Фрезерная обработка на станках с ЧПУ — это процесс, при котором компьютер управляет вращающимся режущим инструментом (фрезой) для удаления материала с заготовки. Режущий инструмент обычно устанавливается на шпинделе и перемещается по линии или кругу. В то время как заготовка помещается на стол и подается на фрезу.
Фрезерование с ЧПУ — это процесс, который помогает создавать очень точные детали. Это один из самых распространенных способов создания таких вещей, как шестерни, винты и другие сложные детали. Другие методы изготовления, такие как лазерная или плазменная резка, обычно не обеспечивают такой же уровень точности.
Мы узнаем больше о фрезеровании, в том числе о том, что это такое и какие типы оборудования используются в процессе. Это поможет вам решить, нужно ли вам использовать услуги по фрезерованию на станках с ЧПУ для производства ваших деталей или есть более дешевые альтернативы.
Содержание
Что такое фрезерование с ЧПУ?
Фрезерование с ЧПУ — это процесс, при котором фрезерный станок с компьютерным управлением используется для создания точной формы. Его часто можно использовать для создания деталей машин или создания декоративных элементов. Это может немного сбивать с толку, поэтому давайте подробнее рассмотрим, что это значит. Одновременно проясним некоторые из наиболее запутанных моментов, связанных с самим термином.
Во-первых, при поиске фрезерных станков люди часто обращаются за услугами по обработке с ЧПУ. Механическая обработка включает в себя как фрезерование, так и токарную обработку, но эти два процесса существенно различаются. Механическая обработка относится к технологии механической резки. Здесь используется физический контакт для удаления материала с использованием самых разных инструментов.
Во-вторых, автоматизированное производство (CAM) использует технологию числового программного управления (ЧПУ). Однако не все системы ЧПУ предназначены для механической обработки. За этими тремя буквами стоит процесс, в котором используются компьютеры для автоматизации процесса резки.
Системы числового управления используются для автоматизации процесса фрезерования, который представляет собой субтрактивный метод производства. Здесь для резки материалов используются вращающийся режущий инструмент.
Фрезерная обработка сложнее, чем точение, потому что фреза постоянно соприкасается с заготовкой и постоянно срезает стружку. Это затрудняет удаление последовательного участка заготовки. При всех видах фрезерования резка с заготовки прерывается потоком стружки переменной толщины.
Фрезерование — это процесс, при котором фреза вращается вокруг заготовки. Когда фреза входит в заготовку, она вызывает удар, который нарушает поверхностное натяжение материала и заставляет его обтекать фрезу. Этот поток (известный как износ) снижает качество готового продукта.
Условия работы фрезы гораздо более требовательны, чем условия, в которых работает фреза при токарной обработке. Это важно понимать, чтобы добиться от фрезы максимально возможной производительности.
Процесс фрезерной обработки на станках с ЧПУ
Мы могли рассмотреть только производственную часть процесс, но взгляд на весь процесс помогает нам получить лучшее представление.
Процесс фрезерной обработки на станках с ЧПУ включает в себя:
- Проектирование деталей в САПР
- Преобразование всех файлов САПР в код для обработки
- Настройка технологического оборудования
- Изготовление деталей
Проектирование файлов САПР и перевод в код
Для создания 3D модели изделия необходимо использовать программу CAD-CAM. Это создаст набор инструкций G-кода, которые можно использовать для создания продукта на нашем оборудовании.
Код доступен для проверки возможностей машины и при необходимости, может быть изменен для лучшего соответствия. С помощью этого кода инженеры технологи также могут моделировать весь процесс резки.
«Проверка дизайна» поможет вам убедиться, что ваши модели точны и могут быть изготовлены. G-код — это способ написания инструкций для машин, но это можно сделать быстрее и проще с помощью современного инженерного программного обеспечения.
Настройка оборудования
Станок с ЧПУ выполняет резку, однако, многие другие задачи, такие как крепление заготовки к столу, требуют помощи оператора станка.
В фрезерных центрах для выполнения работы используются операторы ЧПУ. Однако некоторые новые модели имеют более совершенные системы автоматизации. Они позволяют фрезерным станкам использовать инструменты с приводом, что означает, что их можно менять на лету во время производственного процесса. Это означает меньшее количество остановок, но кто-то все равно должен настроить их заранее.
Оператор в последний раз проверяет программу машины перед тем, как дать ей разрешение на запуск.
Изготовление деталей
Процесс фрезерования используется для вырезания небольших кусочков из куска материала. Фрезерный инструмент, который вращается, входит в контакт с материалом и срезает стружку. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая форма.
Фрезерная обработка делится на несколько различных способов резки.
- Обычное фрезерование
- Попутное фрезерование
Традиционный способ фрезерования заключается в использовании машины, называемой обычным фрезерным станком. В этой машине используются шестерни и двигатель для вращения режущей кромки, разрезающей материал.
Толщина инструмента для удаления стружки со временем увеличивается, что может привести к нагреву инструмента и упрочнению металла. Это может сократить срок службы инструмента и сделать готовый продукт менее качественным. Чтобы избежать этого, инструмент должен быть плотно прижат к заготовке, чтобы она не двигалась.
В новых станках с ЧПУ используется тип фрезерования, называемый «попутным фрезерованием». Этот тип фрезерования имеет подвижную часть, которая движется вверх и вниз, что упрощает создание сложных форм.
Режущая стружка становится тоньше по мере того, как она прорезает материал, что помогает сохранять стружку холодной и предотвращает ее нагрев. Стружка падает позади фрезы, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, что она застрянет и вызовет порезы в других частях заготовки. Горизонтальное фрезерование также создает направленные вниз силы, что помогает уменьшить потребность в зажимах.
В итоге
Фрезерная обработка и его процесс включает в себя выполнение нескольких различных операций для получения желаемого результата. Все зависит от формы конечного продукта и состояния сырья. Одной из распространенных операций является фрезерование. Он помогает придать изделию точную поверхность и добавить несколько элементов, таких как прорези или резьбовые отверстия.
С помощью фрезы вы можете быстро разрезать блок материала, чтобы придать ему форму, используя сначала инструменты большего размера. Затем, используя инструменты меньшего размера, вы можете закончить работу, обрезав блок до нужного размера.
Точность фрезерования важна для изготовления точных и гладких деталей. Обычно это делается на последнем этапе, когда технические допуски и шероховатость поверхности очень высоки.
Что такое встречное и попутное фрезерование?
Фрезерная обработка при фрезеровании цилиндрическими или дисковыми фрезами. Различают два вида фрезерования: встречное (фрезерование против подачи) и попутное фрезерование (фрезерование вдоль подачи). Встречное фрезерование более распространено, потому что оно позволяет фрезе двигаться более свободно и выполнять более точные разрезы. Попутное фрезерование используется, когда фрезе необходимо много двигаться, например, при фрезеровании вокруг угла.
Встречное фрезерование — это процесс, при котором фреза и заготовка движутся в противоположных направлениях в точке контакта (рис. 15, а, 6).
Попутное фрезерование — это процесс, при котором фрезерование производится при одинаковом направлении вращения фрезы и движения заготовки в точке касания (рис. 15, в, г).
Во время встречного фрезерования толщина среза изменяется от нуля при входе зуба в точке А до максимального значения при выходе зуба из контакта с обрабатываемой заготовкой в точке В. При попутном фрезеровании толщина среза изменяется от максимальной величины в момент входа зуба в контакт с обрабатываемой заготовкой в точке В до нуля при выходе в точке А.
При встречном фрезеровании процесс резки более плавный, поскольку толщина реза увеличивается постепенно, а не резко. Это приводит к более спокойному процессу резки, так как нагрузка на машину также постепенно увеличивается.
При попутном фрезеровании удар, который зуб оказывает на заготовку, влияет на глубину реза. Это связано с тем что именно в этот момент зуб делает самый глубокий рез. Выполняется на станках с достаточной жесткостью и виброустойчивостью и без зазора в стыке ходового винта и маточной гайки продольной подачи стола.
При попутном фрезеровании значение угла наклона главной режущей кромки будет положительным, при встречном — отрицательным (независимо от направления подъема винтовой канавки).
Фрезерная обработка — наладка и настройка станка
Для получения максимальной отдачи от фрезерной обработки важно провести предварительную работу. Сюда входит изучение чертежа детали, технологической карты обработки, ее наладку и настройку.
Наладка – это комплекс мероприятий, обеспечивающих правильную установку инструмента и заготовки на станке и их взаимное расположение. Это может включать установку оправки на станок, установку фрезы и регулировочных колец на оправку, а также проверку биения фрезы.
Настройка фрезерного станка заключается в установке нужного числа оборотов шпинделя, заданной скорости подачи и глубины фрезерования.
Для установки и крепления цилиндрической фрезы к оправке, оптимальный размер подбирается исходя из условий обработки. Этот размер затем устанавливается на оправку и необходимый диаметр оправки выбирается исходя из диаметра отверстия фрезы.
Важно обратить внимание на вибрации, которые могут возникнуть в процессе фрезерования. Эти вибрации могут привести к повреждению оборудования и снижению качества продукции. Наличие вибраций может отрицательно сказаться на шероховатости обрабатываемой поверхности и долговечности фрезы. В том числе и на сроке службы станка.
Вибрации при фрезеровании вызываются в первую очередь неравномерностью самого процесса фрезерования. Для уменьшения или устранения вибраций важно стремиться к тому, чтобы число одновременно работающих зубьев фрезы было как можно больше.
При фрезеровании цилиндрическими фрезами скорость вращения лезвий должна быть одинаковой, чтобы детали вырезались равномерно. При фрезеровании концевыми фрезами иногда возможно применение асимметричной схемы фрезерования. В этом случае интенсивность вибрации снижается. Кроме того, может быть полезно использовать фрезы с неравномерным шагом зубьев по окружности. Так же следует обращать внимание на соответствующие геометрические параметры для данных условий фрезерной обработки.
Вибрации могут быть вызваны такими вещами, как ослабленные крепления, поперечные направляющие, гайки на серьгах и стволе, а также неправильная установка фрезы. Иногда необходимо использовать специальные устройства для снижения вибраций, называемые виброгасителями.
Во всех случаях брака важно выявить и устранить первопричины проблемы. Если проблема не устранена, нужно обратиться к мастеру.
Качество и точность изготовленных деталей
Под точностью мы понимаем соответствие между параметрами обрабатываемой детали и параметрами, указанными на чертеже.
Существует множество факторов, которые могут повлиять на точность процесса фрезерования. Немногие исследовательские институты обладают опытом, позволяющим справиться со ними.
Ошибки, связанные со станком, могут привести к снижению производительности. Это связано неправильными настройками станка, упругой деформацией заготовки и износом инструментов и другого оборудования.
Ошибки могут возникать из-за неточных производственных процедур или физических характеристик используемого оборудования. Это может привести к дефектам готового продукта, таким как неточные размеры или неточная форма.
В массовом производстве точность необходима для обеспечения точности станка и последующего удаления пробной стружки. Это делается за счет использования сверки заготовок и индивидуальных измерений. При этом точность обеспечивается методом последовательных приближений.