Работа на фрезерном станке по металлу: виды и особенности

Основные операции, выполняемые на фрезерном станке с ЧПУ

Обработка на фрезерных станках ЧПУ включает следующие стандартные виды операций:

• Плоскостное фрезерование — обработка плоских горизонтальных, вертикальных или наклонных поверхностей.
  
• Торцевое фрезерование — обработка торцов заготовки, скругленных участков.
  
• Концевое фрезерование — создание карманов, уступов, пазов, прорезов.
  
• Пазовое фрезерование — выборка шпоночных, Т-образных пазов и других канавок.
  
• Фасонное фрезерование — производство профилей, сложных контуров и декоративных элементов.
  
• Сверление и нарезание резьбы (при оснащении станка сверлами и метчиками/фрезами-резьбонарезными) — менее распространено, но используется в универсальных или комбинированных станках.
  
• 3D-обработка / пространственные поверхности — выполнению сложных форм, требующих многокоординатных перемещений и продвинутого контроля.
  

Эти операции охватывают широкий спектр применения: от простых деталей до сложных компонентов с фигурными элементами.

Встречное и попутное фрезерование

Одним из приёмов работы на фрезерных станках является выбор направления движения заготовки относительно вращения фрезы:

• Встречное фрезерование (против подачи) — когда заготовка движется навстречу вращению фрезы. Обеспечивает качественную поверхность, более стабильный режущий процесс. Однако при встречном фрезеровании легче проявляются вибрации и больше износ режущих кромок; есть риск заклинивания стружки между заготовкой и фрезой.
  
• Попутное фрезерование (по подаче) — когда заготовка движется в том же направлении, что и вращение фрезы. Меньше сила резания, меньше ударных нагрузок, поверхность может получаться менее шероховатой в определенных случаях при правильной фиксации. Но в попутном режиме более чувствительна конструкция станка (жесткость, отсутствие люфтов), иначе возникает вибрация или отклонения.
  

Выбор между встречным и попутным фрезерованием зависит от материала, требуемой шероховатости, жесткости оборудования и инструмента.

Виды и назначение фрез

Инструмент влияет на то, какие фрезерные работы выполняются на фрезерном станке и с каким качеством:

• Цилиндрические фрезы — для плоскостей.
  
• Торцевые фрезы — обработки широких поверхностей, торцов.
  
• Концевые фрезы — универсальные для уступов, карманов, профилей.
  
• Фасонные фрезы — для фигурных профилей, декоративных элементов.
  
• Т-образные и дисковые фрезы — для резки канавок и прорезов сложной формы.
  
• Радиусные и угловые фрезы — создание фасок, закруглений, скруглений.
  

Материалы фрез: быстрорежущая сталь, твёрдые сплавы, сменные пластины, напайные режущие элементы. Назначение фрез зависит от материала заготовки (сталь, чугун, алюминий, пластик), требуемой чистоты поверхности и допустимых припусков.

Какие параметры определяют режим работы

Для качественной обработки деталей на фрезерном станке важно правильно задать технологические режимы. Основные параметры:

• Глубина резания (t) — толщина слоя материала, снимаемого при одном проходе. При черновой обработке t может быть большой, при чистовой — значительно меньше.
  
• Ширина резания / ширина фрезерования (B) — часть поверхности, обрабатываемая за один проход, которая характеризуется влиянием на контакт режущей кромки и нагрузку на инструмент.
  
• Подача — скорость перемещения заготовки или инструмента; подача на зуб, подача на оборот.
  
• Скорость резания / число оборотов шпинделя — влияет на температуру резания, качество поверхности, износ инструмента.
  
• Жёсткость станка и приспособлений — важнейший параметр: станина, направляющие, крепеж заготовки, фрезы. При недостаточной жёсткости возможны вибрации, отклонения геометрии, ухудшение поверхности.
  
• Материал заготовки и инструментальная геометрия — свойства материала (твердость, пластичность, структуру), угол зубьев, покрытие фрезы.
  

Образование стружки при фрезеровании

Процесс фрезерных работ сопровождается образованием стружки. Его особенности:

• Вид, размер и форма стружки зависят от материала, угла зуба, режима резания (глубина, ширина, скорость, подача).
  
• При глубокой резке или большой ширине среза образуется толстая и длинная стружка, что может ухудшать охлаждение и подъём температуры.
  
• При попутном фрезеровании стружка менее склонна к блокированию между зубом и поверхностью заготовки, в встречном фрезеровании риск клина выше.
  
• Применение смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и систем удаления стружки улучшает условия: уменьшает тепловыделение, улучшает качество поверхности, защищает инструмент.
  

Основные этапы настройки станка с ЧПУ

Чтобы обеспечить надежную обработку деталей на фрезерном станке, необходимо выполнить следующие шаги:

1. Закрепление заготовки — использование качественного крепежа, тисков, патронов, фиксации на рабочем столе, исключение люфтов.
   
2. Установка и проверка инструмента — выбор фрезы по типу операции, материалу и требуемому качеству обработки; проверка геометрии и состояния режущих кромок.
   
3. Настройка параметров режимов — глубина резания, ширина резания, подача, обороты шпинделя, выбор метода резания (встречное / попутное).
   
4. Программирование ЧПУ — формирование управляющей программы, стратегии маршрутов обработки, переходы между операциями, чистовая / черновая обработка.
   
5. Пробный проход — выполнение тестового фрезерования, проверка размеров, качества поверхности, дефектов, корректировка режимов при необходимости.
   
6. Основная обработка — запуск полной обработки деталей, контроль производительности, температуры, состояния инструмента и станка.
   

Итоги

Фрезерные работы это комплекс технологических операций, при которых важны вид операции, вид фрезы, направление резания, правильно заданные режимы и контроль при фрезеровании. Работа на фрезерном станке по металлу требует точного расчета и настройки, особенно при высоких требованиях к геометрии и качеству поверхности.

Правильный выбор параметров, высокое качество инструмента, достаточная жесткость станка и грамотная подготовка обеспечивают эффективную и надежную обработку деталей на фрезерном станке.