Фрезеровка металла для физических лиц

Развитие технологии ФРЕЗЕРОВКИ МЕТАЛЛОВ

Способ механической обработки металла с помощью вращения стальных фрез был открыт в 1668 году в Китае. Правда, вместо станины из крепкого материала был оборудован каменный фундамент типа плиты, а электродвигатель заменяли мулы, которые осуществляли движение механизма.

К началу 19 века данный принцип, уже усовершенствованный и оснащенный электрическим приводом, был впервые применен в промышленных целях. Эли Уитни (англ. Eli Whitney) установил станок на оружейной фабрике в Америке. Это оборудование было довольно грубым, массивным и деревянным, но прослужило очень долго – два поколения. Только внуки предпринимателя приняли меры по совершенствованию агрегата.

Конструкция, которая больше всего напоминает настоящий современный вариант фрезерного станка, была создана компанией «Гай, Сильвестер и Ко» в США в 1835 году. Именно тогда начали применять плоский ремень для передачи основного вращательного движения. Рядом со шкивом находилось зубчатое колесо, которое было посажено на оправку. На ней уже фиксировался резец. Таким образом можно было обрабатывать только плоские заготовки. Оборудование имело устройство передвижения фрезы по вертикали.

Когда фрезеровка металла подтвердило свою эффективность, при изготовлении оружия, способ начали применять и для гражданской промышленности. Первыми деталями ролизводимыми на фрезерном станке стали гайки – подобным образом обрабатывали их грани, и внутреннее отверстие – такой фрезерный станок был создан в Америке.

Спустя еще 20 лет фирма Линкольн впервые создала механизм, который был изготовлен из стали, а не из дерева. Многие детали фрезерного станка получилось уменьшить в размерах, а также увеличить их долговечность, снизив износ деталей изготавливаемых из более прочных марок стали. Приятное дополнение – появление в конструкции ходового винта с маховиком.

С тех пор мы имеем дело с современным методом фрезерования металлов, когда фрезеровщик выполняет основные действия по креплению, выбору фрезы, наладке, перемещению и пр. Но ручной режим характерен частыми ошибками, ведь это и есть человеческий фактор, а также сбоями, поломками, простоями, браком и дефектами. Главную сложность составляли криволинейные поверхности, которые нужно было вытачивать с особенной тщательностью.

Уровень автоматизации процесса фрезерования повысился, с появлением пультов цифрового и, более совершенного, числового управления. Фрезерные станки, оснащенные ЧПУ, обладают высокой степенью точности при обработке металлов, потому что программное обеспечение самостоятельно закладывает основные параметры, в том числе, режимы, скорость, перемещение фрезы во всех возможных плоскостях.

Сейчас есть лазерные виды фрезеровки металлов. Установка оснащена лучом лазера, который быстро и с повышенной точностью производит иссечение металла. Современные станки с ЧПУ для фрезеровки металлов можно приобрести в свободном доступе. Они отличаются высокой производительностью, длительностью и удобством эксплуатации.

Назначение ФРЕЗЕРОВКИ МЕТАЛЛОВ

Преимущества фрезеровки металлов заключаются в том, что с помощью разных инструментов и схем резания, можно выполнять множество разных работ. Универсальность, помимо этого, заключается в том, что почти все современные станки с ЧПУ предназначены не только для металлообработки, но и для работы с деревом, пластмассом, стеклом и прочими материалами.

Что можно сделать с помощью различных схем ФРЕЗЕРОВКИ МЕТАЛЛОВ:

• распил детали на две и более части;
• шлифовка – применяются специальные насадки с мелким абразивным веществом;
• нанесение специальной гравировки;
• сверление отверстий с последующим нарезанием резьбы, и многое другое.

У фрезеровщика всегда есть большой набор фрез (они могут быть многозубчатые, режущие). Фрезеровка металлов зависит от того, как будет установлена оснастка. Помимо этого, если режущая кромка будет установлена в определенном направлении, то можно регулировать угол обработки металла. Среди классических фрез можно выделить цилиндрические, торцевые, концевые, зубчатые, фасонные.

Перечислять сферы применения фрезеровки металлов бессмысленно, поскольку фрезерный станок применяется при изготовлении как крупных, так и мельчайших изделий, которые, в свою очередь, могут использоваться в абсолютно разных производственных процессах, как то: автомобилестроение, станкостроение, металлообработка и даже ювелирные мастерские.

Основным преимуществом использования фрезеровки является то, что обрабатывать можно любой материал вне зависимости от его прочности. Фрезу подбирают, в зависимости от заготовки, а именно ее формы и материала.

Сейчас считается популярной фигурная фрезеровка алюминия, потому что этот металл очень легкий, он используется в архитектуре, дизайне помещений. Он отличается достаточной прочностью, но при этом прост в обработке, имеет малый вес и низкую температуру плавления. Алюминий не только можно вырезать фигурным способом, но и делать гравировку, узор, не оставляя на поверхности заусенцев.

Стоит отметить, что большинство станков ЧПУ легко перенастроить к другим материалам. Набирает популярность трехмерная фрезеровка цветных металлов. Из цветных металлов делаются элементы для салона автомобиля и различные элементы декора.

К преимуществам ФРЕЗЕРОВКИ МЕТАЛЛОВ следует отнести:

• Высокую скорость обработки;
• Небольшую себестоимость работ;
• Большое многообразие схем и процедур.

Серийность и сложность деталей изготавливаемых на фрезерных станках

Еще кардинальное и важнейшее отличие от работы на «ручных» фрезерных станках – возможность массового, серийного изготовления деталей с высокой скоростью. Это, вкупе с минимизацией брака, позволяет снизить стоимость каждой серийной детали. Здесь ключевую роль играет квалификация инженера, составляющего программу для станка. Она должна быть без ошибок. Но когда программа проверена, то она может быть сохранена и использована сколько угодно раз.

При работе на ручном станке, нужен токарь-фрезеровщик высшего разряда, который сможет прочитать сложный чертёж и выполнить все нужные операции в заданной последовательности. Делая вторую и последующие детали, токарю-фрезеровщику придётся снова погружаться в чертежи. Для сложных деталей «ручная» обработка просто невозможна физически, так как требуется обработка в многокоординатном обрабатывающем центре. А даже, если токарь-виртуоз смог бы изготовить и самую сложную деталь, то экономически это не оправдано, так как займёт очень много времени.

Попутное и встречное фрезерование металла: что это такое

Попутное и встречное фрезерование металла это два самых распространенных вида, которые уже своим названием характеризуют основное отличие друг от друга. "По пути", то есть по подаче, как говорят многие фрезеровщики, – это способ отделки, в ходе которого фреза вращается в ту же сторону, в которую направлен ход заготовки.

У попутной фрезеровки металла есть свои преимущества:

• Естественным образом происходит крепление обрабатываемой заготовки к станине, поэтому нет необходимости очень сильно ее закреплять.
• Износ режущей кромки незначительный, потому что фреза вращается попутно движения заготовки.
• Припуск снимается очень плавно, поэтому на покрытии поддерживается оптимальный уровень шероховатости.
• Легкое стружкоотведение – стружки не лезут под нож.

К недостаткам попутной фрезеровки металла следует отнести:

• Не подходит для металлообработки грубых, неподготовленных поверхностей, то есть для обдирочных работ.
• Твердые включения могут затупить фрезу.
• Необходима высокая жесткость станка, чтобы не было сильных вибраций.
• Зазор между режущей кромкой фрезы и обрабатиываемой поверхностью металла должен быть минимальным.

Встречное фрезерование металла – это направление фрезы на встречу движения заготовки. Основные характеристики: производительность повышается, а вместе с тем увеличивается и износ оснастки.

Преимущества встречного фрезерования металла:

• Мягкий процесс резания с небольшой нагрузкой на механизм.
• Деталь в ходе работы подвергается небольшой деформации, что упрочняет металл.

Недостатки встречного фрезерования металла:

• Сила резки металла при встречной фрезеровке уходит частично на отрыв заготовки от стола, поэтому нужна надежная фиксация.
• Нельзя использовать высокоскоростной режим, поскольку повышается износ фрезы.
• Стружка сходит в неудобную сторону – она может попасть в зону резания.

Когда какой тип фрезеровки металлов применяется

Способы фрезеровки металла выбирается в зависимости от материала и от сложности обработки металла. При первичной (обдирочной) обработке металла лучше применять встречное фрезерование, в то время как при последующем движении рекомендовано использовать метод «по пути».

Когда вы работаете с мягким типом металла, лучше работать попутной технологией, а если есть твердые включения – идти навстречу заготовке.

Классификация и виды фрезерных работ

Проектирование файлов САПР и перевод в код. Первым шагом является создание виртуального представления конечного продукта в программном обеспечении САПР. Существует множество мощных программ CAD-CAM, которые позволяют пользователю создавать необходимый G-код для обработки. Код доступен для проверки и изменения, если необходимо, в соответствии с возможностями машины. Кроме того, инженеры-технологи могут смоделировать весь процесс резки с помощью такого программного обеспечения. Это позволяет проверять ошибки в дизайне, чтобы избежать создания моделей, которые невозможно изготовить.

Настройка машины. Важным является своевременное техническое обслуживание, ремонт, наладка, калибровка, которые обеспечивают бесперебойную работу оборудования. Также, персонал следит за исправностью и заточкой режущего инструмента.

Хотя фрезерные станки с ЧПУ выполняют резку автоматически, многие другие аспекты процесса требуют участия оператора станка. Например, закрепление заготовки на рабочем столе, а также прикрепление фрезерного инструмента к шпинделю станка. Современные фрезерные центры также могут иметь возможность работы с подвижной оснасткой. Это означает, что они могут менять инструменты на ходу во время производственного процесса. Так что остановок меньше, но их все равно нужно выставить заранее.

В основном специалисты классифицируют деятельность по выбранной фрезе. Можно различать фрезерование:

• Торцовое фрезеровние металлов. В этом случае с помощью лезвий создаются канавки, подсечки и прочие боковые элементы вырезки стали. Также срезаются торцы.
• Концевое фрезеровние металлов. Для вырезания уступов по вертикали и по горизонтали.
• Цилиндрическое фрезеровние металлов. Для обработки прямых или фигурных поверхностей.
• Зубчатое фрезеровние металлов – создание зубцов на колесах и иных деталях.
• Фасонное фрезеровние металлов. С помощью соответствующего инструмента делаются фаски (сферы, эллипсы и пр.).

Это неполный перечень видов работ. В зависимости от типа оснастки может быть произведена отделка сверлом, зенкер, отрезными фрезами, криволинейными типами, двойными дисками и другими. Кроме того, существует классификация по способу установки инструмента – горизонтальное, вертикальное или по диагонали, то есть под углом.

Сложные и простые станки для фрезерной обработки металла

В зависимости от того, как устроено производство на заводе (крупные или мелкие серии, разновидность процедур), закупается одно универсальное оборудование с возможностью его быстро перенастраивать или несколько узкоспециализированных, которые отличаются своей определенной задачей.

При покупке универсального фрезерного станка вы сможете быстро переустанавливать оснастку, крепить заготовку, а программу и режим, скорость резания выберет сам станок, исходя из механических обрабатываемого материала и схемы металлообработки.

Во второй представленной ситуации, когда видов фрезерных станков несколько, дополнительно создается конвейерная лента.

Основные виды фрез

Есть три признака, по которым проходит классификация фрез:

• По форме, например, цилиндрические, конусные, сферические, дисковые.
• По назначению: торцевые, отрезные, прорезные, пазовые.
• По материалу, который они обрабатывают. Нас, в данном случае, интересуют те, которые предназначены для обработки металла.

Конструктивно фрезы различаются на следующие типы:

• Кольцевые фрезы, или корончатые сверла. Они нужны для получения отверстий с более высокой точностью и увеличенной в 4 раза скоростью, относительно обычного сверления.
• Червячные фрезы – касаются стали одновременно несколькими режущими краями.
• Фасонные фрезы с остроконечными или затылованными зубьями. Имеют два ряда лезвий, а второй подвид отличается наличием острых краев с внутренней торцевой стороны.
• Концевые фрезы – для создания пазов, уступов.
• Угловые фрезы – отлично обрабатывают кривые поверхности и углы.
• Цилиндрические фрезы с винтовыми или прямыми зубьями. Первые универсальны, вторые – только для прямых покрытий.
• Торцевые фрезы – монолитные или со сменными пластинами.
• Дисковые фрезы – предназначены, как правило, для отрезки стального листа и прорезки канавок.

Производственный процесс фрезеровки металлов

Сам процесс фрезеровки металлов занимает незначительное время, в сравнении с вышеперечисленными работами. Длительность цикла фрезеровки зависит от размера желаемого изделия, сложности его формы и плотности металла.

С будущей детали, закрепленной в патроне, снимается необходимый слой металла, вырезаются канавки или углубления, сверлятся углубления, нарезается внутренняя или наружная резьба и т. д. В процессе фрезерования используется вращающийся инструмент, который входит в контакт с заготовкой, чтобы отрезать стружку. В результате непрерывной резки получается желаемая форма.

Процесс фрезерования мателла обычно состоит из нескольких различных операций, но это зависит от формы конечного продукта и состояния заготовки. Часто фрезерование металла необходимо для придания точной отделки и добавления нескольких элементов, таких как пазы или резьбовые отверстия. Но он также подходит для создания готовой детали из блока материала. Первые операции используют более крупные инструменты, чтобы быстро вырезать материал, чтобы закрепить процесс до получения приблизительной формы конечной детали.

Смена фрез необходима для создания высокоточных обрабатываемых деталей. Высокая точность фрезерования достигается на последнем этапе, благодаря чему технические допуски и шероховатость поверхности достигаются до уровней, трудно сопоставимых с любым другим производственным процессом.

Влияние режимов фрезеровки на конечный результат

Если установлен фрезерный станок старого типа, то его наладка происходит вручную перед каждой новой деталью.

От верности движений фрезеровщика зависит:

• Фрезеровка определенной толщины слоя за один проход.
• Скорость вращения инструмента (обороты шпинделя).
• Плавность и направление подачи заготовки.

В основном все параметры занесены в таблицы, но они имеют свои погрешности, особенно если взята некачественная сталь, оборудование обладает недопустимым уровнем вибрации, то есть плохим креплением, а также выбран старое приспособление. Чтобы не допускать таких ошибок, выгоднее приобрести фрезерный станок по металлу с ЧПУ.

Технологические этапы фрезеровки металла

Технологические этапы фрезеровки металла являются одинаковыми, но чем современнее механизм, тем меньше действий нужно делать оператору.

Классический алгоритм фрезерных табот (На обычной установке):

• Заготовку фиксируют на столе.
• В шпиндель вставляют необходимую фрезу, выбирая при этом угол и направление.
• Ручками задают глубину резания.
• Выставляют скорость, она определяется в оборотах в минуту.
• Включают аппаратуру, регулируя движение бабки и держателя инструмента.

Последовательность фрезерных работ (С ЧПУ):

• Фиксация изделия.
• Проектирование будущей детали на компьютерной программе.
• Установка схемы на пульт управления.
• Монтаж.
• Запуск.

Как мы видим, исключаются одни из важнейших этапов – изначальный выбор режимов и последующее управление приспособлением.

Лазерная обработка металла. Не будем приводить алгоритм, скажем только, что он отличается от последнего отсутствием необходимости выбора и крепежа резца. Ведь в установке основное воздействие не механическое, а тепловое – под воздействием луча лазера происходит испарение металла.