Содержание:
- 1. Назначение фрезерной обработки
- 2. Виды фрезерования металла
- 2.1. Попутная фрезеровка
- 2.2. Встречная фрезеровка
- 3. Оборудование для фрезерной обработки
- 4. Основные типы фрез
- 5. Этапы фрезерной обработки
- 6. Возможные проблемы и пути их решения
- 6.1. Повышенный износ инструмента
- 6.2. Повреждение обрабатываемой заготовки
- 7. Часто задаваемые вопросы о фрезерной обработке
- 7.1. В чем отличия токарного станка от фрезерного?
- 7.2. Для какого производства нужна фрезеровка?
- 7.3. В чем заключается методика химической фрезеровки?
Фрезерная обработка — востребованная технология благодаря своей универсальности. Она включает множество процедур и позволяет работать с разными материалами. Риск брака при этом сводится к минимуму.
Результат зависит от типа фрезеровки и выбранной фрезы для срезания материала. Такой подход позволяет достичь эффекта, который невозможно получить, например, на токарном станке.
Назначение фрезерной обработки
Фрезерная обработка применяется так же широко, как сверление или различные виды токарных работ. Процесс заключается в снятии слоя материала (дерева, металла) с помощью специального зубчатого инструмента — фрезы.
Выбор фрезы зависит от её формы и материала, с которым предстоит работать. Чаще всего это металлические изделия. Современные фрезерные станки с ЧПУ позволяют уменьшить количество брака, увеличить скорость и объем производства. При этом детали, обработанные фрезой или сверлом, получают максимально четкие и точные формы.
Одним из главных преимуществ является универсальность технологии. С помощью фрезерных станков с ЧПУ можно обрабатывать не только металл, но и дерево, пластмассу, стекло.
Для чего используется эта методика:
- Гравировка и нанесение узоров.
- Изготовление отверстий, включая резьбовые.
- Распил заготовки.
- Шлифовка — с использованием малоабразивных насадок на фрезу.
Технология отличается высокой скоростью обработки, разнообразием возможных операций и низкой себестоимостью.
Виды фрезерования металла
Фрезерную обработку можно выполнять вручную или на станках с ЧПУ. Также различают два типа технологии процесса: попутное и встречное фрезерование. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки.
Попутная фрезеровка
Это классическая методика, при которой заготовка подается в том же направлении, в котором движется фреза.
Преимущества:
- Металлическая заготовка присоединяется к станине, нет необходимости в дополнительной фиксации детали.
- Лезвия фрезы изнашиваются медленно, что снижает износ инструмента.
- Стружка почти не попадает под режущую поверхность, что упрощает её удаление.
- Фреза плавно снимает тонкие слои материала.
- Легко достигается требуемая гладкость или шероховатость поверхности.
Недостатки:
- Необходимость отсутствия зазоров.
- Фрезерное оборудование должно иметь высокую жесткость.
- Метод не подходит для обдирочных работ, поскольку поверхность должна быть предварительно подготовлена.
- Лезвия могут затупиться из-за твердых включений в материале.
Встречная фрезеровка
В процессе работы инструмент движется навстречу движению заготовки. Этот метод имеет свои особенности и преимущества.
Плюсы:
- Мягкая и плавная резка с минимальной нагрузкой на инструмент.
- Структура материала не деформируется, прочность не изменяется.
- Обеспечивается высокая производительность.
Минусы:
- Быстрый износ инструмента, особенно при высокоскоростной работе.
- Требуется дополнительная фиксация заготовки. Энергия расходуется не только на резку, но и на отрыв шаблона.
- Стружка может попадать в зону резки.
Выбор метода зависит от типа материала и его подготовки. Встречная фрезеровка подходит для обработки грубых поверхностей и используется на первичных этапах работы. Для более точной обработки мягких металлов предпочтительнее попутная фрезеровка.
Существует также классификация фрезеровочных работ по точности и качеству.
Для первичной обработки используется черновая фрезеровка. Этот процесс требует большей мощности оборудования, а глубина резки обычно больше. Параметр шероховатости после фрезеровки — Ra 6,3–20. Для этой обработки необходимы мощные станки с жесткой конструкцией. Черновая обработка позволяет снимать более толстые слои материала при низкой скорости вращения фрезы.
Для последующих работ применяется чистовое фрезерование, которое дает более четкие контуры изделия. Поверхность получается более гладкой — Ra 1,25–1,6. Фреза вращается с высокими оборотами, при этом снимаются самые тонкие слои материала.
Черновую и чистовую фрезеровку можно выполнять на одном станке или на двух разных. Также возможна получистовая обработка, при которой комбинируются оба метода, и заготовка обрабатывается в два этапа с использованием разных инструментов.
Также выделяют следующие виды токарно-фрезерной обработки:
- Зубчатое фрезерование, с помощью которого выполняются зубцы.
- Торцевое — подходит для среза торцов заготовки, для проточки канавок, выполнения подсечки и различных боковых элементов.
- Концевое — для вырезания уступов в вертикальной или горизонтальной плоскости.
- Цилиндрическое — для фигурной резки.
- Фасонное — используется для создания фасок, часто применяется при обработке трубопроката.
Оборудование для фрезерной обработки
Результат во многом зависит от технических характеристик фрезерного станка. Существуют станки с нормальной точностью и прецизионные аппараты. Выбор метода обработки влияет на выбор наиболее подходящего инструмента. Чтобы получить качественные и точные детали, необходимо правильно установить фрезу и заготовку, а также задать соответствующую программу на устройстве.
В настоящее время используются следующие виды агрегатов:
- Вертикальные станки. Применяются для обработки рам, зубчатых изделий, выполнения углов и пазов. Обычно оснащаются концевыми, цилиндрическими и фасонными фрезами.
- Горизонтальные станки. Используются для работы с небольшими деталями. Совместимы с большинством типов фрез.
- Универсальные станки. Позволяют задавать любой угол резки, так как рабочий стол и консоль могут перемещаться. Эти станки подходят для фрезерной обработки почти всех видов заготовок из металла и других материалов и совместимы со всеми видами инструмента.
- С ЧПУ. Это наиболее производительные станки, которые выполняют работу по заранее заданной программе. Такие устройства обеспечивают максимальную точность обработки и подходят для создания деталей различных форм. Стоимость таких станков высокая, но затраты окупаются быстро.
Выбор фрезерного станка зависит от масштаба производства и требуемых объемов изготовления деталей. Чаще всего выбирают один универсальный станок, на котором можно настроить различные параметры, или несколько моделей, выполняющих каждую свою задачу.
В первом случае используют станок с ЧПУ. Он позволяет автоматически настраивать параметры, такие как переустановка оснастки, крепление заготовки, скорость резания, режим и программу, в зависимости от схемы металлообработки и материала. Во втором случае обычно используют конвейерную ленту.
Основные типы фрез
Фрезы бывают разных видов, в зависимости от назначения и формы:
- Торцевые. Напоминают сверло с увеличенным диаметром. По окружности инструмента расположены пять и более резцов, которые закреплены на одинаковой глубине, но на разном расстоянии друг от друга. Применяются для придания заготовке точных размеров. Используются для формирования канавок, окошек, колодцев и срезания торцов.
- Цилиндрические. Эти фрезы предназначены для корректировки высоты граней, например, ребер прокатных профилей. Они выглядят как горизонтальный валик с винтовой режущей поверхностью. Являются универсальными и подходят для различных типов обработки. Могут иметь насадки с прямыми зубьями для работы с прямыми поверхностями.
- Дисковые. По форме напоминают дисковую пилу. Эти фрезы используют для формирования продольных канавок по длине заготовки.
- Угловые. Имеют форму двух соединенных усеченных конусов. На такие фрезы можно установить дополнительные насадки с лезвиями из победитового сплава, которые используются для обработки прочных металлов.
- Концевые. Применяются для создания вертикальных и горизонтальных уступов нужных размеров.
- Фасонные. Этот тип включает два вида инструментов: остроконечные фрезы с острыми краями на внутренней поверхности и инструменты со спиралевидными затылованными зубцами. Эти фрезы незаменимы для изготовления деталей нестандартных форм.
Кроме того, существуют и более специфичные фрезы. Например, червячная оснастка, которая используется для обработки заготовки несколькими лезвиями одновременно, и корончатые фрезы, подходящие для выполнения широких отверстий.
Для фрезерной обработки металлических изделий на станках с ЧПУ также возможно применять лазерную резку.
Этапы фрезерной обработки
Для получения качественного изделия с помощью фрезеровки, независимо от материала заготовки, необходимо тщательно подготовиться к работе. В первую очередь следует знать последовательность этапов обработки.
- Подготовка к работе. Выбирается режущий инструмент, который устанавливается на шпинделе станка. Заготовка фиксируется на рабочем столе.
- Настройка станка. Устанавливаются параметры станка: скорость вращения фрезы, направление ее движения и ширина срезаемого слоя.
- Тестовый запуск. Инструмент устанавливается так, чтобы фреза слегка касалась поверхности заготовки, и затем включается электродвигатель станка на низкой скорости. Это позволяет проверить глубину реза и обеспечить безопасность. После этого шпиндель возвращается в исходное положение, и при необходимости корректируются параметры.
- Обработка. После тестового запуска двигатель включается снова, заготовка подается к фрезе, начинается основной процесс обработки. Во время работы важно контролировать точность выполнения изделия в соответствии с требуемыми характеристиками.
Возможные проблемы и пути их решения
Несмотря на использование современных станков, в процессе фрезерной обработки могут возникать различные проблемы. Важно заранее подготовиться к их устранению, чтобы избежать ненужных трудностей. Например, недостаточная подготовка может привести к травмам оператора, если металлическая стружка отлетит во время резки.
Правильная организация системы отвода стружки поможет предотвратить возможные травмы и другие опасности. Однако существуют и другие проблемы, которые могут возникать в процессе фрезерной обработки. Рассмотрим основные из них.
Повышенный износ инструмента
Во время работы с фрезерным станком могут возникать следующие сложности:
- Быстрое затупление фрезы. Это может быть связано с неправильным выбором оснастки, неподходящей скоростью вращения лезвий и ошибочной подачей заготовки.
- Сильное выкрашивание зубцов. Причины — высокая скорость вращения и использование неподходящего инструмента. Также возможны проблемы с углом установки шпинделя или недостаточно подготовленная грубая поверхность заготовки, а также излишнее давление на фрезу.
- Полная поломка инструмента. Это происходит из-за недостаточной прочности и жесткости конструкции агрегата, а также при термическом ударе. Для предотвращения поломок необходимо правильно выбирать оснастку, регулярно смазывать рабочие элементы станка, контролировать температуру и при необходимости охлаждать устройство. Важным моментом является также эффективный отвод металлической стружки.
- Налипание стружки и наросты материала на режущей поверхности. Проблема чаще всего возникает при обработке мягких металлов, таких как алюминий. Она может быть вызвана неправильным углом шпинделя относительно поверхности заготовки. Решением будет замена или регулировка оснастки.
Повреждение обрабатываемой заготовки
В процессе обработки могут возникать следующие дефекты:
- Наклеп металла или пластика. Это деформация поверхности, происходящая из-за высокой температуры в месте резания. Для предотвращения наклепа важно охлаждать заготовку и фрезу современными методами.
- Отклонение от хода подачи. Если режущие элементы сильно изношены или параметры устройства заданы неправильно, резка может стать неточной.
- Несоответствие размеров. Этот дефект часто возникает из-за ненадежного закрепления детали на рабочем столе, недостаточной жесткости конструкции агрегата, вибраций или использования затупившейся фрезы. Решение — заменить инструмент, усилить фиксацию заготовки и применить виброгаситель.
- Грубая поверхность детали после резки, выкрашивание материала. Это следствие неравномерного хода подачи или ошибок в настройке параметров станка. Для устранения проблемы нужно подобрать правильную глубину реза и отрегулировать скорость вращения лезвий при фрезеровке.
Правильная подготовка и учет возможных проблем помогут повысить производительность и улучшить качество деталей.
Часто задаваемые вопросы о фрезерной обработке
В чем отличия токарного станка от фрезерного?
Токарный станок используется для обработки изделия с целью заточки или обтачивания острых углов, при этом материал равномерно удаляется с поверхности заготовки. Фрезерный станок, в свою очередь, предназначен для резания или сверления детали. Конструкция фрезерного аппарата позволяет работать с изделиями разнообразных форм, в то время как на токарном станке можно обрабатывать только заготовки с формой тела вращения (конус, цилиндр и т. д.).
Для какого производства нужна фрезеровка?
Фрезерная обработка применяется для обработки дерева и металла, поэтому используется в таких областях, как ювелирное дело, машиностроение, архитектура и дизайн. Алюминий является одним из популярных материалов для фрезеровки благодаря своей прочности и низкой температуре плавления. Из него производят детали для конструкций баннеров и билбордов, штативов, а также элементы для интерьера и дизайна.
В чем заключается методика химической фрезеровки?
Химическая фрезеровка представляет собой технологию, основанную на воздействии химических веществ на металлические изделия. Этот метод позволяет точно обрабатывать заготовки со сложными формами, которые трудно поддаются резанию с помощью фрезы. Химическая фрезеровка используется для создания деталей для строительства, печатных плат для электроники и конструкций аэротехники.
Токарно-фрезерная обработка широко используется в различных отраслях для производства деталей из разнообразных материалов. В особенности точность характерна для лазерного фрезерования на станках с ЧПУ.
