Фрезерная обработка металла: основные принципы и сведения

Фрезерная обработка металла: основные принципы и сведения

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.

По типу обрабатываемой поверхности

Все существующие виды работ на фрезерных станках по металлу систематизируются по своему назначению.

Фрезерование горизонтальных, вертикальных и наклонных поверхностей

Производится на станках с горизонтальным и вертикальным расположением вала шпинделя, а также на широкоуниверсальных станках с поворотной шпиндельной головкой. На вертикальном обрабатывающем центре возможно выполнение операций с обработкой перемещения по трем, четырем и пяти осям одновременно.

При обработке наклонных плоскостей как основном виде фрезерных работ применяют фрезы с заточкой режущих кромок под определенным углом, либо используют стандартный инструмент и выполняют работы на станках с поворотной шпиндельной бабкой или наклоняют заготовку при помощи оснастки.

Фрезерование уступов, пазов всех видов — прямоугольных, т-образных, «ласточкиного хвоста», шпоночных канавок

Эти виды работ на фрезерных станках, выполняемые с помощью различных фрез (пазовых, концевых, т-образных, радиусных и т.п.), считаются одними из самых распространенных. Лезвия ножей инструмента расположены таким образом, что при фрезеровании на горизонтальных, вертикальных, универсальных станках обеспечивают получение требуемой конфигурации детали.

Фрезерование фасонных, комбинированных поверхностей

Фасонные поверхности, выполняемые при работе на фрезерном станке по металлу:

  • с помощью фасонных и комбинированных фрез;
  • при использовании приспособлений и поворотных столов;
  • путем заданного взаимного перемещения обрабатываемой детали и шпинделя станка (продольно-фрезерные с ЧПУ);
  • с помощью фрезерной обработки по копиру (копировально-фрезерные станки).

Отрезные работы

Разделение крупных заготовок осуществляется на фрезерно-отрезном оборудовании дисковыми пилами. Разделение заготовок небольшой высоты возможно на обычном станке при помощи пальчиковой фрезы, является более ресурсозатратным процессом.

Резьбофрезерные работы

Винтовые поверхности формируют концевыми (пальцевыми), дисковыми или гребенчатыми фрезами на зубофрезерных станках и обрабатывающих центрах ЧПУ.

Зубофрезерные и шлицефрезерные операции

Обработка прямозубых, косозубых, червячных, конических, цилиндрических колес и шестерен, фрезерование шлицевых валов и пр., выполняемые на зубофрезерных, шлицефрезерных и универсальных станках, проводится с помощью пазовых, фасонных и модульных (червячных или дисковых) фрез.

Сверление, растачивание, нарезание резьбы

Это также основной вид фрезерных работ, востребованных на производстве. Для сокращения времени на переустановку заготовки данные операции реализуются на том же станке, где производилось фрезерование. Применяется как специнструмент, так и стандартные сверла, метчики, зенкера, устанавливаемые в шпиндель станка с помощью оправок и цанговых патронов (координатно-расточные, сверлильно-фрезерные станки).

Обработка криволинейных поверхностей или сложных профилей

При обработке на универсальных станках реализация данного вида фрезерных работ по металлу затруднительна. Станкам с ЧПУ с необходимым количеством степеней свободы (от 3-х) дополнительной оснастки не требуется, обработка согласно заданной программе

Популярные модели

Можно выделить несколько моделей популярных металло— и деревообрабатывающих станков с ЧПУ. По металлу

По металлу

К популярным металлообрабатывающим станкам стоит отнести:

  • RuStan VDL600A, выполняющий довольно обширный набор операций на средних деталях.
  • HyundaiWia — применяется повсеместно в промышленности, вплоть до аэрокосмической сферы.
  • Zenitech UFM 160 ВDigi — имеет большой выбор фрез и функций обработки.

По дереву

К деревообрабатывающим и популярным станкам можно отнести:

  • Snapmaker — компактный станок как для дома, так и для малого производства.
  • JCC — можно отнести к деревообрабатывающим, но работать он может равно и по металлу, это одна из наиболее популярных марок.
  • RedWood RW-0609 — способен обрабатывать древесину любой прочности и плотности, имеет широкий набор функций.

Фрезер-фуганок

Фуговальный станок — по сути большой электрорубанок, основное назначение которого — задать базовую плоскость заготовки, т. е. путем снятия лишнего материала, получить из покоробленной доски ровную заготовку для дальнейшей работы с ней. Причем в столярном деле в большинстве случаев важно, чтобы плоскости заготовки были строго перпендикулярны друг другу.

Прифуговать детали, т. е. создать идеальные плоскости для их дальнейшей сборки или, к примеру, склейки в мебельный щит, можно при помощи фрезера с установленной в него торцевой фрезой. Для этого нужно воспользоваться параллельным упором из комплекта поставки.

Настроив вылет фрезы и количество снимаемого материала, ведем фрезер с параллельным упором по специальной шине или другой идеально ровной направляющей. В результате получаем идеальную плоскость торца детали.

Подойдет любой фрезер средней или большой мощности, главное, чтобы в комплекте был параллельный упор:

Принцип работы фрезерных станков

При помощи автоматов с ЧПУ можно выполнить множество различных манипуляций: сверление высокой точности, расчет необходимых расстояний и многие другие.

На площадку станка крепится заготовка, которая обрабатывается фрезой. Этот механизм закреплён при помощи хвостовика. С детали снимается лишний слой металла, придавая ей нужную форму. Заданная заранее программа направляет нужные электронные команды. Формируется деталь необходимой формы и размера: цилиндрическая, прямолинейная или плоская.

Составляющие фрезерного станка с ЧПУ

Итак, поставляемые на рынок фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ являются автоматизированным комплексом обработки заготовок из пластика, металла, древесины, камня и других материалов. Но, несмотря на свое внушительное разнообразие, в глобальном конструктивном смысле все модели схожи и состоят из общих частей.

К числу таковых относятся:

  • Механические узлы и агрегаты;
  • Электронные системы контроля;
  • Управляющий блок фрезерного станка с ЧПУ.

Механическая часть фрезерного оборудования включает станину, рабочий стол с элементами фиксации заготовки, портал со шпинделем, шаговые электродвигатели, цангу и цанговый патрон, а также ряд других элементов.

Разумеется, главным рабочим инструментом фрезера является металлическая фреза. Эта разновидность инструмента обработки заготовок представлена в широком разнообразии. Фрезы различаются по размеру, типу, назначению для выполнения той или иной операции. Они меняются в ручном (оператором) или автоматическом режиме на современном фрезерном оборудовании. Подбирая ту или иную фрезу, можно выполнять гравирование поверхности заготовки, создание объемного рельефа, ее сверление, обработку краев и другие операции.

Фрезерные работы на станках с ЧПУ осуществляются следующим образом. Вращательное движение фрезе сообщает электромотор шпинделя, который подвешен на портале фрезерного станка. Получая команды от контроллера ЧПУ, электромоторы перемещают портал по соответствующим координатам в трех плоскостях. Это позволяет правильно и точно позиционировать фрезу над обрабатываемой заготовкой.

Перемещением шпинделя, параметрами вращения фрезы, интенсивностью охлаждения и другими факторами управляет соответствующие системы на базе ЧПУ. Точность позиционирования фрезы высока, что положительно сказывается на качестве готовых изделий — она лишь немногим уступается лазерной обработке. По этой причине фрезерные граверы с ЧПУ активно применяются для производства серийных изделий и прецизионной обработки различных изделий.

Электронные системы контроля отслеживают перемещение рабочего инструмента станка.

Их работа основана на алгоритмах числового программного управления, заданных непосредственно через модель обработки заготовки.

Их наличие позволяет практически полностью исключить брак в производстве изделий и своевременно обнаружить отклонения в режиме обработки без участия оператора.

Читайте также  Как сделать комнатную антенну в домашних условиях

Блок управления станком благодаря установленному софту отдает команды системе фрезерного станка. Его задача заключается в перекодировке загруженной модели обработки заготовки, построенной в AutoCAD, SolidWorks, 3DMAX, ARTCAM, Corel Draw в так называемый G-код. Последний представляет собой специализированные команды, направляемые электродвигателям фрезера. Таким образом, графический файл преобразуется в четкий алгоритм работы механического оборудования с заданным фрезерным набором.

Разновидности фрезерных станков

На современном фрезерном станке последовательность операций задают через встроенный компьютер

При металлообработке на производствах используют фрезерные станки 7 разновидностей:

  1. Универсальные с поворотной планшайбой. Шпиндель заготовки располагается горизонтально, и за счет поворота рабочего стола фрезерный резец может обрабатывать детали по трем осям, нарезать спирали, углы и пазы. Резцы бывают нескольких форм в зависимости от задачи по фрезеровке. Все основные узлы размещаются внутри станины, а консоль и рабочий стол перемещаются по горизонтальным и вертикальным направляющим. Кроме того, рабочий стол можно разместить под углом относительно шпинделя.
  2. Горизонтально-фрезерные. Шпиндель станка размещается горизонтально. Конструкционные особенности фрезерного агрегата позволяют обрабатывать детали небольших размеров торцевой, фасонной, угловой или цилиндрической фрезой. Технически на таком станке можно выполнять и вертикальную винтовую обработку, если установить дополнительные модули.
  3. Вертикальные консольно-фрезерные. В некоторых моделях вертикально расположенный шпиндель может перемещаться вдоль вертикальной оси и поворачиваться в горизонтальной плоскости. По своей конструкции такие станки напоминают сверлильные агрегаты и могут сверлить и растачивать заготовки.
  4. Широкоуниверсальные. Оснащены горизонтальным шпинделем и дополнительной шпиндельной головкой на подвижном хоботе. Это позволяет фрезеровать заготовку в двух плоскостях под разными углами. Можно использовать сразу оба шпинделя или последовательно.
  5. Вертикально- и горизонтально-фрезерные бесконсольные. Отсутствие консоли позволяет обрабатывать крупногабаритные детали, установленные на бетонный пол или плиту. При этом обработку можно проводить в нескольких плоскостях.
  6. Продольно-фрезерные. Применяют для фрезерования длинных и крупногабаритных заготовок. Фрезерные головки с горизонтальным шпинделем крепятся на одной или двух стойках, а вертикальные шпиндели размещаются на траверсе, перпендикулярной стойке.
  7. Фрезерные станки непрерывного действия. Устанавливают и перемещают деталь без остановки станка. Бывают двух типов: карусельно-фрезерные с круглым поворотным столом и барабанно-фрезерные, в которых заготовка ставится на вращающийся барабан.

Область применения ручного фрезера

Фрезерные приспособления в основном используются для обработки дерева и выполнения столярных работ, однако, современные фрезеры способны работать с цветными металлами, пластмассой, камнем и стеклом. Изначально для фрезеровки применялись стационарные модели, которые занимали много места и использовались в основном на массовом производстве. Ручные фрезеры компактные и универсальные. Ручные фрезеры подходят для самостоятельных работ дома, они укомплектованы разными фрезами и насадками для создания отверстий. Ручной фрезер применяется:

  • для создания отверстий на обрабатываемой поверхности;
  • для создания выемок необходимой формы;
  • для выреза дверных петель;
  • для создания декоративных узоров;
  • для подгонки соединяемых деталей по размеру.

Различают разные виды ручных фрезеровочных станков. Каждый вид применяется в определенной области работ. Рассмотрим подробнее виды и область их применения.

  1. Вертикальный или погружной фрезер. Применяется для вырезки отверстий, пазов, углублений и тд. Простой в использовании инструмент, не требует особых навыков при работе.
  2. Окантовочный фрезер. Снятие фаски с поверхности, создание выемок и выбор пазика. Отличием от других видов является способность обрабатывать поверхности с ламинатом. Чаще всего используется в производстве.
  3. Ротационный фрезер способен обрабатывать кромки, а также вырезать отверстия на металле, стекле и гипсокартоне.
  4. Лемельный фрезер используется исключительно для подбора и подгона пазов.
  5. Фрезер присадочного типа используется среди специалистов в области столярного дела, вырезает двойные отверстия для подгона по шканты.

Из вышерассмотренных видов фрезеров универсальным считается вертикальный фрезер, он понятен в использовании и способен выполнять многие работы.

5 способов заработать на станке с ЧПУ в 2018 году

Одним из популярных способов заработка на станке с ЧПУ является изготовление мебели и мебельного декора. Уникальная дизайнерская отделка – это то, на что всегда будет определенный спрос.

Вторым, не менее прибыльным и востребованным способом заработка на таком станке, является изготовление дверей и лестниц. Основная целевая аудитория клиентов для такого продукта будет состоять из владельцев загородных домов. Обычно это состоятельные люди, которые готовы платить за уникальность и натуральность, поэтому тут можно получить выгоду от хорошей наценки.

Отличная бизнес-идея для станка ЧПУ – это изготовление игрушек из дерева. Кто скажет, что это прошлый век, будет вовсе не прав. Сейчас, наоборот, сложные деревянные конструкторы пользуются большим спросом среди родителей. Они не хотят давать в руки своим детям пластиковые игрушки, их больше привлекает натуральный материал.

Изготовление сувенирной продукции в курортном городе – это хоть и сезонный, но очень прибыльный бизнес. В таком случае предприниматель должен составлять свой финансовый план, учитывая сезонность спроса.

В последнее время актуальным направлением в бизнесе с ЧПУ станком является изготовление рекламной продукции. Деревянные элементы декора отлично вписываются в любой интерьер.