Co to jest frezowanie?

Co to jest frezowanie?

przemiał

Sprzęt do frezowania

Podczas frezowania części form główne typy frezarek obejmują frezarki poziome, frezarki pionowe, frezarki bramowe i frezarki uniwersalne. Najczęściej stosowane są frezarki pionowe i frezarki uniwersalne, które pozwalają na osiągnięcie dokładności obróbki IT8 lub wyższej oraz chropowatości powierzchni Ra na poziomie 1,6μm. W przypadku frezowania z dużą-prędkością i małą-objętością objętości dokładność przedmiotu obrabianego może osiągnąć IT7, a chropowatość powierzchni Ra może osiągnąć 0,8 μm. Podczas frezowania pozostaje naddatek na obróbkę wykańczającą 0,05 mm i wystarczające jest wykończenie przez montera. Gdy wymagana jest wysoka precyzja, frezowanie jest jedynie procesem pośrednim, a po frezowaniu potrzebne są dalsze procesy wykończeniowe.

Dobór narzędzi frezarskich

Frezowanie to metoda obróbki skrawaniem wykonywana na frezarce za pomocą frezu. Podczas frezowania frez wykonuje główny ruch obrotowy, natomiast przedmiot obrabiany lub frez wykonuje ruch posuwowy. Frez to narzędzie skrawające z wieloma-zębami, dlatego w zależności od frezowanego obiektu wymagane są różne typy frezów.

W przypadku frezowania płaskiego można zastosować walcowe frezy palcowe do frezowania obwodowego lub frezy czołowe do frezowania walcowo-czołowego, jak pokazano na rysunku 3-14. W porównaniu do frezowania obwodowego, frezowanie czołowe wymaga jednoczesnej pracy większej liczby zębów, co skutkuje mniejszą zmiennością grubości skrawania, większą powierzchnią styku pomiędzy frezem a przedmiotem obrabianym, płynniejszym procesem cięcia, a zęby wykańczające we frezach czołowych mogą polerować obrobioną powierzchnię, co skutkuje lepszą jakością obróbki. Ponadto frezy czołowe charakteryzują się dużą sztywnością, a w części skrawającej stosowane są głównie płytki węglikowe, co pozwala na uzyskanie większych parametrów skrawania. Często całą powierzchnię roboczą można obrobić w jednym przejściu, co skutkuje dużą wydajnością produkcji. Dlatego też zastosowanie frezów czołowych na frezarkach pionowych do obróbki powierzchni płaskich lub nachylonych jest szeroko stosowane w obróbce części form.

Metody mocowania i pozycjonowania przedmiotu obrabianego

Główne metody mocowania części na frezarkach to: mocowanie za pomocą imadła-płaskiego; mocowanie za pomocą uniwersalnej głowicy podziałowej; bezpośrednie mocowanie przedmiotu obrabianego na stole roboczym frezarki za pomocą płyty mocującej i śrub; oraz stosowanie specjalnych uchwytów do mocowania w produkcji seryjnej, takich jak następujące uchwyty i mechanizmy kompatybilne z frezarkami:

① Mechanizmy pozycjonujące i podtrzymujące służące do bezpośredniego pozycjonowania i mocowania przedmiotów obrabianych na stole roboczym; mechanizmy zaciskowe typu dźwigniowego-składające się z płytek dociskowych i śrub lub elementów mimośrodowych.

② Ogólne-precyzyjne imadła płaskie-szczękowe do pozycjonowania, zaciskania i mocowania na stole roboczym.

③ Uniwersalne głowice indeksujące montowane na stole roboczym.

④ Stoły-wrzecionowe,-wrzecionowe-poziome i uniwersalne stoły obrotowe z podziałką montowane na stole roboczym frezarki.

⑤ Powszechnie używane ręczne i zmotoryzowane stoły obrotowe.

Przedmioty obrabiane i powierzchnie obrobione, które można frezować, pokazano na rysunku 3-15. Rysunek 3-15(a) przedstawia frezowanie płaskie, rysunki 3-15(b) do 3-15(d) przedstawiają trójwymiarowe frezowanie wklęsłe, a rysunek 3-15(e) przedstawia frezowanie stemplem formującym. Podczas obróbki, ponieważ półwyrób jest w większości sześciościenny, jego dolna płaszczyzna jest często wykorzystywana jako główny punkt odniesienia obróbki, umieszczany na stole frezarki, ograniczający trzy stopnie swobody przedmiotu obrabianego: z (obrót), y (obrót) i z (przesunięcie). Jednocześnie dwie strony przedmiotu obrabianego służą jako płaszczyzny odniesienia pozycjonujące w kierunkach X i Y, aby ograniczyć z (obrót), x (przesunięcie) i y (przesunięcie). Po zamocowaniu przedmiotu wszystkie sześć stopni swobody zostaje całkowicie ograniczone.

Można również zaprojektować i wyprodukować specjalny uchwyt w oparciu o sześć punktów odniesienia pozycjonowania przedmiotu obrabianego. Gdy przedmiot obrabiany jest mocowany w uchwycie do frezowania, należy spełnić następujące podstawowe wymagania:

① Upewnij się, że błędy wymiarowe obróbki każdej obrabianej powierzchni mieszczą się w dopuszczalnym zakresie.

② Zapewnij dokładność kształtu każdej obrabianej powierzchni, tj. upewnij się, że tolerancje kształtu obrabianego przedmiotu spełniają wymagania projektowe.

③ Zapewnij wymagania dotyczące dokładności pozycjonowania pomiędzy obrabianymi powierzchniami.

Parametry frezowania

We frezowaniu głównym ruchem jest obrót frezu, natomiast ruchem posuwowym jest ruch liniowy lub krzywoliniowy przedmiotu obrabianego po stole roboczym. Kluczowe parametry frezowania obejmują prędkość frezowania, prędkość posuwu, głębokość skrawania i prędkość posuwu.

Prędkość frezowania (vₙ) odnosi się do prędkości liniowej krawędzi skrawającej przy maksymalnej średnicy frezu.

Posuwy przy frezowaniu wyrażane są na trzy sposoby:

① Posuw na ząb f_z: Odległość, na jaką obrabiany przedmiot przemieszcza się w kierunku posuwu na ząb, przez który przechodzi frez, mierzona w mm/z. f_z jest podstawą doboru posuwu.

② Posuw na obrót fᵣ: Odległość, na jaką obrabiany przedmiot przemieszcza się wzdłuż kierunku posuwu na obrót frezu, mierzona w mm/obr.

③ Posuw minutowy fₘ: Odległość, jaką frez przemieszcza się względem przedmiotu obrabianego w kierunku posuwu na minutę, mierzona w mm/min. W praktyce fₘ jest powszechnie używane do regulacji szybkości posuwu obrabiarki.

Pomiędzy f_z, fᵣ i fₘ istnieją następujące zależności:

We wzorze n oznacza prędkość frezu w obr./min.

Głębokość skrawania (aₚ) przy frezowaniu to prostopadła odległość przedmiotu obrabianego od obrabianej powierzchni, czyli głębokość, na jaką frez wnika w przedmiot obrabiany.

Szybkość posuwu (vᵢ) odnosi się do względnego przemieszczenia pomiędzy przedmiotem obrabianym a frezem wzdłuż kierunku posuwu w jednostce czasu, mierzonego w mm/min. Jest to związane z prędkością frezu n, liczbą zębów z i posuwem na ząb f_z (w mm/z).

Wzór na obliczenie szybkości posuwu jest następujący:

We wzorze posuw na ząb f zależy głównie od takich czynników, jak właściwości mechaniczne przedmiotu obrabianego i materiałów narzędzia oraz wymagania dotyczące chropowatości powierzchni przedmiotu obrabianego. Gdy materiał przedmiotu obrabianego ma wysoką wytrzymałość i twardość, wysokie wymagania dotyczące chropowatości powierzchni, słabą sztywność przedmiotu obrabianego lub niską wytrzymałość narzędzia, f powinno być mniejszą wartością. Posuw na ząb w przypadku frezów palcowych z węglików spiekanych jest większy niż w przypadku podobnych-frezów walcowo-czołowych ze stali szybkotnącej. Tabela referencyjna dotycząca wyboru posuwu na ząb jest pokazana w Tabeli 3-4.

Tabela 3-4 Tabela referencyjna posuwu na ząb frezów

Jednostka: mm

Prędkość frezowania (vₙ) frezu jest odwrotnie proporcjonalna do trwałości narzędzia T, posuwu na ząb f_z, głębokości skrawania aₚ, głębokości skrawania aₑ i liczby zębów z oraz wprost proporcjonalna do średnicy frezu d. Dzieje się tak, ponieważ wraz ze wzrostem f_z, aₚ, aₑ i z zwiększa się liczba jednocześnie pracujących zębów, co prowadzi do zwiększonego obciążenia krawędzi skrawającej i ciepła, przyspieszając zużycie narzędzia. Dlatego trwałość narzędzia ogranicza wzrost prędkości skrawania. Zwiększenie średnicy frezu poprawia odprowadzanie ciepła, a tym samym odpowiednio zwiększa prędkość frezowania. Tabela 3-5 zawiera wartości referencyjne prędkości frezowania.

Tabela 3-5 Wartości referencyjne prędkości frezu

Jednostka: m/min