Frezowanie detali: znalezienie odpowiedniej frezarki do obróbki

Frezy: Od prędkości, prędkości skrawania i posuwu

Proces skrawania charakteryzuje się tym, że narzędzie frezujące z geometrycznie zdefiniowanymi krawędziami tnącymi jest wprawiane w ruch obrotowy w celu usunięcia materiału z przedmiotu obrabianego.

Frezowanie charakteryzuje się tym, że krawędzie tnące frezu nie są zaangażowane na całym obwodzie, ale co najmniej jedno cięcie jest przerywane przy każdym obrocie narzędzia na krawędź tnącą. Odpowiedni termin techniczny jest przysłowiowy, ponieważ jest to "cięcie przerywane". Ciągłe "wchodzenie i wychodzenie" powoduje ciągłe naprzemienne obciążenia termiczne i mechaniczne na krawędziach tnących. Obciążenia, które muszą być odpowiednio absorbowane przez ten dynamiczny system przedmiotu obrabianego, narzędzia i obrabiarki, są ogromne i ostatecznie decydują o konkurencyjności. Ten dynamiczny trójkąt sił określa precyzję komponentów, jakość ich powierzchni i opłacalność procesu obróbki. I to właśnie tutaj pojawia się fascynacja procesem frezowania, gdy kontury od prostych do złożonych, materiały od miękkich do bardzo twardych i powierzchnie od szorstkich do błyszczących są obrabiane z półfabrykatu "jak masło".

Powinieneś znać te procesy frezowania

Niemiecki Instytut Normalizacyjny (DIN) dzieli procesy frezowania na kategorie w zależności od rodzaju wytwarzanej powierzchni przedmiotu obrabianego, kinematyki procesu cięcia i profilu narzędzia frezującego:

• Frezowanie czołowe: Frezowanie z posuwem prostoliniowym w celu uzyskania płaskich powierzchni. Rozróżnia się frezowanie czołowe, frezowanie obwodowe i frezowanie obwodowe czołowe.
• Frezowanie spiralne: Spiralny ruch posuwowy wytwarza spiralne powierzchnie na obrabianym przedmiocie, np. gwinty i ślimaki cylindryczne.
• Frezowanie: Frez z profilem referencyjnym wykonuje ruch frezowania obwiedniowego jednocześnie z ruchem posuwowym.
• Frezowanie profilowe: Użycie narzędzia o kształcie specyficznym dla obrabianego przedmiotu. Służy do wytwarzania prostych (ruch posuwowy prosty), obrotowo symetrycznych (ruch posuwowy kołowy) i profilowanych powierzchni zakrzywionych w dowolnej płaszczyźnie (kontrolowany ruch posuwowy).
• Frezowanie kształtowe: W tym przypadku ruch posuwowy jest kontrolowany w płaszczyźnie lub przestrzennie, tworząc w ten sposób pożądany kształt przedmiotu obrabianego.

Oprócz różnych procesów frezowania, rozróżnia się również frezowanie wznoszące i frezowanie z podcięciem, w zależności od kierunku obrotu narzędzia i posuwu.

• Frezowanie zsynchronizowane: Kierunek obrotu frezu i ruch przedmiotu obrabianego są wyrównane w obszarze sprzężenia narzędzia.
• Frezowanie w górę: Kierunek obrotu frezu i ruch przedmiotu obrabianego w obszarze zazębienia narzędzia są w przeciwnych kierunkach.

W bezpośrednim porównaniu, grubość wiórów zmniejsza się stopniowo między wejściem i wyjściem krawędzi skrawającej podczas frezowania wznoszącego, co również zmniejsza siłę skrawania i zapobiega tak zwanym efektom sprężynowania. Ponadto nie występują wibracje drgań. Generalnie skutkuje to lepszą jakością powierzchni, dlatego proces ten jest preferowany do obróbki wykańczającej.

Złożone geometrie: Jak działa produkcja komponentów

Przez dziesięciolecia frezowanie było metodą wybieraną w obróbce metali do produkcji brył geometrycznych z surowych części. W tym celu przedmiot obrabiany jest mocowany i obrabiany za pomocą wymaganych narzędzi frezarskich. W zależności od typu maszyny, odbywa się to poziomo - wrzeciono z narzędziem jest wprowadzane z boku - lub pionowo. W tym przypadku wrzeciono jest wprowadzane od góry. Na maszynach cnc z kinematyką w głowicy frezarskiej, narzędzie może być podawane do przedmiotu obrabianego w dowolnej pozycji kątowej. Ostatecznie to element decyduje, która orientacja jest lepsza. Przykładowo, opad wiórów jest znacznie lepszy w przypadku frezowania poziomego, co jest zaletą podczas obróbki otworów.

3, 4 lub 5 osi: wszystko zależy od obrabianego przedmiotu

W swojej najprostszej konstrukcji frezarki są przeznaczone do obróbki 3-osiowej: Narzędzie porusza się po obrabianym przedmiocie w kierunkach X, Y i Z. W maszynach 4-osiowych dodawana jest oś obrotowa - jako oś B we wrzecienniku, w stole lub w postaci dołączonej głowicy dzielącej. Umożliwia to ustawianie narzędzi pod kątem bez konieczności wcześniejszego ponownego zaciskania narzędzia, jak ma to miejsce w przypadku frezowania 3-osiowego. Druga oś obrotowa umożliwia frezowanie 5-osiowe. W tym przypadku obrabiany przedmiot można ustawić w niemal dowolnym kierunku. Narzędzie frezujące może dosięgnąć pięciu boków i wyprodukować element niemal w całości. Proces ponownego mocowania jest wymagany tylko do obróbki co najwyżej szóstej strony. Frezowanie 5-osiowe symultaniczne, w którym wszystkie osie są interpolowane, wyewoluowało z frezowania 5-osiowego. Jeśli kinematyka jest umieszczona w stole, obrabiany przedmiot jest przesuwany w sposób ciągły we wszystkich kierunkach, podczas gdy narzędzie frezujące usuwa materiał. W przypadku kinematyki głowicy, druga oś obrotowa również znajduje się w głowicy frezarskiej. Skutkuje to tak zwanymi powierzchniami o dowolnym kształcie, które są powszechne na przykład w produkcji form. Z biegiem czasu frezowanie rozwinęło się w niezwykle zaawansowaną technologię obróbki skrawaniem o specjalnych właściwościach. Na przykład frezowanie z dużą prędkością wykorzystuje znacznie wyższe prędkości wrzeciona do produkcji powierzchni o wyższej jakości - co zwiększa produktywność, ponieważ zmniejsza się ilość wymaganej obróbki końcowej.