Классификация современных систем ЧПУ.

Понятие фрезерования.

Фрезерование — метод механической металлообработки, при котором форма и размеры детали (заготовки) изменяются путём её резания при помощи вращающейся фрезы, специального многолезвийного инструмента в виде тела вращения или колеса с зубьями.

При вращении зубья срезают стружку, обрабатывая поверхность заготовки. При выполнении операции фрезерования используется как фреза, так и заготовка. Двигаясь друг относительно друга, они обеспечивают возможность изменять как горизонтальные, так и вертикальные плоскости заготовки (детали), а также обрабатывать её под различными углами.

Фрезерование получило широкое применение в процессах промышленного производства. Применение технологий цифрового контроля и настройки параметров обработки позволяет при помощи этой операции выполнять достаточно сложные работы.

Использование станков с цифровым программным управлением значительно ускорило возможность фрезерования, увеличило количество обрабатываемых деталей за единицу времени без ущерба для качества.

В настоящее время новейшие станки оборудуются специальными лазерными установками и устройствами, которые успешно выполняют функции фрезы, успешно обрабатывают поверхности деталей с помощью направленного луча и позволяют придерживаться строгих и точных размеров заготовки при её обработке.

Однако механическая фрезерная обработка продолжает упорно лидировать, так как она более дешёвая при расчёте затрат своего выполнения.

Один из самых производительных способов обработки металла – обработка резанием. По определению, резание – процесс, при котором резец снимает с поверхности обрабатываемой детали слой материала с образованием стружки. Большинство металлов и сплавов отлично поддаются обработке резанием.

Отличие фрезерования от других операций резания (точения, сверления и других) в том, что при фрезеровании инструментом можно осуществлять подачу в разных направлениях, а также совершать фрезой произвольные движения, заданные программой.

Фрезерование имеет намного больше степеней свободы, чем точение и сверление. Так, при точении резец способен обрабатывать только поверхности вращения. При сверлении сверло подаётся только вдоль своей оси и делает (почти всегда) только круглые отверстия. При фрезеровании же обрабатываемая поверхность может быть сколь угодно сложной.

Процесс фрезерования.

Существуют различные виды механической обработки: точение, фрезерование, сверление, строгание и т. д. Несмотря на конструкционные отличия станков и особенности технологий, управляющие программы для фрезерных, токарных, электроэрозионных, деревообрабатывающих и других станков с ЧПУ создаются по одному принципу. В этой книге основное внимание будет уделено программированию фрезерной обработки. Освоив эту разностороннюю технологию, вероятнее всего, вы самостоятельно разберетесь и с программированием других видов обработки. Вспомним некоторые элементы теории фрезерования, которые вам обязательно пригодятся при создании управляющих программ и работе на станке.

При фрезеровании, так же как и при других видах обработки, режимы резания характеризуются скоростью резания, величиной подачи, глубиной резания и дополнительно шириной фрезерования.

Скоростью резания V при фрезеровании называется окружная скорость наиболее удаленных точек режущих кромок зубьев фрезы. Она измеряется в м/мин.

Глубиной резания t называется наикратчайшее расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностью, т. е. толщина снимаемого за один проход слоя материала в мм.

Шириной фрезерования В называется ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном к оси фрезы (для торцового фрезерования — в направлении, перпендикулярном к оси фрезы), ширина фрезерования измеряется в миллиметрах.

Процесс фрезерования заключается в срезании с заготовки лишнего слоя материала для получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости обработанных поверхностей. При этом на станке осуществляется перемещение инструмента (фрезы) относительно заготовки или, как в нашем случае (для станка на рис. 1.4–1.5), перемещение заготовки относительно инструмента.

Для осуществления процесса резания необходимо иметь два движения – главное и движение подачи. При фрезеровании главным движением является вращение инструмента, а движением подачи – поступательное движение заготовки. В процессе резания происходит образование новых поверхностей путем деформирования и отделения поверхностных слоев с образованием стружки.

При обработке различают встречное и попутное фрезерование. Попутное фрезерование, или фрезерование по подаче, – способ, при котором направления движения заготовки и вектора скорости резания совпадают. При этом толщина стружки на входе зуба в резание максимальна и уменьшается до нулевого значения на выходе. При попутном фрезеровании условия входа пластины в резание более благоприятные. Удается избежать высоких температур в зоне резания и минимизировать склонность материала заготовки к упрочнению. Большая толщина стружки является в данном случае преимуществом. Силы резания прижимают заготовку к столу станка, а пластины – в гнезда корпуса, способствуя их надежному креплению. Попутное фрезерование является предпочтительным при условии, что жесткость оборудования, крепления и сам обрабатываемый материал позволяют применять данный метод.

Встречное фрезерование, которое иногда называют традиционным, наблюдается, когда скорости резания и движение подачи заготовки направлены в противоположные стороны. При врезании толщина стружки равна нулю, на выходе – максимальна. В случае встречного фрезерования, когда пластина начинает работу со стружкой нулевой толщины, возникают высокие силы трения, отжимающие фрезу и заготовку друг от друга. В начальный момент врезания зуба процесс резания больше напоминает выглаживание, с сопутствующими ему высокими температурами и повышенным трением. Зачастую это грозит нежелательным упрочнением поверхностного слоя детали. На выходе из-за большой толщины стружки в результате внезапной разгрузки зубья фрезы испытывают динамический удар, приводящий к выкрашиванию и значительному снижению стойкости.

В процессе фрезерования стружка налипает на режущую кромку и препятствует ее работе в следующий момент врезания. При встречном фрезеровании это может привести к заклиниванию стружки между пластиной и заготовкой и, соответственно, к повреждению пластины. Попутное фрезерование позволяет избежать подобных ситуаций. На современных станках с ЧПУ, которые обладают высокой жесткостью, виброустойчивостью и у которых отсутствуют люфты в сопряжении ходовой винт-гайка, применяется в основном попутное фрезерование.

Припуск – слой материала заготовки, который необходимо удалить при обработке. Припуск можно удалить в зависимости от его величины за один или несколько проходов фрезы.

Принято различать черновое и чистовое фрезерования. При черновом фрезеровании обработку производят с максимально допустимыми режимами резания для выборки наибольшего объема материала за минимальное время. При этом, как правило, оставляют небольшой припуск для последующей чистовой обработки. Чистовое фрезерование используется для получения деталей с окончательными размерами и высоким качеством поверхностей.

При резании, которыми все режущие кромки инструмента одновременно участвуют в работе. При фрезеровании подача направлена перпендикулярно к оси вращения инструмента, вследствие чего каждый зуб фрезы находится в контакте с обрабатываемой деталью только в течение незначительной части своего оборота и в работе одновременно участвуют один или несколько зубьев фрезы. Большое количество зубьев у фрезы, каждый из которых работает небольшую часть времени и в течение большей части оборота фрезы успевает охладиться, обеспечивает большую стойкость инструмента и высокую производительность фрезерования.

Фрезерный станок по металлу с ЧПУ — это компактная машина, предназначенная для обработки металла, снабженная числовым программным управлением (ЧПУ) или имеющая лазерный сканер. Она позволяет выполнить гравировальные работы, углубления или разрезы в металлической заготовке в соответствие с заданными параметрами в автоматическом режиме. Ранее все детали обрабатывались вручную, что сказывалось на проценте брака, сейчас же фрезерование производится по уже заранее подготовленному алгоритму — программе (в нее закладываются чертежи изделий, глубина и величина разрезов) в автоматическом режиме.

При цилиндрическом фрезеровании обработанная поверхность 2 профилируется главной режущей кромкой 1, расположенной на поверхности вращения фрезы. Поэтому поперечный профиль обработанной поверхности полностью зависит от профиля образующей фрезы и является обратным ему, т. е. если фреза будет выпуклой, то обработанная поверхность вогнутой, и наоборот.

Продольный профиль обработанной поверхности при этом виде фрезерования будет волнистым, причем расстояние, а между волнами зависит от величины подачи на зуб, а их глубина, кроме того, еще и от диаметра фрезы.

Чтобы получить высокую чистоту обработанной поверхности при цилиндрическом фрезеровании, приходится работать с небольшими величинами подач.

Станки для фрезерования различаются по нескольким признакам, в первую очередь в зависимости от способов закрепления деталей для их последующей обработки — горизонтальные и вертикальные.

Существуют также универсальные станки, которые позволяют выполнять операции, как на горизонтальных, так и на вертикальных поверхностях, а также обрабатывать их под разными углами.

По типам применяемой фрезы выделяют станки в зависимости от следующих видов обработки:

o 3.1: для концевого фрезерования, с помощью которого возможно вытачивать канавки, различные пазы, окна и колодцы;

o 3.2: для торцевого фрезерования, которое позволяет выполнять операции металлообработки больших поверхностей;

o 3.3: для фасонного типа фрезерования — обработка различных профилей, применяется при изготовлении шестерней, червяков, багетов, а также оконных рам;

o 3.4: специализированные дисковые фрезы — применяют для отрезания фрагментов или элементов детали.

Выделяют также такие разновидности станков, как встречного и попутного фрезерования. Особенность их устройства заключена в соотношении движения заготовки и инструмента. Такие станки применяют при фрезеровании большого размера заготовок (деталей).

От типа применяемого станка зависит и выбор технологии металлообработки, применение которой возможно для использования в каждом конкретном случае выполнения с заготовкой (деталью) операции фрезерования. На фрезерных станках можно обрабатывать наружные и внутренние поверхности различной конфигурации; чаще всего эти станки используют для обработки плоскостей, пазов, канавок; нередко фрезерные станки применяют для обработки линейных фасонных поверхностей. Специальные виды фрезерных станков приспособлены для обработки сложных пространственных фасонных поверхностей.

Вследствие высокой производительности и широкой универсальности фрезерные станки являются самой распространенной группой после токарных станков.

Различают следующие основные типы фрезерных станков: консольно-фрезерные (вертикальные, горизонтальные, универсальные и широкоуниверсальные); бесконсольно-фрезерные; продольно-фрезерные; копировально-фрезерные.

Консольно-фрезерные станки характеризуются тем, что у них стол вместе с обрабатываемой деталью может перемещаться в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а у некоторых моделей — и под углом к оси шпинделя.

Бесконсольно-фрезерные станки могут быть вертикальными и горизонтальными. Вертикальные бесконсольно-фрезерные станки используются для обработки сравнительно крупных деталей. Они характерны тем, что у них стол может перемещаться только в двух взаимно перпендикулярных направлениях: продольном и поперечном. Вертикальное перемещение имеет сама шпиндельная бабка.

Понятие о процессе фрезерования. Фрезерованием называется технологический метод обработки поверхностей фрезами.

4.Классификация современных систем ЧПУ.