Фрезерование – это вид высокоточной металлообработки, позволяющей создавать сложные поверхности (элементы зубчатых передач, несимметричные детали, отверстия с различной геометрией). Фрезерная обработка металла применяется для вторичной обработки деталей, если необходимо исправить технологические дефекты или сделать дополнительные углубления.
В процессе обработки лишний слой материала удаляется фрезой - вращающимся режущим инструментом, который имеет вид заточенного под определенным углом сверла или дисковой пилы нестандартной формы. Для фрезерования поверхностей, имеющих различные формы, используют режущие лезвия следующих типов:
- концевые, рассчитаны на обработку габаритных деталей;
- торцевые, используются при необходимости вырезать паз, канавку, сделать в детали сплошную выемку (окно);
- фасонные, применяются для фрезерования металлических профилей (червяки, шестерни);
- периферийные, резка металла производится по окружности фрезы. Инструмент используется для получения сложных пазов и выполнения скоростного силового фрезерования.
Технологически сложная фрезерная обработка металлических деталей является универсальной, отличается высокой функциональностью, поэтому востребована практически во всех отраслях машино- и приборостроения.
Немного истории изобретения технологии
Исторические документы утверждают, что основы фрезерной обработки металлов заложены еще в эпоху ренессанса Леонардо до Винчи в 16-м веке. Величий механик и изобретатель разработал примитивный станок, в котором обработка производилась круглым напильником, жестко закрепленным на валу.
Оборудование, которое уже можно было назвать фрезерным станком, создал в 1783 году американский изобретатель Самуэль Рехе, а спустя 12 лет, после небольшого усовершенствования, Эли Терри начал использовать оборудования для создания взаимозаменяемых деталей часовых механизмов.
В 1925г. деревянная станина была заменена металлической. И с этого времени фрезерные станки стали полноценным оборудованием, выполняющим чистовую обработку металла. Одновременно создавались различные виды фрез, которые позволяли уже выполнять сложные операции по металлообработке. В 1936 г. был создан станок револьверного типа, в 1956-м – первое автоматизированная модель с ЧПУ.
Самыми востребованными фрезерными станками в 21 веке стали многооперационные компактные модели с ЧПУ, расположение которых можно легко менять на рабочем столе. Они позволяют с высокой точностью резать разнообразные конструктивные детали любой сложности, а также наносить художественную резьбу и создавать ювелирные украшения.
Назначение и область применения технологии
Благодаря большому разнообразию режущих инструментов, обработка металла фрезерным станком может решать множество производственных задач. Среди них:
- распил заготовок;
- сверление отверстий в деталях;
- нарезание пазов;
- резка элементов всех видов зубчатых и червячных передач;
- шлифовка поверхности готовых изделий с минимальным отклонением от проектного профиля;
- нанесение паттернов и гравировки на поверхность обрабатываемого металла.
Фрезеровка на станке с ЧПУ позволяет оптимизировать процессы резки, уменьшить время рабочего цикла, а также повысить точность и производительность обработки металла или других материалов. Благодаря большому количеству разнообразных фрез, на одном станке можно делать большое количество операций. Поэтому перечислять все сферы современного производства, в которых востребованы детали и механизмы, полученные методом фрезеровки, не имеет смысла.
С помощью фрезерования за один производственный цикл получают мелкие и габаритные детали, элементы имеющие простые формы и сложную геометрию. Они востребованы в строительстве, создании всех типов транспортных средств, коммунального оборудования, станков, промышленной и бытовой техники, производстве сувенирной и ювелирной продукции.
К преимуществам метода фрезерной обработки можно отнести его универсальность – работы подходят ко всем видам металлов (чугун, закаленная сталь, титан, алюминий, медь и пр.). Работы могут вестись на любых поверхностях – зубчатых, фасонных, плоских, торцевых участках. Технология позволяет оптимизировать производство, быстро и точно производить различные детали в большом количестве.
Особенности технологии
К основным видам фрезерной обработки металла два способа резки, определяемых способом подачи заготовки:
Попутное фрезерование
Вид обработки, при котором направление движение обрабатываемой детали совпадает с вектором скорости резания фрезы. Попутная (по подаче) фрезеровка имеет ряд особенностей, определяющих целесообразность ее применения:
- на входе фрезы толщина стружки максимальная, на выходе – нулевая;
- трение в процессе обработки незначительное, но присутствуют ударные нагрузки, требующие жесткого крепления фрезы в гнезде;
- необходимо использование фрезы с повышенной механической стойкостью;
- оптимальная технология для чистовой обработки и необходимости делать съемы малой толщины;
- метод предпочтителен для обработки тонких деталей при отрезном и прорезном фрезеровании.
Для фрезеровки по подаче необходим станок с высокими характеристиками мощности и жесткости, чтобы выдерживать удары при врезании и не создавать люфт заготовки.
Встречное фрезерование
Особенностью метода является осуществление металлообработки, когда векторы движения заготовки и скорости резки направлены на встречу. Способ резки обеспечивает:
- нулевую толщину стружки на входе и максимальную на выходе;
- отсутствие ударных нагрузок – фреза скользит по заготовке, выглаживая и упрочняя ее поверхность;
- повышение температуры в зоне реза и необходимость охлаждения фрезы;
- низкие режимы фрезеровки из-за износа задней поверхности резца;
- отличную черновую обработку, осуществление реза по кромке, уплотнения поверхности.
Встречное фрезерование более энергоемкое, но в ряде случаев является более приоритетным, чем продольный способ резки. Часто комбинация обоих видов резки (продольное и поперечное), особенно при обработке габаритных деталей, дает существенное снижение брака. Так встречным фрезерованием производят черновую обработку, а попутным – чистовую.
Этапы фрезерования металла
Технология токарно-фрезерной обработки металла состоит из последовательных действий оператора и включает следующие этапы проведения резки:
- анализ детали, ее назначения, вида работ с целью подбора подходящего типа фрезы;
- фиксация режущего инструмента на шпинделе фрезеровочного станка;
- закрепление на станине металлической заготовки;
- активация шпинделя на небольшой скорости вращения;
- подвод к фрезе до минимального соприкосновения закрепленной на станине детали;
- выбор нужных параметры резки (скорость вращения шпинделя, глубину);
- включение станка в выбранном режиме и запуск процесса фрезерной обработки.
Современная фрезерная обработка металла на стенках с ЧПУ облегчает задачу оператору. Для осуществления резки достаточно выбрать соответствующую программу, и процесс фрезерования происходит в автоматическом режиме за один производственный цикл.
