Методы фрезерования на все случаи жизни

Какие есть? Методы фрезерования бывают разные. Основные из них — по виду обрабатываемых элементов, направлению обработки, траектории движения инструмента. Также прибегают к разным способам при фрезеровании плоских поверхностей, шпоночных пазов и зубчатых колес.

Что учесть? Имея представление об особенностях фрезерования и методах осуществления обработки таким образом, гораздо проще подобрать оснастку и технологию для более точного конечного результата.

Особенности фрезерной обработки металла

Методы фрезерования металла и других материалов по-прежнему актуальны для производства различных изделий. Они отличаются простой технологией и эффективностью. Существует широкий перечень способов фрезеровки. Каждый из них имеет свои преимущества, что обеспечивает универсальность применения этого вида обработки.

Методы и приемы фрезерования представляют собой особую технологию обработки деталей на фрезерном станке. Для этих процессов используется специальный инструмент — фреза. Она совершает вращательные и поступательные движения по поверхности обрабатываемой заготовки.

При этом происходит удаление слоев материала для придания детали соответствующей формы с заданными размерами. Данная технология нашла широкое применение в сфере металлообработки при производстве изделий любой сложности.

Современные методы фрезерования обеспечивают высокую точность размеров и качество готовой продукции. С помощью данной обработки материалов можно получать изделия разной формы с пазами, резьбовыми элементами и отверстиями. Благодаря таким возможностям фрезерование является важным элементом промышленной металлообработки.

Методы фрезерования по виду обрабатываемых элементов

Торцевое фрезерование

Этот метод предполагает проведение обработки торца деталей с помощью фрезы, которая перемещается перпендикулярно поверхности заготовки. При этом происходит удаление лишнего слоя материала. С помощью торцевого фрезерования можно формировать ровные поверхности, расположенные перпендикулярно к грани заготовки. Такая обработка обеспечивает точность и герметичность последующей сборки деталей.

Торцевое фрезерование применяется для формирования различных вырезов, пазов и других элементов на торцевой части изделий. Метод получил применение в различных промышленных сферах (включая авиа-, судо- и автомобилестроение), где особое внимание уделяется точности и качеству обработки торцов изделий.

Концевое фрезерование

При концевом фрезеровании применяются специальные (концевые) фрезы. Они обеспечивают снятие слоя материала за счет режущих кромок, расположенных по краю инструмента. Данный метод обработки отличается высокой точностью и качеством. Он получил широкое применение для изготовления изделий из материалов с повышенной твердостью.

С помощью концевых фрез формируют отверстия, пазы и поверхности с максимальной чистотой обработки.

Фасонное фрезерование

Данный метод обработки материалов предполагает применение фасонных фрез, отличающихся особой формой режущих кромок. С их помощью можно вырезать изделия нестандартной геометрии.

Методом фасонного фрезерования обрабатывают детали со сложным профилем.

Методы фрезерования по направлению обработки

В этом разделе мы разберемся, какие бывают методы фрезерования по направлению подачи. Обработка материалов дисковыми и цилиндрическими фрезами по этому признаку может выполняться двумя способами. В зависимости от направления подачи различают попутное и встречное фрезерование.

• Встречная фрезеровка деталей

В процессе встречного фрезерования толщина снимаемого материала меняется от нуля до максимальной величины (соответственно при входе и выходе зуба из контакта с деталью). Отличительной особенностью данного способа является плавное увеличение нагрузки на станок. Это обеспечивает постепенное увеличение толщины среза, поэтому и обработка материала происходит менее жестко.

• Попутная фрезеровка деталей

Метод попутного фрезерования предполагает совпадение направлений вращения фрезы и перемещения обрабатываемой детали в точке контакта.

В этом случае изменение толщины снимаемого слоя меняется от максимального (при входе зуба фрезы в контакт с изделием) до нулевого (в точке выхода (режущего инструмента). При первом контакте фрезы с заготовкой происходит удар, который и увеличивает толщину снимаемого материала.

В ходе обработки данным методом для улучшения качественных характеристик обрабатываемой поверхности заготовка должна надежно прижиматься к столу, а тот в свою очередь к направляющим.

Угол наклона основной режущей кромки фрезы при попутном и встречном фрезеровании будет разным. В первом случае независимо от направления подъема винтовой канавки он будет положительным, а во втором — отрицательным.

Если все условия выполнения резки будут одинаковыми, то время непрерывной работы фрезы между последовательными процессами переточки (стойкость инструмента) будет выше при попутном фрезеровании (за исключением резки по твердой корке).

Сравнивая методы фрезерования в зависимости от подачи, следует отметить, что недостатком встречного фрезерования является также стремление фрезы оторвать заготовку от поверхности стола.

Методы фрезерования по траектории движения инструмента

Фрезерование по линейной траектории

Этот метод используется на станках с ЧПУ, когда фреза в процессе обработки заготовки перемещается по прямой линии. Это стандартный режим обработки, при котором резка происходит параллельно осям Х, Y или Z. С помощью такого метода может выполняться прямолинейное фрезерование, к примеру формирование плоскостей, пазов, канавок и т. д.

Достоинства линейного способа фрезерования:

• Упрощенное программирование процесса в систем ЧПУ. Благодаря этой особенности метод является основным, когда стоит задача по изготовлению деталей с прямолинейными поверхностями и формами.
• Повышенная точность обработки в сравнении с фрезерованием, при котором инструмент движется по другим траекториям. Это связано с тем, что линейная обработка позволяет в точности повторять запрограммированные формы.
• Эффективность фрезерования. При обработке прямолинейных элементов деталей линейная траектория отличается большей результативностью в сравнении с фрезеровкой, где используются более сложные перемещения инструмента.

Недостатки линейного способа фрезерования:

• Ограниченный выбор форм изделия. Линейная фрезеровка не может применяться для деталей со сложной, криволинейной геометрией. Для таких задач она менее эффективна в сравнении со спиральными и круговыми траекториями. Это снижает возможности применения метода для производства изделий со сложными формами.
• Повышение временных затрат на процесс обработки. В ряде случаев, в особенности при работе с высокотвердыми материалами или при изготовлении габаритных деталей, линейное фрезерование занимает больше времени, чем в случае оптимизированных траекторий.
• Риск наличия на изделии следов фрезы. После линейного фрезерования, в особенности в ходе работы с мягкими материалами или при высокой скорости перемещения режущего инструмента, на обрабатываемой поверхности могут оставаться следы обработки.

Фрезерование деталей по линейной траектории является востребованным методом обработки материалов на промышленном оборудовании с ЧПУ. Преимущества заключаются в простом программировании и высокой точности. При этом применение метода имеет ряд ограничений, которые в большей мере относятся к изготовлению деталей сложной формы. При выборе способа фрезерования для каждого отдельного случая следует учитывать проектные требования и свойства обрабатываемого материала.

Трохоидальная траектория фрезерования

Данный метод фрезеровки предполагает перемещение режущего инструмента по криволинейной траектории. Фреза при этом перемещается более плавно и эффективно в сравнении с линейным фрезерованием. Способ также применяется для обработки материалов на станках с ЧПУ и может обеспечивать более высокую сложность операций фрезеровки.

Преимущества метода фрезерования по трохоидальной траектории:

• Возможность формирования плавных изгибов. Это основное достоинство трохоидального метода фрезерования. Благодаря плавным изгибам устраняется фактор резкого изменения направления фрезы, что повышает качество обработки материала и снижает вероятность поломки инструмента или повреждения обрабатываемого изделия.
• Оптимизированная скорость подачи фрезы. При обработке материала по трохоидальной траектории ускорение при перемещении режущего инструмента может меняться с учетом формы изделия и необходимого качества обрабатываемой поверхности. При этом обеспечивается равномерная нагрузка на фрезу, что увеличивает точность и эффективность фрезерования.
• Сокращается время на обработку заготовок. Поскольку при перемещении фрезы по трохоидальной траектории можно увеличить скорость ее подачи, то и длительность процесса фрезеровки существенно сокращается в сравнении с линейным методом фрезерования.
• Меньше изнашивается фреза. Плавные траектории и оптимизированное перемещение способствуют снижению нагрузки на режущий инструмент, что отражается на его сроке службы и операционных издержках.

Недостатки метода фрезерования по трохоидальной траектории:

• Сложный процесс программирования. К основным минусам трохоидального метода фрезерования относят повышенную сложность написания программ для процессов обработки в сравнении с фрезеровкой по линейной траектории. Для этой задачи необходимы высококвалифицированные операторы ЧПУ, и сам процесс программирования занимает намного больше времени.
• Ограниченные возможности применения. Несмотря на применяемость данного метода для решения разных задач по обработке материалов, существует ряд ситуаций, когда не может использоваться технология фрезерования по трохоидальной траектории. Есть ограничения по применению метода для отдельных видов материалов и конфигураций изделий.

Плунжерная траектория фрезерования

Данный метод предполагает обработку материалов концевой фрезой, которая движется перпендикулярно изделию и выполняет резку в его торцевой части. Плунжерная траектория фрезерования применяется в ситуациях, когда необходимо сформировать пазы и отверстия в детали, а также при выполнении ряда операций по вертикальной обработке.

Благодаря высокой жесткости оси Z появляется возможность для равномерной подачи фрезы. При этом обеспечивается повышенная точность обработки и минимальное смещение обрабатываемой детали.

Преимущества метода фрезерования по плунжерной траектории:

• Метод отличается простым программированием процесса. Кроме того, с учетом вертикальной подачи фрезы упрощается выполнение настроек перед началом обработки.
• При вертикальном перемещении фрезы обеспечивается более точная обработка заготовки. Этот момент особенно важен при формировании различных вырезов и отверстий.
• Метод фрезерования по плунжерной траектории позволяет оптимизировать выполнение ряда вертикальных операций фрезеровки, включая формирование пазов и отверстий. Поэтому он дает возможность максимально качественно выполнять подобные задачи.

Минусы метода фрезерования по плунжерной траектории:

• Плунжерное фрезерование имеет ряд ограничений при выполнении операций по изготовлению деталей со сложными формами. Данный метод применяется исключительно для вертикальных операций. Кроме того, плунжерная траектория перемещения фрезы неприменима для изделий со сложными формами и других видов фрезерования.
• Вертикальная подача режущего инструмента и запросы на высокую точность таких операций ограничивают скоростные показатели выполнения фрезеровки, если сравнивать эту технологию с более сложными методами обработки.

Часто задаваемые вопросы о методах фрезерования

Какие известны методы фрезерования плоских поверхностей?

Различают следующие варианты обработки плоских поверхностей:

• Черновая за один проход торцевой фрезы.
• Черновая за два прохода торцевой фрезы.
• Фрезеровка по замкнутому контуру.
• Метод последовательного фрезерования двух прямоугольных поверхностей.
• Фрезеровка кольцевого платика.
• Фрезерование кольцевого платика с помощью расточной оправки, имеющей два резца.
• Чистовая обработка за один проход фрезы.

Обработка плоских поверхностей, как правило, выполняется на вертикально-, горизонтально- и продольно-фрезерных станках.

Какие существуют методы фрезерования шпоночных пазов?

Для формирования шпоночных пазов применяются дисковые, пальцевые или шпоночные фрезы. Кроме того, такая обработка для открытых пазов может выполняться методом строгания на валах или способом долбления пазов в отверстиях.

При фрезеровании единичных шпоночных пазов или при изготовлении небольших партий деталей на начальном этапе высверливается соответствующее отверстие, а затем в него вводят пальцевую фрезу и формируют вырез на продольной подаче.

Какие существуют методы фрезерования зубчатых колес?

Формирование зубчатых колес осуществляется с применением двух методов фрезерования:

• Копированием. В этом случае обработка выполняется циклично (за один цикл вырезается одна межзубная впадина). Чтобы вырезать последующие впадины на станке, заготовка проворачивается на делительный шаг.
• Обкатом. Формирование профиля боковой стороны одного зуба происходит путем синхронизации перемещения заготовки и фрезы.

Предварительное фрезерование зубьев выполняется с высокой скоростью реза и на большой подаче. При окончательной фрезеровке должна обеспечиваться повышенная чистота обработки.

Какие методы фрезерования используются для обработки цилиндрических поверхностей?

Формирование цилиндрических поверхностей осуществляется методами попутного и встречного фрезерования на станках с ЧПУ.

Знание методов фрезерования и возможностей такой обработки материалов позволяет правильно выбрать оснастку и режимы резания. Это важное условие для изготовления деталей с высоким качеством и производительностью.