Азы фрезерной обработки

Основы фрезерной обработки.

Фрезерная обработка - что это такое?

В общих словах фрезерование  — это механическая обработка резанием различных плоскостей, при которой режущий инструмент совершает вращательное и поступательное движение, а обрабатываемая заготовка закреплена неподвижно или совершает поступательное движение. Сущность операции фрезерования — это обработка заготовок с созданием плоских и фасонных изделий. Для подобной работы применяется специальный инструмент - фреза. Считается, что эта методика введена в оборот во второй половине XVII столетия в Китае. Разумеется, о механизированных приводах речи не было. Станину из прочного металла заменяла крепкая каменная плита, а в движение части оборудования приводились мускульной силой мулов.

Официальным изобретателем фрезерного станка является американец Эли Уитни, который получил патент на такой станок в 1818 г.

Главным достоинством процесса фрезерования является то, что обрабатывать можно любой материал вне зависимости от его прочности. В зависимости от заготовки, а именно ее формы и материала, подбирается фреза.

Основные признаки классификации фрезерования:

В зависимости от расположения шпинделя станка и удобства закрепления обрабатываемой заготовки – вертикальное и горизонтальное. На производстве в большей степени используют универсально-фрезерные станки, позволяющие осуществлять горизонтальное и вертикальное фрезерование, а также фрезерование под разными углами различным инструментом.

В зависимости от типа фрезы - концевое, торцовое, периферийное, фасонное и т. д.

• Концевое фрезерование — пазы, канавки, подсечки; колодцы (сквозные пазы), карманы (пазы, стороны которых выходят более чем на 1 поверхность), окна (пазы, которые выходят только на одну поверхность).
• Торцевое фрезерование — фрезерование больших поверхностей.
• Фасонное фрезерование — фрезерование профилей. Примеры профильных поверхностей — шестерни, червяки, багет, оконные рамы.

Существуют также специализированные фрезы, предназначенные для отрезки - дисковые фрезы.

В зависимости от направления вращения фрезы относительно направления её движения (либо движения заготовки) — попутное «под зуб», когда фреза «подминает» заготовку, получается поверхность высокой степени точности, но также велика опасность вырыва заготовки при большом съёме материала; и встречное «на зуб», когда движение режущей кромки происходит навстречу заготовке. Поверхность получается меньшей степени точности, однако увеличивается производительность. На практике используют оба вида фрезерования, «на зуб» при предварительной (черновой) и «под зуб» окончательной (чистовой) обработке.

В настоящее время в производстве для фрезерования используются станки с ЧПУ (числовым программным управлением), благодаря чему фрезерные работы производятся в автоматическом режиме. Для осуществления автоматических работ создается специальная программа, а также производится предварительная обработка чертежей.

Для того чтобы фрезеровка деталей была выполнена более точно, в каждом случае используются различные виды фрез. Несмотря на то, что обрабатываться могут практически любые материалы, чаще всего это все же металл. Благодаря современным станкам, которые оснащены системами с ЧПУ, количество брака значительно сокращается. А числовые программы позволяют значительно упростить управление. Сегодня заготовки делаются с максимальной точностью и минимальным количеством брака, а все потому, что фреза заменена на лезвие.

Этапы фрезерования металла.

Для того чтобы получить качественное изделие после фрезерования, независимо от того, из какого материала оно изготавливается, нужно обратить внимание не только на заготовку, но и на соблюдение технологии обработки, которая состоит из определенных этапов:

1. Подготовительная стадия, когда происходит установка режущего инструмента на шпинделе и фиксация заготовки на столе станка.
2. Следующим шагом является настройка параметров, которая включает установку скорости вращения режущей оснастки, глубину срезания металла за один проход, плавность подачи заготовки и направления ее движения.
3. Далее происходит запуск вращения режущей части на небольшой скорости, чтобы соприкосновение фрезы с обрабатываемым материалом было незначительным. Благодаря этому обеспечивается безопасность процесса, а также проверка необходимой глубины реза. После этого шпиндель возвращается в исходное положение и при необходимости производится корректировка параметров.
4. Электродвигатель включается второй раз, и в это время происходит подача заготовки и фрезерование, во время которого осуществляется контроль над соблюдением критериев формируемого изделия.

Несмотря на то, что для фрезерования металла используется современное оборудование, во время обработки возникают разного рода проблемы, причины которых и методы решения могут быть различными. Одним из примеров является травмирование оператора станка металлической стружкой, которая отлетает во время обработки материала.

Для того чтобы решить этот вопрос, достаточно правильно организовать систему отвода. Однако в процессе фрезерования металла есть и более существенные сложности, например, повреждение поверхности заготовки во время обработки и сокращение рабочего ресурса оснастки.

Снижение срока эксплуатации инструмента

К данным технологическим и техническим проблемам, связанным с фрезерованием металла, относится следующее:

• Быстрый износ кромки режущей оснастки. Причины этого могут заключаться в следующем: использование неподходящей оснастки, несоответствие скорости ее вращения либо неправильная подача материала во время обработки.
• Сильное выкрашивание кромки фрезы. Такое может произойти, если неправильно подобрать оснастку, скорость вращения (она слишком высокая), а также неподходящий угол, под которым установлен шпиндель. Кроме того, сюда же стоит отнести неподготовленную поверхность обрабатываемой детали, то есть не была произведена необходимая подготовка, а также слишком сильное давление фрезы.

Поломка инструмента полная. Причины: недостаточная прочность станка, термический удар. Для того чтобы избежать подобной проблемы, необходимо правильно подбирать оснастку, смазывать рабочую зону и использовать жидкостное или воздушное охлаждение, чтобы можно было регулировать температуру.

Реже поломка фрезы возникает из-за плохого отвода стружки или его полного отсутствия, в результате чего из-за необходимости в повторном срезании нагрузка на инструмент значительно возрастает.

Наросты на режущей кромке, налипание стружки. Чаще всего такое происходит при обработке мягких металлов, например, алюминия, а также использовании фрезы с неправильно подобранным углом. Для того чтобы решить данную проблему, необходимо произвести смену оснастки.

Повреждение поверхности обрабатываемого изделия

К самым распространенным повреждениям обрабатываемого материала относятся следующие:

• Появление наклепа. Происходит подобное из-за повышения температуры в области резания, в результате чего пластичность материала уменьшается, а прочность увеличивается. Для того чтобы этого не допустить, необходимо использовать современные способы охлаждения детали.
• Отклонение от вертикали. Чаще всего причиной этого становится сильный износ кромки режущей оснастки либо неправильно выбран режим резки.
• Несоблюдение размеров. Возникает, как правило, при плохой фиксации детали, использовании инструмента недостаточной жесткости, слишком большой вибрации либо увеличении интервала замены. Для решения данной проблемы следует заменить фрезу, более жестко закрепить заготовку и воспользоваться виброгасителем.
• Неровности и выкрашивание. Чаще всего подобное происходит из-за неравномерной подачи заготовки, а также неправильной установки глубины реза и скорости съема металла при фрезеровании.