как во многом упрощается задача. Все зависит от применяемых фрез, а это: совместные фрезы, зубила, двумя дисками одновременно, набора фрез, расположенных с разных боков заготовки и пр. Фрезерование плоскостей несколькими торцевыми фрезами делает сразу несколько обрезаний, а также исключает удары при работе.

Современные технологии позволяют проводить безопасную и с меньшим процентом брака обработку на токарно-фрезерных станках, оборудованных системами ЧПУ. В некоторых случаях, как при обработке деталей повышенной твердости, можно на них делать шлифовку. Они гарантируют получение изделий по максимуму точной геометрической формы, а также производительность. Бывают как специального назначения, так и общего использования, но небольшие детали дома можно обрабатывать ручным электрическим фрезером. Управление на компьютере позволяет задать все параметры и выполнять максимально точно, к тому же есть возможность рассчитывать и создавать 3D модели непосредственно на станке.

Благодаря современным технологиям, фрезерная обработка приобретает большую популярность в разных отраслях производств. Что касается металла, то можно на станках делать как алюминиевые, так и стальные, титановые изделия. Вне зависимости от материала, фрезерованием можно делать детали специального назначения, эксклюзивные, ювелирные и др. И только на станках, оборудованных системами ЧПУ, можно выполнять лазерную фрезеровку деталей сложной формы. Это дорогостоящая, но качественная обработка возможна без предварительной шлифовки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Фрезерование (фрезерная обработка) — это механическая обработка резанием плоскостей, пазов, лысок, при которой режущий инструмент (фреза) совершает вращательное движение (со скоростью V), а обрабатываемая заготовка — поступательное (со скоростью подачи S).

Официальным изобретателем фрезерного станка является англичанин Эли Уитни, который получил патент на такой станок в 1818 г. [ источник не указан 556 дней ]

Классификация фрезерования [ править | править код ]

• В зависимости от расположения шпинделя станка и удобства закрепления обрабатываемой заготовки —— вертикальное, горизонтальное. На производстве в большей степени [источник не указан 569 дней] используют универсально-фрезерные станки, позволяющие осуществлять горизонтальное и вертикальное фрезерование, а также фрезерование под разными углами различным инструментом.
• В зависимости от типа фрезы (концевое, торцовое, периферийное, фасонное и т. д.)

1. Концевое фрезерование — пазы, канавки, подсечки; колодцы (сквозные пазы), карманы (пазы, стороны которых выходят более чем на 1 поверхность), окна (пазы, которые выходят только на одну поверхность).
2. Торцевое фрезерование — фрезерование больших поверхностей.
3. Фасонное фрезерование — фрезерование профилей. Примеры профильных поверхностей — шестерни, червяки, багет, оконные рамы.
4. Существуют также специализированные фрезы, предназначенные для отрезки (дисковые фрезы)

• В зависимости от направления вращения фрезы относительно направления её движения (либо движения заготовки) — попутное «под зуб», когда фреза «подминает» заготовку, получается поверхность высокой степени точности, но также велика опасность вырыва заготовки при большом съёме материала; и встречное «на зуб», когда движение режущей кромки происходит навстречу заготовке. Поверхность получается меньшей степени точности, однако увеличивается производительность. На практике используют оба вида фрезерования, «на зуб» при предварительной (черновой) и «под зуб» окончательной (чистовой) обработке.

В настоящее время в производстве для фрезерования используются станки с ЧПУ (числовым программным управлением), благодаря чему фрезерные работы производятся в автоматическом режиме. Для осуществления автоматических работ создается специальная программа, а также производится предварительная обработка чертежей.

Характеристики фрезерования [ править | править код ]

Элементы режимов резания при фрезеровании:

Скорость резания (м/мин): U = π ⋅ D ⋅ n 1000 <displaystyle U=<frac <pi cdot Dcdot n><1000>>>

• π = 3,141 5 … <displaystyle pi =3<,>1415dots >
• D — диаметр фрезы (мм)
• n — частота вращения фрезы (об/мин)
• 1000 — коэффициент перевода мм в м

Подачи при фрезеровании:

Sz — подача на зуб (мм/зуб) — величина перемещения стола станка с обрабатываемой заготовкой или фрезы за время поворота её на один зуб. Sо — (оборотная подача мм/об) — величина перемещения стола станка с обрабатываемой заготовкой или фрезы за один оборот фрезы. Sо = Sz × z, где z — число зубьев фрезы. Sm — (минутная подача мм/мин) величина перемещения стола станка с обрабатываемой заготовкой или фрезы за одну минуту Sm = Sо × n = Sz × z × n. t — глубина резания при фрезеровании (мм) — это расстояние между обработанной и обрабатываемой поверхностями. Ширина фрезерования (мм) — это поверхность заготовки, обработанная за один рабочий ход.

Фрезы по металлу — инструмент, функциональным назначением которого является резка стального массива для придания ему требуемых форм. Работа этого инструмента производится вращательно-поступательными движениями. Иногда вращение при обработке бывает эксцентричным (с разными условными центрами вращения), а иногда производится сразу в нескольких плоскостях. Всю нагрузку при обработке металлической поверхности берет на себя именно оснастка.

Есть множество разновидностей фрез по металлу. Рассмотрим их подробнее в этой статье.

Принципы классификации

Для обработки металлических заготовок фрезы для станков бывают разные, в зависимости от следующих характерных особенностей:

• в зависимости от материала, из которого они изготовлены;
• по направлению обработки металла (бывают наклонные, винтовые);
• по виду заточки;
• в зависимости от конструкции инструмента (выделяют монолитные, сборные или же составные);
• по месту нахождения режущих кромок и по виду их крепления (если составные).

Эти условные разделения необходимы, чтобы можно было точно выбрать тот тип фрезы, которым было бы максимально удобно обрабатывать металлическую заготовку, чтобы придать ей требуемую форму. Однако определяющая классификация оснасток связана с их формой. Об этом далее.

Виды

Фрезы для металлообработки классифицируют в зависимости от формы, которая зависит от направления приложения усилия к режущей кромке. Выделяют следующие типы:

• дисковые;
• торцевые;
• цилиндрические;
• угловые;
• концевые;
• фасонные;
• червячные;
• кольцевые.

Рассмотрим все разновидности последовательно.

Дисковые

Этот тип инструмента получил широкое применение на профильных станках, а также на автоматах продольного вытачивания заготовок. Выделяют следующие разновидности дискового инструмента:

С помощью дисковых фрез делают прорези в заготовке, а также делят ее по длине (для отрезания). Выбирая подходящий тип оснастки, нужно уделять внимание следующим параметрам:

• Диаметр. При прорезях в заготовке диаметр фрез определяется в зависимости от максимальной глубины паза от поверхности заготовки. В случае отрезания заготовки диаметр инструмента подбирается по глубине реза.
• Ширина. Здесь все зависит от того, паз какой ширины нужно выточить. Требуется минимизировать расходы станочных машино-часов, а также износ инструмента. Исходя из этих соображений, выбирается та ширина, которая будет оптимальной для формирования требуемой конструкционной особенности формируемой детали.

Материал дисковой фрезы. Здесь различают:

Принцип простой: металл обрабатывается инструментом, сделанным из более твердого металла.

Количество зубьев на диске. В зависимости от того, какой материал требуется обработать, определяется сплав, из которого должна быть сделана фреза, а также ее необходимая форма (минимальное количество зубьев). От этого зависит ее стоимость.

Торцевые

Они используются на оборудовании для формирования у заготовок плоских и ступенчатых поверхностей.

Каждый ее зуб представляет собой стандартный резец, при этом его режущие кромки размещаются исключительно в торцевой поверхности.

Ось фрезы располагается перпендикулярно по отношению к обрабатываемой плоскости заготовки.

Основную нагрузку несут боковые режущие кромки. При этом ее зубья воздействуют на деталь не все вместе и сразу, а по очереди (то есть, упор производится не всей плоскостью инструмента). Это дает возможность обрабатывать заготовки равномерно.

Особенности торцевого инструмента:

• наличие большого количества режущих кромок (лезвий);
• повышенная жесткость, что требует и жесткости закрепления инструмента в шпинделе станка.

Эти черты позволяют обеспечивать торцевым фрезам повышенную производительность обработки металла (если сравнивать, к примеру, с цилиндрическими). Однако для торцевого инструмента требуется корректно подобрать охлаждающую и смазывающую жидкость. В связи с его потенциально более высокой производительностью, более качественное охлаждение и смазка нужны здесь для сохранения его режущей способности.

Цилиндрические

Такой тип фрез предназначается для горизонтально-фрезерного оборудования для обработки поверхностей заготовок. Различают следующие разновидности цилиндрического инструмента:

• с прямыми зубьями;
• с винтовыми зубьями.

Особенность фрезы с винтовыми зубьями отличается плавностью обработки заготовки, а потому они весьма распространены на предприятиях. Инструменты с прямыми зубьями в основном применяется для фрезерования узких плоскостей.

Угловые

Они используются для обработки угловых пазов и наклонных плоскостей у заготовки. Такие фрезы бывают:

1. одноугловые: оснащаются рабочими кромками, которые располагаются на торце конической поверхности;
2. двуугловые: кромки расположены на двух конических поверхностях.

С их помощью ускоряется процесс обработки заготовки детали и, соответственно, экономятся машино-часы оборудования.

Концевые

Применяются для формирования глубоких пазов в корпусных деталях, например, в контурных выемках.

Основную работу выполняют зубья фрезы, расположенные на ее цилиндрической поверхности.

Кроме того, присутствуют и вспомогательные рабочие кромки, которые зачищают дно образуемой канавки.

Зубья концевых фрез бывают винтовыми и наклонными.

Фасонные

Фасонные фрезы используются для придания профиля поверхностям незамкнутого типа. Кроме того, они подходят для формирования канавок. С помощью фасонного инструмента можно создать сложный профиль, в том числе для заготовок, которые имеют существенную разницу между своими габаритными размерами, между длиной и шириной. Фасонные фрезы имеют 2 типа зубьев:

Чтобы получить пазы или выступы полукруглой формы, а также других скруглений на детали, обычно используют радиусные, выпуклые и вогнутые фасонные фрезы.

• радиусная: с ее помощью можно делать не только отрезку различных частей заготовки, но и фигурные вырезы на ее поверхности;
• выпуклая: применяется для формирования относительно простых скругленных пазов и выступов;
• вогнутая: такой инструмент часто применяется на производстве для формирования металлорежущих изделий – резцов.

Червячные

Обработка таким инструментом осуществляется через точечное касание заготовки. Червячные фрезы бывают:

• сборными и цельными;
• в зависимости от направления витков – левыми и правыми;
• со шлифованными и нешлифованными зубьями.

Кольцевые

Такой инструмент – уже нечто среднее между фрезой и сверлом. Они предназначены для получения отверстий большего диаметра, чем это может обеспечить сверлильный станок. Кроме того, кольцевой инструмент имеет более высокую скорость резки по сравнению со сверлами (почти в 4 раза). Такой тип оснасти выпускается не только для станков, но и для ручных дрелей (другое их название – борфрезы).

Возможности фрезерных станков

Современное фрезерное оборудование становится все более универсальным и эффективным. Самой продвинутой его разновидностью, безусловно, являются роботизированные комплексы, которые производят комплексную обработку металлических заготовок, самостоятельно выбирая нужных тип оснастки для различных операций, а также устанавливая оптимальный алгоритм вытачивания той или иной поверхности или отверстия.

Фрезерный инструмент способен обрабатывать все типы металлов и сплавов (черных и цветных), а применение инновационных датчиков и комплексных программных методов управления производственным циклом станков позволяет оптимизировать изнашиваемость инструмента и расход машино-часов оборудования.