Фрезерная обработка – вид механического воздействия на заготовки с помощью инструмента с режущими кромками для формирования выступов, фасок, пазов, отверстий и других элементов. Она предусматривает удаление слоя материала с поверхности, выполняется фрезами разного назначения и позволяет получать детали с конфигурацией любой сложности. Сырьем для заготовок служат черные и цветные металлы, сплавы и полимеры. Для выполнения работ используются обрабатывающие центры с ЧПУ и различные виды станков.
Сфера применения и преимущества
Фрезерная обработка металлов и других материалов используется при изготовлении деталей и узлов для разных отраслей, от авиации и машиностроения до медицины, сельского и коммунального хозяйства. С помощью фрезерования осуществляется производство различных видов крепежа, валов и других тел вращения, корпусных элементов и компонентов контрольно-измерительных приборов.
Такая механическая обработка позволяет достичь нужных показателей шероховатости с минимальными допусками, и востребована при изготовлении сложных медицинских инструментов, деталей в электронике и приборостроении. Другие преимущества фрезеровки:
- возможность изготовления изделий разных размеров и форм, от простых до максимально сложных;
- гибкость и выпуск любого количества продукции, от единичных экземпляров до производства мелкими и крупными сериями;
- универсальность и обработка широкого спектра материалов с разными показателями твердости и пластичности;
- минимальное количество отходов и снижение затрат на приобретение сырья;
- производство изделий согласно требованиям ГОСТ, ISO и DIN или на заказ по индивидуальным параметрам.
Технология фрезерной обработки обеспечивает повторяемость единиц продукции при выпуске в любых объемах. Детали получаются абсолютно идентичными, без минимальных отклонений по размерам и геометрии. Применение фрезерных центров и станков с ЧПУ позволяет избежать влияния «человеческого фактора» и полностью исключить вероятность брака. Автоматизация и программное управление гарантируют высокую производительность и стабильность настроек, которые регламентируют направление и режим перемещения рабочих инструментов. Выбор определенного метода фрезерования металла зависит от вида обработки, особенностей конструктивных элементов детали и сложности форм.
Виды и особенности способов фрезеровки
Способы фрезерной обработки классифицируют по нескольким признакам, в том числе в каком направлении происходит вращение фрезы и осуществляется подача инструмента по отношению к заготовкам. Цилиндрическое фрезерование выполняется вдоль оси движения режущего инструмента. Такой способ чаще применяют, если требуется обработать прямолинейные детали значительной длины. Для обеспечения качества следует тщательно подбирать фрезы по диаметру и глубину резки.
При расположении поверхности заготовок перпендикулярно по отношению к оси, вокруг которой происходит вращение инструмента, используют торцевую фрезеровку. Она помогает получать гладкие и ровные поверхности с минимальными дефектами.
По направлению подачи оснастки фрезерная обработка различных металлов и сплавов бывает:
- Попутная. В этом случае совпадают направления движения заготовок и фрез и обеспечиваются чистота и качество поверхности. Способ можно использовать при работе с мягкими металлами и жесткими требованиями к шероховатости. Он не требует специальных приспособлений для прижима деталей, допускает применение менее мощного оборудования и отличается простотой удаления стружки.
- Встречная. Движение инструмента и обрабатываемых деталей происходит в противоположном направлении. Фрезеровка обеспечивает сохранение структуры и показателей прочности металлов и сплавов, высокую производительность процесса и может использоваться для заготовок с грубой поверхностью. Но такая обработка требует мощного оборудования, жесткого крепежа деталей и способствует быстрому износу инструмента. Усложняется удаление стружки.
Попутный способ применяют для чистовой фрезеровки, которая не нуждается в дополнительной постобработке и шлифовке. Встречная востребована при изготовлении деталей с грубой фактурой и выполнении обдирочных работ.
Таблица cравнения попутного и встречного фрезерования
| Параметр сравнения | Попутное фрезерование | Встречное фрезерование |
|---|---|---|
| Направление вращения фрезы и подачи | Совпадают | Противоположны |
| Качество поверхности | Высокое, чистовая обработка | Более грубая поверхность |
| Производительность | Средняя | Высокая |
| Требования к оборудованию | Станки стандартной мощности | Мощные, жесткие станки |
| Крепление заготовки | Стандартное | Жесткое, усиленное |
| Износ инструмента | Меньший | Повышенный |
| Удаление стружки | Упрощено | Усложнено |
| Основная сфера применения | Чистовая обработка, мягкие металлы | Черновая обработка, обдирочные работы |
Варианты фрез и фрезеровочных работ
Оснастка и функциональные возможности обрабатывающих центров, вертикальных и горизонтальных фрезерных станков с ЧПУ позволяют делать простые вырезы по контуру и создавать трехмерные сложные изделия. Разнообразие конструктивных элементов деталей обеспечивают фрезы, которые отличаются назначением, исполнением, размерами и материалами.
Для обработки черных и цветных металлов и сплавов применяют следующие варианты фрез:
- Цилиндрические. Позволяют фрезеровать поверхности разного типа, включая криволинейные и фасонные. Они также востребованы при изготовлении канавок и при работе на узких участках.
- Дисковые. Считаются универсальными, служат для обрезки заготовок, могут делать канавки и снимать фаски, выбирать пазы.
- Торцевые. Помогают быстро удалить с поверхности слой металла значительной толщины, востребованы при чистовой фрезеровке и позволяют обрабатывать торцы, плоские и ступенчатые поверхности.
- Фасонные. Они обеспечивают создание сложных профилей и незаменимы при обработке нестандартных и крупногабаритных деталей.
- Концевые. Применяются при фрезерных работах по изготовлению различных пазов, уступов и канавок.
- С корончатым сверлом. Позволяют делать отверстия нужного диаметра и могут служить заменой сверлению, поскольку существенно сокращают трудоемкость и время работ.
- Шариковые и радиусные. Инструменты первого типа помогают формировать полусферические углубления деталей, вторые делают канавки сложной конфигурации.
Угловые фрезы выбирают, если нужно обработать наклонные поверхности или сделать угловые канавки. С помощью инструмента червячного типа занимаются фрезеровкой цилиндрических колес или нарезают зубья у шестерен.
Этапы и режимы фрезерования
Любые фрезерные работы с заготовками из металлов, сплавов и полимеров начинаются с оценки параметров выпускаемой продукции и перечня необходимых технологических операций. При этом учитывают назначение и условия эксплуатации изделий, которые помогают оптимально подобрать материалы и способы фрезерования. Процесс подготовки и обработки включает следующие этапы:
- разработку проектной документации и подробных чертежей с подбором материалов;
- создание компьютерной модели и определение траектории движения инструмента;
- выбор фрез нужного размера и конфигурации, настройку оборудования;
- выполнение работ в соответствии с заложенной программой.
Качество фрезеровки зависит не только от соблюдения технологии, но и от режима резания. Важно правильно выбрать скорость, ширину и глубину, а также параметры подачи инструмента. На результат также влияют соответствие характеристик инструмента поставленным задачам, отсутствие вибраций и непрерывность фрезерования.
Материалы и особенности их фрезеровки
Выбор режима фрезеровочных работ и технико-эксплуатационные свойства готовых изделий во многом зависят от характеристик используемых материалов. Для изготовления деталей и узлов на фрезерах применяют:
- разные марки стали;
- серый, ковкий и высокопрочный чугун;
- латунь, бронзу, титан и другие цветные металлы;
- алюминий и его сплавы;
- полипропилен и полиамид, в листах и других форм.
Каждый материал имеет свою специфику обработки. При фрезеровании низкоуглеродистых сталей возможно появление заусениц и наростов. Слой металла, который удаляется при выполнении работ, налипает на фрезы и вызывает повреждения. Закаленная сталь отличается повышенной прочностью и во время изготовления пазов и других элементов вызывает крошение режущих кромок. Продлить срок службы инструментов помогает жесткая фиксация заготовок и высокая скорость, которые способствуют уменьшению ударных нагрузок и не допускают спекания стружки. Можно применять фрезы из твердых сплавов или быстрорежущей стали.
Фрезерование деталей из нержавейки также отличается некоторыми сложностями. Такая сталь имеет повышенную твердость, что снижает остроту кромок. Наличие легирующих элементов увеличивает вязкость металла и приводит к нагреву инструмента, появлению наклепа и налипанию отходов, снижается производительность. Чтобы устранить негативный эффект и сохранять качество изделий, нужно выполнять фрезерные работы на высокой скорости и выбирать твердосплавные заточенные резцы. Применение системы охлаждения зависит от марки нержавейки.
Алюминий относится к пластичным металлам и чаще применяют в виде различных сплавов в сочетании марганцем и другими элементами. Однако повышенная вязкость материала усложняет выполнение фрезерных работ. Для обеспечения качества обрабатываемых деталей применяют оснастку с максимально острой заточкой и полировкой. Следует правильно подбирать диаметр фрез и способ подачи смазочно-охлаждающей жидкости, не допускать работу при максимальных нагрузках.
При фрезерных работах с заготовками из латуни необходимо обеспечить их надежную фиксацию и организовать своевременное удаление стружки. Обрабатывая детали из меди, следует контролировать устранение отходов металла, остроту фрез, правильно выбирать режим резки и СОЖ.
Комментарии к статье
Пока нет комментариев. Будьте первым!