Основные операции фрезерования
Фрезерование представляет собой всестороннюю технологию обработки, которая может быть применена на разнообразных материалах с целью создания нужной детали. Тем не менее, каждая специфическая задача требует использовать разные операции фрезерования, чтобы достичь желаемой формы с высокой точностью и гладкостью поверхности.
Таким образом, какие различные виды операций фрезерования существуют и как они применяются?
На сегодняшний день существует 21 основных методов фрезерования, каждый из которых имеет свои специфические области применения. Среди них: а, б — фрезерование горизонтальных плоскостей; в, г — фрезерование вертикальных плоскостей; д, е — фрезерование наклонных плоскостей; ж, з, и, к — фрезерование пазов; л — фрезерование комбинированных поверхностей; м, н — фрезерование фасонных поверхностей; о, п, р, с, т — фрезерование шпоночных канавок; v — вращение фрезы; S — движение подачи; d — диаметр фрезы
- Горизонтальные плоскости обрабатываются на горизонтальных и вертикальных фрезерных станках. Выполнение этой операции на вертикальных станках рекомендуется из-за более надежной фиксации фрезы.
- Вертикальные плоскости фрезеруются на горизонтальных и продольно-фрезерных станках с использованием торцовых фрезерных головок. На вертикальных фрезерных станках можно также использовать боковые зубцы концевой фрезы.
- Наклонные плоскости обрабатываются одноугловой или двуугловой фрезой на горизонтальных фрезерных станках, либо торцовой фрезерной головкой на вертикальных фрезерных станках с угловым шпинделем.
- Разнообразные типы пазов, такие как угловые, прямоугольные, Т-образные, «ласточкин хвост», обрабатываются на вертикальных фрезерных станках с соответствующими видами фрез: концевыми, Т-образными, одноугловыми.
- Комбинированные поверхности фрезеруются комплектами (наборами) фрез на продольно-фрезерных станках, иногда на горизонтально-фрезерных станках.
- Фасонные поверхности обрабатываются специальными фасонными фрезами, соответствующего профиля.
- Шпоночные канавки обрабатываются разными фрезами. Например, горизонтально-фрезерные станки могут использовать дисковую фрезу или дисковую шпоночную фрезу, а вертикально-фрезерные станки — концевую фрезу или шпоночную фрезу.
- Фрезерование резьбы осуществляется с помощью дисковых резьбовых фрез и гребенчатых резьбовых фрез на специализированных резьбо-фрезерных станках. Дисковая резьбовая фреза устанавливается под определенным углом, соответствующим углу подъема резьбы.
- Зубчатые колеса фрезеруются модульными дисковыми фрезами на горизонтальных или универсальных фрезерных станках, либо модульными пальцевыми фрезами на вертикальных фрезерных станках. Фрезерование производится методом копирования с использованием делительных головок для поворота заготовки.
Данная статья содержит подробное руководство по различным видам операций фрезерования, включая описание их процессов и области применения. Также в статье описывается необходимое фрезерное оборудование для каждой из этих операций.
Фрезерование и его разновидности
Фрезерование — это процесс, при котором с помощью быстро вращающегося инструмента удаляется материал с поверхности заготовки, достигая желаемого результата.
Эти операции фрезерования можно классифицировать в зависимости от типа среза и используемого фрезерного станка.
Разнообразные виды операций фрезерования в зависимости от геометрии обрабатываемой детали:
- Торцевое фрезерование
При торцевом фрезеровании, зубья расположенные на периферии фрезы, удаляют значительную часть материала. Одновременно торцевая часть инструмента завершает обработку поверхности с небольшим снятием материала.
Фрезерный инструмент размещается перпендикулярно обрабатываемой детали, и во время вращения фрезы, заготовка тесно прижимается к ней, что приводит к стойкому удалению материала.
Обычно для выполнения торцевого фрезерования используется вертикальный фрезерный станок. Однако также возможно использование горизонтального фрезерного станка с использованием специальной оправки-заглушки, которая позволяет позиционировать инструмент так же, как в вертикальном фрезеровании.
- Гладкое фрезерование
Гладкое фрезерование, также известное как поверхностное или слябовое фрезерование, является еще одной популярной операцией фрезерования.
При выполнении этой операции фрезерный инструмент устанавливается параллельно поверхности обрабатываемой детали. Обычно данное действие осуществляется на горизонтальном фрезерном станке, что позволяет получить ровную горизонтальную поверхность.
Путем настройки вертикальной глубины обработки детали, ее подают к фрезеру с оптимальной скоростью подачи. Это позволяет удалить материал и придать поверхности желаемую гладкость.
- Боковое фрезерование
Боковое фрезерование или обработка по профилю является отличным выбором, когда необходимо получить плоскую вертикальную поверхность на заготовке.
В этом методе боковая фреза устанавливается горизонтально на оправке фрезерного станка, а стол, на котором размещена обрабатываемая деталь, поднимается на необходимую глубину резания и подается к фрезе.
Кроме того, фрезерный инструмент имеет спиральные канавки, которые помогают эффективно удалять стружку во время обработки. Диаметр фрезы также меньше ширины обрабатываемой детали, что сравнимо с диаметром сверла.
- Поперечное фрезерование
Поперечное фрезерование
Поперечное фрезерование предпочтительно, когда требуется обработать две или более параллельные поверхности на заготовке за один проход.
Для выполнения этой операции используются два или более горизонтальных режущих инструмента, установленных на горизонтальном фрезерном станке.
Расстояние между режущими инструментами соответствует необходимому расстоянию между обрабатываемыми поверхностями.
С помощью этой операции можно обрабатывать пазы, квадраты или шестиугольники на детали.
При поперечном фрезеровании отдается предпочтение, когда требуется одновременно обработать две или более параллельные поверхности на заготовке.
Для выполнения этой операции фрезерования используются два или более горизонтальных резца, которые устанавливаются на оправке горизонтально-фрезерного станка.
Расстояние между режущими инструментами соответствует желаемому расстоянию между фрезеруемыми поверхностями.
Путем использования этой операции можно обрабатывать шлицы, квадраты или шестиугольники на обрабатываемой детали.
- Групповое фрезерование
При групповом фрезеровании используются две или более фрезы, установленные на одной оправке, для одновременной обработки нескольких поверхностей.
Эти фрезы обычно различаются по диаметру, форме и ширине с разными расстояниями между ними, что создает разнообразную геометрию.
Расположение различных типов фрез предоставляет возможность множества комбинаций, однако требуемая геометрия обрабатываемой детали определяет конкретную комбинацию фрез.
Этот подход экономит время обработки, что в результате снижает издержки и повышает общую производительность. Таким образом, групповое фрезерование отлично подходит для массового производства.
При выполнении этой операции оптимальная скорость резания определяется фрезой с наибольшим диаметром.
- Угловое фрезерование
При угловом фрезеровании осуществляется формирование угловых вырезов или канавок на обрабатываемой детали.
Обычно для выполнения углового фрезерования на горизонтальном обрабатывающем центре применяются специальные фрезы с соответствующими углами.
Кроме того, возможно использование 5-осевой фрезы для наклона режущей головки под определенным углом и выполнения операции фрезерования с учетом этого угла.
- Формовое фрезерование
Формовое фрезерование — это операция, которая применяется для создания выемок или канавок с заданным контуром.
Для данного вида фрезерования необходимы специальные режущие инструменты с соответствующей геометрией канавки.
При использовании этих инструментов для удаления материала с поверхности обрабатываемой детали достигается воспроизведение геометрии инструмента в процессе резки.
Обычно такие инструменты применяются для создания выпуклых, вогнутых или закругленных канавок на горизонтально-фрезерном станке.
Для достижения точной геометрии канавок и хорошей обработки поверхности рекомендуется снизить скорость и подачу примерно на 30% по сравнению с обычным фрезерованием.
- Концевое или периферийное фрезерование
Периферийное фрезерование включает использование стандартных концевых фрез для удаления материала и формирования нужного среза.
Как и в случае с боковым фрезерованием, оно включает применение фрезы с спиральными канавками для эффективного удаления стружки и резки.
Операция доступна как на горизонтальных, так и на вертикальных фрезерных станках.
Этот метод подходит для создания пазов, канавок и шпоночных пазов на заготовке.
Кроме того, она также используется в периферийном фрезеровании, при котором режущий инструмент удаляет материал с периферии обрабатываемой детали.
- Пиловочная обработка
Пиловочная обработка включает использование инструмента большого диаметра с тонким поперечным сечением, подходящего для обработки узких пазов или полного разделения заготовки на две части.
Скорость подачи и скорости вращения шпинделя относительно низки по сравнению с другими операциями фрезерования, чтобы избежать повреждения инструмента и заготовки из-за нежелательного трения и генерации напряжений.
Эта операция обычно выполняется на горизонтальных фрезерных станках.
- Обработка шестерен
Операции по обработке шестерен специально используются для обработки шестерни из цилиндрической заготовки путем удаления материала и формирования контура.
Эту операцию можно выполнить, используя формовочный резец (круглый фрезерный резец) на горизонтальном фрезерном станке или фрезу на вертикальном фрезерном станке с соответствующим профилем.
Это позволяет получить зубья шестерни с правильным расстоянием и контуром.
- Фрезерование резьбы.
Операция фрезерования резьбы используется для обработки резьбы в существующем отверстии заготовки с помощью резьбовых инструментов, называемых фрезами для резьбы.
Фрезерование резьбы можно выполнять на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках.
В отличие от нарезания резьбы, фрезерование резьбы подходит для создания резьбы в отверстиях большего размера, чем размер фрезы.
Операция фрезерования резьбы включает три группы движений: вращение резьбовой фрезы, движение ее внутрь и наружу от отверстия, а также подачу заготовки для нарезания необходимой резьбы.
- Фрезерование кулачков
Фрезерование кулачков — это особая операция фрезерования, используемая для изготовления кулачков.
Для этой операции используется универсальная делительная головка для вращения и индексации заготовки, в то время как режущий инструмент удаляет материал для получения желаемой формы.
Вы можете изменять ось кулачка в диапазоне от 0 до 90 градусов, чтобы получить подходящий профиль кулачка.
Различные операции фрезерования на основе механизмов фрезерования
Ручное фрезерование
Ручное фрезерование включает использование ручных фрезерных инструментов для выполнения желаемой операции.
Для таких станков требуется ручное перемещение ручек и ручная смена инструмента.
Таким образом, они лишены автоматизации и других программных функций, таких как автоматическая смена инструмента и автоматическая подача.
Однако они остаются наиболее распространенными фрезерными станками благодаря своей простоте и низкой стоимости.
Фрезерование с ЧПУ
Фрезерование с компьютерным числовым управлением (ЧПУ) — это современные фрезерные станки.
Эти станки требуют от пользователя ввода команд или G-кодов, которые трансформируются в операции обработки.
Эти станки полностью исключают ручную работу, так как каждый процесс автоматизирован, что повышает производительность и безопасность оператора.
Хотя такие станки идеально подходят для промышленных приложений, существуют также станки с ЧПУ для небольших мастерских, предназначенные для домашних мастеров и небольших масштабных приложений.
Автоматизация операции фрезерования предоставляет возможность создавать сложные узоры с высокой точностью и аккуратностью.
Поэтому фрезерование с ЧПУ подходит для приложений, где высокая точность и производительность оцениваются выше стоимости оборудования.
Традиционное фрезерование и фрезерование с подъемом инструмента
Традиционное фрезерование, также известное как фрезерование с подъемом инструмента, представляет собой операцию фрезерования, при которой вращение фрезы противоположно направлению подачи.
В отличие от этого, при фрезеровании с подъемом инструмента, также известном как фрезерование с опусканием инструмента, вращение фрезы происходит в направлении подачи.
Традиционное фрезерование приводит к образованию длинных стружек, что приводит к большему удалению материала при более высоком уровне вибрации.
Следовательно, оно имеет более короткий срок службы инструмента и требует большей силы зажима заготовки.
С другой стороны, фрезерование с подъемом инструмента приводит к образованию коротких стружек и меньшим вибрациям, что приводит к более гладкой поверхности с более длительным сроком службы инструмента и меньшей силой зажима.
Руководство по выбору метода фрезерования и обеспечению поверхностной чистоты
Фрезерование в плоскости: Следует избегать фрезерования плоскостей, пересекающихся с пазами и отверстиями, чтобы избежать неблагоприятных условий для режущих кромок из-за прерывистого резания. Предпочтительно проводить фрезерование перед изготовлением отверстий. Если это невозможно, то при пересечении фрезой отверстий следует уменьшить подачу на 50% от рекомендованной.
Обработка больших плоскостей: Рекомендуется сохранять непрерывный контакт фрезы с заготовкой, обходя поверхность вдоль периметра, а не через несколько параллельных проходов. При обработке углов следует использовать радиус, больший чем радиус фрезы, чтобы избежать вибраций, связанных с резким изменением угла охвата фрезы.
Фрезерование узких пазов:
- Фрезерование полного паза с предварительным сверлением: Для длинных и узких пазов рекомендуется проводить одиночный проход на всю ширину паза после предварительного сверления. Размер фрезы желательно выбирать близким к окончательному размеру паза.
- Сверление и плунжерное фрезерование: Для этого метода следует использовать сверло диаметром на 1 мм больше фрезы. Максимальная глубина резания радиально составляет 12 мм (при Dc = 50 мм). Одновременно участвующие зубья фрезы – два.
- Врезание по двум осям: Максимальный угол врезания зависит от диаметра фрезы (для фрезы Dc = 50 мм угол врезания 5°). Для максимальной производительности рекомендуется использовать пластины толщиной 12 или 16 мм и фрезу с небольшим шагом зубьев.
Фрезерование деталей с сопряженными плоскостями и многогранников:
При обработке деталей с сопряженными плоскостями, которые могут быть параллельными, перпендикулярными или располагаться под углом, используются вертикальные и горизонтальные фрезерные станки с различными видами фрез. Обработка многогранников выполняется аналогично с использованием соответствующих инструментов.
Обработка плоскостей с острыми и тупыми углами выполняется аналогично наклонным плоскостям. Контроль взаимного расположения сопряженных плоскостей осуществляется с помощью измерительных инструментов. Обработка также может проводиться с использованием различных типов фрез, в зависимости от обстоятельств.
