Фрезерная обработка на станках с ЧПУ в настоящее время применяется во многих отраслях производства. С развитием цифровых технологий ЧПУ стремительно прогрессирует, становится более удобным и совершенным.

frezer-obrabotk

Виды фрезерной обработки на ЧПУ

Фрезерная обработка на станках с ЧПУ выполняется поэтапно всю необходимую обработку деталей с помощью компьютерного управления. Фрезерные станки с ЧПУ можно классифицировать по-разному, например по положению шпинделя:

  1. Вертикальный.
  2. Горизонтальный.

Вертикальные фрезерные станки с ЧПУ являются наиболее универсальными и могут использоваться для большинства задач фрезерной обработки на станках с ЧПУ. Горизонтальные в свою очередь в основном используются для фрезерной обработки на станках с ЧПУ крупных заготовок.

В зависимости от количества контролируемых осей (степеней свободы):

  1. Однокоординатные.
  2. Двухкоординатные и т.д.

Ось шпинделя — это всегда ось Z, обращенная к инструменту. Оси X и Y — это вертикальное направление движения режущего инструмента в плоскости стола. Оси A, B и C — это вращение вокруг осей X, Y и Z.

Тип стола:

  • С фиксированным столом, рис.1а.
  • С подвижным столом рис.1б.

класификация фрезер-с чпу-1

Чаще всего компоновка станка располагается таким образом, что оси X и Y достигаются за счет перемещения стола относительно шпинделя. Для фрезерной обработки на станках с ЧПУ крупных деталей, чтобы улучшить обзор рабочей зоны, можно использовать станки с неподвижным столом в то время, как шпиндельная бабка перемещающейся относительно шпинделя.

Многоосевые станки отличаются наличием 4, 5 или более осей. Они могут быть как с поворотным столом, так и поворотной головкой.

  • С поворотным стола (1а, 2а, 2б).
  • С поворотной головкой (1б).

класификация фрезер-с чпу-2

Самый простой способ превратить 3-осевой станок в 4 или 5-осевой — это установить дополнительный поворотный стол на основной стол станка. Основной недостаток этого решения заключается в том, что оно уменьшает рабочую зону фрезерной обработки на станках с ЧПУ. Как правило, поворотный стол может быть встроен с самого начала. Более крупные станки оснащены поворотной головкой, которая имеет 1 или 2 степени свободы и может работать в режиме индексации или непрерывного управления.

Также их можно поделить на:

  • универсальные — могут выполнять любые виды запрограммированных работ оп фрезерной обработки на станках с ЧПУ и используют в работе все имеющиеся в их комплекте виды фрез;
  • специализированные — название говорит само за себя, выполняют только строго определенные виды работ.

По видам выполняемых работ применяются такие, как:

  • копировальные работы;
  • резьбофрезерные работы;
  • шпоночные работы;
  • отрезание, раскрой;
  • зубофрезеровка, шлицевание;
  • расточка, нарезание резьбы, зенкерование.

Популярные станки с ЧПУ

Можно выделить несколько моделей для фрезерной обработки. 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 фрезерной обработки на станках с ЧПУ.

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 большой набор функций.

Выбор режущего инструмента

В настоящее время на мировом рынке существует множество компаний, производящих режущие инструменты для фрезерной обработки на станках с ЧПУ. Лидирующие места занимают такие компании, как: Kennametal, ISCAR, Mitsubishi, Sandvik, Walter, SECO, Titex, Prototyp, Dormer и др.

Весь ассортимент режущих инструментов можно разделить на две основные категории: фрезы со сменными пластинами (или вставками) и цельные. В подавляющем большинстве случаев рекомендуется использовать фрезы со вставками (сменными пластинами). Это оказывается более экономичным, поскольку исключает необходимость повторной заточки. Кроме того, заменяя пластины, оператор может обеспечить стабильные условия фрезерной обработки на станках с ЧПУ без необходимости перенастройки режимов резания.

Для фрезерной обработки на станках с ЧПУ плоскостей и уступов компания Sandvik производит ряд инструментов с различными формами и углами наклона пластин. Серии CoroMill 245 (рис. 3а) и 290 (рис. 3б) имеют углы строгания 45º и 90º и подходят для снятия фасок, обеспечивают высокую чистоту поверхности при снятии большой толщины металла.

класификация фрезер-с сменными пластинами

CoroMill 390 (рис. 4а) — это более универсальная фреза с пластиной со спиральной режущей кромкой, которая способствует более гладкому срезу. Она предназначена для фрезерной обработки на станках с ЧПУ плоских поверхностей, уступов и спиральной интерполяции. Доступны в продаже и длиннокромочные фрезы (рис. 4б), т.е инструменты с несколькими рядами пластин по их длине. Они используются для фрезерной обработки на станках с ЧПУ глубоких углублений и стенок деталей за один проход.

длиннокромочные фрезы-1

Для фрезерной обработки на станках с ЧПУ сложных поверхностей форм предлагается ряд фрез с круглыми пластинами. CoroMill 200 (рис. 5а) — черновая фреза. CoroMill 300 — фреза малого диаметра для полуфинишной фрезерной обработки на станках с ЧПУ. CoroMill R216 и R216F (рис. 5б) — сферические фрезы для полуфинишной и чистовой обработки. Последняя может фрезеровать материалы с твердостью до HRC 63.

В инструментах малого диаметра, которые по конструктивным причинам не могут быть оснащены вставками, используются сменные вставки, которые фиксируются с помощью резьбы или эластиков (рис. 5в).

класификация фрезер-с чпу-2 (3)

Заслуживают внимания модульные инструменты. Они сконструированы таким образом, что на один и тот же корпус можно устанавливать вставки различной формы, от шариковых и торцевых до дисковых и грибовидных. Это позволяет сэкономить на его стоимости и обеспечивает большую гибкость, однако снижение жесткости негативно сказывается на процессе резания.

Вращающиеся тела и сложные цилиндрические поверхности, такие как кулачки, могут быть созданы с помощью фрезерования. Этот процесс может выполняться на токарно-фрезерном центре или на фрезерном станке с четвертой осью. Инструментами могут быть концевые (рис. 6а), торцевые (рис. 6б, 6в) и дисковые (рис. 6г) фрезы.

класификация фрезер-с чпу-3

Наиболее эффективное удаление большого количества материала может быть достигнуто путем «плунжерной» фрезы. Эти фрезы работают с осевой, а не радиальной подачей. Это делает их менее восприимчивыми к вибрации и позволяет более полно использовать потенциал станка при работе на высоких подачах.

плунжерные фрезы

Выбор оснастки

Основными элементами любой фрезерной оправки являются: конус, кольцо («юбка»), зажимная часть.

фрезерная оправка
Основные типы конуса: 7:24, конус Морзе, HSK. первый вариант является наиболее часто используемым. Станки, оснащенные высокоскоростными шпинделями (более 15 000 об/мин), чаще используют последний тип.

Кольца необходимы для захвата инструмента манипулятором магазина. Существует множество стандартов (MAS 403 BT, DIN 69871-1, Yamazaki.). Зажимная часть предназначена для удержания инструмента и может принимать сотни различных форм.

Цанговые патроны широко используются для зажима концевых фрез малого диаметра (до 20 мм). Они обеспечивают достаточную жесткость зажима и подходят для легких и средних операций. Биение установленного инструмента зависит в первую очередь от точности цанги, которая составляет 0,02 — 0,005 мм. Наиболее распространенной цангой является цанга типа ER с 2 конусами.

цанга типа ER

Фрезы диаметром более 20 мм или с более тяжелыми условиями резания рекомендуется устанавливать на оправки Weldon (плоский цилиндр) с конусом Морзе или оправки с двумя ключами (рис. 7а, 7б).

класификация фрезер-с чпу-4

При работе на высоких скоростях вращения шпинделя (более 10 000 об/мин) одним из основных требований к оправке является высокая и постоянная сила зажима и минимальное биение. Этим требованиям могут отвечать оправки с гидропластическим, гидромеханическим зажимом и термическим зажимом.

В первом типе оправки зажимное давление создается гидропластичным веществом с низкой степенью сжатия, когда винт ввинчивается в корпус. Принцип работы гидромеханической оправки аналогичен первой, но вместо того, чтобы давление создавалось винтом, оно создается специальным насосом.

Последний тип оправки основан на расширении металла при нагревании. В специальную установку индукционного нагрева помещается корпус, в который нагревается и помещается инструмент. После охлаждения посадочный диаметр уменьшается, и инструмент зажимается. Следует помнить, что в эти оправки можно вставлять только твердосплавные инструменты, так как они имеют меньший коэффициент теплового расширения, чем сталь.

Примеры изделий

К примерам изделий на станках с ЧПУ можно отнести резную мебель, декоративные элементы, детали из металла, стекла, пластика, двери, фасады и многое другое.