Фрезерне обладнання

Фрезерні роботи (фрезерування) – один з класичних видів металообробки. Під нею розуміють процес обробки металів механічними методами з метою отримання різноманітних виробів із заданими розмірами і співвідношеннями. У число видів металообробки входять токарна обробка, фрезерування, різання, свердління, гнуття, а також широкий спектр розточувальних, шліфувальних, слюсарних і зварювальних робіт.

При фрезеруванні металообробка проводиться різанням за допомогою фрези, обробної площині, лиски і пазів. Фреза – це колесоподібний зубчастий ріжучий інструмент з великим числом лез, обертанням якого з високою швидкістю здійснюється пошарове зняття металу в потрібному місці. Висока продуктивність цих робіт привела до їхн найширшого поширення, особливо у багатосерійних виробництв з їхньою потребою в величезних кількостях однакових деталей, виготовлених із заданою, нерідко дуже високою, точністю і мінімальними витратами робочого часу на одиницю виробленої продукції.

Фрезерування як процес являє суму двох рухів – обертального, яке здійснює фреза, і поступального, яке виконує оброблювана заготовка. Устаткування, на якому обробляють заготовки, називається фрезерним верстатом, винахідником якого є англієць Елі Уітні, який запатентував його в 1818 році.

Роботи, що виконуються на фрезерних верстатах, сьогодні незмірно різноманітніше, ніж за часів, коли вони велися вручну, завдяки комп'ютеризації фрезеровочного процесу, що стала основою головних досягнень металообробки.

Відповідно до положення шпинделя верстата фрезерування може бути горизонтальне і вертикальне. Сучасні верстати, виконані за універсальною схемою, дозволяють здійснювати обидва види фрезерування, а також фрезерування під різними заданими кутами; при цьому використовуються надзвичайно різноманітні інструменти.

Різні типи фрези використовують для різних типів робіт: кінцеві, торцеві, фасонні, периферійні та ін. Кінцевим фрезеруванням отримують пази, канавки, колодязі і ряд інших варіантів обробки; торцевими фрезерують великі поверхні; фасонним обробляють профілі і виготовляють деталі типу шестерень, багетів та ін. Окремий вид фрези – дисковий. Його застосовують для відрізання.

Розподіл фрезерування на види здійснюється також у напрямку обертання фрези і буває:

●     Попутним, «під зуб» - з підминання фрезою заготовки та отриманням високоточних поверхонь, що загрожує вириванням заготовки з утримувачів при значному знятті матеріалу;

●     Зустрічним, «на зуб», при якому ріжуча кромка рухається зустрічно заготівлі – точність при цьому страждає, але продуктивність зростає. У практиці фрезерних робіт використовуються обидва цих вида – попутна при чорновий (попередій) обробці і зустрічна при чистовій (остаточній).

Сучасне фрезерування проводиться на верстатах з числовим програмним управлінням (ЧПУ), що забезпечують автоматичний режим роботи за заданою програмою.

Процес фрезерування починається з підготовчого етапу, на якому фрезерувальник підбирає фрезу і надійно закріплює її на шпинделі верстата. Далі шпиндель приводиться в обертання з невеликою швидкістю, і деталь підводиться до фрези до найменшого її торкання. Потім заготовка відводиться, шпиндель зупиняється для завдання необхідної глибини різання. Фреза знову включається, деталь на станині підводиться до неї – фрезерування почалось.

Під час роботи над однією заготівлею фрезерувальник зазвичай використовує набір фрез – це підвищує продуктивність роботи. Розміри фрез підбираються згідно необхідних стандартів точності: при чорновому фрезеруванні він відповідає квалитету 11-12, а при заключній – 8-9. В ряд випадків квалітет обробки відповідає значенням 7 або 8.

Поняття це поєднує дві складові – гравірування і фрезерування. Про фрезерування сказано вище, а гравірування – це ручне або механічне нанесення на поверхні різних матеріалів, зазвичай металу і каменю, написів, малюнків або орнаментів.
Дві головні техніки гравіювання – штрихове гравірування і обронне різьблення. Перша – це сукупність штрихових і контурних ліній, що виконуються штихелями. Другий – це рельєф, елементи якого об'ємно оброблені, а фон заглиблений.
У роботах такого роду, ручних і особливо автоматичних, широко застосовуються фрези, тому їх і називають гравіювально-фрезерними.

Фрезерування на верстатах з ЧПУ – відносно новий вид обробки, попередником якого є важільні системи, які забезпечували виконання елементарних послідовностей операцій без прямої участі фрезерувальника. У наші дні роль його виконує комп'ютер, а професія фрезерувальника стала професією оператора, який верстатом через написані для цього програми.

ЧПУ-обробка матеріалу підвищує продуктивність робіт, відсоток браку при них набагато нижче, ніж при звичайному фрезеруванні. Головна ж її перевага – масовий випуск деталей складної об'ємної конфігурації. Саме завдяки таким верстатам стало можливим створення сучасних високоавтоматизованих виробництв, будь то випуск автомобілів чи літаків. Без них неможливо точне приладобудування і все, що з ним пов'язано – від сучасних ліній виробництва харчових продуктів та медпрепаратів до ракетно-космічної техніки.

Головний плюс верстата з ЧПУ – його здатність виконувати 3D-фрезерування, при якому відразу кілька фрез різного виду рухаються в різних площинах і одночасно працюють над однією деталлю. Основою для цієї філігранної роботи служить створена оператором верстата 3D-модель деталі.

Це найбільш сучасний вид фрезерування виконується на верстаті з ЧПУ. Вартість обладнання для нього на порядок вище, ніж у будь-якого іншого фрезерувального. Проте її компенсує найвищий клас точності і швидкість виготовлення одиниці продукції. Лазерні ЧПУ-верстати відмінно справляються зі звичайним фрезеруванням і здатні виготовляти деталі найвищого класу складності завдяки унікальному способу фрезерування – випалювання заготовки, після закінчення якої для завершення роботи над деталлю досить шліфування кромки, яку також виконує лазер.