Фрезерування. Пристосування для фрезерування та опис процедури

Фрезерування — це метод обробки поверхонь, заснований на почерговій роботі зубів фрези. Існує величезна різноманітність інструментів залежно від їх функціонального призначення, оброблюваних матеріалів, характеристик виготовлених деталей.

Особливості процесу

Процес фрезерування, як і всі існуючі методи обробки матеріалів різанням, заснований на головному і допоміжному рухах. Перший — це обертання інструменту, а другий — подача його на робочий хід.

Фрезерування поверхні зазвичай проводиться в кілька послідовних етапів:

• Чорнове — початкове зняття об’ємної стружки з метою оформлення необхідного загального профілю, має невисокий клас точності. Припуск на обробку (товщина шару з урахуванням усіх додаткових факторів) може становити від 3 до 7 мм залежно від матеріалу заготівлі.
• Одержистове — другий етап зачистки наміченого фрезерувального об’єкта, стружка менше, точність робіт підвищується і досягає 4-6-го класів.
• Чистове — ретельне оздоблення забезпечує високу якість поверхні і контурів, високу точність (6-8-й класи). Припуск повинен становити 0,5-1 мм.

Реалізація кожного з етапів обробки має власні відмінні вимоги до робочих інструментів за характером їх конструкції, матеріалу, кількістю та якістю ріжучих кромок. Наприклад, пристосування для фрезерування, що має призначення чорнової обробки, характеризується великими зубами, в той час як чистова фреза має дрібну багатозубчасту структуру.

Види фрезерних робіт

Широкий діапазон існуючих фрез дозволяє проводити обробку матеріалів різної складності та конфігурації, під будь-яким кутом. Всі види процесів можна розділити на кілька груп:

1. Робота з плоскими поверхнями. Відбувається чорнова і чистова зачистка необйомних площин, що мають горизонтальне, вертикальне або похиле положення.
2. Обробка об’ємних фасонних заготовок і деталей. Здійснюється об’ємна зачистка, надання об’єктам певної форми.
3. Поділ. Проводиться поділ деталей на кілька частин, відрізання зайвого матеріалу.
4. Модульне оздоблення. Заснована на формуванні необхідного профілю наявної заготівлі, оформленні канавок, пазів, зубів, фасонних поглиблень.

Для кожного окремого методу найчастіше використовується окреме пристосування для фрезерування. Заготовки особливої складності обробляються за допомогою комплекту з фрез. Так, фрезерування широких поверхонь здійснюється з використанням набору інструментів, які мають різноспрямовані гвинтові зуби з метою зменшення осьових сил.

Різновиди фрез залежно від призначення

Відомо кілька класифікаційних ознак, за якими розподіляються всі відомі фрезерувальні пристосування: за матеріалом, за типом ножів, за формою, залежно від напрямку робочого ходу. Основним параметром все ж є призначення.

1. Циліндричні — обробка фрезеруванням всіх горизонтальних і вертикальних площин.
2. Торцеві — оздоблення всіх площин у будь-якому положенні.
3. Кінцеві — роботи різної складності, можливість здійснення плоского, фасонного, модульного, художнього фрезерування.
4. Кутові та фасонні — зняття стружки з бічних поверхонь заготовок, профільних об’єктів, зачистка конусоподібних поглиблень.
5. Відрізні, розрізні, шлицеві — поділ, нарізання зубців на заготовках, формування канавок.

Один і той же тип інструментів може мати відмінності по діаметру, кількості ножів і їх особливостям.

Конструкційні відмінності фрез

Характеристики ножів і способи їх закріплення є важливими параметрами, що визначають призначення фрези, зокрема, за якістю здійснюваної обробки.

1. Цільні. Виготовляються з інструментальної легованої і швидкоякісної сталей. Найчастіше — циліндричні, дискові, шлицеві, відрізні фрези.
2. Складові. Існує два варіанти. У першому хвостовик з конструкційної сталі приварений до ріжучої головки — з інструментальної, швидкощої сталі, рідше — з твердого сплаву. У другому — швидкоякісні або твердосплавні ножі напоюються на корпус пристосування. Застосовуються в торцевих і кінцевих фрезах.
3. Збірні. Ножі, найчастіше твердосплавні, механічно з’єднані з основним тілом.

Цільні фрези мають більшу кількість зубів, що дозволяє здійснювати більш точну обробку. Та ж можливість є у складових інструментів, що складаються з твердосплавної головки і конструкційного хвостовика. Їх недоліком є високий ступінь зносу. Найчастіше це обладнання задіяно в одержистових і чистових етапах зняття стружки.

Збірні фрези характеризуються високим ступенем стійкості до зносу, міцністю, твердістю і гостротою ножів, простотою точення і демонтажу. Однак кількісно, у співвідношенні на одну головку, вони значно програють. Такі переважно задіяні при чорновій обробці.

Верстати

Потребуючі виконання фрезерувальні роботи визначають необхідне обладнання, в тому числі тип верстата, на якому вони будуть проводитися.

Горизонтально-фрезерні призначені для обробки горизонтальних площин і фасонних поверхонь, виготовлення зубчастих коліс, оформлення деяких профільних об’єктів. Їх пристрій обумовлює горизонтальне кріплення інструменту, найчастіше циліндричної, дискової або торцевої фрези.

Ті ж види робіт, але з відмінними особливостями, дозволяє виконувати вертикальний верстат для фрезерування. Особливістю є вертикальне кріплення інструменту і, отже, переважне використання торцевих, кінцевих і модульних фрез.

Універсальні фрезерувальні верстати мають додаткові пристрої поворотності столу в 3 площинах, що дозволяє працювати з горизонтальними, вертикальними і фасонними поверхнями.

У серійному виробництві деталей, що мають однаковий профіль, застосовуються копіювальні фрезерні установки, що дозволяють виконувати повторювані візерунки або поглиблення на площині з підвищеною точністю.

Обладнанням майбутнього є верстати з ЧПУ. Вони забезпечують виконання запрограмованого комплексу дій, переважно для художнього фрезерування або несерійного виробництва деталей. Застосовуються кінцеві, торцеві та модульні фрези з різною кількістю ріжучих кромок.

Фрезерування — це робота на спеціальному ріжучому верстаті, який забезпечує робочий хід інструменту і подачу заготовки.

Вплив режимів різання на результати роботи

Результати визначає не тільки раціонально підібране обладнання. Їх якість залежить від того, наскільки правильно підібрані режими фрезерування.

1. Необхідно точно визначити діаметр фрези, її конструкцію, матеріал, кількість зубів, встановити співвідношення між розмірами інструмента та товщиною зніманого шару. Професіоналу важливо прагнути до того, щоб необхідна товщина металу знімалася за один прохід.
2. Розмір інструмента визначає швидкість обертання і, відповідно, швидкість роботи. Вони задаються на верстаті шляхом встановлення частот обертання шпинделя — основоположної осі для закріплення фрези. Занадто повільні або занадто швидкі основні робочі рухи ріжучої головки призводять до низької якості обробки.
3. Важливим режимом різання є подача. Існує поділ у цьому цільному понятті. Спочатку визначається подача фрези на один зуб. Вона вибирається за довідниками згідно з використовуваним інструментом і типом робочої поверхні. Після визначається подача за один оборот і за хвилину, відповідно.

Розрахунок фрезерування проводиться на основі інформації про допустимі потужності обладнання, тип оброблюваної поверхні та обрані інструменти. Існують номінальні таблиці, наповнені необхідними та контрольними значеннями. Раціональний підбір і розрахунок основних параметрів роботи визначає її якість.

Супровідні явища

Фрезерування — це процес зняття стружки, який характеризується підвищеними тепловими ефектами і механічними впливами, які можуть негативно позначитися на здібностях інструментів і особливостях оздоблення. Деякі явища, що впливають на результати фрезерувальних робіт:

1. Налипання і саджання стружки. Злипання металу на ріжучій поверхні, пресування його псує процес оздоблення і самі ножі. Це більш актуально для м’яких матеріалів.
2. Наклеп. Підвищення твердості, зниження міцності і пластичності поверхневого шару деталі — побічний ефект пластичної деформації, що знімається подальшою термообробкою.
3. Тертя, підвищення тепла в робочій зоні, вібрація — фактори, що знижують працездатність фрези.

Для запобігання побічних ефектів необхідно використовувати додаткові технології та засоби.

Захист оброблюваних виробів та інструменту

Щоб уникнути або мінімізувати негативні впливи процесів різання на інструмент та оброблюваний матеріал, використовуються такі прийоми:

1. Застосування охолоджувальних і змащувальних речовин і рідин, подача їх безпосередньо в зону фрезерної роботи зменшує тертя, утворення наклепу, налипання стружки, зберігає тривалий термін служби ножів.
2. Передбачена система відведення стружки ліквідує вплив садіння, а раціональний підбір режимів різання для особливо м’яких металів запобігає її налипанню.
3. Вібрації можна знижувати за рахунок підбору передніх і задніх кутів ріжучих кромок, потрібних швидкостей і використання віброгасників.

Фрезерування з мінімальними побічними процесами вимагає високого професіоналізму та досвіду.

Фрезерування — це складний комплексний процес оздоблення різноманітних поверхонь, успішність якого визначається раціональним вибором обладнання, інструментів, режимів різання, мастильно-охолоджувальних речовин і додаткових пристосувань, що підвищують якість робіт.