Однією з найпоширеніших і незамінних процедур є фрезерна обробка металів – що це, розповімо у статті. Поговоримо про історію та особливості способу металообробки, різновиди фрезерної обробки.
Розвиток технології фрезерування
Спосіб механічного різання заготовки з допомогою обертання металевих фрез було відкрито 1668 року у Китаї. Щоправда, замість станини з міцного матеріалу було обладнано кам’яний фундамент типу плити, а електродвигун замінювали мули, які здійснювали рух механізму.
На початку 19 століття цей принцип, було вдосконалено і оснащено електричним приводом. Елі Вітні (англ. Eli Whitney) встановив верстат на збройовій фабриці в Америці. Це обладнання було досить грубим, масивним та дерев’яним, але прослужило дуже довго – два покоління. Тільки онуки підприємця вжили заходів щодо вдосконалення агрегату.
Конструкція, яка найбільше нагадує справжній сучасний варіант, була створена компанією «Гай, Сільвестер та Ко» у США у 1835 році. Саме тоді почали застосовувати плоский ремінь для передачі основного обертального руху. Поруч із шківом знаходилося зубчасте колесо, яке було посаджено на оправку. На ній уже фіксувався різець. Таким чином, можна було обробляти тільки плоскі заготовки. Обладнання мало пристрій пересування фрези по вертикалі.
Коли виготовлення зброї показало ефективність фрезерування, спосіб почали застосовувати й у цивільної промисловості. Першими деталями виробництва були гайки – подібним чином робили їхні грані, а також внутрішній отвір – верстат було створено в Америці.
Ще через 20 років фірма Лінкольн вперше створила механізм, який був виготовлений зі сталі, а не з дерева. Багато запчастин вдалося зменшити в розмірах, а також це дозволило збільшити довговічність, знизити зношування деталей і дало можливість працювати з більш міцними сплавами і масивними виробами. Приємне доповнення – поява у конструкції ходового гвинта з маховиком.
З того часу ми маємо справу з сучасним методом фрезерування – вручну, коли механік (фрезерувальник) виконує основні дії з кріплення, вибору свердла, налагодження, переміщення та ін. Але ручний режим характерний частими помилками, адже це і є людський фактор, а також збоями , поломками та дефектами. Головну складність становили криволінійні поверхні, які потрібно було виточувати з особливою ретельністю.
Збільшення автоматизації процесу відбувалося разом із появою пультів цифрового і, досконалішого, числового управління. Обладнання, оснащене ЧПУ, має дуже високу точність різання, тому що програмне забезпечення самостійно закладає основні параметри, у тому числі режими, швидкість, переміщення фрези у всіх можливих площинах.
Нині є лазерні види фрезерування. Установка оснащена променем лазера, який швидко та з підвищеною точністю виробляє висічення металу.
Призначення фрезерної обробки
Перевага цього оздоблення в тому, що за допомогою різних інструментів і технологій (схем різання) можна виконувати безліч процедур. Універсальність, крім цього, полягає в тому, що більшість сучасних верстатів з ЧПУ призначені не тільки для мехобробки, але і для роботи з дерева, пластмаси, скла та інших матеріалів.
Основне завдання фрезерування – механічне зняття з поверхні верхнього шару за допомогою фрези або сучасних лез. Що можна зробити за допомогою різних схем фрезерування:
- розпил деталі на два і більше елементи;
- шліфування – застосовуються спеціальні насадки з дрібною абразивною речовиною;
- наносити спеціальне гравіювання, візерунки;
- просвердлити отвір з наступним нанесенням внутрішньої та зовнішньої різьби, та багато іншого.
Фрезерувальник завжди має великий набір фрез (вони можуть бути багатозубчасті, ріжучі). Залежно від того, яке оснащення встановлене в обладнанні (горизонтальне, вертикальне), проводитиметься обробка. Крім цього, якщо ріжуча кромка буде встановлена в певному напрямку, можна говорити про кут різання. Серед класичних можна виділити циліндричні, торцеві, кінцеві, зубчасті, фасонні, інші – складніші.
Перераховувати сфери застосування фрезерування безглуздо, оскільки фрезеровка застосовується при виготовленні як великих, так і найдрібніших виробів, які, у свою чергу, можуть використовуватися в абсолютно різних виробничих процесах, як автомобілебудування, верстатобудування, металообробка і навіть ювелірні майстерні.
Основною перевагою використання фрезерування є те, що обробляти можна будь-який матеріал незалежно від його міцності. Залежно від характеристик кінцевого виробу підбирають фрезу.
Зараз вважається популярним фігурне різання алюмінію, тому що цей метал дуже легкий, він використовується в архітектурі, дизайні приміщень. Він відрізняється достатньою міцністю, але при цьому простий у металообробці, має малу вагу та низьку температуру плавлення. Алюміній не тільки можна вирізати фігурним способом, а й робити гравіювання, візерунок, не залишаючи на поверхні задирок.
Варто зазначити, що більшість верстатів ЧПУ легко переналаштувати до інших матеріалів. Набирає популярності тривимірне фрезерування пластику. З нього виготовляються елементи для салону автомобіля, різні корпуси.
До переваг фрезерування слід віднести:
- Висока швидкість обробки.
- Невелика собівартість робіт.
- Велике різноманіття схем та процедур.
Супутнє та зустрічне фрезерування металу: що це таке
Це два найпоширеніші види, які вже своєю назвою характеризують основну відмінність. По дорозі, тобто по подачі, як кажуть багато фрезерувальників, – це спосіб обробки, в ході якого фреза обертається в той же бік, до якого спрямований хід заготівлі.
У методу є переваги:
- Природно відбувається прикріплення оброблюваної сталі до станини, тому немає необхідності дуже сильно закріплювати виріб до столу.
- Зношування зубів у ріжучої кромки незначне, тому що вздовж руху вони затупляються набагато менше.
- Припуск знімається дуже плавно, тому на покритті підтримується оптимальний рівень шорсткості.
- Легке стружковідведення – стружки не лізуть під ніж.
До недоліків слід віднести:
- Не підходить для металообробки грубих, непідготовлених поверхонь, тобто для обдирних робіт.
- Тверді включення можуть затупити лезо.
- Необхідна висока жорсткість верстата, щоб не було сильних вібрацій.
- Мінімальна кількість проміжків.
Зустрічне фрезерування металу – це напрямок фрези на зустріч руху заготовки. Основні характеристики: продуктивність підвищується, а водночас збільшується і знос оснащення.
Плюси:
- М’який процес різання з невеликим навантаженням на механізм.
- Сировина під час роботи піддається невеликий деформації, що зміцнює матеріал.
Мінуси:
- Сила різання йде частково відрив шаблону від столу, тому потрібна надійна фіксація.
- Не можна використовувати високий режим з великою швидкістю, тому що швидко відбувається зношування фрези.
- Стружка сходить у незручний бік – вона може потрапити до зони різання.
Коли який тип застосовується
Спосіб застосовується в залежності від матеріалу та від ступеня металообробки. При первинній (обдирній) обробці сталі краще застосовувати зустрічний варіант, тоді як при наступному русі рекомендовано використовувати метод «по дорозі».
Коли ви працюєте з м’яким типом металу, краще працювати попутною технологією, а якщо є тверді включення – йти назустріч заготівлі.
Класифікація та види фрезерних робіт
В основному фахівці класифікують діяльність із обраної фрези. Можна розрізняти фрезерування:
- Торцеве. В цьому випадку за допомогою лез створюються канавки, підсікання та інші бічні елементи вирізки сталі. Також зрізаються торці.
- Кінцеве. Для вирізання уступів по вертикалі та по горизонталі.
- Циліндричне. Для обробки прямих чи фігурних поверхонь.
- Зубчасте. Створення зубців на колесах та інших деталях.
- Фасонне. За допомогою відповідного інструменту робляться фаски (сфери, еліпси та ін.).
Це неповний список видів робіт. Залежно від типу оснастки може бути виконана обробка свердлом, зенкером, відрізними фрезами, криволінійними типами, подвійними дисками та іншими.
Крім того, існує класифікація за способом встановлення інструмента – горизонтальне, вертикальне або діагоналі, тобто під кутом.
Основні види фрез
Є три ознаки, якими проходить класифікація:
- За формою, наприклад, циліндричні, конусні, сферичні, дискові.
- За призначенням: торцеві, відрізні, прорізні, пазові.
- За матеріалом, який вони обробляють. Нас у цьому випадку цікавлять ті, які призначені для обробки металу.
Конструкційні відмінності фрез
Конструктивно вони різняться такі типи:
- Кільцеві, або корончасті свердла. Вони потрібні для отримання отворів з більш високою точністю та збільшеною в 4 рази швидкістю, щодо звичайного свердління.
- Черв’якові – стосуються стали кількома ріжучими краями.
- Фасонні з гострими або затилованими зубами. Мають два ряди лез, а другий підвид відрізняється наявністю гострих країв із внутрішньої торцевої сторони.
- Кінцеві – для створення пазів, уступів.
- Кутові – добре обробляють криві поверхні та кути.
- Циліндричні з гвинтовими чи прямими зубами. Перші універсальні, другі тільки для прямих покриттів.
- Торцеві – монолітні чи зі змінними пластинами.
- Дискові – призначені, як правило, для відрізання сталевого листа та прорізання канавок.
Технологічні етапи процесу фрезерування
В цілому дії є однаковими, але чим сучасніший механізм, тим менше дій потрібно робити оператору.
- Заготівлю фіксують на столі.
- У шпиндель вставляють необхідну фрезу, вибираючи при цьому кут та напрямок.
- Ручками задають глибину різання.
- Виставляють швидкість, вона визначається в обертах за хвилину.
- Включають апаратуру, регулюючи рух бабки та тримача інструменту.
