Урок 5.2РезатьГлава 5 · Механическая обработка

Фрезерование

Вращающаяся многозубая фреза движется над неподвижной деталью

Фрезерование вырезает деталь вращающейся фрезой с несколькими зубьями, пока заготовка перемещается мимо неё. Оно создаёт плоские поверхности, пазы, карманы и почти любую 3D-форму: фрезеруют плоскости блоков двигателей, формы для литья пластмасс и алюминиевые корпуса многих ноутбуков. Это самый универсальный процесс механической обработки.

Фото: Impressionmanufacturer, CC BY-SA 4.0, через Wikimedia Commons

Фрезерование · вид сбоку и траектория инструмента сверху, 5 шаговНомера в кружках соответствуют шагам ниже. Левый вид показывает рез сбоку; правый показывает, как ведут фрезу, если смотреть сверху.

Фрезерование за минуту от MecMade

Как это работает

Зажмите заготовку. Тиски (зажим с винтовым приводом) или болты прочно удерживают заготовку на столе станка, потому что силы резания велики.
Раскрутите фрезу. Шпиндель вращает фрезу с несколькими режущими кромками (зубьями). Скорости — от нескольких сотен об/мин (оборотов в минуту) для больших фрез по стали до 20 000 и более для малых по алюминию.
Задайте глубину. Фрезу опускают на глубину резания — от нескольких десятых долей миллиметра при чистовой обработке до нескольких миллиметров при черновой.
Подайте деталь. Стол перемещает деталь под фрезой. Каждый зуб откусывает небольшой кусочек, обычно толщиной 0,05–0,2 мм, и отбрасывает его в виде стружки.
Следуйте траектории. Программа ЧПУ (числового программного управления: станок следует закодированным координатам) ведёт фрезу по осям X, Y и Z. Она прочерчивает контуры и выбирает карманы за много проходов, сначала начерно, в конце начисто, и автоматически меняет фрезы.

Ключевые факты

Материалы: Металлы (алюминий, сталь, титан, латунь), пластики, дерево, композиты
Типичные детали: Кронштейны, корпуса, блоки двигателей, формы и штампы, картеры коробок передач, прототипы
Размер детали: От нескольких миллиметров до нескольких метров на больших портальных станках (детали крыльев самолётов)
Точность: Обычно ±0,01–0,05 мм; около ±0,005 мм на прецизионных станках
Качество поверхности: Обычно Ra 0,8–3,2 мкм (Ra — средняя шероховатость; 1 мкм — тысячная доля миллиметра), с видимыми линиями траектории
Подходящая партия: От единичных изделий и прототипов до тысяч деталей
Стоимость оснастки и оборудования: Фрезы стоят от десятков до сотен долларов; станки — от нескольких тысяч долларов (ручные) до сотен тысяч и больше (5-осевые с ЧПУ)
Скорость: От минут до часов на деталь, в зависимости от того, сколько материала нужно удалить

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны

Делает почти любую форму: плоские поверхности, пазы, карманы, 3D-поверхности
Оснастка под конкретную деталь не нужна: для новой конструкции нужна только новая программа
Точно и повторяемо, легко автоматизируется
Работает с большинством твёрдых материалов

Ограничения

На больших объёмах медленнее и дороже на деталь, чем литьё или формование
Может превратить в стружку большую часть исходной заготовки
Внутренние углы всегда сохраняют радиус, потому что фреза круглая
Глубокие узкие полости — это трудно: длинные тонкие фрезы гнутся и вибрируют

Где применяется

АвиацияНервюры и лонжероны крыла, картеры двигателей, кронштейны, фрезерованные из цельного алюминия или титана
АвтомобилестроениеБлоки двигателей и головки цилиндров (плоскости), корпуса коробок передач, прототипы
ОснасткаФормы для литья пластмасс, пресс-формы для литья под давлением, штампы
ЭлектроникаКорпуса ноутбуков и телефонов, радиаторы, корпуса приборов
МедицинаКоленные и тазобедренные имплантаты, хирургические инструменты

Как узнать процесс

Тонкие параллельные линии или перекрывающиеся дуги на плоских поверхностях: траектории фрезы.
Скруглённые внутренние углы в карманах, соответствующие радиусу фрезы.
Крупные круговые завитки на больших плоских поверхностях и мелкие гребешки на изогнутых 3D-поверхностях.

Сравните с

Токарная обработка5.1вращается деталь, а не инструмент, поэтому точение делает круглые детали быстрее и дешевле.Сверление5.3сверло только входит прямо вглубь, делая отверстия; фреза ещё и движется вбок.Электроэрозионная прошивка6.6разрушает искрами, а не резанием, добираясь до острых внутренних углов и закалённой стали, с которыми фрезерование справляется с трудом.

Смотрите

Autodesk Fusion · Основы фрезерования для начинающих

Sandvik Coromant · Крупный план работающей фрезы

DMG MORI · 5-осевой обрабатывающий центр (фрезерный станок с ЧПУ, способный ещё и наклонять деталь), показанный его производителем

Practical Machinist · Настоящие 5-осевые резы, вырезающие сложные детали

Смотреть реальные фото

Википедия: Milling (machining) — фрезы, фрезерные станки и обрабатывающие центры
Поиск фотографий в Wikimedia Commons

Запомните

При фрезеровании фреза вращается, а станок перемещает деталь или фрезу по запрограммированной траектории.
Каждый зуб откусывает небольшой кусочек, поэтому фреза с большим числом зубьев может работать с большей подачей.
Скруглённые внутренние углы и тонкие линии траектории — признак фрезерованной детали.