Фрезерование металла: инструменты и технологии

О чем речь? Фрезерование металла – обработка заготовки фрезой, чтобы придать требуемую форму и размер. Операция проводится на различном оборудовании: вертикальном, горизонтальном, универсальном или с ЧПУ.

На что обратить внимание? Качество обработки зависит от использованных фрез. Они бывают торцевыми, дисковыми, кольцевыми, угловыми. Также на результат влияет и метод фрезерования: попутный или встречный.

Суть фрезерования металла

Во всех областях промышленности активно используется обработка металла фрезерованием. Этот метод заключается в том, что фреза, вращаясь, обтачивает поверхность материала.

Для перемещения заготовки и выполнения резки используется привод, который взаимодействует с передаточным механизмом и элементами системы управления. В зависимости от модели, он может быть оснащен механическими, пневматическими, гидравлическими или электрическими элементами. Современные устройства часто комплектуются электроприводами – они выделяются своей мощностью, надежностью и способностью обеспечить стабильную работу оборудования.

Эффективность металлообрабатывающего фрезерного оборудования зависит от разнообразия выполняемых им операций и возможности многократно обрабатывать деталь без перестановки. Например, центры серии SVL SPECTR способны фрезеровать корпусные детали и тела вращения с разных сторон, не требуя при этом перемещения заготовки.

Процесс обработки металлических заготовок включает несколько шагов:

• приближение изделия к вращающейся фрезе с нужной стороны для взаимодействия с режущим инструментом;
• остановка вращения шпинделя и отвод рабочего стола;
• настройка требуемой глубины среза;
• запуск шпинделя;
• перемещение детали для соединения с фрезой.

Процесс фрезерования металла обычно ассоциируется с высоким уровнем шума, но при использовании торцевых фрез этот показатель можно значительно уменьшить. Для ускорения работы и повышения эффективности производства целесообразно упростить процесс, введя комплект разных оснасток. Можно, например, расположить резцы с обеих сторон заготовки, использовать разные зубила, регулировать угол наклона и прочие параметры. Применение нескольких торцевых инструментов одновременно не только уменьшает риск возникновения ударов, но и позволяет выполнять не одну операцию резки одновременно.

Фрезерование металла на станках с ЧПУ позволяет выполнять работы безопаснее и с минимумом брака. Эти методы идеально подходят для шлифовки деталей высокой твердости, обеспечивая высокую точность форм деталей и сохраняя производительность на должном уровне.

Виды фрезерования металла

Выделяют попутное и встречное фрезерование металла. Основные отличия этих методов заключаются в направлении вращения фрезы относительно заготовки. При попутном оснастка вращается в одном направлении с обрабатываемым металлом. Его преимущества:

• Автоматическое удержание обрабатываемой заготовки за счет силы вращения, исключая необходимость в дополнительном креплении.
• Уменьшенный износ режущих зубьев, поскольку движение фрезы вдоль заготовки меньше стачивает рабочую кромку оснастки.
• Однородное удаление лишнего материала обеспечивает отличное качество поверхности без лишней шероховатости.
• Стружка эффективно удаляется с рабочей зоны, не затрудняя процесс и повышая производительность работы.

Отрицательные аспекты попутной фрезеровки:

• Для работы требуется предварительно подготовленная поверхность, так как обдирочные операции и фрезерование грубых поверхностей невозможны.
• Быстрый износ фрезы происходит из-за воздействия твердых фракций.
• Для предотвращения вибрации нужно использование станка с укрепленной конструкцией.
• Необходимо минимизировать количество зазоров в процессе работы.

Встречное фрезерование металла – методика, при которой оснастка движется в направлении, противоположном перемещению заготовки. Это позволяет ускорить процесс обработки, однако также приводит к более быстрому износу оборудования и расходных материалов. Преимущества:

• Нежное снятие стружки снижает нагрузку на станок.
• Минимальная деформация заготовки при работе улучшает качество конечного продукта.

Среди недостатков можно отметить:

• Режущая сила направлена на отделение заготовки от стола – нужно прочное крепление.
• Необходимы сниженные скорости обработки, что предотвратит быстрый износ фрезы.
• Стружка отводится в неудобное место, мешая процессу резки.

Подход к выбору метода обработки металла фрезерованием зависит от материала детали и её первоначальной подготовки. Для начальных стадий предпочтительнее использовать встречную фрезеровку, а для достижения высокой точности лучше подходит попутная. Специалисты советуют применять последний метод при работе с мягкими металлами. Для заготовок из твердых сплавов более подходящей является встречная фрезеровка.

Виды фрез для обработки металла

Классификация фрез основывается на ряде параметров:

• тип конструкции: эти оснастки бывают цельными или составными;
• размещение и характеристики зубьев, включая их расположение и режущие кромки;
• материал, из которого изготовлены режущие элементы;
• дизайн и направление зубьев;
• метод крепления рабочей части инструмента.

Особенности различных типов фрез/

Дисковые

Такие фрезы, используемые для работы с металлом включая обрезку заготовок, вырезание пазов и снятие фасок, могут быть оснащены режущими элементами с одной или обеих сторон. Эту оснастку выбирают в зависимости от необходимости проведения черновой, полу- или чистовой обработки, учитывая размер фрезы и количество зубьев. Одним из значительных преимуществ этих инструментов является отсутствие необходимости удалять стружку из зоны обработки и их способность функционировать даже при интенсивных вибрациях.

Торцевые

Инструмент используется при фрезеровании металла для обработки плоских или ступенчатых поверхностей. В процессе его активная часть выполняет вращение в плоскости, перпендикулярной к обрабатываемому материалу. Часто используют торцевые фрезы большой массы, оснащенные сменными пластинами из твердого сплава. Повышенное количество зубьев на них обеспечивает более тонкую и качественную обработку, увеличивает производительность.

Цилиндрические

В металлообработке используются различные типы таких оснасток, которые бывают с прямыми или винтовыми зубьями. Фрезы последнего типа отличаются универсальностью и обеспечивают плавную работу. При необходимости приложения значительных усилий часто выбирают сдвоенные фрезы с зубьями, направленными в разные стороны. Оснастка с прямыми зубьями подходит для обработки узких плоских участков на поверхности деталей. Для создания канавок и различных уступов могут использоваться цилиндрические рашпильные фрезы.

Угловые

Инструменты находят применение при создании угловых пазов, стружечных канавок и обработке склоненных поверхностей деталей. Существуют фрезы одноуглового типа, где режущие элементы размещены на одной конусообразной поверхности, и двууглового: кромки расположены на двух конусах, соединенных основаниями. Для изготовления пазов со склонными сторонами используют угловые приспособления под названием ласточкин хвост.

Концевые (пальчиковые)

Этот инструмент широко используется в обработке металла для создания контурных выемок, ступенек, вырезки пазов и фрезерования поверхностей, расположенных под прямым углом. Для получения полусферических углублений применяют шаровые фрезы. Сложные пазы формируются с использованием радиусных насадок. При необходимости выполнить Т-образный паз используют грибковые фрезы. Разделение концевых фрез на категории происходит по таким параметрам: форма хвостовика, размер зубцов и уникальные конструктивные характеристики.

Среди фрез особое место занимают граверы, которые используются для детальной обработки металла, находя применение в ювелирной промышленности. Еще одной категорией являются твердосплавные устройства, предназначенные для работы с материалами, обладающими сложной структурой: чугун, инструментальные стальные сплавы.

Фасонные

Инструменты применяются для создания сложных профилей, часто на длинных изделиях. Фасонные фрезы бывают двух типов: с затылованными и остроконечными зубьями. Последние позволяют достигать более высокого качества обработки поверхности, но для их заточки требуются специальные навыки и особое оборудование.

Червячные

При использовании таких фрез осуществляется обработка металлической заготовки за счет поочередного контакта зубьев инструмента с поверхностью. Метод подходит для изготовления прямо- и косозубых, шевронных цилиндрических колес, позволяет нарезать зубья шестерен с разными типами зацепления.

Кольцевые

Этот тип фрез используется для создания отверстий в металле и по форме напоминает корончатые сверла. Основное преимущество этого инструмента перед традиционными сверлами – высокая эффективность: фрезерование отверстий происходит в четыре раза быстрее, чем сверление.

Оборудование для фрезерования металла

Машины, используемые для обработки, различаются по конструкции и функционалу, хотя основной принцип их работы остается схожим. Виды станков:

• Вертикальные – применяют для обработки зубчатых колес, рамочных элементов, для создания углов и пазов. Могут использоваться с разными типами фрез: концевыми, фасонными и цилиндрическими.
• Горизонтальные – идеально подходят для работы с мелкими деталями и совместимы с большинством инструментов.
• Универсальные – позволяют настраивать обрабатываемую поверхность под любым углом, то есть рабочий стол и консоль могут передвигаться. Это делает их подходящими для деталей разной конфигурации и обеспечивает совместимость с любыми типами фрез.
• Станки с ЧПУ отличаются высокой производительностью благодаря работе по заранее заданной программе. Обеспечивают высокую точность деталей, могут споро производить большие партии. Быстро окупаются, несмотря на существенную начальную стоимость.

Выбор оборудования для завода основывается на его производственных возможностях и специфике деятельности. Часто используют универсальные станки с возможностью быстрой перенастройки или комплект машин, каждая из которых предназначена для выполнения определенных задач. Когда требуется адаптивность и многофункциональность, идеальный выбор – станок с ЧПУ. Такое оборудование позволяет автоматически настраивать параметры резки, режимы работы и программы по требованиям к обработке и типу сырья, включая установку оснастки и закрепление заготовок. Если нужна массовая обработка, лучше конвейерные системы.

Часто задаваемые вопросы о фрезеровании металла

Какие бывают типы фрезерных операций?

Виды таких работ включают в себя следующие этапы:

• черновая обработка – первичное формирование структур и плоскостей заготовки;
• предчистовая – устранение шероховатости и исправление пространственных дефектов;
• финишная обработка – изделие получает необходимые размеры и форму.

В каких областях используется фрезерование металла?

Для создания разнообразных инструментов и компонентов. Этот метод находит свое применение в судо-, машиностроении и других отраслях промышленного производства.

Что происходит в процессе фрезерования?

Фрезерование применяется для выполнения множества операций с металлами, включая резку, зачистку, формирование изделий по заданным параметрам, создание канавок, отверстий и ступеней. Технология активно используется для изготовления шиповых соединений.

Возможно обрабатывать разнообразные металлы, такие как сталь всех марок, медь, алюминий, титан и другие. Фрезерование обеспечивает быстрое производство компонентов, которые точно соответствуют требуемым характеристикам.