Руководство по 15 основным типам фрезеров и их промышленному применению

Фрезерование - это процесс обработки, при котором используется вращающийся резец для удаления материала с заготовок. В отличие от точения, которое в основном создает вращательную симметрию, фрезерование может создавать сложные геометрии, включая плоскости, кривые, канавки и отверстия. Его универсальность и точность делают его незаменимым в аэрокосмической, автомобильной промышленности, производстве пресс-форм, производстве медицинских устройств и многих других отраслях.

Процесс фрезерования включает в себя четыре критических элемента:

• Заготовка: Исходный материал, подвергаемый механической обработке, обычно металл, но также пластмассы или композиты.
• Фреза: Вращающиеся инструменты с одной или несколькими режущими кромками, которые удаляют материал. Выбор зависит от конкретных требований к обработке.
• Фрезерный станок: Оборудование, которое обеспечивает мощность и управление, закрепляя заготовки при перемещении резца. Современные системы ЧПУ обеспечивают высокоточную автоматизированную работу.
• Параметры резания: Переменные, включая скорость, скорость подачи и глубину резания, которые напрямую влияют на качество и эффективность.

Методы фрезерования можно разделить по движению резца (торцевое фрезерование, периферийное фрезерование) или по геометрии заготовки (фрезерование поверхности, контурное фрезерование). Ниже мы подробно рассмотрим пятнадцать основных вариантов фрезерования.

Этот метод чистовой обработки поверхности использует торцевые фрезы с режущими кромками на торцевой поверхности инструмента. Вращающийся резец постепенно удаляет материал для создания плоских, гладких поверхностей, что особенно эффективно для больших заготовок, таких как основания пресс-форм или станины станков.

Инструмент: Торцевые фрезы большого диаметра с торцевыми режущими кромками.

Применение: Чистовая обработка поверхности больших компонентов, создание точных плоских поверхностей, обработка выемок и уступов путем выравнивания и сглаживания материала.

Используя пазовые фрезы или концевые фрезы, напоминающие дисковые пилы, этот процесс вырезает каналы определенной ширины и глубины в заготовках, обычно применяемые для шпоночных пазов и Т-образных пазов.

Инструмент: Пазовые фрезы (периферийные режущие кромки) или концевые фрезы (боковые режущие кромки).

Применение: Обработка различных типов канавок, включая шпоночные пазы, Т-образные пазы и направляющие.

Очень универсальные концевые фрезы режут как торцевыми, так и боковыми кромками, выполняя как торцевое, так и периферийное фрезерование. Способные к вертикальному врезанию или боковой резке, они обрабатывают сложные контуры, кривые, отверстия и пазы.

Инструмент: Концевые фрезы с режущими кромками на торце и боковых сторонах.

Применение: Сложные геометрии, включая профили, криволинейные поверхности, отверстия и пазы.

Специализированные резьбовые фрезы с несколькими режущими кромками создают точные внутренние и внешние резьбы посредством вращательного и винтового движения подачи, известные своей точностью и качеством поверхности.

Инструмент: Многокромочные резьбовые фрезы, способные к полному формированию резьбы.

Применение: Высокоточное нарезание резьбы по различным материалам и размерам, включая сложные конструкции.

Этот метод обработки боковых стенок обычно использует концевые фрезы для создания вертикальных поверхностей под углом 90°, таких как уступы и плечики.

Инструмент: Концевые фрезы.

Применение: Обработка перпендикулярных боковых поверхностей и прямоугольных элементов.

Используя боковые или концевые фрезы, это удаляет тонкие слои материала с краев заготовки для создания плоских или контурных боковых поверхностей.

Инструмент: Боковые фрезы или концевые фрезы.

Применение: Чистовая обработка кромок и удаление тонких слоев материала.

Многокромочные шаровые инструменты повторяют сложные контуры по нескольким осям, часто требуя управления ЧПУ для сложных 3D-поверхностей, таких как формы и штампы.

Инструмент: Многокромочные шаровые фрезы.

Применение: Сложные контуры и детализированные поверхности при изготовлении пресс-форм и прецизионных компонентов.

Используя большие тонкие дисковые пилы с многочисленными зубьями, этот быстрый процесс «прорезания» создает узкие пропилы посредством прямых или поверхностных резов.

Инструмент: Тонкие дисковые пилы.

Применение: Создание узких пазов и разделительных резов.

Управляемая компьютером обработка преобразует CAD-модели в траектории инструмента, обеспечивая автоматизированное производство сложных геометрий, выходящих за рамки ручных возможностей.

Инструмент: Инструменты с компьютерным управлением.

Применение: Высокоточная автоматизированная обработка сложных компонентов.

Специализированные зуборезные фрезы или долбяки обрабатывают зубья шестерен, при этом простые шестерни изготавливаются вручную, а сложные версии требуют оборудования с ЧПУ.

Инструмент: Зуборезные долбяки или фасонные резцы.

Применение: Производство цилиндрических, конических и косозубых шестерен.

Создание скошенных кромок и угловых элементов требует конических фрез или инструментов с регулируемым углом, установленных на наклонных шпинделях или многоосевых станках.

Инструмент: Конические фрезы или резцы с регулируемым углом.

Применение: Фаски, угловые канавки и скошенные кромки.

Специальные профильные резцы или общие инструменты создают детализированные контуры поверхности, широко используемые в автомобильной, аэрокосмической и инструментальной промышленности, обычно с использованием станков с ЧПУ.

Инструмент: Резцы с пользовательским профилем или общего назначения.

Применение: Детализированные контуры поверхности при прецизионном производстве.

Два резца, установленные на одном валу, одновременно обрабатывают параллельные поверхности, пазы или канавки, удваивая производительность для таких элементов, как противоположные шпоночные пазы.

Инструмент: Параллельно установленные двойные резцы.

Применение: Обработка параллельных поверхностей и создание противоположных элементов.

Основные горизонтальные резцы создают плоские прямоугольные элементы посредством простого удаления материала.

Инструмент: Горизонтальные дисковые фрезы.

Применение: Простая обработка плоских поверхностей и уступов.

Несколько резцов на одном валу одновременно обрабатывают разные поверхности, оптимизируя эффективность массового производства, несмотря на более сложную настройку.

Инструмент: Многоинструментальные оправки.

Применение: Высокообъемное производство идентичных компонентов.

Фрезерование используется практически во всех производственных секторах, включая:

• Аэрокосмическая промышленность: Компоненты двигателей, каркасы самолетов, шасси
• Автомобилестроение: Блоки двигателей, головки цилиндров, коленчатые валы
• Инструментальная оснастка: Литьевые формы, литье под давлением, штамповочные штампы
• Медицина: Замена суставов, зубные имплантаты, хирургические инструменты
• Электроника: Компоненты, печатные платы, корпуса

Новые технологии фрезерования включают:

• Высокоскоростное фрезерование: Повышенная скорость резания для повышения эффективности и качества обработки
• 5-осевое фрезерование: Расширенные геометрические возможности за счет координации по нескольким осям
• Интеллектуальное фрезерование: Интеграция датчиков и ИИ для оптимизации процесса
• Экологичное фрезерование: Экологически чистые охлаждающие жидкости и материалы инструментов

Являясь краеугольным камнем производства, фрезерование продолжает развиваться благодаря технологическим достижениям, которые расширяют его точность, эффективность и экологическую устойчивость, обеспечивая его неизменную роль в промышленном производстве.