Фрезерование металла: виды и способы фрезерования

Фрезерование металла – одна из незаменимых и популярных процедур по обработке стали и других материалов. Как проводится обработка? Каковы основные правила? Какие существуют способы? Будем разбираться.

Что такое фрезерная обработка металла на фрезерном станке?

Это обработка, в результате которой удается создать фасонные и плоские металлические изделия. Мастерам доступны как механизированные способы с разным уровнем автоматизации, так и ручные методы.

Впервые о методике заговорили в Китае – вторая половина XVII столетия. Механизированных приводов не было: в движение оборудование приводила мускульная сила мулов. Каменная плита заменяла металлическую станину.

В конце следующего столетия Европа предложила усовершенствованный вариант: Эли Уитни – изобретатель – создал станок. Он был грубым, деревянным, массивным, но долговечным и по меркам того времени эффективным.

 Но понадобилось еще несколько десятилетий, чтобы в Америке нашлись ученые, создавшие приближенный к современным аналогам аппарат. Обрабатывать пока можно было лишь плоские элементы.

К способу стали прибегать и при создании оружия. Эффективность методики подтвердилась, и вскоре виды фрезеровки стали частью и гражданской промышленности. Американская модель позволяла делать гайки, грани, отверстия.

Через два десятка лет деревянный прототип потеснило деревянное оборудование, созданное фирмой Линкольн. Это был прорыв: увеличилась долговечность механизма, и расширились возможности – удалось делать и миниатюрные элементы. Частью конструкции стал ходовой винт и маховик, появилась возможность работать с прочными сплавами и габаритными деталями.

Так и появилось ручное фрезерование: механик сам выбирает сверло, осуществляет наладку, крепление. Но человеческий фактор всегда сохраняется, а это чревато браком, дефектами, повреждениями, простоями, сбоями, регулярными ошибками. Тяжелее всего мастерам давалось взаимодействие с криволинейными поверхностями: требовалось тщательное вытачивание.

Автоматизация процесса совпала с появлением пультов числового, цифрового управления. ЧПУ – это высокая точность резки: перемещение, скорость сверла задает программное обеспечение.

Назначение обработки

Большой плюс методики – универсальность. ЧПУ предназначены не только для металла, но и для стекла, пластмассы, дерева. Во время фрезеровки с помощью лезвий или сверла снимают верхний слой. 

Технология позволяет:

• нанести на деталь узоры и гравировку;
• просверлить отверстия и нанести резьбу;
• распилить изделие на несколько частей;
• насадкой с мелким абразивом провести шлифовку.

Среди преимуществ методики – высокая скорость, многообразие процедур и схем, минимальная себестоимость.

Особенности технологии

Фрезеровка позволяет придать элементу любые геометрические параметры. Цель – воздействие на него инструмента (сверла). При вращении сверло с зубцами с острыми кромками медленно передвигается вдоль поверхности и снимает верхний слой.

У технологии есть несколько важных преимуществ:

• В отличие от заточки и сверловки нет сильного нагрева из-за трения, не меняется итоговая форма заготовки.
• Требуются сверла с зубьями, которые только иногда вступают в контакт с деталью, на которые не оказывается непрерывная нагрузка. Поэтому фрезерный инструмент по металлу надолго сохраняет работоспособность.
• При фрезеровке можно работать с любыми поверхностями – вертикальными, горизонтальными, наклонными, фасонными.

У метода есть только один недостаток: за счет многозубчатой конструкции нагрузка «скачет», из-за чего повышается уровень вибраций. 

Виды фрезерования металла 

ЧПУ и ручное фрезерование – это не единственные манипуляции, проводимые с материалами. Есть еще два важных вида – попутная и встречная отделка. У каждой методики – свои преимущества и недостатки.

Попутная

Это метод отделки, при котором вреза вращаются в одну сторону с ходом заготовки. Среди достоинств:

• естественное прикрепление стали к станине – не нужно слишком сильно крепить к столу заготовку;
• незначительный износ зубьев режущей кромки – вдоль движения они почти не затупляются;
• легкое отведение стружки – не попадает под нож;
• плавное снятие припуска и поддержание оптимальной степени шероховатости.

К недостаткам относят:

• минимальное число зазоров;
• чтобы избежать сильных вибраций, требуется модель высокой жесткости;
• не подойдет для обдирочных работ – неподготовленные и грубые поверхности;
• возможна затупка лезвия твердыми включениями.

Встречная

Способ, при котором устройство направлено навстречу движению детали. Из-за повышения производительности устройства увеличивается и вероятность его износа. Среди преимуществ:

• мягкий процесс резки и минимальная нагрузка на механизм;
• небольшая деформация сырья и упрочнение материала.

К недостаткам относят:

• невозможность использования скоростных режимов – это чревато быстрым износом;
• требуется надежная фиксация, поскольку частично сила резки идет на отрыв шаблона;
• есть вероятность попадания стружки в зону резки.

Способ выбирают, ориентируясь на степень подготовки и материал. Для первичных работ подойдет встречный метод, при последующем взаимодействии с заготовкой – попутная технология. Попутный вариант будет лучше и при работе с мягкими металлами, тогда как твердые включения требуют встречного способа.

Оборудование

Работа проводится на станках. Принцип работы схож, но функциональные возможности и конструкция разнятся. Станки бывают:

• Вертикальные. С их помощью обрабатывают рамочные элементы, зубчатые колеса, проводят выборку углов и пазов. Оборудование совместимо с концевыми, фасонными, цилиндрическими фрезами.
• Горизонтальные. Подходят для обработки небольших заготовок. Совместимы почти со всеми видами инструментов.
• Универсальные. Обрабатываемая поверхность выставляется под любым углом, рабочий стол и консоль передвигаются. Оборудование подходит для изготовления деталей разной конфигурации, совместимо с любыми фрезами.
• С ЧПУ. Производительные станки, работающие по заранее составленной программе. Среди преимуществ – максимальная точность изготовления заготовок и универсальность. Модель недешевая, но затраты быстро окупаются: быстрое производство больших партий, не нужны мастера.

Виды станков по металлу

В зависимости от производительности и типа завода выбирают оборудование. Обычно это один универсальный станок, который можно перенастроить, или несколько устройств с узкой специализацией, способных решить конкретную задачу.

В первом случае подойдет станок с ЧПУ. Он поддерживает переустановку оснастки, крепление заготовки, скорость резания, режим и программу автоматически настраивает аппарат в зависимости от схемы металлообработки и исходного сырья. Во второй ситуации потребуется конвейерная лента.

Виды работ, выполняемых на станках

Специалисты различают фрезерование:

• зубчатое – на колесах и других заготовках можно создавать зубцы;
• концевое – позволяет вырезать уступы по горизонтали и вертикали;
• торцовое – во время работы срезаются торцы, есть возможность создать подсечки, канавки и боковые элементы;
• фасонное – инструмент делает фаски: эллипсы и сферы;
• цилиндрическое – обработка фигурных и прямых поверхностей.

Основные типы фрез

В основе классификации фрез могут быть следующие критерии:

• по материалу, который они способны обработать;
• по назначению – отрезные, пазовые, прорезные, торцевые;
• по форме – обширная классификация.

Конструктивно фрезы делятся на несколько видов:

• Дисковые. Фреза похожа на режущий элемент дисковой пилы. Предназначена для создания продольных канавок и отрезки листа из стали.
• Червячные. Стали касается сразу несколько режущих краев.
• Корончатые или кольцевые. Такие сверла работают в 4 раза быстрее аналогов и позволяют создавать отверстия с максимальной точностью.
• Концевые. Позволяют делать уступы в обеих плоскостях.
• Торцевые. Фрезы могут быть монолитными и со сменными пластинами. Это недлинное сверло с увеличенным диаметром и расположенными на одинаковом расстоянии друг от друга резцами. С их помощью производят обратную фрезеровку, формируют окошки и колодца.
• Угловые. Инструмент состоит из двух усеченных конусов. Обычно оснастка изготовлена из быстрорежущей стали, но могут быть вставки из победитового сплава.
• Фасонные. Это инструмент с затылованными или остроконечными зубьями. Фреза предназначена для изготовления изделий нестандартной формы.
• Цилиндрические. Универсальная модель имеет винтовые зубья, а сверло с прямыми зубьями предназначено для соответствующих покрытий. Фреза позволяет корректировать высоту граней.

На оборудовании ЧПУ можно проводить и лазерное фрезерование материала, для которого в качестве режущего инструмента используют лазер. 

Этапы обработки 

Для получения изделия следует учитывать не только состояние заготовки, но и технологию обработки. Обычно она состоит из нескольких этапов:

• Стадия подготовки. На этом этапе инструмент устанавливают на шпиндель, на столе станка фиксируют деталь.
• Следующий шаг – настройка параметров. Мастера устанавливают глубину срезки стали за один проход, направление движения изделия, плавность ее подачи, скорость, с которой вращается оснастка.
• Далее следует установить небольшую скорость и запустить вращение. Соприкосновение обрабатываемой стали и фрезы должно быть минимальным. Такой подход позволяет проверить глубину реза и сделает рабочий процесс безопаснее. После того как шпиндель вернется в исходное положение, можно откорректировать параметры.
• При повторном включении электрического двигателя подается элемент, можно начинать фрезеровать фрезами. Весь процесс контролирует мастер.

Влияние режимов резания на результат 

Станки старого типа перед каждой процедурой настраивает мастер. От правильности его движений зависят:

• направление и плавность подачи детали;
• скорость – обороты шпинделя;
• толщина слоя, который можно снять за один проход.

Все параметры мастера заносят в таблицы. Но если в качестве примера использовалась некачественная сталь, могут возникнуть погрешности. Неточные значения будут и в тех случаях, если используют старое оборудование, элемент был плохо прикреплен, возникли сильные вибрации. Избежать всех недочетов поможет ЧПУ.

Возможные проблемы и пути их решения

Хотя для фрезеровки используется современное оборудование, иногда мастера все равно сталкиваются с разными трудностями. Среди самых распространенных возможных проблем:

• Травмирование оператора металлической стружкой. Грамотно организованная система отвода поможет справиться с этой проблемой.
• Быстрый износ оснастки. Среди возможных причин – использование некачественной оснастки, неверная подача металла во время обработки, неправильно настроенная скорость.
• Чрезмерное выкрашивание кромки. Это может произойти из-за неверного угла, под которым установили шпиндель, неграмотно подобранной оснастки, слишком высокой скорости вращения.
• Налипание стружки и наросты на кромке. Существует две причины для такой проблемы – использование модели с неверно подобранным углом и взаимодействие с мягкими материалами (например, алюминий). Смена оснастки поможет избежать проблемы.
• Полная поломка инструмента. Может произойти из-за термического удара или непрочного оборудования. Избежать проблемы поможет использование воздушного или жидкостного охлаждения (удобная регулировка температуры), смазывание рабочей зоны, верно подобранная оснастка. Иногда инструмент ломается из-за недостаточного отвода стружки: из-за повторного срезания нагрузка на инструмент становится больше.
• Появление наклепа. В области резания повышается температура, из-за чего увеличивается прочность и снижается пластичность стали. Современные методы охлаждения элемента помогут решить эту проблему.
• Выкрашивание и неровности. Среди возможных причин – неверный выбор глубины реза, неравномерная подача детали, неправильная скорость съема стали.
• Несоблюдение габаритов. Проблема возникает из-за недостаточно жесткого инструмента, плохой фиксации элемента, увеличенной вибрации, слишком большого интервала замены. В зависимости от причины следует использовать виброгаситель, жестче закреплять деталь, вовремя менять сверло.
• Отклонение от вертикали. Среди причин – неверно выбранный режим резки и чрезмерный износ режущей оснастки.

Зная возможные проблемы в процессе фрезерования, способы их решения и причины возникновения, можно точно подобрать оснастку и настроить режим. Как результат – еще более качественное изделие и производительный рабочий процесс.

Сферы применения технологии фрезерования

Фрезеровка доступна для разных материалов, но чаще всего способ используют для обработки металла. Современные ЧПУ минимизируют риск возникновения брака, а числовые программы упрощают управление оборудованием. 

Фрезерование дает возможность делать гравировку, шлифование, отрезку, проводить токарные работы, наносить узоры. Метод обработки и вид сверла зависит от типа продукции и плотности материала.

Фрезерование используется в архитектуре, дерево- и металлообработке, дизайне, машиностроении, ювелирном производстве. Один из популярных металлов для фрезеровки – алюминий. Он прочен, легок, имеет низкую температуру плавления, из него можно сделать любой элемент. Алюминиевые детали используют в изготовлении рекламных баннеров, интерьере, операторской технике, эксклюзивном дизайне.

Фрезеровка позволяет наносить надписи, рельефность, узоры на маркетинговые и кухонные товары, сувенирные изделия. Из преимуществ – правильные размеры и формы, отсутствие заусенцев и идеальные края.

Компания «ПрофБау» занимается фрезерованием металла. Почему следует обратиться к нам? Мы рады предложить:

• эффективное применение инновационных технологий;
• современное профессиональное оборудование;
• быстрое выполнение заказов;
• строгое соблюдение оговоренных сроков;
• гарантию на все выполненные услуги;
• опытных и квалифицированных работников;
• возможность приобрести материал в любом объеме.

Компания «ПрофБау» ответственно подходит к заказам любой сложности и объема. Вы можете поручить нам разные фрезерные работы по металлу – выполним в срок и качественно.

На https://www.profbau.ru/services/frezernaya-obrabotka-metalla вы можете ознакомиться с актуальными расценками и всеми видами услуг. Оставляйте заявку на сайте и звоните в удобное время: +7 (495) 138-25-25.