Фрезерная обработка металла разновидности станков инструменты способы фрезерования

Фрезерная обработка металла: основные принципы и сведения

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.

Источник

Фрезерная обработка металла

Фрезерование является одним из наиболее распространенных способов обработки металла с целью придания заготовке необходимых геометрических параметров. Процесс фрезерования детали заключается в воздействии на заготовку специальным режущим инструментом — многозубчатой (реже однозубчатой) фрезой. Вращаясь, фреза остро заточенными кромками зубцов снимает подлежащий удалению слой металла, постепенно продвигаясь вдоль обрабатываемой поверхности.

Обработка металлов фрезерованием имеет ряд преимуществ:

• операция фрезерования позволяет работать с самыми разными поверхностями — горизонтальными, вертикальными, наклонными, фасонными и другими;
• обработка выполняется фрезами, зубья которых лишь периодически вступают в контакт с заготовкой и не испытывают непрерывной нагрузки — фрезы сохраняют работоспособность на длительное время;
• в отличие от операций сверловки и заточки отсутствует сильный нагрев, возникающий в результате трения и способный влиять на итоговую геометрию детали.

В то же время из-за многозубчатой конструкции большинства фрез в процессе изготовления фрезерных деталей нагрузки скачкообразно меняются, что может стать причиной возникновения вибрации в системе фреза – деталь – станок. Это можно считать недостатком технологии фрезерной обработки. При повышении скорости фрезерования вибрации усиливаются, поэтому система должна быть достаточно жесткой.

Фрезерование металла: способы и типы

Перемещение режущего инструмента относительно детали может достигаться за счет поступательного движения самой вращающейся фрезы либо постепенной подачи заготовки — это зависит от конструкции станка. В зависимости от толщины срезаемого слоя, характеристик металла и желаемого качества поверхности фрезерование заготовки может осуществляться в один либо несколько проходов. Эти же факторы влияют на определение оптимальной скорости подачи.

Независимо от характеристик металла и типа станков для фрезерования детали определяются скорость резания V и скорость подачи детали S. Оба параметра имеют размерность м/мин. Скорость резания V рассчитывается по формуле V=π*D*n, где π — число Пи (3,14), n — частота вращения фрезы, D — ее диаметр.

Способы фрезерования

Существует два способа обработки деталей на фрезерных станках:

В первом случае направление движения заготовки совпадает с направлением движения фрезы. Во втором фреза движется навстречу подаваемой заготовке. Разница между ними заключается в качестве получаемой поверхности. Если фрезерование заготовок выполняется попутным способом, обработанная поверхность получается более гладкой. Встречное фрезерование дает менее гладкую поверхность, поэтому его используют в тех случаях, когда необходимо снять большой слой металла. Как правило, так поступают при черновом фрезеровании — если планируется повторный проход для достижения окончательного (чистового) результата.

Типы фрезерной обработки деталей

Обработка заготовки на фрезерных станках предполагает выполнение одного из четырех типов фрезерования или последовательное применение нескольких типов.

1. Концевое фрезерование: применяется для обработки колодцев, окон, карманов, шлицев, пазов и т.п. В этом случае обработка фрезерованием осуществляется с помощью пазовых, дисковых, концевых, Т-образных, одно- и двуугловых фрез.
2. Торцевая фезеровка используется для обработки больших поверхностей. Фрезерная обработка таких деталей производится торцовыми либо циллиндрическими фрезами.
3. Фасонное фрезерование необходимо при работе с профилями. Чтобы получить фасонные поверхности с нужной геометрией применяют фасонные, модульные, дисковые и червячные фрезы.
4. Резка металла (фрезерование материала с целью его разрезки) может выполняться отрезными фрезами, представлябющими собой подобие дисковой пилы.

В металлообратке используется также обратная классификация, принцип которой заключается в объелинении фрез по технологическому признаку в группы, каждая из которых предназначена для определенного типа обработки деталей.

Инструменты и станки для фрезерной обработки металла

Как известно, назначение фрезерования заключается в получении из металлических заготовок деталей нужной формы и с определенной чистотой поверхностей. Чтобы изготовить изделие, полностью соответствующее проектной документации, необходим станок определенного типа и грамотный выбор фрез.

Основные типы фрез

Сегодня на российском рынке предлагаются фрезы отечественного и импортного производства, различных типов и конструкций, с режущими кромками из современных сплавов, керамики, кардной проволоки, стали с алмазным покрытием. Такое разнообразие дает возможность выполнять фрезерные работы на участках, где требуется выборка металла со сложной геометрией и высокими требованиями к качеству поверхности.

Классификация фрез предполагает их разделение по следующим параметрам:

• по конструкции (цельная либо сборная);
• по расположению зубьев и режущих кромок;
• по направлению и конструкции зубьев;
• по материалу режущих элементов;
• по способу крепления режущих элементов.

Дисковые фрезы

Дисковые фрезы применяют для работы по фрезерованию, если требуется выполнить обрезку заготовок, выборку металла, прорезание пазов, снятие фасок. Режущие элементы у дисковых фрез могут располагаться с обеих либо с одной из сторон. Выбор размера фрезы и ее зубьев зависит от вида обработки (предварительная, промежуточная, финишная). Преимущество дисковых фрез заключается в способности работать при значительных вибрациях и отсутствии необходимости в удалении стружки из области резания.

Торцевые фрезы

Торцевыми фрезами выполняется фрезерная обработка деталей со ступенчатыми и плоскими поверхностями. Ось вращения среды перпендикулярна обрабатываемой плоскости, рабочей является торцевая часть. В массивных торцевых фрезах часто используются сменные пластины. Фрезы с большим числом зубьев не нарушают плавности работы станка и дают возможность вести обработку деталей с высокой скоростью.

Цилиндрические фрезы

Фрезы данного типа делятся на две группы: с винтовыми и с прямыми зубьями. Первые отличаются плавностью работы и универсальностью применения, в случае возникновения больших усилий требуются сдвоенные фрезы с разнонаправленными зубьями. Вторые используются для фрезерной обработки узких плоскостей. Прорезание канавок и обработка уступов выполняется рашпильными циллиндрическими фрезами.

Угловые фрезы

Угловые фрезы предназначены для фрезерования угловых пазов и стружечных канавок, а также для обработки наклонных поверхностей. Бывают одноугловые с расположением режущей кромки на одной конической поверхности и двуугловые — с режущей кромкой на двух смежных конических поверхностях. Пазы со скошенными боковыми поверхностями фрезеруются одноугловыми фрезами типа «ласточкин хвост» — простой или перевернутый.

Концевые (пальчиковые) фрезы

Такие инструменты могут применяться для получения контурных выемок и уступов, выборки пазов, фрезерования взаимно перпендикулярных плоскостей. Сферические выемки фрезеруют шаровыми фрезами, для получения пазов сложной формы используют радиусные фрезы, а для Т-образных пазов, соответственно, фрезы грибковые. Концевые фрезы делятся на группы по форме хвостовика, величине зубьев и по конструкции.

Особую группу составляют фрезы для гравировки (граверы), применяемые для тонкой обработки материалов, в том числе драгметаллов. И, наконец, твердосплавные фрезы: они позволяют производить фрезерование металлов, обработка которых затруднена в силу структуры материала — чугуна, инструментальных сталей и т.п.

Фасонные фрезы

Данные фрезы предназначены для обработки фасонных поверхностей. Их применяют для фрезерования деталей, длина которых в разы превышает ширину. Существуют фасонные фрезерные инструменты с остроконечными и с затылованными зубьями. Заточка последних сопряжена со значительными сложностями, требует мастерства и опыта.

Червячные фрезы

Фрезерование металлических заготовок червячным инструментом производится методом обката, подразумевающим точечное касание детали фрезой. Разделение червячных фрез на подвиды принято производить по следующим параметрам:

• по конструкции (сборные или цельные);
• по направлению витков (правые или левые);
• по числу спиралей (одно- и многозаходные);
• по особенности зубьев (с шлифованными и нешлифованными зубьями).

Кольцевые фрезы

Кольцевые фрезы применяются для получения отверстий и напоминают по конфигурации корончатые сверла. Фрезерование этим инструментом дает выигрыш по времени примерно в 4 раза по сравнению со сверловкой за счет высокой скорости резания.

Фрезерные станки

Обработка металлов фрезерованием выполняется на специальных фрезерных станках. Все они имеют схожий принцип работы, но различаются по конструкции и функциональным возможностям.

Вертикально-фрезерные станки

Этот тип станков может применяться для выборки пазов и углов, обработки зубчатых колес, горизонтальных и вертикальных поверхностей, рамочных элементов. Фрезерование выполняется фасонными, циллиндрическими и концевыми фрезами.

Горизонтально-фрезерные станки

Оборудование данной фрезерной группы дает возможность производить работы по фрезерованию на деталях с небольшими габаритными размерами. При этом могут использоваться фрезы концевого, фасонного, торцевого, углового и циллиндрического типа.

Станки универсальные

В универсальных станках консоль и рабочий стол могут передвигаться по направляющим — вертикальным и горизонтальным, а обрабатываемую поверхность можно выставить под нужным углом (по отношению к шпинделю). Этот тип станков позволяет использовать любые типы фрез и осуществлять изготовление фрезерных деталей самой сложной конфигурации.

Фрезерные станки с ЧПУ

Станки с ЧПУ — высокопроизводительное современное оборудование, на котором фрезерная обработка деталей ведется по специально составленной программе. Преимуществами таких станков являются универсальность применения и большая точность изготовления деталей. Высокая цена оборудования довольно быстро окупается за счет отсутствия необходимости в квалифицированных операторах для работы на фрезерном станке и быстрого изготовления больших партий продукции.

Более 8 лет на рынке инжиниринговых услуг во всех сферах машиностроения.

Источник