Все о фрезеровании

Знать все о фрезеровании, о том, что это такое, необходимо тем, кто решает сделать заказ промышленному предприятию или обыкновенной мастерской либо же открыть их с нуля. Внимания заслуживают как фрезерная 3D-обработка деталей, так и другие виды этой распространенной манипуляции. Также стоит разобраться с силой резания, с особенностями цилиндрического, плунжерного и выполняемого на станках с ЧПУ фрезерования.

Если обратиться к словарному определению фрезерования, то нетрудно заметить, что это подвид механической обработки резанием. Под таким термином в технологии принято понимать не только использование ножей и иных лезвий, но и действие целого ряда других инструментов. Главное движение фрезерного процесса — вращательное — совершает фреза (в честь которой методика работы и была названа). Принято считать, что этот вариант обработки начал применяться в промышленности с 1820-х годов. Стоит отметить в числе особенностей, что фрезеровка может выполняться не только на станках, но и вручную; в этом случае используют отдельные внешние фрезы.

Непосредственно обработка (изменение поверхности за счет воздействия фрезы) происходит благодаря ее оснащению большим числом лезвий. На предприятиях фрезерная обработка проводится столь же часто, как и токарные манипуляции. Ширина отрабатываемой полосы зависит от инструментов и станков. Использование современных систем управления позволяет существенно сократить количество бракованных изделий. Стоит отметить также, что на некоторых станках последнего поколения вместо старой металлической фрезы используется лазер — это позволяет работать быстрее и точнее.

Такой вариант обработки носит, скорее, предварительный характер. Он не позволяет добиться довольно высокой точности заготовки, но это и не требуется обычно. На первый план выходит подготовка к формированию необходимых структур и плоскостей. Инструмент подают довольно интенсивно.

Этот подход нужен, чтобы сократить искажения погрешностей геометрических форм. Пользуются им и для борьбы с пространственными отклонениями. Шероховатость поверхности в итоге уменьшается до 2,5 мкм. Отмечается также повышение плоскостности. Отклонения от нее снижаются максимум до 0,2 мм на 1 м протяженности обрабатываемых конструкций.

Речь идет об окончательном этапе технических манипуляций либо о подготовке к решающей отделочной обработке. Как раз на этой стадии определяются финальные размеры и контуры изделий. Что не менее важно, именно она связана с определением оптимальной шероховатости и отклонений.

При выполнении этой работы для плоских поверхностей очень важно добиться тех же геометрических параметров, которые закреплены в чертежах и иной технической документации. Отклонения не могут превышать нормативных допусков, предписываемых для конкретного оборудования. В некоторых случаях дополнительная зачистка производится с помощью фрезерных кругов. Без предварительной зачистки совершенно невозможно формировать полости, отверстия и карманы. О более сложных технических манипуляциях тем более речи нет.

Сформированные по методике 3D фигуры и композиции сразу привлекают внимание и очаровывают. Это касается в равной степени как деревянных, так и металлических деталей. Но точно так же не вызывает сомнений, что трехмерная фрезеровка отличается повышенной сложностью.

При выполнении такой работы важную роль играет соотношение мощности и силы резания. Подобный момент актуален в одинаковой степени для обработки древесины, металла и других материалов. На каждый из зубцов фрезы воздействует строго определенное усилие. Зависит оно и от угла по отношению к обрабатываемому изделию, и от некоторых других тонкостей, которые знакомы инженерам. Радиальная сила используется для расчета изгибов оправок.

Конкретный режим резания определяется:

• прикладываемой силой;

• углом соприкосновения;

• типом инструмента и его рабочей части;

• необходимой скоростью выполнения работы.

Речь идет о нарезании шестерен модульными фрезами. Такие рабочие части принято ставить на универсальный фрезерный станок. Дополнительно в любом случае потребуется так называемая делительная головка. В простом варианте используют 8-фрезные наборы. Но лучше ориентироваться на то, чтобы сразу было около 15 фрез.

Чтобы выполнить фрезерование зубьев у специального колеса, обычно используют универсальные станки. Сама работа с зубчатыми колесами часто исполняется методом копирования. Подобный подход заставляет мириться с низкой производительностью и ограниченной точностью.

Трохоидальное фрезерование изначально создавалось для черновых и получистовых обработок. Но оно может применяться и в других случаях, включая обработку в ситуациях, когда на заготовку воздействует дополнительно вибрация. Главная цель трохоидальных манипуляций — подготовка различных пазов. Такой метод давно завоевал признание экспертов за свою высокую эффективность. Важная его особенность — небольшая ширина прореза.

Работа с нержавейкой имеет целый ряд тонкостей и сложностей. Она пропускает мало тепла, то есть, проще говоря, плохо охлаждается. Потому искусственному отводу тепла из рабочей зоны надо уделить побольше внимания. Придется принимать меры, чтобы исключить появление «наростов», «наклепов» и других негативных моментов. Подача на зуб обязательно увеличивается; малое ее значение — источник множества проблем.

Обработка шпоночного паза на валу — тоже отличается специфическими чертами. Сквозной и открытый типы пазов прорабатывают дисковидными фрезами. Необходимо понимать, что это весьма ответственная операция с очень низким коэффициентом допуска. Малейший промах — и дорогостоящее изделие уходит в брак. Во многих случаях подбором фрез дело не ограничивается, и решающий ответ дает только пробный проход.

Довольно часто к фрезерованию прибегают для получения шипового соединения. Подобный метод связки разнородных изделий, предметов и их частей довольно надежен и используется во многих вещах и приспособлениях. Что касается фрезеровки фасонных поверхностей, то это очередное трудоемкое и кропотливое дело, требующее тщательной подготовки. Часто для этой цели используют фасонные фрезы, оказывающиеся очень полезными помощниками в массовом и крупносерийном промышленных производствах.

В некоторых случаях нужны формирование и доработка уступов. Для подобной работы берут дисковые либо концевые фрезы. Конкретный их вид определяется предпочтениями мастеров. Если предстоит работать с левым и правым уступами, используется методика «двух переходов». Особое внимание уделяют точности формируемых конструкций и их частей.

Что касается плунжерной разновидности, то к ней прибегают, когда вибрационное воздействие довольно велико и компенсировать или ослабить его не получается. Использовать подобную методику при более благоприятной ситуации не следует, потому что она подразумевает медленное снятие небольшого количества материала. Необходимую фрезу выбирают прежде всего по диаметру. Простые плоские поверхности обрабатывают преимущественно цилиндрическим способом. Точность чаще всего задается по 8–10 квалитетам.

Куда более любопытно, что фрезеровать приходится не только металл. Все большее значение приобретает такой метод обработки для бетона. Он применяется, конечно, не простым станком, а специализированной машиной. Самые мощные ее экземпляры снимают до 2 см бетонной массы за 1 прогон. В итоге получается ровная и гладкая поверхность требуемой формы.

В некоторых случаях фрезерная обработка касается также:

• камня;

• оргстекла;

• фанеры.

Такая базовая технология имеет еще одно название — работа против подачи. В прошлом именно встречным методом старались обрабатывать металлические заготовки в любом удобном случае. Целесообразно пользоваться им, если припуск отличается неоднородным распространением. Также подобная методика применяется, когда фрезеруют корку отливки либо поковки. Наконец, она нужна при обработке жаропрочных сплавов с использованием пластин из технической керамики.

Подобный способ отличается минимальной толщиной стружки в момент входа фрезы в толщу материала. Режущая сила прижимает инструмент к заготовке. Потому удерживать его оказывается гораздо проще и легче. Однако необходим мощный и жесткий станок — слабое оборудование подобный режим попросту не «вытянет». Другие особенности:

• понижение трения и температуры в сравнении со встречной методикой;

• увеличенная стойкость фрезы к негативным воздействиям;

• значительная точность обработки;

• скачкообразная нагрузка на рабочий зуб.

В арсенале практически любого мастера почти обязательно встречаются дисковые модели. Ими обрезают заготовки и прорезают пазы. Такой же инструмент позволяет выбирать металл, снимать фаски и так далее. Габариты фрезы и отдельных зубцов определяет тип обработки. Есть несколько более мелких разновидностей.

Торцевые фрезы призваны обрабатывать плоские и ступенчатые поверхности. Ось кручения располагается под углом 90 градусов к обрабатываемой поверхности. Увеличение числа зубьев практикуется очень часто. Такое решение позволяет ускорить обработку и улучшить ее. Во многих случаях инструмент массивен и позволяет упростить применение сменных пластин.

Что касается цилиндрических фрез, то у них бывают как прямые, так и винтовые зубья. В первом случае подразумевается обработка нешироких плоскостей. Вторые более универсальны. Необходимо учитывать значительный уровень осевых усилий в некоторых режимах. Рашпильный подтип нужен для обработки уступов и прорезки канавок.

Существуют также:

• угловой;

• концевой;

• фасонный;

• червячный;

• кольцевой типы фрез.

Последний вариант принято еще называть корончатыми сверлами. Обычно их делают из быстрорежущих марок стали. В ряде случаев удается даже восстанавливать режущие грани таких деталей. Они способны справляться со значительными объемами производства. Работать можно будет быстро.

Его состав определяется тем, какие задачи собираются решать. В крупных промышленных компаниях основной круг работ выполняют станки с ЧПУ. В домашних условиях и отчасти в ремонтных мастерских пользуются преимущественно ручными фрезерами и вспомогательными инструментами и приспособлениями для них. При этом обязательно учитывается техническое исполнение станка. Важной характеристикой является наличие или отсутствие консоли.

Принято считать, что консольное оборудование относится к универсальному классу. Оно делится на горизонтальный и вертикальный типы. Управление техническими системами обеспечивается при помощи коробки скоростей. Универсальными считаются и горизонтальные станки с поворотной плитой. Независимо от типа станка можно применять как типовые, так и специализированные фрезы.

Вертикальные бесконсольные модели с числовым управлением также довольно функциональны. Сдвиг сразу по нескольким координатам обеспечивает проработку усложненных фасонных поверхностей.

Аппарат для концевой обработки отлично вырабатывает шлицы и канавки. Если станок сделан для торцевой обработки, то он лучше всего справляется с обширными поверхностями. Фасонный аппарат формирует зубчатые и червячные колеса, багеты и некоторые другие похожие элементы. Именно категория устройства определяет доступные форматы металлообработки. Потому к ее выбору необходимо подходить особенно тщательно.

Главным образом фрезерование востребовано в промышленности. Там его ценят за возможность производства большого числа однотипных деталей с определенным уровнем точности. Расход рабочего времени оказывается сравнительно невелик. Чем крупнее предприятие, тем актуальнее такой метод металлообработки. Основное направление усовершенствования фрезерной техники — уже не наращивание производительности, как прежде, а улучшение качества и повышение точности.

Фрезерование используют для производства как узлов транспорта, так и деталей станков, как высокоточных измерительных приборов, так и мощных энергетических установок. Оно является практически универсальной частью машиностроения. Но точно такую же по сути методику используют при строительстве дорожного покрытия. Еще чаще она востребована при ремонте того же покрытия.

Горячая фрезеровка сокращает требуемое для работы усилие. Однако оно неизбежно приводит часть асфальта в негодность. Транспортировка и повторное использование сильно затрудняются. Холодные фрезы в значительной мере лишены этого недостатка. Методика повторного использования строительного мусора подобным способом очень активно используется еще с 1960-х годов.

Но и на всем этом возможности фрезерования далеко не исчерпываются. К нему часто прибегают для подготовки рекламных конструкций, в том числе световых коробов, ростовых фигур. Также можно будет сделать:

• части мебели;

• прозрачные карманы;

• вывески на фасадах;

• таблички с информацией;

• декоративные предметы для дома и офисных нужд;

• макеты для архитектуры и дизайна;

• всевозможные сувениры;

• игрушки для детей;

• многие другие предметы.