Фрезеровка деталей на лазерном или токарном станке

Фрезеровка — это процесс обработки деталей специальной установкой. Этот вид работ очень широко распространён наравне с токарной обработкой или сверлением. Заготовка, которой придают форму на таком аппарате, может быть выполнена из различных материалов. Фреза представляет собой острый инструмент с зубчатыми колёсами. При запуске, изделие начинает вращаться с большой скоростью и стачивать в нужном месте поверхность заготовки.

Краткая история развития

Ранее за аппаратом постоянно стоял человек и управлял процессом обработки, по этой причине процент брака был большим. С развитием технологий и микропроцессорной техники создавались аппараты, которые уменьшили до минимума вероятность человеческого фактора. Сначала внедрялось программно-числовое управление, а в последнее время на станках фрезу (рабочий инструмент) заменили лазером. Такой способ снижает количество брака и позволяет точнее изготавливать деталь или выполнять фрезеровку отверстий.

В том числе современный станок, у которого рабочим инструментом является лазер, не требует токарной подготовки. Это привело к появлению нового термина «фрезерно-токарная обработка».

Виды фрезерования

В зависимости от применяемого устройства, возможно разделить фрезеровку на два вида:

  • Механическая;
  • лазерная.

Дополнительно существует классификация по следующим признакам:

  • Тип инструмента, который используется. Различают концевые, периферийные, фасонные и торцевые.
  • Движение фрезы относительно перемещения детали. Если направление подачи заготовки и вращения режущего инструмента совпадают, то такая фрезеровка называется попутной. При движении заготовки относительно вращения фрезы в противоположном направлении -встречной.
  • Местоположение основания обрабатываемой детали. Заготовка закрепляется горизонтально, вертикально или наклонно.

Механизмы для обработки металла

Фрезерная обработка металла происходит определённым способом. Способ выбирается в зависимости от типа аппарата, сложности необходимой геометрии детали, материала заготовки.

Производство на токарном станке

Фрезерование на токарном станке начинается с подбора рабочего инструмента, а затем выбранная фреза надёжно закрепляется. Производство детали происходит в несколько этапов:

  1. Включается на малое кручение шпиндельный элемент, и к инструменту придвигается заготовка с минимальным касанием;
  2. зафиксированная деталь на основании отводится в сторону, и останавливается крутящийся шпиндельный элемент;
  3. устанавливается нужная глубина фрезеровки;
  4. включается вращение шпиндельного элемента;
  5. перемещается вручную основание, на котором зафиксирована заготовка, до прикосновения с фрезой.

Чтобы фрезеровать заготовку, необходим набор из нескольких инструментов. Это нужно, чтобы улучшить качество получаемой стальной детали. В зависимости от необходимой точности резки выбирается размер фрезы.

Числовое программное управление

В специальных аппаратах рабочий выполняет роль оператора, который взаимодействует с устройством при помощи программного обеспечения. Таким образом, происходит повышение точности, производительности, уменьшение брака. Современные станки с ЧПУ позволяют осуществлять операцию фрезерования в трёх плоскостях.

Перед началом на таком станке работником создаётся трёхмерная компьютерная модель изделия. При запуске программы, устройством выполняется обрабатывание заготовки для получения требуемого результата. Для выполнения работ по фрезерованию металла на таком станке необходимо иметь больше специальных знаний, чем на обычном.

Лазерный рабочий инструмент

Лазерная обработка деталей используется только в устройствах с ЧПУ. Такие аппараты дорогие, но позволяют с максимальной точностью моделировать и изготавливать изделия. Это может быть необходимо для некоторых мелких деталей. В том числе значительно снижается время производства. Такие аппараты позволяют получать как обычные изделия со сложной геометрией, так и при художественной фрезеровке металла. Возможны сложности только с производством у детали круглой формы.

Фрезеровальные работы станком осуществляются двумя методами:

  • Заготовка выжигается с помощью теплового лазера. Следующим шагом шлифуется кромка.
  • Лазер во время шлифования несколько раз проходит над одним и тем же участком и стачивает плавно слои металла.

После обработки деталь имеет гладкую поверхность и поэтому нет необходимости её дополнительно шлифовать.

Фрезеровка изделий из титана

Титан сложнее обрабатывать, чем заготовки, например, из стали. Происходит это по той причине, что теплопроводимость у этого металла меньше, и поэтому во время обработки заготовка сильнее нагревается.

Специалисты, которые занимаются фрезеровочными работами, применяют следующие способы для качественной обработки титановой детали:

  • Максимально уменьшается область прикосновения заготовки и фрезы;
  • выбирается инструмент с острой режущей частью и у которого много зубцов;
  • вылетающие опилки должны быть небольшой толщины;
  • сначала выполняется дуговое фрезерование;
  • после того как инструмент прошёл по заготовке, снимается фаска под углом в 45 градусов;
  • применяется фреза, у которой большой задний угол;
  • внимательно наблюдается глубина всех осей, а при небольшой толщине детали уменьшается;
  • в диаметре инструмент не более 70% от подобранного глазом;
  • используются фрезы, работающие на высокой скорости.

Отличия Лазерной и Фрезерной ЧПУ обработки.

Как лазерная так и фрезерная ЧПУ обработка производится на ЧПУ станках, управляемых компьютером. Также эти виды обработки имеют единый подход к подготовке компьютерного макета, однако это принципиально разные технологии обработки листовых материалов.

 1. Основным отличием в обработке листовых материалов являются принципиально разные «режущие» инструменты. В случае Лазерной обработки применяются газовые СО2 лазеры, мощностью 100 Вт. Фрезерные ЧПУ станки снабжены высокооборотными шпинделями с водяным охлаждением, мощностью 2,5 Квт. Для них, в качестве режущего инструмента, используются различные фрезы (концевые, конусные, шаровые, профильные).

2. В отличие от лазерных двухкоординатных станков, фрезерные ЧПУ станки имеют дополнительную третью координату, что позволяет задавать поверхность обработки и создавать сложные трехмерные объекты.

3. Лазерный ЧПУ станок обрабатывает один лист материала, вне зависимости от его толщины. Фрезерная обработка позволяет раскраивать сразу несколько листов за один технологический цикл.

4. Лазерная ЧПУ обработка не позволяет производить резку «под углом» ЧПУ фрезеровка даёт возможность получать детали как с положительными, так и с отрицательными углами торцов реза. Более того, есть возможность создавать любую геометрию торцов и поверхности детали.

5. При лазерной резке изменяются физико-химические свойства обрабатываемых материалов в локальной области обработки. Фрезерная технология лишена этого недостатка.

6. Лазерный луч не оказывает «давления» на материал, что позволяет раскраивать и гравировать хрупкие(древесный шпон) и эластичные(плёнка, листовой силикон…) листовые материалы. Обработка по технологии фрезеровки таких материалов либо невозможна, либо очень не эффективна.

7. Диаметр «режущего» инструмента Лазерного ЧПУ станка 0,2 мм. Фрезерная технология использует фрезы диаметром от 0,5 мм до 22 мм и выше. Необходимо отметить, что при фрезеровке тонкими фрезами эффективность обработки резко снижается по сравнению с использованием фрез большего диаметра. При «тонких» резах преимущества лазерной технологии неоспоримы.

8. Лазерный луч фокусируется в область реза специальной оптикой и имеет различный диаметр сечения на разных расстояниях от поверхности материала. С этим связана не вертикальность торца детали. При резке тонких материалов (до 4-6 мм) невертикальность реза практически незаметна. Для получения вертикального торца изделия на фрезерном ЧПУ станке , используются фрезы, имеющие неизменный диаметр рабочей поверхности. На любых толщинах материалов рез строго вертикальный.

9. При раскрое листового материала на лазерном ЧПУ станке детали могут располагаться друг от друга на расстоянии, соизмеримом с диаметром лазерного луча. Благодаря этому отходы материала могут быть минимизированы. Для эффективного раскроя на Фрезерном ЧПУ станке обычно используются фрезы большого диаметра и в сравнении с лазерной технологией отходы существенно больше.

10. Лазерная резка тонких листовых пластиков и полимеров производится на больших скоростях резки, по сравнению с фрезерованием. Что существенно сказывается на стоимости изделий и времени исполнения заказа.

11. Толщины материалов, обрабатываемых на лазерном ЧПУ станке, обычно не превышают 20-25 мм. На фрезерном ЧПУ станке мы обрабатываем широкий диапазон материалов, толщиной до 50 мм. В случае, если деталь имеет высоту, в несколько раз превышающую максимальную, есть возможность изготовить её из нескольких деталей, представляющих из себя объекты сечения плоскостями по Z-координате.