Автор: эксперт-менеджер ООО «Инкор» Халецкая Ирина Игоревна
Для кого будет полезна: для технологической службы, операторов, наладчиков,
мастеров и руководителей производственных участков и цехов
Обработка металла и прочих материалов фрезерованием — это способ, который не утрачивает своей актуальности и эффективности при достаточной простоте технологии. Данный метод является универсальным и многогранным, так как типов фрезеровки много и каждый имеет свои особенности и преимущества.
Фрезерование металлов — это процесс обработки металлических деталей с помощью фрезерного станка. Во время фрезерования специальный инструмент, называемый фрезой, вращается и перемещается по поверхности заготовки, удаляя слой металла и придавая детали необходимую форму и размеры. Этот процесс широко применяется в металлообработке для изготовления различных деталей, от простых до сложных, с высокой точностью и качеством. Фрезерование металлов позволяет получать детали с различными формами, резьбами, пазами и отверстиями, что делает его неотъемлемой частью металлообработки в промышленности.
Классификация методов фрезерования
По виду обрабатываемых элементов:
- Торцевое – фрезерование плоскостей;
- Концевое – обработка пазов и уступов;
- Фасонное (профильное) – фрезерование сложных форм.
По направлению обработки:
- Встречное;
- Попутное.
По траектории движения инструмента:
- Линейное;
- Трохоидальное;
- Плунжерное.
Торцевое фрезерование
Рисунок 1. Торцевое фрезерование
Торцевое фрезерование — это вид обработки металлических деталей, при котором фреза используется для обработки торцов заготовок. В процессе торцевого фрезерования фреза перемещается по перпендикулярной поверхности заготовки и удаляет лишний слой металла с торца детали. Этот процесс позволяет получать ровные и перпендикулярные к грани детали поверхности, что важно для обеспечения точности и герметичности сборки.
Торцевое фрезерование может быть использовано для создания пазов, вырезов, проточек и других элементов на торцах деталей. Этот вид обработки широко применяется в машиностроении, авиастроении, судостроении и других отраслях промышленности, где требуется точная и качественная обработка торцов металлических деталей.
Концевое фрезерование
Рисунок 2. Концевое фрезерование
Концевое фрезерование — это вид обработки, при котором фреза осуществляет обработку детали с использованием концевой части инструмента. В процессе концевого фрезерования материал удаляется с поверхности детали с помощью режущих кромок, расположенных на конце фрезы. Этот метод позволяет получать высокую точность и качество обработки, особенно при работе с твердыми материалами.
Концевое фрезерование используется для создания пазов, отверстий и поверхностей с высокой чистотой обработки.
Фасонное фрезерование
Рисунок 3. Фасонное (профильное) фрезерование
Фасонное фрезерование предполагает создание деталей с определенной формой или профилем с помощью фасонной фрезы. Фасонная фреза имеет специальную форму на своей рабочей части, позволяющую вырезать детали с нестандартными геометрическими параметрами.
Фасонное фрезерование применяется для создания деталей с нестандартной формой и профилем.
Встречное и попутное фрезерование
Рисунок 4. Встречное и попутное фрезерование. Источник rinscom.com
При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное (против подачи) и попутное фрезерование (по подаче).
Встречным называется фрезерование, которое осуществляется при противоположных направлениях движения фрезы и обрабатываемой заготовки в месте их контакта.
При встречном фрезеровании толщина среза изменяется от нуля при входе зуба в точке А до максимального значения при выходе зуба из контакта с обрабатываемой заготовкой в точке В. Процесс резания происходит спокойнее, т.к. толщина среза нарастает плавно, нагрузка на станок возрастает постепенно.
Попутное фрезерование производится при совпадающих направлениях вращения фрезы и движения обрабатываемой заготовки в месте их контакта.
При попутном фрезеровании толщина среза изменяется от максимальной величины в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой в точке В до нуля при выходе в точке А. В момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой сказывается удар, т.к. именно в этот момент будет максимальная толщина среза. Поэтому попутное фрезерование можно производить на станках, обладающих достаточной жесткостью и виброустойчивостью, и главным образом при отсутствии зазора в сопряжении ходовой винт – маточная гайка продольной подачи стола.
При попутной фрезеровке заготовка прижимается к столу, а стол – к направляющим, что обеспечивает лучшее качество поверхности.
При попутном фрезеровании значение угла наклона главной режуще кромки будет положительным, при встречном – отрицательным (независимо от направления подъема винтовой канавки).
При прочих равных условиях стойкость (время непрерывной работы фрезы между двумя ее переточками) фрезы при попутном фрезеровании выше, чем при встречном, кроме случаев работы по твердой корке. Недостатком встречного фрезерования является также стремление фрезы оторвать заготовку от поверхности стола.
Линейная траектория движения инструмента
Рисунок 5. Линейная траектория движения инструмента
Линейная траектория движения означает, что режущий инструмент движется по прямой линии при обработке материала на станке с ЧПУ. Это типичный режим работы для фрезерных станков, когда инструмент перемещается параллельно оси X, оси Y или оси Z. Такой подход позволяет выполнять прямолинейные операции фрезерования, например, создание плоских поверхностей, канавок или пазов.
Плюсы:
-
Простота программирования: линейная траектория является одной из самых простых для программирования в системе ЧПУ. Это делает ее предпочтительным методом для обработки прямолинейных форм и поверхностей.
-
Высокая точность: по сравнению с некоторыми другими методами движения, линейная траектория может обеспечить более высокую точность и повторяемость при обработке материала.
-
Эффективность: в случае, когда нужно обработать прямолинейные участки материала, линейная траектория может быть более эффективной, чем использование более сложных траекторий движения.
Минусы:
-
Ограничения в форме: линейная траектория не позволяет создавать сложные криволинейные формы так же эффективно, как другие методы, такие как круговая или спиральная траектории. Это может быть ограничивающим фактором при работе с деталями, требующими подобных форм.
-
Увеличение времени обработки: в некоторых случаях, особенно при работе с крупными деталями или материалами высокой твердости, линейная траектория может потребовать больше времени для обработки по сравнению с более оптимизированными методами движения.
-
Риск появления следов от инструмента: при использовании линейной траектории, особенно на материалах низкой твердости или при высокой скорости движения, может возникнуть риск появления следов от инструмента на обрабатываемой поверхности.
Линейная траектория движения в фрезеровании — это важный и широко используемый метод обработки материала на станках с ЧПУ. Он обладает своими преимуществами, такими как простота программирования и высокая точность, но также имеет свои ограничения, особенно в создании сложных форм. Выбор метода зависит от конкретных требований проекта и материала, который необходимо обработать.
Трохоидальная траектория движения инструмента
Рисунок 6. Трохоидальная траектория движения инструмента. Источник yg-1-rus.ru
Трохоидальная траектория движения в фрезеровании представляет собой криволинейную траекторию, которая обеспечивает более плавное и эффективное движение режущего инструмента по сравнению с простой линейной траекторией. Этот метод используется для обработки материала на станках с ЧПУ и позволяет осуществлять более сложные операции фрезерования.
Плюсы:
-
Плавные изгибы: основным преимуществом трохоидальной траектории является ее способность обеспечивать плавные изгибы во время движения режущего инструмента. Это позволяет избежать резких изменений направления движения, что способствует более высокому качеству обработки и снижает риск повреждения инструмента или обрабатываемой поверхности.
-
Оптимизация скорости: трохоидальная траектория позволяет оптимизировать скорость движения режущего инструмента в зависимости от геометрии детали и требуемого качества обработки. Это позволяет достичь более эффективной и точной обработки за счет более равномерного распределения нагрузки на инструмент.
-
Уменьшение времени обработки: благодаря возможности работать с более высокими скоростями и оптимизировать движение инструмента, трохоидальная траектория может значительно сократить время обработки деталей по сравнению с простыми линейными методами.
-
Снижение износа инструмента: плавные кривые траектории и оптимизированное движение помогают снизить износ режущего инструмента, что в конечном итоге увеличивает его срок службы и снижает операционные расходы.
Минусы:
-
Сложность программирования: Одним из основных недостатков трохоидальной траектории является ее более сложное программирование по сравнению с простыми линейными методами. Это требует более высокого уровня квалификации оператора и может потребовать больше времени на создание программы обработки.
-
Ограничения в применимости: хотя трохоидальная траектория имеет широкий спектр применения, она может быть менее эффективной или даже неприменимой в определенных сценариях, особенно при работе с определенными типами материалов или геометрией деталей.
В целом, трохоидальная траектория представляет собой мощный инструмент для обработки материалов на станках с ЧПУ, который обладает рядом значительных преимуществ, но требует внимательного анализа и подготовки для оптимального использования.
Плунжерная траектория движения инструмента
Рисунок 7. Формирование детали методом плунжерного фрезерования. Источник rinscom.com
Плунжерная траектория движения в фрезеровании представляет собой метод, при котором концевая фреза перемещается перпендикулярно детали, контактирует с поверхностью торцевой частью. Этот метод используется для создания отверстий или пазов в материале, когда необходимо выполнить вертикальные операции.
Ось Z обладает высокой жесткостью, что обеспечивает равномерную подачу инструмента, высокую точность обработки и минимальное смещение заготовки.
Плюсы:
-
Простота и быстрота: благодаря своей простоте программирования и непосредственному вертикальному движению инструмента, плунжерная траектория обычно быстро настраивается и позволяет быстро приступить к работе.
-
Высокая точность: вертикальное движение инструмента обычно обеспечивает высокую точность выполнения операций, что особенно важно при создании точных отверстий или вырезов.
-
Эффективность в вертикальных операциях: Плунжерная траектория оптимизирована для выполнения вертикальных операций, таких как создание отверстий или вырезов, что делает ее эффективным инструментом для таких задач.
Минусы:
-
Ограниченная применимость для сложных форм: Плунжерная траектория наиболее эффективна для вертикальных операций, поэтому она может быть ограничена в применении для других типов обработки материалов или геометрии деталей.
-
Ограничения скорости: из-за вертикального движения и вероятной необходимости высокой точности, скорость выполнения операций с использованием плунжерной траектории может быть ограничена, особенно по сравнению с более сложными методами.
Также процесс фрезерования зависит от выбранной фрезы. Подробнее о разновидностях фрез мы расскажем в следующих материалах, поэтому следите за анонсами в Telegram-канале или во ВКонтакте.
