Фрезерование: определение, процесс и ключевые операции

Что такое фрезерование?

Фрезерование — процесс механической обработки вращающимися режущими инструментами (фрезами) для удаления материала путем подачи фрезы к заготовке. Охватывает широкий спектр операций и оборудования: от мелких отдельных деталей до крупных тяжелых групповых операций. Один из самых распространенных методов изготовления деталей с точными допусками.

Фрезерование выполняется в разных направлениях по одной или нескольким осям с регулировкой скорости и давления режущей головки. Применяется множество типов станков. Процесс требует фрезерный станок, заготовку, приспособление и фрезу. Заготовка — предварительно сформированный материал, закрепленный в приспособлении, которое установлено на столе станка.

Фреза — режущий инструмент с острыми зубьями, также установленный в станке и вращающийся на высокой скорости. Подачей заготовки к вращающейся фрезе материал удаляется в виде мелких опилок для получения нужной формы.

Фрезерование обычно применяется для деталей, не обладающих осевой симметрией, со множеством элементов: отверстиями, пазами, карманами и даже трехмерными поверхностными контурами. Детали, изготовленные полностью фрезеровкой, часто содержат компоненты для ограниченных серий или прототипирования (специальные крепежи, кронштейны).

Другое применение — изготовление инструментов для других процессов. Трехмерные формы обычно фрезеруются. Фрезерование также часто используется как вторичный процесс для добавления или уточнения признаков на деталях, изготовленных другими методами. Благодаря высоким допускам и качеству поверхности, идеально для добавления точных элементов к детали, базовая форма которой уже получена.

Процесс фрезерования

Фрезерование — режущий процесс с фрезой для удаления материала с поверхности заготовки. Фреза — вращающийся режущий инструмент, часто с несколькими режущими кромками. В отличие от сверления, где инструмент движется по оси вращения, при фрезеровании фреза обычно движется перпендикулярно своей оси, поэтому резание происходит на окружности фрезы.

Когда фреза входит в заготовку, режущие кромки многократно входят в материал и выходят из него, сдирая опилки за каждый проход. Резающее действие — сдвиговые деформации; материал отбрасывается в крошечные сгустки, более или менее связанные в опилки. Это делает резание металла отличающимся от резания более мягких материалов лезвием.

Процесс удаляет материал множеством отдельных мелких резов. Достигается за счет: многочистотой фрезы, высокой скорости вращения или медленной подачи материала через фрезу; чаще всего — комбинацией этих подходов.

Скорости и подачи варьируются для учета комбинации переменных. Скорость продвижения заготовки через режущий инструмент называется скоростью подачи (feed rate); измеряется как расстояние во времени, иногда — расстояние на оборот или на зуб фрезы.

Два основных класса процесса фрезерования:

При лицевом фрезеровании резание происходит преимущественно на торцовых углах фрезы. Используется для получения плоских поверхностей или плоскодонных полостей.

При периферийном фрезеровании резание идет вдоль периферии фрезы, так что поперечное сечение обработанной поверхности воспроизводит форму фрезы. Лезвия фрезы можно рассматривать как извлекающие материал из заготовки. Подходит для глубоких пазов, резьб и зубьев шестерен.

Что такое фреза?

Фрезы — режущие инструменты для фрезерных станков или центров обработки. Удаляют материал перемещением в станке или непосредственно от режущей пластины.

Во всех фрезерных станках есть фреза. При типичном процессе фреза движется перпендикулярно своей оси, удаляя материал с заготовки на своей окружности.

Назначение фрезы — удаление материала с заготовки. Фрезы не состоят из одного лезвия. В то время как токарные операции на токарном станке обычно выполняются однолистевым режущим инструментом, фрезы имеют несколько режущих кромок. При вращении фрезы против неподвижной заготовки она соскребает материал.

Фрезы изготавливают из твердых прочных материалов, выдерживающих значительные напряжения без поломки или повреждения.

Операции фрезерования

Разнообразные операции выполняются на заготовке за цикл процесса для получения желаемой формы детали. Каждая операция определяется типом используемой фрезы и траекторией удаления материала.

• Концевое фрезерование. Концевая фреза выполняет периферийные или пазовые резы (в зависимости от глубины подачи) для обработки профиля, паза, кармана или сложного поверхностного контура. Глубина элемента может быть получена за один проход или многопроходной обработкой с меньшей осевой глубиной реза.
• Фасонное фрезерование (фаска). Фреза для фасок делает периферийный срез по краю заготовки или элемента для создания наклонной поверхности (фаски), обычно под 45°. Может выполняться снаружи или внутри детали, по прямой или кривой траектории.
• Лицевое фрезерование. Концевая фреза обрабатывает плоскую поверхность заготовки для получения гладкой поверхности. Небольшая глубина торца может быть обработана за один проход или несколькими проходами с меньшей осевой глубиной.
• Сверление. Сверло осево проникает в заготовку и вырезает отверстие диаметром, равным диаметру инструмента. Может создавать глухие отверстия (до определенной глубины) или сквозные.
• Растачивание. Растачивающий инструмент осево входит в заготовку и режет по внутренней поверхности для формирования различных элементов. Одноточечный режущий инструмент с регулируемой головкой для заданного диаметра. Обычно после сверления для расширения диаметра или получения точных размеров.
• Развертывание (сверление под заголовок винта). Инструмент осево входит и расширяет верхнюю часть существующего отверстия до диаметра инструмента. Часто после сверления для размещения головки крепежа (болта, винта) ниже поверхности. Инструмент имеет напыльник для точного входа в существующее отверстие.
• Зенкерование. Инструмент осево входит и расширяет верх существующего отверстия в коническое отверстие. Для размещения головки винта вровень с поверхностью. Типичные углы: 60, 82, 90, 100, 118, 120 градусов.
• Развертывание (реймерование). Реймер осево проникает и доводит существующее отверстие до точного диаметра инструмента. Удаляет минимальное количество материала, часто после сверления для точного диаметра и гладкой внутренней поверхности.
• Резьбонарезание (нарезание резьбы). Резьборез (гайковерт) осево проникает и вырезает внутреннюю резьбу в существующем отверстии. Отверстие обычно сверлено под требуемый размер гайковерта. Резьба может быть нарезана до определенной глубины (глухой) или на всю глубину сквозного отверстия.

Часто задаваемые вопросы

Что такое фрезерование?

Фрезерование — процесс механической обработки вращающимися режущими инструментами для удаления материала путем подачи фрезы к заготовке. Выполняется в различных направлениях по одной или нескольким осям, с регулировкой скорости и давления режущей головки. Охватывает широкий спектр операций и станков — от мелких отдельных деталей до крупных тяжелых групповых операций.

Какой процесс фрезерования?

Процесс удаляет материал множеством отдельных мелких резов. Достигается за счет многочистотой фрезы, высокой скорости вращения или медленной подачи материала через фрезу; чаще всего — комбинацией этих подходов. Скорости и подачи варьируются для учета комбинации переменных.

Что такое операция фрезерования?

Фрезерование — процесс механической обработки вращающимися режущими инструментами для удаления материала путем подачи фрезы к заготовке. Выполняется в различных направлениях по одной или нескольким осям, с регулировкой скорости и давления режущей головки. Исходный класс станков для фрезерования — фрезерный станок (часто называемый просто фрезером).