Фрезерная обработка металла: виды, станки и этапы

Что это такое? Фрезерная обработка металла – удаление материала с заготовки согласно заданному чертежу. В результате получаются ровные отверстия, различные формы, прорезанные канавки, желоба, насечки, снятые фаски. Все это получается благодаря разным видам фрез и станков.

На что обратить внимание? На конечный результат фрезерной обработки металла влияют плавность подачи заготовки, мастерство оператора станка, скорость вращения шпинделя, а также толщина и слой материала. Если хотя бы один из факторов не будет удовлетворять требованиям, на выходе возможен брак.

Что собой представляет фрезерная обработка металла

Это обработка, которая позволяет создать плоские и фасонные изделия из металла. Специалисты владеют механизированными методами обработки с разной степенью автоматизации, а также ручными способами фрезерной обработки металла.

Впервые такой метод появился в Китае во второй половине 17 века. Тогда еще не был изобретен механизированный привод, и оборудование в движение приводили с помощью мулов. Прообразом металлической станины стала каменная плита.

В конце XVIII века в Европе появился усовершенствованный вариант — изобретателем Эли Уитни был создан станок. Он был сделан из дерева, выглядел грубо и массивно, но по меркам того периода он был эффективен.

Но нужно было еще несколько десятков лет, чтобы американские ученые смогли создать аппарат, более близко напоминающий современные станки. Обрабатывать на нем тогда можно было только плоские детали.

Такой способ стали использовать и при изготовлении оружия. Методика оказалась эффективной, и за короткое время фрезеровка заняла свое место и в гражданской промышленности. С помощью такого способа стали производить гайки, делать грани и отверстия.

Через 20 лет фирмой Линкольн было создано более совершенное по сравнению с прототипом деревянное оборудование. Это был существенный шаг вперед: механизм стал более долговечным, и появилась возможность изготавливать миниатюрные детали. В конструкцию были внедрены ходовой винт и маховик, стала возможной работа с габаритными изделиями и прочными сплавами.

Автоматизация работы произошла одновременно с изобретением пультов цифрового управления (ЧПУ). Они позволили добиться высокой точности резки, поскольку скорость движения сверла и направление контролируются программным обеспечением.

Преимуществом методики является универсальность. ЧПУ используются не только для обработки металла, но и для работ с деревом, стеклом или пластмассой. В процессе фрезеровки верхний слой заготовки снимается с помощью сверла или лезвия.

Используя данную технологию, можно:

• выполнять гравировку и узоры на деталях;
• высверливать отверстия и делать резьбу;
• распиливать заготовку на части;
• делать шлифовку насадкой с мелким абразивом.

Достоинствами методики являются высокая скорость, разнообразие схем и процессов, низкая себестоимость.

Станки для фрезерной обработки металла

Станки для фрезерной обработки металла — это специализированные приборы, благодаря которым достигается точная и качественная обработка изделий из металла. Станки имеют разные размеры, технологии обработки, характеристики и конструкцию.

• Вертикальные станки. Такие станки имеют шпиндель, который находится в вертикальном положении относительно заготовки. Станки находят широкое применение при обработке крупногабаритных изделий с большой массой. Они гарантируют хорошую устойчивость и жесткость при работе с такими деталями.
• Горизонтальные станки. Они оснащены горизонтальным шпинделем, расположенным в одной плоскости сплоскостью заготовки. Эти станки применяются, если требуется высокая точность обработки. Также они подходят для процессов, требующих повышенной производительности.
• Универсальные станки. Благодаря таким станкам есть много возможностей для работы с различными заготовками. С их помощью можно проводить горизонтальное и вертикальное фрезерование, что обеспечивает их универсальность при проведении различных манипуляций.
• Станки с ЧПУ. Такие станки имеют систему автоматизированного управления, благодаря которой можно программировать ход обработки и обеспечивать его точность. Фрезерные станки с программным управлением способствуют большей автоматизации и позволяют работать со сложными изделиями, используя программное обеспечение.

Станки для токарной и фрезерной обработки металла являются технологичным оборудованием, на котором изготавливаются металлические изделия разной сложности. Разнообразие станков и их функциональность дают возможность подбирать подходящее оборудование в зависимости от того, какие нужно провести операции и какие требования есть к обработке.

Виды фрез для обработки металла

• Дисковые — универсальные инструменты, которые подходят для снятия фаски, обрезания деталей, прорезывания бороздок. На таких фрезах режущие кромки могут быть с одной либо с двух сторон.
• Торцевые — такими фрезами обрабатывают ступенчатые или плоские поверхности. Вращение их рабочих элементов происходит под углом 90⁰ к поверхности.
• Цилиндрические — они могут иметь винтовые либо прямые зубья. Такие фрезы находят применение на горизонтально-фрезерном оборудовании для создания изделий для машиностроительной отрасли и приборостроения.
• Угловые — с их помощью делают стружечные и угловые канавки, проводят обработку наклонных поверхностей. Они бывают одноугловыми и двухугловыми, то есть режущие кромки находятся на одном или двух конусах.
• Торцевые (пальцевые) — нужны для фрезерования прямоугольных поверхностей, выполнения уступов, пазов и контурных выемок.

• Шариковые — служат для получения полусферических углублений, а радиусные — канавок сложного вида.
• Фасонные — они используются для получения сложных профилей, а благодаря остроконечным и коническим зубьям позволяют получить разный результат.
• Червячные — ими обрабатывают косозубые, прямозубые, цилиндрические, шевронные колеса, а также нарезают зубцы у шестеренок.
• Фрезы с корончатым сверлом — ими удобно делать отверстия в деталях. Это позволяет провести обработку намного быстрее, чем при сверлении.

Способы фрезерной обработки металла

• Фрезеровка уступов. При работе с изделиями, имеющими перпендикулярные плоскости, применяются торцевые, дисковые или концевые фрезы. Такой метод применим на горизонтальных, а также вертикальных агрегатах.
• Торцевая фрезеровка. При таком способе работы торцевые фрезы применяются только на горизонтальных станках.
• Профильная фрезеровка. Требуется, если нужно сделать сложные выпуклые или вогнутые профили. Таким способом проводится черновая, чистовая и получистовая обработка деталей сложной структуры. Для изготовления подобных изделий нередко применяются многокоординатные специализированные станки.
• Фрезерование сквозных и глухих канавок. Для получения пазов разного сечения (в том числе сквозных и глухих), применяются дисковые и концевые фрезы.

Этапы фрезерной обработки металла

Чтобы с помощью фрезеровки получить качественное изделие, нужно провести тщательную подготовку к работе, не зависимо от того, из какого материала сделана заготовка. Обязательно нужно ознакомиться с правилами технологии, которые нужно соблюдать, чтобы добиться наилучшего результата. Также нужно знать этапы работы.

1. Подготовка. Нужно подобрать режущий инструмент, закрепить его на шпинделе станка. На рабочем столе необходимо зафиксировать заготовку.
2. Настройка станка. Нужно задать необходимую скорость вращения фрезы, направление перемещения, ширину слоя, который требуется срезать.
3. Тестирование. Инструмент нужно поставить так, чтобы фреза немного касалась поверхности детали, и запустить двигатель станка на малой скорости. Так проверяется глубина реза и обеспечивается безопасность процесса. После этого шпиндель нужно вернуть в первоначальное положение и, если нужно, изменить настройки.
4. Обработка. Следует снова включить двигатель и подать деталь на фрезу. В ходе обработки нужно следить за точностью формирования изделия и его соответствием заданным параметрам.

Инновации во фрезерной обработке металла

Фрезеровка металлических изделий непрерывно меняется, появляются новые методы и технологии, открываются в связи с этим новые перспективы, а процесс обработки становится более эффективным.

• Внедрение ЧПУ-технологий.Фрезерная обработка металла на станках с ЧПУ используется все чаще. Благодаря таким технологиям точность движений инструмента программируется с помощью специальных программ, за счет чего процесс обработки автоматизируется. Это приводит к ускорению обработки и повышению точности, а также позволяет изготавливать сложные изделия.
• 3D-фрезерование. Данная технология позволяет обрабатывать изделия в трех измерениях, благодаря чему можно получать геометрически сложные элементы. Особенно это важно для получения прототипов, сложных деталей и кастомизированных изделий.
• Использование специализированных материалов. Использование новых составов (композитов и специальных сплавов) позволяет обрабатывать более легкие и прочные материалы. Это способствует улучшению характеристик и свойств изделий и получению продукции лучшего качества.
• Интеграция интеллектуальных систем и алгоритмов. Благодаря интеграции фрезерные станки становятся более автоматизированными, процессы производства оптимизируются, а работу можно контролировать в режиме реального времени. Это помогает повысить эффективность работ и усилить контроль над выполняемыми операциями.
• Внедрение новых способов смазки и охлаждения. Нововведения в этой сфере помогают усовершенствовать процедуру обработки, увеличить скорость фрезеровки и ее качество, а также продлить время службы оборудования.

Часто задаваемые вопросы о фрезерной обработке металла

Для чего нужна фрезеровка изделий из металла?

С помощью такого метода получают различные металлические изделия, создают прототипы и уникальные элементы, а также выполняют точную и высококачественную обработку материалов.

В чем отличие шлифовки от фрезеровки?

Шлифовка проводится с помощью абразивного изнашивающегося круга, а для фрезеровки нужен резец в форме таблетки. Иногда вызывает вопросы то обстоятельство, что на поверхности получаются риски. Но мы уже говорили, что малая подача и поверхность резца с круглым профилем позволяют провести обработку высокого качества. При короткой обработке разница между шлифовкой и фрезеровкой практически не заметна.

Что оказывает влияние на результат фрезеровки?

Качество деталей зависит от:

• направления и равномерности движения заготовки;
• опыта и профессионализма оператора;
• быстроты вращения шпинделя;
• толщины слоя материала, срезаемого за один проход.

Эти данные отражаются в таблицах и журнале. Некачественный результат работы может быть следствием плохого качества металла или использования устаревшего оборудования. Также брак может быть из-за проблем, вызванных повышенной вибрацией или плохой фиксацией заготовки. Эти ошибки были ликвидированы благодаря технологиям программирования и сейчас независимо от опыта специалиста, качества материала и возраста устройства можно добиться точных результатов.