Методы фрезерования

Фрезерование — это один из наиболее распространенных и доступных способов металлообработки на станках с ЧПУ. Технология эффективна и востребована, позволяет создавать детали сложной формы, обрабатывать различные поверхности с высокой точностью.

В статье рассмотрим основные виды фрезерования, их преимущества, особенности и области применения. Расскажем, как выбор подходящего метода повышает эффективность производства.

Что такое фрезерование

Это механический процесс обработки заготовок на станке, в основе которого лежит удаление тонкого слоя материала с помощью режущего инструмента. Таким рабочим инструментом служит фреза определенного размера и конструкции, которая движется в заданном направлении. В процессе своего вращения она взаимодействует с поверхностью металла и удаляет излишки материала, придавая изделию нужный вид.

Эффективность и точность процесса во многом зависят от выбора подходящего метода обработки. Нужно учитывать свойства материала, сложность изделия и требования к качеству.

Упомянутая технология стала неотъемлемой частью производственного процесса. Ее широко применяют в машиностроении, авиационно-космической промышленности, инструментальном производстве и других отраслях.

Механическую обработку алюминиевых сплавов используют для изготовления компонентов автомобилей и корпусов приборов. С помощью фрезерования создают как простые детали, так и изделия крупных размеров и нестандартных форм, выполняют отверстия, нарезают резьбу, делают пазы.

Необходимые параметры работы настройщик вносит в программное управление при помощи G- и M-кодов. Об основных системах команд, используемых в программировании станков с ЧПУ, мы подробно рассказывали в этой статье.

Классификация методов фрезерования

Выделяют следующие категории:

• по виду обрабатываемых элементов — торцевое, концевое, фасонное (профильное);
• по направлению обработки — встречное и попутное фрезерование;
• по траектории движения инструмента — линейное, трохоидальное, плунжерное.

Рассмотрим каждый из указанных методов.

Торцевое фрезерование: работа с плоскими поверхностями

Это одна из распространенных фрезерных операций, которую выполняют с помощью широкого набора режущих инструментов. Способ предназначен для обработки торцевых поверхностей заготовок. Благодаря этому создают разнообразные вырезы, пазы и другие элементы на торцах. Фреза движется перпендикулярно поверхности детали, равномерно снимает с торцов излишки материала.

Чтобы выполнить качественную торцевую обработку, создают постоянный контакт инструмента с поверхностью детали, используют попутное фрезерование. Также устанавливают инструмент со смещением от центра заготовки, чтобы получить очень тонкую стружку.

Для работы применяют следующие виды фрез:

• с главным углом в плане 45 градусов;
• для прямоугольных уступов;
• с круглыми пластинами;
• дисковые трехсторонние.

Благодаря торцевому способу получают ровные поверхности высокого качества, что особенно важно для сборки многокомпонентных изделий. Его применяют в автомобилестроении, легкой промышленности и других отраслях.

Концевое фрезерование: создание пазов и уступов

Рабочий инструмент своей режущей кромкой с высокой точностью обрабатывает поверхность заготовки. С помощью этой технологии делают отверстия, канавки, выполняют карманы, закрытые и шпоночные пазы, производят чистовую обработку твердых материалов.

При фрезеровании уступов обрабатывают две поверхности одновременно, что требует сочетания торцевого и периферийного способа. При выполнении канавки или паза на всю ширину, обрабатывают три поверхности.

Чтобы обработать пазы оптимальным методом, учитывают жесткость станка и удаление (эвакуацию) стружки. Современные станки с ЧПУ также успешно выполняют нарезание резьбы и зубофрезерование.

Для работы используют следующие фрезы:

• для прямоугольных уступов;
• длиннокромочные;
• концевые;
• трехсторонние дисковые.

Фасонное фрезерование: создание сложных форм

Это распространенная фрезерная операция на современных станках. Такую разновидность обработки еще называют профильной.

Благодаря специальной конфигурации фасонной фрезы, изготовляют профильные детали, изделия с нестандартной геометрией и сложной формой. Фасонное фрезерование предназначено для многокоординатной обработки выпуклых и вогнутых поверхностей по двум и трем направлениям.

Применяемые инструменты:

• радиусные фрезы, круглые пластины — для черновой и получистовой обработки;
• концевые со сферическим концом — для чистовой и финишной.

Направление фрезерования

Операцию можно проводить встречным и попутным способом.

Если используют встречный метод, то движение режущего инструмента и заготовки направлено в противоположные стороны относительно друг друга. Плавное нарастание толщины среза позволяет уменьшить нагрузку. В некоторых случаях существует риск смещения заготовки, поэтому оператор станка должен иметь опыт работы на данном оборудовании.

При попутном методе направление движения фрезы и заготовки совпадают. Его рекомендуют как для предварительной, так и финальной обработки. Этот вариант обеспечивает эффективный отвод стружки, снижает вероятность образования дефектов и улучшает качество поверхности. Значительно возрастает стойкость инструмента и продлевается срок службы. Для описанного метода нужен станок с повышенной виброустойчивостью.

Линейная траектория движения инструмента

Метод отличается простотой программирования команд, фреза двигается по прямой линии с высокой точностью. Подходит для создания ровных поверхностей, однако малоэффективен при обработке заготовок сложной формы.

При традиционном фрезеровании паза фреза удаляет материал на ширину, которая равна ее полному диаметру. Подача на зуб остается постоянной.

Трохоидальная траектория

Это плавное криволинейное движение, которое сочетает в себе спиральное движение с одновременным линейным перемещением. За счет многократных и непрерывных проходов в радиальном направлении фреза последовательно, слой за слоем, снимает излишки материала. Ее диаметр должен быть на 20–30 % меньше, чем ширина паза, чтобы обеспечить малую дугу контакта.

Трохоидальное фрезерование снижает нагрузку на режущий инструмент и уменьшает время обработки. Метод эффективен для создания сложных геометрий детали, но требует квалифицированного программирования команд управления.

Траектория фрезы должна быть гладкой, без углов. Это необходимо, чтобы в момент резкой смены направления движения снизить нагрузку.

Преимущества трохоидального по сравнению с традиционным фрезерованием:

• ограниченная, малая дуга контакта;
• высокая объемная производительность;
• низкие силы резания;
• перераспределение тепла;
• малый износ фрезы;
• возможность использовать всю длину рабочей части инструмента;
• оптимальный вариант для труднообрабатываемых материалов.

Плунжерная траектория

Позволяет обрабатывать длинные пазы цилиндрической формы. При вертикальном движении инструмента помогает создавать отверстия и пазы. Фреза работает с осевой подачей, за счет этого ее жесткость в осевом направлении значительно выше жесткости в радиальном.

Преимущества — простота настройки и высокая точность. Однако способ ограничен вертикальными траекториями, относительно невысокой скоростью и не высоким качеством поверхности. (Рекомендовано для черновых и п\чистовых операциях)

Заключение

Мы рассмотрели распространенные методы фрезерования, которые применяют в металлообработке. Выбор наиболее подходящего из них зависит от геометрии деталей, характеристики материала и требований к обработке. На качество обработки также влияет используемое оборудование.

На нашем сайте вы найдете современные фрезерные станки с ЧПУ от ведущих производителей, которые подходят для всех видов фрезерования, благодаря высоким показателям мощности и скорости перемещений, также они оснащены всеми необходимыми функциями. Если возникли трудности с выбором модели, мы поможем подобрать подходящий вариант для вашего случая на выгодных условиях.