Фрезерование – основы, классификация, определения

 Обратившись к литературе, мы можем найти много информации о фрезеровании как методе обработки. В этой статье рассматриваются современные аспекты фрезерования. Помимо фрезерования с обычными параметрами (на обычных станках и станках с ЧПУ), я упомянул высокоскоростную обработку и обработку труднообрабатываемых материалов. Сегодня фрезерование зарекомендовало себя как альтернативный метод обработки отверстий, резьбы, карманов и поверхностей, для которых ранее требовалось применение точения, сверления и нарезания резьбы (Фрезеровка на заказ).

В случае высокоскоростной обработки / высокоскоростного резания (HSM / HSC) доминирующую роль играет фрезерование, а токарная обработка используется гораздо реже.  Фрезерование – это один из видов обработки (обработка полости), при котором используются многорезцовые инструменты (фрезы). Этот тип обработки используется для обработки

• плоскости
• канавки,
• нарезание резьбы,
• шестерни,
• фигурные поверхности, включая поверхности свободной формы.

При фрезеровании основным движением является вращательное движение инструмента вокруг своей оси. Заготовка совершает в основном движение подачи. В случае многокоординатных станков (например, 5-координатных) главное движение инструмента и движение заготовки по пяти управляемым осям осуществляются одновременно, что приводит к относительному возвратно-поступательному движению инструмента и заготовки.

Виды фрезерования

Приведенное выше деление является классическим способом представления типов фрезерной обработки. Развитие инструментальных материалов, систем управления станками и конструкции самих фрезерных станков неизбежно привело к развитию в области фрезерования. В настоящее время по технологическому критерию фрезерование можно разделить на:

• торцевое фрезерование
• торцевое фрезерование, цилиндрическое
• профильное фрезерование, а также фрезерование с токарной обработкой,
• канавки и резьбу,
• специальные методы.

При фрезеровании с противовращением срезаемый слой срезается в начале погружения лезвия инструмента (фрезы). По мере погружения лезвия толщина срезаемого слоя увеличивается и достигает максимума в месте выхода резца из материала заготовки. Таким образом, сопротивление резанию ниже в начале обработки и выше, когда режущая кромка выходит из материала. При фрезеровании со встречным вращением режущая кромка лезвия трется об обрабатываемую поверхность, и в результате этого трения, при одновременном увеличении силы резания, трение существенно влияет на процесс износа инструмента.

При сонаправленном фрезеровании толщина срезаемого слоя наибольшая, когда лезвие фрезы проникает в заготовку, и наименьшая, когда лезвие выходит из материала. Следовательно, по мере обработки сопротивление резанию уменьшается. При сонаправленном фрезеровании трение перед обработкой отсутствует. Благоприятным явлением является накопление стружки за фрезой, которая не препятствует работе и охлаждению. Конечным результатом является более гладкая обработанная поверхность, чем при фрезеровании с противовращением. Срок службы фрезы может сократиться в результате снижения жесткости станка, люфтов в кинематической системе – движениях подачи.

Параметры качества фрезерования (геометрическая точность и шероховатость поверхности)

Ниже представлены достижимые шероховатости и классы геометрической точности для отдельных видов фрезерования. Данные, не относящиеся к HSM, являются данными, характерными для обычной механической обработки, и уже много лет используются при обучении инженеров. Они не расходятся с реальностью, но следует отметить, что технологический прогресс во многих случаях носит в основном качественный характер, и достигнутые сегодня качественные результаты могут быть лучше заявленных ниже.

Тип фрезерной обработки:Ра Класс Класс точности IT

Цилиндрическая фрезеровка – грубая 25 12 (11)

Цилиндрическое фрезерование – тонкое 3,2 11 (10)

Цилиндрическое фрезерование – чистовая обработка 1,6 (0,8) 8 (7)

Фрезерование торцов – грубое 6,3 12 (11)

Фрезерование торцов – тонкое 3,2 11 (10)

Фрезерование торцов – тонкое 1,6 (0,8) 8 (7)

Размол HSM 0,2 (0,1) 6 (5)

Получение класса точности обработки 5, уровня шероховатости Ra 0,1 даже при высокоскоростной обработке, требует взаимодействия нескольких факторов и не является стандартной опцией. Тем не менее, он показывает, что возможно при таком типе обработки.

Станки

Основным и также общим делением фрезерных станков как станков является ориентация шпинделя (главного привода): горизонтальные и вертикальные.

Горизонтально-фрезерные обрабатывающие центры используются для обработки заготовок с большим весом и габаритами. Это объясняется более легким отводом стружки при обработке полости. Конструкция этих станков характеризуется наличием корпуса главного привода с меньшим весом, который играет роль при ускорении и замедлении. Для горизонтальных обрабатывающих центров были и остаются популярными системы паллет. На станках этого типа используются в основном торцевые и насадные фрезы. Определенным недостатком горизонтальных фрезерных обрабатывающих центров является занимаемая ими площадь. Это не громоздкие станки, хотя в них часто используется идея горизонтальной ориентации шпинделя.

Вертикальные обрабатывающие центры, предназначенные для обработки небольших заготовок, могут успешно проходить через обычный дверной проем шириной 90 см. Тяжелые фрезерные обрабатывающие центры с большими габаритными размерами обеспечивают высокую жесткость и, следовательно, стабильность при обработке. Заготовка фиксируется и зажимается на обрабатывающем столе или, что сегодня все чаще встречается, на поддоне как части системы паллет. Стабильность обработки влияет на качество обработанной поверхности, но при ее нарушении значительно сокращает срок службы инструмента.

Обычные фрезерные станки все еще производятся, часто оснащены измерительными линейками и цифровым считыванием положения.

Высокоскоростная обработка

Основы HSM – высокоскоростной обработки – являются результатом качественного характера технического прогресса и значительно расширили наши технологические возможности, включая обработку твердых и труднообрабатываемых материалов. 

Наряду с точением, фрезерование является основным методом обработки с огромными возможностями формообразования.