Фрезерный станок по металлу принцип работы

На металлообрабатывающем оборудовании фрезерной группы можно выполнять различные операции обработки цилиндрическими, пазовыми, концевыми, торцевыми, фасонными фрезами, а также операции с использованием расточных резцов, сверл, разверток, зенкеров, приспособлений для нарезания резьбы. Таким образом стирается грань между оборудованием сверлильно-расточной и фрезерной групп. Спектр возможностей обрабатывающих центров еще шире: они производят, наряду с фрезерной, токарную обработку заготовок. Оснащение станков магазинами инструмента, револьверными головками, станочными приспособлениями расширяет возможности станков ЧПУ фрезерной группы, делает их более универсальными, значительно сокращает время перенастройки.

Разнообразие задач обработки металла определяет, какой тип или вид фрезерных станков нужен для реализации операций резания с требуемым качеством поверхности и необходимой точностью размеров, а также, каковы оптимальные финансовые вложения на покупку оборудования.

Основные виды фрезерных станков

Различные виды оборудования для фрезеровки характеризуются следующими особенностями конструкции:

Горизонтально-фрезерные

Оснащены горизонтальным шпинделем и рабочим столом в виде консоли. Стол совершает продольные, поперечные и вертикальные перемещения относительно шпиндельного вала и обрабатывающего инструмента (фрезы), закрепленного в нем.

Вертикально-фрезерные (консольные)

Принципиально отличаются от горизонтальных положением оси инструмента: здесь она расположена вертикально. Наличие в конструкции агрегата рабочей консоли ограничивает возможность применения горизонтально-фрезерного и вертикально-фрезерного оборудования: их назначение — изготовление деталей небольшого веса, размер заготовки также сравнительно невелик.

Универсальные и широкоуниверсальные станки

Снабжены: в первом случае поворотным столом, во втором — поворотной шпиндельной головкой. Такой тип оборудования значительно расширяет перечень проводимых фрезерных операций.

Бесконсольные фрезерные

Имеют шпиндель, совершающий вертикальные перемещения, а передвижения фрезерного стола напоминают крест (перемещаются продольно-поперечно). Такая траектория движения рабочего стола определила второе основное название оборудования этого типа — фрезерные станки с крестовым столом. Особенность таких агрегатов — это не консольное, а жесткое основание для установки заготовки; распространенное назначение — фрезерование крупногабаритных деталей значительной массы.

Продольно-фрезерные

Снабжены столом, совершающим продольные перемещения относительно оси станка. Шпиндельная бабка, в свою очередь, двигается в поперечном и вертикальном направлении, поворачивается на заданный угол (опция). Для обработки крупногабаритных заготовок из металла используют продольно-фрезерные станки портального типа с установленной на две опоры траверсой, вдоль которой перемещается шпиндельная головка. Для станков с меньшими габаритами характерно консольное устройство шпиндельной бабки.

Копировально-фрезерные (объемно-фрезерные)

Производят фрезеровку заготовки, считывая заданную конфигурацию с образца с помощью специального копировального инструмента.

Шпоночные фрезерные

Характеризуются планетарным движением шпинделя, стол агрегата совершает возвратно-поступательные перемещения.

Карусельные фрезерные (непрерывного действия)

Имеют один или несколько вертикальных шпинделей, последовательно обрабатывающих подающиеся к ним заготовки. В конструкции применен принцип многопозиционной обработки.

Особую нишу в промышленном производстве занимают фрезерные станки с ЧПУ и обрабатывающие центры.

Фрезерные станки, оснащенные модулем ЧПУ

При выборе и покупке фрезерного станка с ЧПУ необходимо знать определяющие технические параметры оборудования. Агрегаты, оснащенные модулем числового программного управления, имеют следующие особенности компоновки:

• Положение шпинделя. Вращение многолезвийного обрабатывающего инструмента (фрезы) производится при горизонтальном или вертикальном положении оси, либо шпиндель поворачивается и устанавливается наклонно под заданным углом к заготовке.
• Количество шпиндельных головок. Конструктивно фрезерное оборудование может включать один, два и более шпиндельных валов, расположенных в различных плоскостях. Нередко станки с ЧПУ (например, продольно-фрезерные, универсальные или горизонтально-фрезерные) и обрабатывающие центры оснащаются дополнительной съемной шпиндельной головкой, расширяющей диапазон производимых работ и повышающих сложность получаемых поверхностей изделий из металла и других материалов.
• Конструкция рабочего стола. В зависимости от компоновки, стол перемещается в продольном (продольно-фрезерные), продольно-поперечном (горизонтально-фрезерные и вертикальные фрезерные агрегаты), поднимается или опускается (консольные фрезерные), поворачивается вокруг своей оси (карусельные, барабанного типа). Опционно устройством для поворота заготовки могут оснащаться агрегаты со столом, совершающим продольно-поперечные перемещения (например, горизонтально-фрезерные, в том числе консольные, или универсальные). При этом поворотное устройство монтируется на рабочий стол станка или встраивается в его плоскость, позволяя обрабатывать как поверхности вращения, так и длинномерные заготовки без дополнительных затрат времени на установку/снятие оснастки.
• Количество осей или степеней свободы. Варьируется от 2-х до 5-и. Такая особенность практически всех видов фрезерных станков по металлу определяет сложность конфигурации обрабатываемой поверхности, количество переустановок детали при проведении полного цикла фрезерных работ.
• Точность обработки характеризуется не только жесткостью узлов агрегата и конструкции в целом, но и возможностью точного позиционирования детали, применением различных измерительных приборов для контроля конфигурации режущих кромок, перемещения инструмента, а также определения положения и размеров детали.
• Наличие магазина инструмента и количество возможных позиций в нем. Число устанавливаемых и используемых при обработке резанием фрез доходит до нескольких десятков. Вариативность производимых операций повышает применение в конструкции таких видов фрезерных станков приводных державок для инструмента.
• Мощность оборудования определяет тип обрабатываемого материала, его прочностные характеристики. На мощных агрегатах всех основных типов фрезерных станков при использовании твердосплавного режущего инструмента возможна обработка резанием закаленных металлов (до HRC 60…75), высокопрочных и жаропрочных сталей, титановых сплавов, твердых композитных материалов, а также применение форсированных режимов — высокой скорости резания при значительной глубине обработки.
• Частота вращения шпинделя. Определяет диапазон материалов, поддающихся обработке, а также качество (чистоту) получаемой поверхности. Выбор станка для фрезерования зависит от того, какой материал планируется на нем обрабатывать. Например, универсальные станки с высокоскоростными режимами резания реализуют точную обработку вязких материалов, например, дюралюминия, латуни, цинкосодержащих сплавов и т.д.
• Размеры необходимой рабочей зоны основных типов фрезерных станков определяют габариты обрабатываемых заготовок.

Если перед вашим промышленным предприятием встал вопрос, какие типы фрезерных станков приобрести для производства той или иной продукции, свяжитесь с инженерно-техническими специалистами компании «СМК» по телефонам 8 (4822) 620-620

Получить консультацию

по инструменту, методам обработки, режимам или подобрать необходимое оборудование можно связавшись с нашими менеджерами или отделом САПР

Технология фрезерования является одной из самых высокотехнологичных методик обработки металлов. Большинство конструктивно сложных элементов в машиностроении изготавливается сегодня именно на фрезерных станках, поскольку те позволяют вытачивать детали практически любой формы.

Фрезерование это не просто сверление или пиление, это работа в объеме. Обработка ведётся с помощью фрезы, специального многолезвийного резца, вращающегося на высокой скорости.

При этом конструкция станка обеспечивает взаимное поступательное движение заготовки и резца. Технология позволяет создавать детали сложной конфигурации, изготовление которых иными способами невозможно или нецелесообразно. В качестве прототипа может выступать как реальная модель, так и программная, заложенная в памяти управляющего компьютера. К слову, технология фрезерования не нова, она была разработана в конце XVII века, предположительно, немецкими или австрийскими мастерами.

Принцип работы фрезерного станка

Главным действующим элементом является фреза – резец специальной формы, пребывающий в непрерывном вращательном движении.

Фреза устанавливается на шпиндель, как правило, расположенный строго горизонтально или вертикально. В некоторых конструкциях шпиндель может находиться под определённым углом к заготовке.

Заготовка жестко закрепляется на станочном столе, который способен не только перемещаться в трёх плоскостях, но и поворачиваться на определённые углы.

В простейшем случае стол двигается вручную, при этом контроль осуществляется с помощью прецизионной шкалы или специальной оптики. В современных промышленных системах его приводят в движение сервоприводы, управляемые компьютерной программой.

Виды фрезерования:

1. Торцовое. Отличается высокой скоростью обработки;
2. Концевое. Применяется для изготовления пазов;
3. Фасонное. Позволяет получать сложные профили.

Выбор метода фрезерования осуществляется исходя из поставленных целей. Для обработки больших поверхностей подходит первый метод. Вторым способом изготавливаются разнообразные элементы: пазы, канавки, колодцы, как сквозные, так и выходящие только на одну поверхность. Фасонное фрезерование позволяет изготавливать достаточно сложные конструктивные элементы, как то шестерни, ходовые рельсы и компоненты червячных передач.

Есть и другие критерии классификации, зависящие от того, какую особенность требуется подчеркнуть. По способу крепления заготовки выделяют горизонтальные и вертикальные стенки. В последнее время всё большую популярность набирают универсальные устройства, позволяющие закрепить заготовку вертикально, горизонтально и даже под произвольным углом.

Фрезерная обработка в последнее время набирает большую популярность, поэтому столь же востребована, как сверление деталей и токарная обработка. Суть её заключается в срезании слоя металла при помощи вращающейся, зубчатой фрезы. Фрезерование можно выполнять на заготовках из разных материалов, причем проделывается это как на специальных станках, так и вручную.

Назначение фрезерной обработки

При помощи различного вида фрез, можно более точно и качественно выполнять фрезеровку деталей. Это могут быть различные материалы, но наиболее распространенная обработка на металлах. А при помощи современных станков, оборудованных системами ЧПУ, есть возможность уменьшить количество брака, а также управлять при помощи не сложных числовых программ. Сейчас фреза заменена на лезвие в качестве рабочего инструмента, что и позволило уменьшить вероятность брака, делая заготовки максимально точно.

Для чего же нужна в обработке фрезеровка? При её помощи можно проводить отрезку в металлах, шлифовать, наносить специальные узоры, гравировать, а также делать токарные и другие работы в разных видах деятельности. В набор входит несколько многозубчатых, режущих фрез, а их крепление в станках определяет горизонтальный или вертикальный тип работы. В производстве также может использоваться фрезерование под некоторым углом, для чего предварительно устанавливают фрезу в необходимом направлении. В зависимости от вида обрабатываемой продукции, такое фрезерование имеет несколько способов. Но стоит отметить, что используется немалое количество разнообразных фрез, в частности это цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные, а также более сложные.

Сферы применения фрезеровки довольно разнообразны, она может использоваться в металлообработке, машиностроении, в ювелирном производстве, деревообработке и даже в дизайне и архитектуре.

Обработка металла фрезерованием производится вне зависимости от его прочности. Фрезы выбирают, исходя из того, какая нужна обработка, для плоскостей используют цилиндрические или торцевые типы фрез, в последних подбирают несимметрические схемы резания. То есть если детали правильной прямоугольной, квадратной и подобной формы, то чаще всего применяется два эти способа. Одинаковую профильную деталь можно сделать цилиндрической фрезой или с торца.

Фрезерная резка алюминия считается в наше время довольно популярной, так как алюминий широко используется в эксклюзивном дизайне, интерьере, для рекламных элементов, операторской техники и пр. Благодаря его легкости, прочности и низкой температуре плавления, он широко используется и с него не сложно вырезать различные изделия. На деталях сувенирных изделий, маркетинговой и кухонной продукции на современных высокотехнологических станках можно делать надписи, узоры, рельефность и пр. При этом они получаются без заусенцев, правильного габарита и формы, а также с идеальными краями.

Не малую популярность в наше время набрала объемная фрезеровка пластика, в особенности в 3D виде. Это довольно востребованные услуги, которые применяются для промышленных изделий, корпусов. Причем детали быстро делаются, так как довольно быстро работает станок фрезерно-гравировального типа, а цена за выполненные работы невысокая. Обрабатываются как шлицевые, так и фасонные и зубчатые детали, а также проделывают обработку отверстий, торцов, пазы. Из пластика в 3Д виде можно фрезеровать декоративные и пр. детали, формы для литья, полимерные корпуса и многое другое, создавая оригинальные и нужные формы изделий.

Классификация фрезерных работ

Как уже упоминалось, в зависимости от используемой фрезы, различают несколько видов фрезерования, а именно:

• Торцевое фрезерование, суть которого состоит в получении определенной формы деталей при помощи торцевой фрезы. Это необходимо в большинстве случаев для вырезания в изделиях подсечек, канавок, окошка, а также “колодец”, канавку и т. д. С её помощью также производят обратное фрезерование торца из внутренней части разного плана изделий. Фрезеровка торца нужна для получения деталей более точных габаритов, простоты монтажа и, по сути, срезанные торцы служат для передачи сжимающих усилий.
• Концевые, которые нужны для образований уступов в плоскостях вертикальной или горизонтальной формы.
• Цилиндрические, отличающиеся получением изделий в плоскостях соответствующей фрезой в обратном положении.
• Зубчатое.
• Фасонное, заключающееся в создании фасонных (сферы, эллипсы и пр.) деталей неправильной формы. Это фрезерование при помощи специальных фрез, в результате чего получаются фасонные изделия.

Также распространены в разных направлениях деятельности много других видов фрез, которые отличаются многофункциональностью, большими возможностями и точностью в выполнении работ. Используются винтовые канавки для создания зенкер, сверл и другого, отрезной фрезой нарезают различного габарита бруски, к тому же можно получить сложную форму детали криволинейным типом фрезы. Стоит отметить отличие фрезерования двойными дисками, шлицевую лезвию для создания пазов в деталях, а также более сложные формы их. Также можно создать определенную форму при недолгом применении видов фрезерования.

Кроме классификации фрезерования по видам фрез, также существует распределение их на вертикальное расположение в станке, горизонтальное и под углом.

Станки для таких работ, в свою очередь, разделяют на механические и лазерные. Существует направление режущего, движущего элемента совместно с изделием, что принять называть попутным типом обработки. Если же навстречу резцу движется изделие, тогда это считается встречная фрезеровка.

Стоит также отметить профильное фрезерование деталей как деревянных, так и металлических и пр. Это отличается в изделиях, которые идут выпуклой либо вогнутой формы. В этом случае необходимо более тщательно подходить к выбору технологического типа, что зависит в основном от габарита детали и сложности профилирования. Данный вид процесса проходит в три этапа: предварительная грубая и частично чистая фрезеровка, получистая и напоследок окончательная чистая. Часто для получения деталей высокого качества финишную обработку производят с большими подачами, а предыдущие операции выполняют отдельно на разных станках.

Так как для фрезеровки деталей цилиндрическим способом производится при не столь хорошем креплении, то чаще всего профильное фрезерование изделий делается торцевым способом. В основном это универсальный способ для многосерийного промышленного изготовления. В этом случае есть возможность воспользоваться несколькими способами фрезерования разных плоских поверхностей. Это использование двух зубил, фрез большого диаметра и нескольких зубил одновременно.

Работа в таком режиме может происходит значительно быстрее и спокойно, в особенности при использовании нескольких фрез сразу, расположенных с разных сторон от изделия. По этой причине фрезерование плоскостей при помощи торцевых фрез, более применяемое в производстве.

Осуществляется фрезерование, помимо этого, также при помощи ионного луча. Это относительно новый и высокотехнологический процесс, позволяющий удалить максимально точный слой металла. Ионное фрезерование производится под воздействием атома гелия на поверхность, главным условием является контроль напряжения и энергии. Другими словами, сегодня не обязательно полировать или шлифовать детали, это можно сделать на атомном уровне, а на раскаленный металл можно вставлять дополнительные детали.

Технологические этапы процесса

Что касается технологического процесса фрезеровки, то она состоит из несколько последовательностей, которым необходимо следовать:

• Изделие осторожно подводят со стороны поверхности, необходимой для обработки, к фрезеру, который в это время вращается.
• Отведя стол, отключают шпиндель, чтобы он не вращался.
• После этого нужно задать требуемую глубину прорезания.
• Запускают шпиндель.
• Изделие, расположенное на столе, вместе с ним подводят к стыковке с фрезой.

Обработку металлических деталей цилиндрической фрезой производят при длине фрезы на 10-15 мм более, чем есть изделие, а диаметр её подбирается, исходя из толщины разрезания и ширины. При выборе торцевых фрез работа будет делаться не так шумно, поскольку детали надежнее прикрепляются. Производительность предприятия будет высокой при использовании набора фрез, так как во многом упрощается задача. Все зависит от применяемых фрез, а это: совместные фрезы, зубила, двумя дисками одновременно, набора фрез, расположенных с разных боков заготовки и пр. Фрезерование плоскостей несколькими торцевыми фрезами делает сразу несколько обрезаний, а также исключает удары при работе.

Современные технологии позволяют проводить безопасную и с меньшим процентом брака обработку на токарно-фрезерных станках, оборудованных системами ЧПУ. В некоторых случаях, как при обработке деталей повышенной твердости, можно на них делать шлифовку. Они гарантируют получение изделий по максимуму точной геометрической формы, а также производительность. Бывают как специального назначения, так и общего использования, но небольшие детали дома можно обрабатывать ручным электрическим фрезером. Управление на компьютере позволяет задать все параметры и выполнять максимально точно, к тому же есть возможность рассчитывать и создавать 3D модели непосредственно на станке.

Благодаря современным технологиям, фрезерная обработка приобретает большую популярность в разных отраслях производств. Что касается металла, то можно на станках делать как алюминиевые, так и стальные, титановые изделия. Вне зависимости от материала, фрезерованием можно делать детали специального назначения, эксклюзивные, ювелирные и др. И только на станках, оборудованных системами ЧПУ, можно выполнять лазерную фрезеровку деталей сложной формы. Это дорогостоящая, но качественная обработка возможна без предварительной шлифовки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.