Индивидуальное фрезерование и токарная обработка: руководство новичка по точному резанию

Удаление материала с помощью вращающихся режущих инструментов станка называется фрезерованием. Это достигается подачей резака к заготовке, а также изменением направления по одной или нескольким осям, давления и скорости вращения резака.

Под понятием фрезерование охватывается широкий спектр станков и операций — от отдельных мелких деталей до крупных и тяжелых групповых операций. Фрезерование является одним из наиболее часто применяемых процессов при механической обработке стандартных деталей для достижения точных допусков.

С другой стороны, токарная обработка — процесс механической обработки, при котором режущие инструменты (традиционно невращающиеся резаки) описывают спиралевидные траектории за счет поступательных движений, пока заготовка вращается. Токарная обработка обычно обозначает получение внешних поверхностей в результате резащего действия.

Заметим: когда то же резание применяется к внутренним поверхностям (различным отверстиям), оно называется растачиванием. Теперь понятно, как термины «токарная обработка и растачивание» стали обозначать более широкий класс процессов — токарную обработку на токарных станках.

Инструментальное оснащение для фрезерования

Для фрезерования можно использовать широкое разнообразие станков. Фрезерный станок был исходным семейством станков. В 1960-х годах изобретение числового программного управления (ЧПУ) превратило фрезерные станки в машининг-центры.

Это усовершенствованные фрезерные станки: с инструментами-каруселями или магазинами, системами СОЖ, ЧПУ, оболочками и автоматическим сменой инструмента. Позже они классифицировались на вертикальные (VMC) и горизонтальные (HMC) центры. Использование фрезерных станков в токарных операциях и живого инструмента на токарных станках привело к интеграции фрезерования в токарное дело.

Как уже говорилось, фрезерование — процесс резания, удаляющий материал с поверхности заготовки фрезерным резаком. Фрезер — вращающийся инструмент с несколькими режущими кромками. В отличие от сверления, где инструмент продвигается вдоль оси вращения, при фрезеровании резак движется перпендикулярно оси, что позволяет резать по окружности резака.

Инструментальная обработка черствованием

При многократном вхождении резака в заготовку его режущие кромки проникают в материал. При каждом проходе с режущими кромками зубьев или канавок снимаются стружка или щепки. Это можно рассматривать как деформацию материала, когда крошечные частицы срезаются кусками, образуя стружку. Образование стружки делает металлорезание механически отличным от резания более мягких материалов.

Фрезерование удаляет материал путем множества отдельных мелких резов. Для этого применяется резак с несколькими зубьями, вращающийся на высокой скорости, или заготовка медленно подается к резаку.

Некоторые процессы комбинируют все три подхода: многозубчатый резак, высокоскоростное вращение и медленная подача заготовки. Скорость продвижения заготовки относительно резака называется подачей. Она измеряется длиной материала на один полный оборот резака. Подачи и скорости регулируются и адаптируются под множество переменных.

Токарная обработка — другой полюс механической обработки

Токарная обработка выполняется двумя способами: вручную или автоматизированно. Ручной режим — это токарный станок, требующий постоянного контроля оператора. При автоматизации необходимость в постоянном надзоре отпадает. ЧПУ — самая распространенная форма автоматизированной токарной обработки. При токарной обработке резак движется по нескольким осям (обычно не более трех), пока заготовка удерживается в жесткой позиции. Это обеспечивает высокую точность глубин и диаметров.

Для токарной обработки обычно используют токарный станок — один из древнейших типов станков, существующий в разновидностях: конусная, прямая токарная обработка, внешнее канавкование или профилирование. С их помощью изготавливают конические, прямые, канавчатые или изогнутые формы. Раньше токарные станки использовали для сложных геометрических фигур, даже платоновых тел. Но с приходом ЧПУ ручная токарная обработка стала редкостью.

Обычно резание использует простые однокромочные резаки, для каждой заготовки устанавливаются оптимальные углы. Оси движения инструмента могут быть прямыми, криволинейными или угловыми, но по своей сути это линейные движения в нематематическом смысле.

Между фрезерованием и токарной обработкой

Как понять, какой процесс — фрезерование или токарная обработка — выбрать для изготовления детали? Вы хотите самый эффективный вариант. Это равносильно вопросу о различии между двумя вариантами обработки.

При токарной обработке стационарные резаки удаляют материал с детали, закрепленной на вращающемся патроне. Поэтому детали с осевой симметрией обрабатывать легче. Обычно токарные детали дешевле и быстрее изготавливаются фрезерных — в любом прототипном цехе, например Zero Hour Parts или других репутабельных компаниях.

Однако, хотя фрезерование более популярно, доступность инструмента может стать серьезным препятствием в проектировании. Доступны лишь три оси X, Y и Z, делая недостижимыми определенные зоны. Если деталь требует одного поворота — проблем нет. Но при необходимости множественных поворотов возникают проблемы, увеличивающие машино-часы и затраты на труд.

Заключение

Основное различие: при токарной обработке вращается обрабатываемая деталь, при фрезеровании вращаются инструменты, а деталь неподвижна. Токарная обработка идеальна для цилиндрических деталей — уменьшения диаметра цилиндра. Более сложные и детализированные детали для крупносерийного производства лучше подходят для токарных станков.