Фрезерная обработка

Фрезерование (фрезерная обработка) — обработка материалов резанием с помощью фрезы. Фреза совершает вращательное, а заготовка - преимущественно поступательное движение. В процессе фрезерования участвуют два объекта — фреза и заготовка. Заготовка — это будущая деталь.
Фрезерование металла может быть торцевым, периферийным и фасонным.Торцевое фрезерование предполагает воздействие на материал как в направлении оси вращения фрезы, так и в плоскости вращения. В основном торцевая фрезерная обработка предназначена для обработки больших поверхностей заготовок. Периферийное фрезерование металла представляет собой резание материала режущими кромками по окружности фрезы. Такой способ подачи режущего инструмента позволяет выбирать сложные пазы, а также осуществлять силовое фрезерование. Для формирования фасонных профилей на металлической заготовке применяется фасонное фрезерование. Обработка производится с помощью специальных фасонных фрез, контур сечения которых повторяет требуемый профиль.
 При фрезеровании цилиндрическими и дисковыми фрезами различают встречное фрезерование (фрезерование против подачи) и попутное фрезерование (фрезерование по подаче). Встречным называется фрезерование, которое осуществляется при противоположных направлениях движения фрезы и обрабатываемой заготовки в месте их контакта. Попутное фрезерование производится при совпадающих направлениях вращения фрезы и движения обрабатываемой заготовки в месте их контакта. При встречном фрезеровании процесс резания происходит спокойнее, так как толщина среза нарастает плавно, следовательно, нагрузка на станок возрастает постепенно. При попутном фрезеровании в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой сказывается удар, так как именно в этот момент будет максимальная толщина среза. Поэтому попутное фрезерование можно производить на станках, обладающих достаточной жесткостью и виброустойчивостью, и главным образом при отсутствии зазора в сопряжении ходовой винт— маточная гайка продольной подачи стола. Кроме того, при попутном фрезеровании заготовка прижимается к столу, а стол — к направляющим, что обеспечивает лучшее качество поверхности. При попутном фрезеровании значение угла наклона главной режущей кромки будет положительным, при встречном — отрицательным (независимо от направления подъема винтовой канавки).
 Фрезерование применяют для обработки поверхностей различных форм (плоскостей, фасонных поверхностей и другие). Чаще всего фрезерованием обрабатывают плоскости. Для этой цели применяют цилиндрические или торцовые фрезы. Цилиндрические фрезы  бывают с прямыми или с винтовыми зубьями. Торцовые фрезы подразделяются на хвостовые и насадные. Для фрезерования углублений, канавок, фасонных поверхностей применяют угловые фасонные фрезы, которые могут быть насадными и хвостовыми. Существуют также особые фрезы для нарезания зубчатых профилей, нарезания резьб и другие. Для изготовления фрез применяют быстрорежущие стали (Р18, Р9), сталь 9ХС, а также оснащают фрезы пластинками из твердых сплавов.
 Высокоскоростное фрезерование - высокотехнологичный метод обработки позволяющий получать наименьшее сечение среза металла при использовании высоких скоростей съема. Суть данной технологии заключается в использовании определенного диапазона скоростей режущего инструмента, что ведет к существенному снижению сопротивления материала при его обработке. Скоростное фрезерование преимущественно реализуется при помощи пяти осевого станка. Такая конфигурация позволяет обеспечить доступ к любой стороне детали, а также дает возможность устанавливать плоские элементы по нормали к шпинделю, что позволяет использовать концевые или торцевые фрезы для обработки отверстий или плоскостей. Особенностью данной технологии является то, что тепло выделяемое при обработке практически полностью сосредоточено в стружке, и не находится длительное время в зоне обработки, из-за чего фреза и деталь практически не подвержены термическому воздействию. Данная особенность позволяет использовать высокоскоростное фрезерование для обработки закаленных конструкционных сталей, не боясь при этом их термического отпуска. Также появляется возможность обрабатывать дюралюминиевые сплавы, без их термического разупрочнения. Технология высокоскоростного фрезерования является одной из наиболее современных и эффективных альтернатив классическим методам фрезерования, значительно отличающейся качеством и скоростью обработки.
При обработке цилиндрическими фрезами длина фрезы должна быть на 10… 15 мм больше требуемой ширины обработки. Диаметр фрезы выбирают в зависимости от ширины фрезерования и глубины резания. При черновом фрезерованииметалла обычно достигается точность размеров, соответствующая 11-му и 12-му квалитетам, при чистовом — 8-му и 9-му квалитетам. В отдельных случаях при тонком фрезеровании можно получить точ­ность размеров, соответствующую 6-му и 7-му квалитетам. Параметр шерохо­ватости обработанной поверхности колеблется от Rz 80 мкм до Ra 0,63 мкм. Применение фрез со вставными ножами, в корпусах которых закрепле­ны черновые и чистовые резцы, позволяет получить параметр шероховатости поверхности Rz 5…2,5 мкм. В этом случае чистовые резцы устанавливают ниже черновых на расстояние, равное глубине чистового фрезерования металла. В корпусе фрезы можно устанавливать один или несколько чистовых резцов. Фрезерование наклонных плоскостей и скосов торцовыми и концевыми фрезами с поворотом шпинделя на заданный угол осуществляют на верти­кально-фрезерных станках, у которых фрезерную головку вместе со шпинде­лем можно повернуть в вертикальной плоскости.
Наиболее распространенными типами фрезерных станков являются широкоуниверсальные, горизонтальные, вертикальные и универсальные станки.
Для выполнения большей части фрезерных работ используются вертикально-фрезерные станки. С их помощью производятся самые распространенные работы: сверление, зенкерование, вытачивание отверстий на металлических деталях. Вертикально-фрезерные станки также позволяют работать с пластмассой и сплавами металлов, как для серийного, так и для единичного производства. Кроме того, нередко они дополняются такими элементами, благодаря которым значительно расширяется область их применения. Вертикально-фрезерный станок в этом случае приобретает большие технические возможности. Оборудование данного типа также используется для фрезерной обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей, спиральных деталей, пазов, рамок, зубчатых колес, штампов и других деталей. Даже сталь и чугун с легкостью поддаются обработке на вертикально-фрезерном станке.
Вертикально-фрезерные станки имеют ручное, автоматизированное или управление с системой ЧПУ. В таком станке главное движение задает фреза, а заготовка вращается по мере необходимости и интенсивности ее обработки. Движение заготовки, закрепленной на столе, может быть криволинейным и прямолинейным, оно и называется фрезерованием. Вертикально-фрезерный станок получил свое название из-за вертикально расположенного шпинделя, который в некоторых моделях может смещаться вдоль своей оси и оборачиваться вокруг горизонтальной оси. При этом значительно возрастают его технические характеристики. Для фрезерной обработки особо крупных деталей предназначены вертикально-фрезерные станки без консолей. Также они незаменимы для обработки вертикальных и наклонных поверхностей. Ввиду отсутствия консоли, вертикально-фрезерный станок перемещается при помощи салазок и станины, которая установлена на фундамент. Такая конструкция обеспечивает ему особую прочность и надежность с более точной обработкой любых деталей.
 На консольных горизонтально-фрезерных и универсально-фрезерных станках можно обрабатывать горизонтальные и вертикальные плоские поверхности, пазы, углы, рамки, зубчатые колеса и др. Универсальные станки, имеющие поворотный стол, можно использовать для фрезерования всевозможных винтовых поверхностей. Технологические возможности этих станков расширяются с применением делительных, долбежных, накладных универсальных головок и других приспособлений.