Фрезерное оборудование

Фрезерные работы (фрезерование) — один из классических видов металлообработки. Под ней понимают процесс обработки металлов механическими методами с целью получения разнообразных изделий с заданными размерами и соотношениями. В число видов металлообработки входят токарная обработка, фрезерование, резка, сверление, гибка, а также широкий спектр расточных, шлифовальных, слесарных и сварочных работ.

При фрезеровании металообработка производится резанием посредством фрезы, обрабатывающей плоскости, лыски и пазы. Фреза — это колесообразный зубчатый режущий инструмент с большим числом лезвий, вращением которого с высокой скоростью осуществляется послойное снятие металла в нужном месте. Высокая производительность этих работ привела к их широчайшему распространению, особенно возросшему порой многосерийных производств с их потребностью в громадных количествах единообразных деталей, изготовленных с заданной, нередко очень высокой, точностью и минимальными затратами рабочего времени на единицу произведенной продукции.

Как процесс, фрезерование представляет собой сумму двух движений — вращательного, которое совершает фреза, и поступательного, которое выполняет обрабатываемая заготовка. Оборудование, на котором фрезеруются заготовки, называется фрезерным станком, изобретателем которого является англичанин Эли Уитни, запатентовавший его в 1818 году.

Работы, выполняемые на фрезерных станках, сегодня неизмеримо разнообразней, чем во времена, когда они велись вручную, благодаря компьютеризации фрезеровочного процесса, ставшей основой главных достижений металлообработки, которыми примечателен и горд XXI век.

По положению шпинделя станка фрезерование подразделяется на горизонтальное и вертикальное. Современные станки, выполненные по универсальной схеме, позволяют осуществлять оба вида фрезерования, а также фрезерование под различными заданными углами; при этом используемые инструменты чрезвычайно разнообразны.

Различие типов фрезы означает собой и различные типы исполняемых ею фрезеровальных работ: концевые, торцевые, фасонные, периферийные и др. Концевым фрезерованием получают пазы, канавки, колодцы и ряд иных вариантов обработки; торцевым фрезеруют обширные поверхности; фасонным — обрабатывают профили, получая таким образом детали типа шестерней, багетов и проч. Отдельный вид фрез, дисковый, применяют для отрезки.

Деление фрезерования на виды осуществляется также по направлению вращения фрезы и бывает:

·       попутным, «под зуб» — с подминанием фрезой заготовки и получением высокоточных поверхностей, имеющем также опасность вырывания заготовки из держателей при значительном снятии ее материала;

·       встречным, «на зуб», при котором режущая кромка движется встречно заготовке — точность при этом страдает, но производительность растет. В практике фрезерных работ используются оба этих вида — попутная при черновой (предварительной) обработке и встречная при чистовой (окончательной).

Современное фрезерование производится на станках с числовым программным управлением (ЧПУ), обеспечивающих автоматический режим работы по заданной программе.

Процесс фрезерования начитается с подготовительного этапа, на котором фрезеровщик подбирает фрезу и надежно закрепляет ее на шпинделе станка. Далее шпиндель приводится во вращение с небольшой скоростью, и деталь подводится к фрезе до малейшего ее касания. Затем заготовка отводится, шпиндель останавливается для задания требуемой глубины резки. Фреза вновь включается, деталь на станине подводится к ней — фрезерование начинается.

Работая над одной заготовкой, фрезеровщик, как правило, использует набор фрез — это повышает производительность работы. Размеры фрез подбираются согласно необходимым стандартам точности: при черновой фрезеровке он отвечает квалитету 11 – 12, а при заключительной — 8 или 9. Есть также ряд случаев, когда квалитет обработки отвечает значениям 7 или 8.

Понятие это объединяет в себе две составных — гравирование и фрезеровку. О фрезеровании уже сказано, а гравирование — это нанесение на поверхности различных материалов, в основном металла и камня, надписей, рисунков или орнаментов вручную или механически. Две главные техники гравировки —— штриховая гравировка и обронная резьба. Первый — это совокупность штриховых и контурных линий, выполняемых штихелями. Второй — это рельеф, элементы которого объемно обработаны, а фон углублен. В работах такого рода, ручных и в особенности автоматических, широко применяются фрезы, поэтому их и называют гравировально-фрезерными.

Фрезерование на станках с ЧПУ — относительно новый вид обработки, предшественником которого является рычажные системы, обеспечивавшие выполнение элементарных последовательностей операций без прямого участия фрезеровщика. В наши дни роль его выполняет компьютер, действующий по заложенной в него программе, а профессия фрезеровщика стала профессией оператора, взаимодействующего со станком языком написанных для этого программ.

ЧПУ-обработка материала повышает производительность работ, процент брака при них гораздо ниже, чем при обычной фрезеровке. Главное же ее достоинство — массовый выпуск деталей сложнейшей объемной конфигурации. Именно благодаря таким станкам стало возможным создание современных высокоавтоматизированных производств, будь то выпуск автомобилей или самолетов. Без них невозможно точное приборостроение и все, что с ним связано — от современных линий по производству пищевых продуктов и медпрепаратов до ракетно-космической техники.

Главное достоинств станка с ЧПУ — его способность выполнять 3D-фрезеровку, при которой сразу несколько фрез различного вида, двигаясь в разных плоскостях, одновременно работают над одной деталью. Основой для этой филигранной работы служит создаваемая оператором станка 3D-модель детали, с высочайшей точностью воспроизводимая станком.

Этот наиболее современный вид фрезерования применяется на станке с ЧПУ. Стоимость производящего его оборудования выше, чем у любого иного фрезеровального, однако использование его с лихвой окупается наивысшим классом точности, обеспечиваемым им, и наименьшим временем на изготовление единицу продукции.

Лазерные ЧПУ-станки не только отлично справляются с обычным фрезерованием, но и способны изготавливать детали наивысшего класса сложности благодаря уникальному способу фрезеровки — выжиганию заготовки, по окончании которой для завершения работы над деталью достаточно шлифовки кромки, которую также выполняет лазер.