Frezowanie – podstawy, podział, definicje

Frezowanie i obróbki szybkościowe (high speed machining / high speed cutting – HSM / HSC) stanowią naturalne połączenie. W przypadku obróbek szybkościowych zdecydowanie rzadziej rozważa się i stosuje toczenie przedmiotów. Definiowanie obróbek szybkościowych to nie tylko kwestie parametrów obróbkowych. W przypadku frezowania stosowane narzędzia (frezy) są jakby stworzone dla tego typu obróbki skrawaniem.

Frezowanie jest to jeden z rodzajów obróbki skrawaniem (obróbki ubytkowej), w którym stosuje się narzędzia wieloostrzowe (frezy). Ten rodzaj obróbki wykorzystywany jest do frezowania:

  • płaszczyzn,
  • rowków,
  • nacinanie gwintów,
  • kół zębatych,
  • powierzchni kształtowych, w tym o kształtach dowolnych (powierzchnie typu free-form).

Podczas frezowania ruchem głównym jest ruch obrotowy narzędzia dookoła jego osi. Przedmiot obrabiany realizuje przede wszystkim ruch posuwowy. W przypadku obrabiarek o wielu osiach sterowanych (np. 5-osiowych) jednocześnie realizowane są ruch główny narzędzia oraz ruchy przedmiotu obrabianego w pięciu sterowanych osiach.

Podstawowe kryteria podziału frezowania:

Frezowanie - Podział obróbki frezowaniem.

Podział obróbki frezowaniem.

Powyższy podział jest klasycznym sposobem przedstawienia rodzajów obróbki frezowaniem. Rozwój w zakresie materiałów narzędziowych, układów sterowania obrabiarek, samej konstrukcji frezarek spowodowały nieunikniony rozwój w obszarze frezowania. Współcześnie przyjmując kryterium technologiczne wyróżnia się frezowanie:

  • czołowe,
  • walcowo-czołowe,
  • profilowe i toczne,
  • rowków i gwintów,
  • metody dedykowane.
Frezowanie przeciwbieżne i współbieżne.

Frezowanie przeciwbieżne i współbieżne.

W przypadku frezowanie przeciwbieżnego warstwa skrawana na początku zagłębiania się ostrza narzędzia (frezu). W miarę zagłębiania się ostrza grubość warstwy skrawanej wzrasta do swojego maksimum przy wyjściu frezu z materiału przedmiotu obrabianego. Zatem opór skrawania na początku obróbki jest mniejszy, a największy przy wychodzeniu ostrza z materiału. We frezowaniu przeciwbieżnym krawędź skrawająca ostrza trze o powierzchnię obrobioną i w wyniku tego tarcia, przy jednocześnie narastających siłach skrawania, tarcie istotnie wpływa na proces zużycia się narzędzia.

W przypadku frezowania współbieżnego grubość warstwy skrawanej jest największa przy zagłębianiu się ostrze frezu w przedmiot obrabiany, a najmniejsza gdy ostrze wychodzi z materiału. W konsekwencji w miarę postępu obróbki opory skrawania maleją. Przy frezowaniu współbieżnym nie występuje zjawisko tarcia przed rozpoczęciem obróbki skrawaniem. Korzystnym zjawiskiem jest gromadzenie wiórów za frezem co nie utrudnia pracy oraz chłodzenia. W efekcie końcowym obrobiona powierzchnia jest bardziej gładka niż w przypadku frezowania przeciwbieżnego. Trwałość frezu może zostać ograniczona w wyniku obniżonej sztywności obrabiarki, luzów w układzie kinematycznym – ruchów posuwowych.

Poniżej przedstawiono osiągane chropowatości oraz klasy dokładności geometrycznej dla wybranych rodzajów frezowania. Dane nie dotyczące HSM są danymi charakterystycznymi dla obróbki klasycznej i wykorzystywanymi od wielu lat w procesie kształcenia inżynierów. Nie odbiegają od rzeczywistości, lecz trzeba zaznaczyć, iż postęp technologiczny w wielu przypadkach ma głównie charakter jakościowy.

Rodzaj obróbki:RaKlasa dokładności IT:
Frezowanie frezem walcowym - zgrubne2512 (11)
Frezowanie frezem walcowym - dokładne3,211 (10)
Frezowanie frezem walcowym - wykańczające1,6 (0,8)8 (7)
Frezowanie frezem palcowym - zgrubne6,312 (11)
Frezowanie frezem palcowym - dokładne3,211 (10)
Frezowanie frezem palcowym - wykańczające1,6 (0,8)8 (7)
Frezowanie frezem HSM0,2 (0,12)6 (5)

Uzyskanie 5 klasy dokładności obróbki, chropowatości na poziomie Ra 0,1 nawet w przypadku obróbki szybkościowej to konieczność zgrania kilku czynników i nie jest opcją standardową. To jednak pokazuje jakie są możliwości tego typu obróbki.

Źródła:

  • Poradnik obróbki skrawaniem, AB SANDVIK Coromant 2010
  • Erbel J., Encyklopedia technik wytwarzania stosowanych w przemyśle maszynowym. Tom II. Obróbka skrawaniem, montaż, OWPW 1993
  • Wilkowski J., Zbiór zadań projektowych z podstaw konstrukcji maszyn. Tom II. Podstawy projektowania, OWPW 1990
  • Poradnik Inżyniera. Obróbka skrawaniem, tom .I, WNT 1991
  • Brodowicz W., Skrawanie i narzędzia, WSiP 1995
  • Materiały handlowe GF Machining Solutions
%d bloggers like this: