Фрезерование - это... Приспособление для фрезерования и описание процедуры

Фрезерование - это метод обработки поверхностей, основанный на поочередной работе зубьев фрезы. Существует огромное разнообразие инструментов в зависимости от их функционального назначения, обрабатываемых материалов, характеристик изготавливаемых деталей.

Особенности процесса

Процесс фрезерования, как и все существующие методы обработки материалов резанием, основан на главном и вспомогательном движениях. Первый – это вращение инструмента, а второй – подача его на рабочий ход.

Фрезерование поверхности обычно производится в несколько последовательных этапов:

• Черновое – первоначальное снятие объемной стружки с целью оформления необходимого общего профиля, имеет невысокий класс точности. Припуск на обработку (толщина снимаемого слоя с учетом всех дополнительных факторов) может составлять от 3 до 7 мм в зависимости от материала заготовки.
• Получистовое – второй этап зачистки намеченного фрезеровального объекта, стружка меньше, точность работ повышается и достигает 4-6-го классов.
• Чистовое – тщательная отделка обеспечивает высокое качество поверхности и контуров, высокую точность (6-8-й классы). Припуск должен составлять 0,5-1 мм.

Реализация каждого из этапов обработки имеет собственные отличительные требования к рабочим инструментам по характеру их конструкции, материалу, количеству и качеству режущих кромок. К примеру, приспособление для фрезерования, имеющее назначение черновой обработки, характеризуется крупными зубьями, в то время как чистовая фреза имеет мелкую многозубчатую структуру.

Виды фрезерных работ

Широкий диапазон существующих фрез позволяет проводить обработку материалов различной сложности и конфигурации, под любым углом. Все виды процессов можно разделить на несколько групп:

1. Работа с плоскими поверхностями. Совершается черновая и чистовая зачистка необъемных плоскостей, имеющих горизонтальное, вертикальное или наклонное положение.
2. Обработка объемных фасонных заготовок и деталей. Осуществляется объемная зачистка, придание объектам определенной формы.
3. Разделение. Производится разделение деталей на несколько частей, отрезание излишнего материала.
4. Модульная отделка. Основана на формировании необходимого профиля имеющейся заготовки, оформлении канавок, пазов, зубьев, фасонных углублений.

Для каждого отдельного метода чаще всего используется отдельное приспособление для фрезерования. Заготовки особой сложности обрабатываются с помощью комплекта из фрез. Так, фрезерование широких поверхностей осуществляется с использованием набора инструментов, которые имеют разнонаправленные винтовые зубья с целью уменьшения осевых сил.

Разновидности фрез в зависимости от назначения

Известно несколько классификационных признаков, по которым распределяются все известные фрезеровальные приспособления: по материалу, по типу ножей, по форме, в зависимости от направления рабочего хода. Основным параметром все же является назначение.

1. Цилиндрические – обработка фрезерованием всех горизонтальных и вертикальных плоскостей.
2. Торцевые – отделка всех плоскостей в любом положении.
3. Концевые – работы разной сложности, возможность осуществления плоского, фасонного, модульного, художественного фрезерования.
4. Угловые и фасонные – снятие стружки с боковых поверхностей заготовок, профильных объектов, зачистка конусообразных углублений.
5. Отрезные, разрезные, шлицевые – разделение, нарезание зубцов на заготовках, формирование канавок.

Один и тот же тип инструментов может иметь отличия по диаметру, количеству ножей и их особенностям.

Конструкционные отличия фрез

Характеристики ножей и способы их закрепления являются важными параметрами, определяющими назначение фрезы, в частности, по качеству осуществляемой обработки.

1. Цельные. Изготавливаются из инструментальной легированной и быстрорежущей сталей. Чаще всего – цилиндрические, дисковые, шлицевые, отрезные фрезы.
2. Составные. Существует два варианта. В первом хвостовик из конструкционной стали приварен к режущей головке – из инструментальной, быстрорежущей стали, реже – из твердого сплава. Во втором – быстрорежущие или твердосплавные ножи напаиваются на корпус приспособления. Применяются в торцевых и концевых фрезах.
3. Сборные. Ножи, чаще всего твердосплавные, механически соединены с основным телом.

Цельные фрезы имеют большее количество зубьев, что позволяет осуществлять более точную обработку. Та же возможность имеется у составных инструментов, состоящих из твердосплавной головки и конструкционного хвостовика. Их недостатком является высокая степень износа. Чаще всего это оборудование задействовано в получистовых и чистовых этапах снятия стружки.

Сборные фрезы характеризуются высокой степенью стойкости к износу, прочностью, твердостью и остротой ножей, простотой точения и демонтажа. Однако количественно, в соотношении на одну головку, они значительно проигрывают. Такие преимущественно задействованы при черновой обработке.

Станки

Требующие выполнения фрезеровочные работы определяют необходимое оборудование, в том числе тип станка, на котором они будут производиться.

Горизонтально-фрезерные предназначены для обработки горизонтальных плоскостей и фасонных поверхностей, изготовления зубчатых колес, оформления некоторых профильных объектов. Их устройство обусловливает горизонтальное крепление инструмента, чаще всего цилиндрической, дисковой или торцевой фрезы.

Те же виды работ, но с отличительными особенностями, позволяет выполнять вертикальный станок для фрезерования. Особенностью является вертикальное крепление инструмента и, следовательно, преимущественное использование торцевых, концевых и модульных фрез.

Универсальные фрезеровочные станки обладают дополнительными устройствами поворотности стола в 3 плоскостях, что позволяет работать с горизонтальными, вертикальными и фасонными поверхностями.

В серийном производстве деталей, имеющих одинаковый профиль, применяются копировальные фрезерные установки, позволяющие выполнять повторяющиеся узоры или углубления на плоскости с повышенной точностью.

Оборудованием будущего являются станки с ЧПУ. Они обеспечивают выполнение запрограммированного комплекса действий, преимущественно для художественного фрезерования или несерийного производства деталей. Применяются концевые, торцевые и модульные фрезы с различным количеством режущих кромок.

Фрезерование - это работа на специальном режущем станке, который обеспечивает рабочий ход инструмента и подачу заготовки.

Влияние режимов резания на результаты работ

Результаты определяет не только рационально подобранное оборудование. Их качество зависит от того, насколько правильно подобраны режимы фрезерования.

1. Необходимо точно определить необходимый диаметр фрезы, ее конструкцию, материал, количество зубьев, установить соотношения между размерами инструмента и толщиной снимаемого слоя. Профессионалу важно стремиться к тому, чтобы необходимая толщина металла снималась за один проход.
2. Размер инструмента определяет устанавливаемую скорость его вращения и, соответственно, скорость работ. Они задаются на станке путем установки частот вращения шпинделя – основополагающей оси для закрепления фрезы. Слишком медленные или слишком быстрые основные рабочие движения режущей головки приводят к низкому качеству обработки.
3. Важным режимом резания является подача. Существует разделение в этом цельном понятии. Первоначально определяется подача фрезы на один зуб. Она выбирается по справочникам в соответствии с используемым инструментом и типом рабочей поверхности. После определяется подача за один оборот и за минуту, соответственно.

Расчет фрезерования производится на основе информации о допустимых мощностях оборудования, типе обрабатываемой поверхности и выбранных инструментах. Существуют номинальные таблицы, наполненные требуемыми и контрольными значениями. Рациональный подбор и расчет основных параметров работы определяет ее качество.

Сопровождающие явления

Фрезерование - это процесс снятия стружки, который характеризуется повышенными тепловыми эффектами и механическими воздействиями, которые могут негативно отразиться на способностях инструментов и особенностях отделки. Некоторые явления, оказывающие влияние на результаты фрезеровочных работ:

1. Налипание и усадка стружки. Слипание металла на режущей поверхности, прессование его портит процесс отделки и сами ножи. Это более актуально для мягких материалов.
2. Наклеп. Повышение твердости, снижение прочности и пластичности поверхностного слоя детали – побочный эффект пластической деформации, снимаемый последующей термообработкой.
3. Трение, повышение тепла в рабочей зоне, вибрация – факторы, снижающие работоспособность фрезы.

Для предотвращения побочных эффектов необходимо использовать дополнительные технологии и средства.

Защита обрабатываемых изделий и инструмента

Чтобы избежать или минимизировать негативные влияния процессов резания на инструмент и обрабатываемый материал, используются следующие приемы:

1. Применение охладительных и смазывающих веществ и жидкостей, подача их непосредственно в зону фрезерной работы уменьшает трение, образование наклепа, налипание стружки, сохраняет длительный срок службы ножей.
2. Предусмотренная система отвода стружки ликвидирует влияние усадки, а рациональный подбор режимов резания для особо мягких металлов предотвращает ее налипание.
3. Вибрации возможно снижать за счет подбора передних и задних углов режущих кромок, нужных скоростей и использования виброгасителей.

Фрезерование с минимальными побочными процессами требует высокого профессионализма и опыта.

Фрезерование - это сложный комплексный процесс отделки разнообразных поверхностей, успешность которого определяется рациональным выбором оборудования, инструментов, режимов резания, смазочно-охладительных веществ и дополнительных приспособлений, повышающих качество работ.