Что такое фрезерная обработка на ЧПУ: возможности, точность, материалы и виды работ

Фрезерная обработка на ЧПУ — это механическая обработка материала резанием, при которой вращающаяся фреза снимает металл или пластик с закреплённой заготовки, а перемещения инструмента и стола выполняются по управляющей программе. Такая технология позволяет изготавливать корпуса, кронштейны, плиты, крышки, фланцы, основания, пресс-формы, оснастку и другие детали со сложным контуром, пазами, карманами и системой отверстий.

Короткий ответ: главное отличие фрезерования на ЧПУ от токарной обработки состоит в том, что при фрезеровании основное вращательное движение совершает режущий инструмент, а при точении — сама заготовка. Фрезерный обрабатывающий центр особенно эффективен для деталей с плоскостями, уступами, пазами, карманами, отверстиями и пространственными поверхностями.

ЧПУ позволяет автоматически воспроизводить заданную геометрию и особенно полезно при изготовлении серий деталей, где важны точность размеров, координатное расположение элементов и повторяемость результата.

Как работает фрезерный станок с ЧПУ

При фрезеровании режущий инструмент вращается вокруг своей оси и последовательно снимает материал с заготовки.

На современном станке процессом управляет программа.

Она определяет:

• положение инструмента;
• направление его движения;
• скорость перемещений;
• частоту вращения шпинделя;
• рабочую подачу;
• глубину обработки;
• последовательность операций;
• моменты смены инструмента;
• дополнительные технологические команды.

Перед началом изготовления детали инженер-технолог анализирует чертёж или 3D-модель и определяет технологический маршрут.

Нужно решить:

1. из какой заготовки изготавливать деталь;
2. как её закрепить;
3. какие поверхности использовать в качестве баз;
4. какими инструментами выполнять операции;
5. в какой последовательности снимать материал;
6. какие размеры необходимо контролировать;
7. сколько установов потребуется.

После подготовки программы и наладки станок автоматически выполняет заданный цикл.

Если необходимо изготовить партию одинаковых деталей, одна и та же программа может использоваться многократно с корректировкой на фактический износ инструмента и другие технологические факторы.

Чем фрезерование на ЧПУ отличается от обычной фрезеровки

Сам принцип резания остаётся тем же: материал снимается вращающейся фрезой.

Главное отличие заключается в способе управления.

На универсальном фрезерном станке оператор в значительной степени вручную задаёт перемещения стола и инструмента.

На ЧПУ основные движения выполняются автоматически по программе.

Это особенно важно при обработке сложных деталей.

Например, для простой прямоугольной плиты с одной обработанной поверхностью универсальный станок может быть вполне рациональным решением.

Но если необходимо получить корпус, в котором есть:

• несколько карманов;
• десятки отверстий;
• посадочные места;
• наружный фигурный контур;
• уступы;
• пазы;
• фаски;
• точное взаимное расположение элементов,

программное управление значительно упрощает воспроизведение геометрии.

Основные преимущества ЧПУ

Повторяемость.
Одинаковая траектория обработки может воспроизводиться для всей партии.

Автоматизация.
После наладки значительная часть перемещений и смен инструмента выполняется станком самостоятельно.

Обработка сложных контуров.
Инструмент может перемещаться одновременно по нескольким координатам.

Сокращение количества ручных операций.
Это особенно заметно при серийном производстве.

Возможность работы по цифровой модели.
Для сложной геометрии траектории могут формироваться в CAM-системе на основе 3D-модели детали.

Что означает 3-осевая фрезерная обработка

У большинства вертикальных фрезерных обрабатывающих центров базовыми являются три линейные координаты:

• X — продольное перемещение;
• Y — поперечное перемещение;
• Z — вертикальное перемещение.

Поэтому такую схему называют 3-осевой обработкой.

Станок управляет относительным положением инструмента и заготовки по этим трём координатам.

Это позволяет выполнять большое количество промышленных деталей:

• плиты;
• корпуса;
• крышки;
• кронштейны;
• основания;
• фланцы;
• опоры;
• технологическую оснастку;
• детали с системой отверстий;
• изделия с пазами и карманами.

При правильном технологическом маршруте деталь можно переустанавливать и обрабатывать с нескольких сторон.

Что хорошо подходит для трёх осей

Особенно удобно получать элементы, к которым инструмент имеет прямой доступ сверху:

• горизонтальные плоскости;
• карманы;
• уступы;
• отверстия;
• резьбовые отверстия;
• открытые пазы;
• наружные контуры;
• бобышки;
• доступные 3D-поверхности.

Но возможности зависят не только от количества осей.

Большое значение имеют:

• размеры рабочей зоны;
• жёсткость оборудования;
• длина инструмента;
• способ закрепления;
• доступ инструмента к поверхности;
• геометрия самой детали.

Что такое 4- и 5-осевая обработка

Кроме трёх линейных координат существуют дополнительные вращательные оси.

Они позволяют изменять положение детали или инструмента относительно друг друга.

Это особенно полезно для сложных изделий, которые необходимо обрабатывать с нескольких сторон или под различными углами.

Однако утверждение:

5 осей всегда лучше 3 осей

неправильно.

Для огромного количества корпусных и призматических деталей возможностей трёхосевого центра вполне достаточно.

Дополнительные оси нужны тогда, когда они действительно:

• уменьшают количество переустановок;
• обеспечивают доступ к сложной геометрии;
• позволяют обработать элементы под углами;
• повышают технологичность конкретной детали.

Поэтому количество осей выбирают под изделие, а не наоборот.

Какие виды фрезерных работ выполняются на ЧПУ

Фрезерный обрабатывающий центр позволяет объединять разные операции в одном технологическом маршруте.

Рассмотрим наиболее распространённые.

Фрезерование плоскости

Одна из базовых операций.

Фреза снимает материал и формирует плоскую поверхность.

Так обрабатывают:

• основания;
• монтажные поверхности;
• привалочные плоскости;
• поверхности корпусных деталей;
• технологические базы.

Именно от базовых поверхностей затем часто задаётся положение других элементов детали.

Контурное фрезерование

Инструмент перемещается по наружному или внутреннему контуру.

Контур может быть:

• прямоугольным;
• круглым;
• фигурным;
• комбинированным;
• заданным набором дуг и линий.

Так можно формировать наружную геометрию корпусов, пластин, кронштейнов и других изделий.

Фрезерование карманов

Карман — это углубление внутри контура детали.

Он может иметь:

• прямоугольную форму;
• круглую форму;
• сложный профиль;
• несколько уровней глубины;
• дополнительные внутренние элементы.

Карман обычно сначала обрабатывается черновыми проходами с удалением основной массы материала, а затем выполняется чистовая обработка стенок и дна.

Фрезерование пазов

На фрезерных станках можно выполнять:

• прямые пазы;
• шпоночные пазы;
• кольцевые элементы;
• технологические канавки;
• открытые и закрытые пазы.

Геометрия и ширина паза влияют на выбор инструмента.

Обработка уступов

Уступ образуется между поверхностями, находящимися на разных уровнях.

Такие элементы часто встречаются:

• на основаниях;
• корпусах;
• крышках;
• опорах;
• монтажных деталях.

Сверление отверстий

Фрезерный обрабатывающий центр может выполнять не только фрезерование.

После установки подходящего инструмента на нём можно сверлить отверстия по координатам, заданным программой.

Это особенно удобно для деталей, где требуется целая система отверстий.

Рассверливание и растачивание

Если к отверстию предъявляются дополнительные требования по диаметру, геометрии или поверхности, могут применяться последующие операции.

Конкретный способ выбирается технологом исходя из:

• размера;
• глубины;
• допуска;
• материала;
• требуемого качества поверхности.

Нарезание резьбы

На обрабатывающем центре могут выполняться внутренние резьбы.

Возможность изготовления конкретной резьбы определяется:

• диаметром;
• шагом;
• глубиной;
• материалом детали;
• доступным инструментом;
• конструкцией станка.

Обработка фасок

Фаска может выполнять сразу несколько функций:

• удалять острую кромку;
• облегчать сборку;
• служить заходом для сопрягаемой детали;
• выполнять конструктивное требование чертежа.

Круговая интерполяция

ЧПУ позволяет перемещать инструмент одновременно по нескольким координатам.

Благодаря этому можно обрабатывать круглые и дуговые элементы без необходимости использовать инструмент точно такого же диаметра, как готовая геометрия.

3D-фрезерование поверхностей

Если поверхность нельзя описать только набором простых плоскостей, пазов и отверстий, применяется обработка по пространственной траектории.

Такая технология востребована при изготовлении:

• фасонных элементов;
• пресс-форм;
• штампов;
• оснастки;
• сложных корпусных деталей;
• деталей с криволинейными поверхностями.

Для такой работы особенно важна качественная 3D-модель.

Черновое и чистовое фрезерование: в чём разница

При изготовлении детали редко рационально сразу получать окончательный размер одним проходом.

Чаще обработку разделяют на этапы.

Черновая обработка

Главная задача — эффективно удалить основную массу лишнего материала.

На черновом этапе обычно:

• оставляют припуск под чистовую обработку;
• используют производительные режимы;
• не пытаются сразу получить окончательное качество поверхности.

Получистовая обработка

Применяется не всегда.

Она может понадобиться при сложной геометрии, большом объёме удалённого материала или высоких требованиях к итоговой поверхности.

Чистовая обработка

На этом этапе получают:

• окончательные размеры;
• требуемый профиль;
• необходимую поверхность;
• точные сопрягаемые элементы.

Разделение на черновую и чистовую стадии помогает контролировать результат и рационально использовать режущий инструмент.

Какие фрезы используются на станках с ЧПУ

Название «фрезерная обработка» объединяет огромное количество режущих инструментов.

Один инструмент не подходит для всех операций.

Торцевые фрезы

Используются преимущественно для обработки плоскостей.

Они позволяют производительно снимать материал с относительно большой поверхности.

Концевые фрезы

Очень распространённый инструмент.

Применяется для:

• контуров;
• карманов;
• уступов;
• пазов;
• различных пространственных траекторий.

Фрезы для фасок

Предназначены для формирования фасок и обработки кромок.

Сферические фрезы

Используются при обработке сложных криволинейных 3D-поверхностей.

Специализированный инструмент

Для отдельных задач применяются:

• дисковые фрезы;
• Т-образные фрезы;
• резьбофрезы;
• фрезы специального профиля;
• другие специализированные инструменты.

Выбор инструмента зависит не только от формы элемента, но и от материала, глубины обработки, доступности поверхности и требований к производительности.

Какие детали можно изготовить на фрезерном станке с ЧПУ

Типичный фрезерный объект — это не тело вращения, а призматическая или корпусная деталь.

На оборудовании с ЧПУ изготавливают:

• корпуса;
• крышки;
• основания;
• плиты;
• пластины;
• кронштейны;
• опоры;
• фланцы;
• переходные элементы;
• направляющие;
• держатели;
• технологическую оснастку;
• кондукторы;
• элементы станочного оборудования;
• нестандартные детали по чертежам.

Фрезерование особенно подходит для изделий, в которых присутствует сразу несколько типов элементов.

Например, одна корпусная деталь может содержать:

• наружный контур;
• посадочный карман;
• четыре крепёжных отверстия;
• резьбовые отверстия;
• два паза;
• установочную плоскость;
• фаски.

Все эти операции можно включить в единый технологический маршрут.

Примеры деталей, которые мы производим из стали, нержавейки, алюминия, латуни, бронзы, меди и инженерных пластиков, представлены в разделе наши работы.

Фрезерная и токарная обработка: в чём разница

Это один из самых частых вопросов.

Главное различие можно сформулировать очень просто:

при токарной обработке обычно вращается заготовка; при фрезерной — режущий инструмент.

Однако современные технологии часто объединяются.

Некоторые детали сначала проходят токарную обработку, а затем фрезерную.

А токарные центры с приводным инструментом способны выполнять часть операций, которые раньше требовали отдельной установки на фрезерном станке.

Подробнее принцип точения мы разбирали в статье «Что такое токарная обработка на ЧПУ: технология, точность и виды деталей».

Какие материалы можно фрезеровать на ЧПУ

Фрезерная технология применяется для большого количества металлов и инженерных пластиков.

Но один и тот же инструмент и режим нельзя использовать для всех материалов.

Конструкционные стали

Из конструкционных сталей производят:

• кронштейны;
• основания;
• корпуса;
• опоры;
• элементы оборудования;
• технологическую оснастку.

Режим обработки подбирается с учётом конкретной марки стали, твёрдости, состояния заготовки и требований к детали.

Нержавеющие стали

Нержавеющие стали востребованы в оборудовании, работающем:

• во влажной среде;
• в химически активных условиях;
• при повышенных требованиях к коррозионной стойкости;
• в пищевой и другой специализированной технике.

Их обработка требует правильного выбора режущего инструмента и режимов.

Для некоторых марок характерны:

• склонность к наклёпу;
• повышенная нагрузка на инструмент;
• специфическое стружкообразование;
• значительное тепловыделение.

Поэтому выражение «нержавейка фрезеруется так же, как обычная сталь» слишком упрощает технологию.

Алюминиевые сплавы

Алюминий очень распространён во фрезерной обработке.

Из него производят:

• корпуса;
• крышки;
• кронштейны;
• монтажные элементы;
• приборные детали;
• элементы оборудования.

Алюминиевые сплавы позволяют использовать производительные режимы обработки, но требуют правильной геометрии инструмента и эффективного удаления стружки.

Отдельную статью об особенностях фрезерования алюминия мы включили в наш тематический кластер.

Латунь

Латунные сплавы применяются для:

• приборных деталей;
• элементов арматуры;
• корпусов;
• крепёжных и соединительных элементов;
• специальных изделий.

Конкретная обрабатываемость зависит от состава сплава.

Бронза

Бронза используется для:

• втулок;
• направляющих;
• элементов узлов трения;
• специальных деталей оборудования.

Разные марки бронзы могут существенно различаться по свойствам.

Медь

Медь востребована в электротехнических и теплотехнических изделиях.

При её обработке необходимо учитывать высокую пластичность материала и особенности стружкообразования.

Капролон и фторопласт

Инженерные пластики тоже можно обрабатывать фрезерованием.

Из них производят:

• направляющие;
• прокладки;
• изоляторы;
• втулки;
• опорные элементы;
• технологические детали.

У пластиков есть свои особенности:

• меньшая жёсткость;
• тепловое расширение;
• возможность деформации при закреплении;
• чувствительность к нагреву.

Поэтому механическая обработка полимеров требует отдельного подхода.

На нашем производстве фрезеруются конструкционные и нержавеющие стали, алюминиевые и медные сплавы, латунь, бронза, медь, капролон, фторопласт и другие материалы после оценки технологичности конкретной детали.

Какая точность возможна при фрезерной обработке на ЧПУ

Формулировка «точность станка — 0,01 мм» сама по себе ещё не означает, что любую поверхность любой детали можно изготовить с допуском ±0,01 мм.

На фактический результат одновременно влияют:

• состояние оборудования;
• жёсткость станка;
• качество оснастки;
• способ базирования;
• размеры заготовки;
• вылет инструмента;
• материал;
• режим резания;
• температура;
• износ инструмента;
• количество установов;
• геометрия детали;
• способ измерения.

Поэтому точность всегда следует оценивать применительно к конкретному размеру на конкретной детали.

На нашем вертикально-фрезерном оборудовании для соответствующих технологических задач обеспечивается точность до ±0,01 мм, но возможность выдержать конкретный допуск определяется после анализа конструкторской документации.

Например:

плита размером 50 × 50 мм с посадочным отверстием

и

длинная тонкостенная деталь с несколькими базами

— принципиально разные задачи с точки зрения стабильности обработки.

Почему нельзя ставить ±0,01 мм на все размеры

Иногда в чертеже каждый размер задают с минимальным допуском «на всякий случай».

Для производства это может создать лишние сложности.

Чем жёстче допуск, тем выше могут быть требования к:

• инструменту;
• оснастке;
• температурному режиму;
• количеству проходов;
• контрольным операциям;
• измерительному оборудованию;
• времени изготовления.

Точная посадочная поверхность действительно может требовать сотых долей миллиметра.

Но, например, габарит необрабатываемого вспомогательного участка может не нуждаться в такой точности.

Правильный чертёж разделяет:

функционально важные размеры и размеры, для которых высокая точность не требуется.

Это может напрямую влиять на стоимость изготовления партии.

От чего зависит шероховатость после фрезерования

Размерная точность и качество поверхности — не одно и то же.

На шероховатость влияют:

• геометрия фрезы;
• количество режущих кромок;
• подача;
• обороты шпинделя;
• глубина резания;
• стратегия обработки;
• свойства материала;
• состояние режущего инструмента;
• вибрации;
• жёсткость закрепления.

Если на чертеже имеется специальное требование к шероховатости, его нужно учитывать ещё на этапе разработки технологии.

Для некоторых поверхностей фрезерования может быть достаточно.

Для других после него потребуется дополнительная операция, например шлифование.

Что определяет максимальный размер детали

Нельзя оценивать возможности фрезерного центра только по наружным размерам станка.

Основные ограничения задают:

• размеры рабочего стола;
• перемещения по X, Y и Z;
• допустимая масса заготовки;
• габариты оснастки;
• необходимый доступ инструмента;
• длина инструмента;
• количество установов.

На нашем производстве используется вертикально-фрезерный обрабатывающий центр VMC640.

Рабочая зона оборудования позволяет перемещаться по осям:

• X — 620 мм;
• Y — 400 мм;
• Z — 500 мм.

Размер рабочего стола — 920 × 400 мм.

Однако это не означает, что любая заготовка размером ровно 620 × 400 × 500 мм автоматически может быть полностью обработана.

Необходимо оставить пространство для:

• оснастки;
• крепления;
• инструмента;
• безопасных перемещений;
• технологических подходов.

Поэтому максимальную допустимую деталь всегда нужно оценивать по её форме и способу установки.

Зачем станку магазин инструментов

Современный обрабатывающий центр может автоматически менять инструмент.

Например, для одной детали последовательно могут понадобиться:

1. торцевая фреза;
2. черновая концевая фреза;
3. чистовая фреза;
4. сверло;
5. инструмент для фаски;
6. метчик.

Если оператору приходилось бы вручную менять инструмент после каждого перехода, часть преимуществ автоматизации терялась бы.

Магазин инструмента позволяет станку выполнять последовательность операций автоматически в рамках подготовленной программы.

На используемом нами VMC640 предусмотрено 16 инструментальных позиций.

Зачем фрезерному станку высокая частота вращения шпинделя

Частота вращения — один из параметров режима резания.

Она подбирается с учётом:

• материала;
• диаметра инструмента;
• типа фрезы;
• количества зубьев;
• требуемой подачи;
• вида операции.

Большие обороты сами по себе не означают автоматически лучшую поверхность или более быстрое производство.

Например, слишком высокая скорость при неправильной подаче может:

• ускорить износ инструмента;
• ухудшить стружкообразование;
• вызвать перегрев;
• ухудшить качество обработки.

Поэтому обороты рассматриваются только вместе с остальными параметрами резания.

Шпиндель нашего вертикально-фрезерного центра развивает частоту до 10 000 об/мин, а конкретный режим выбирается технологом под материал, инструмент и операцию.

Что такое базирование детали

Это один из важнейших моментов механообработки.

Чтобы станок мог правильно выполнить программу, необходимо точно определить положение заготовки относительно координат оборудования.

Поверхности, точки или элементы, от которых задаётся это положение, называются технологическими базами.

Ошибки при базировании способны привести к проблемам даже при полностью исправном и точном станке.

Например:

• отверстия окажутся смещены;
• расстояние между поверхностями выйдет за допуск;
• после переустановки элементы не совпадут;
• появится накопленная погрешность.

Поэтому при сложной обработке технолог заранее продумывает последовательность баз.

Почему количество установов имеет значение

Установ — это закрепление детали в определённом положении для выполнения группы операций.

Представим корпус, который требуется обработать с шести сторон.

На обычном трёхосевом центре получить всю геометрию за одно закрепление часто невозможно.

Заготовку приходится:

• снять;
• перевернуть;
• снова установить;
• заново базировать.

Каждый новый установ:

• требует времени;
• создаёт дополнительные требования к оснастке;
• может добавлять погрешность взаимного расположения элементов.

Поэтому технолог старается получить как можно больше ответственных поверхностей за одно базирование, если конструкция детали это позволяет.

Почему внутренний угол после фрезы имеет радиус

Это важная особенность, о которой иногда забывают конструкторы.

Концевая фреза имеет определённый диаметр.

Поэтому выполнить абсолютно острый внутренний угол вращающимся цилиндрическим инструментом невозможно.

Внутри останется радиус, связанный с размером фрезы.

Например, если карман спроектирован с четырьмя идеально острыми внутренними углами, технологу может понадобиться:

• использовать инструмент меньшего диаметра;
• изменить конструкцию угла;
• применить дополнительную технологию;
• согласовать радиус с заказчиком.

Поэтому при проектировании фрезеруемых деталей полезно закладывать допустимые внутренние радиусы.

Чем меньше радиус, тем тоньше обычно требуется инструмент, а это может снижать жёсткость и производительность обработки.

Почему глубокий узкий карман стоит дороже широкого

На первый взгляд два кармана одинакового объёма могут казаться равными по сложности.

Но глубокая узкая полость требует инструмента с большим вылетом.

Это может привести к:

• снижению жёсткости;
• вибрациям;
• необходимости уменьшать режимы;
• проблемам удаления стружки;
• повышенному износу;
• увеличению времени обработки.

Поэтому геометрия напрямую влияет на технологичность детали.

От чего зависит стоимость фрезерной обработки

Стоимость нельзя точно определить только по габаритам или массе изделия.

На неё влияют:

Материал

Сталь, нержавейка, алюминий и пластик требуют разных режимов, инструментов и времени обработки.

Геометрия

Чем больше карманов, контуров, отверстий и сложных элементов, тем длиннее технологический маршрут.

Объём удаляемого материала

Если из массивной заготовки необходимо удалить значительную часть металла, станочное время увеличивается.

Точность

Жёсткие допуски могут потребовать дополнительных чистовых операций и контроля.

Шероховатость

Специальные требования к поверхности также способны увеличить трудоёмкость.

Количество установов

Чем больше переустановок, тем выше вспомогательное время.

Размер партии

На первую деталь приходится подготовка:

• технологии;
• программы;
• инструмента;
• оснастки;
• наладки.

При серийном выпуске эти затраты распределяются на большее количество изделий.

Именно поэтому стоимость одной детали в партии нередко ниже стоимости единичного изделия.

Подробно факторы ценообразования мы разберём в отдельной статье.

Когда фрезерование на ЧПУ особенно выгодно

Технология хорошо показывает себя, если:

• необходимо изготовить партию;
• деталь имеет сложный контур;
• присутствуют многочисленные отверстия;
• требуется повторяемость;
• важны точные взаимные координаты элементов;
• нужно регулярно повторять производство;
• есть цифровая документация;
• деталь содержит несколько разных видов обработки.

Но использовать ЧПУ для любой задачи только потому, что это современная технология, не всегда рационально.

Для простой единичной операции иногда быстрее и дешевле применить универсальный станок.

Поэтому на производстве используются обе технологии.

Для единичных и отдельных простых задач у нас также выполняется фрезерная обработка на универсальном станке.

Как проходит изготовление фрезерованной детали

Производственный процесс можно разделить на несколько этапов.

1. Получение документации

Заказчик передаёт:

• чертёж;
• 3D-модель;
• техническое задание;
• сведения о материале;
• количество изделий.

2. Проверка технологичности

Инженер оценивает:

• можно ли получить указанную геометрию;
• доступны ли поверхности для инструмента;
• рациональны ли допуски;
• потребуется ли несколько установов;
• какое оборудование использовать.

3. Выбор заготовки

Это может быть:

• лист;
• плита;
• круглый или прямоугольный прокат;
• отливка;
• поковка;
• предварительно обработанный полуфабрикат.

4. Разработка технологии

Определяются:

• технологические базы;
• оснастка;
• последовательность операций;
• режущий инструмент;
• черновые и чистовые проходы;
• методы контроля.

5. Создание управляющей программы

Для простой геометрии программа может подготавливаться непосредственно средствами системы управления.

Для сложных контуров и пространственных поверхностей широко применяются CAM-системы.

6. Наладка оборудования

Устанавливаются:

• заготовка;
• оснастка;
• инструмент.

Проверяются координаты и программа.

7. Изготовление первой детали

Первое изделие контролируется особенно тщательно.

Если требуется, в программу или инструментальные коррекции вносятся изменения.

8. Запуск партии

После подтверждения технологии начинается серийное изготовление.

9. Контроль

В процессе производства проверяются критические размеры и состояние инструмента.

Что такое CAM и зачем он нужен при фрезеровке

CAM — это программные средства для подготовки управляющих траекторий обработки.

Инженер загружает 3D-модель и определяет:

• заготовку;
• инструмент;
• стратегию;
• глубины;
• ограничения;
• режимы;
• последовательность операций.

Система рассчитывает траекторию инструмента.

Это особенно полезно для:

• сложных 3D-поверхностей;
• большого количества переходов;
• оптимизации удаления материала;
• предотвращения лишних перемещений;
• предварительной проверки процесса.

Но CAM не заменяет технолога.

Программа может математически построить траекторию, однако человек должен понимать:

• закрепление;
• жёсткость;
• доступность поверхности;
• инструмент;
• свойства материала;
• возможные столкновения;
• реальную технологичность.

Теме CAM-систем мы посвятим отдельный материал, поскольку она напрямую связана с современным производством на ЧПУ.

Что нужно отправить производству для расчёта детали

Лучший вариант — комплект технической документации.

Чертёж

На нём должны быть указаны:

• размеры;
• допуски;
• резьбы;
• шероховатости;
• технические требования;
• материал.

3D-модель

Особенно полезна для:

• сложных контуров;
• фасонных поверхностей;
• корпусных изделий;
• большого количества взаимосвязанных элементов.

Количество

Объём партии напрямую влияет на технологию и расчёт стоимости единицы продукции.

Дополнительные операции

Необходимо заранее указать, если после фрезерования требуются:

• термообработка;
• покрытие;
• шлифование;
• маркировка;
• другие операции.

Чем полнее исходная информация, тем точнее можно оценить стоимость и сроки.

Можно ли изготовить деталь только по 3D-модели

Модель показывает геометрию, но не всегда содержит всю информацию, необходимую производству.

Например, из 3D-файла нельзя однозначно понять:

• какой допуск имеет размер;
• какая шероховатость нужна поверхности;
• какое отверстие является посадочным;
• какие требования предъявляются к резьбе;
• какая база является функциональной.

Поэтому для ответственных деталей оптимально использовать:

3D-модель + рабочий чертёж.

Модель помогает построить геометрию и траектории, а чертёж фиксирует технические требования.

Как сделать деталь дешевле ещё на этапе проектирования

Стоимость производства во многом определяется конструкцией.

Если функция изделия позволяет, полезно:

• избегать необоснованно малых внутренних радиусов;
• не задавать чрезмерно глубокие узкие карманы;
• применять стандартные размеры отверстий и резьб;
• не ставить минимальные допуски на каждый размер;
• обеспечивать доступ режущего инструмента;
• сокращать количество обрабатываемых сторон;
• предусматривать удобные поверхности для базирования;
• избегать слишком тонких стенок без необходимости.

Иногда небольшое изменение конструкции практически не влияет на работу изделия, но значительно упрощает его производство.

Для серийной продукции такая оптимизация особенно важна, потому что экономия времени повторяется на каждой детали партии.

Возможности нашего фрезерного производства

Для фрезерных работ с ЧПУ мы используем вертикально-фрезерный обрабатывающий центр VMC640.

Основные параметры:

Оборудование используется для изготовления корпусных, плоских и сложнопрофильных деталей по чертежам и 3D-моделям.

Мы работаем с конструкционными и нержавеющими сталями, алюминиевыми и другими цветными сплавами, а также инженерными пластиками.

Если после прочтения статьи необходимо оценить конкретную деталь, подробные производственные возможности представлены на странице фрезерной обработки на станке ЧПУ.

Для технологической оценки лучше всего передать чертёж и, при наличии, 3D-модель.

Главное о фрезерной обработке на ЧПУ

Фрезерование на ЧПУ — универсальная технология механической обработки для изготовления корпусных и призматических деталей.

Она позволяет получать:

• плоскости;
• наружные контуры;
• карманы;
• уступы;
• пазы;
• отверстия;
• резьбы;
• фаски;
• сложные пространственные поверхности.

ЧПУ особенно эффективно там, где важны:

• повторяемость;
• координатная точность;
• серийность;
• большое количество операций;
• сложная геометрия.

Но хороший результат определяется не только станком.

Не менее важны:

чертёж → технологичность конструкции → выбор заготовки → базирование → инструмент → управляющая программа → режимы резания → контроль.

Поэтому правильный способ оценить возможность изготовления детали — передать производству конструкторскую документацию и требования к партии.

Часто задаваемые вопросы

Что такое фрезерная обработка на ЧПУ?

Это механическая обработка, при которой вращающаяся фреза снимает материал с закреплённой заготовки, а движения инструмента и стола выполняются автоматически по управляющей программе.

Чем фрезерная обработка отличается от токарной?

При токарной обработке основное вращательное движение обычно совершает заготовка, а при фрезерной — режущий инструмент. Точение особенно удобно для валов, втулок и других тел вращения, а фрезерование — для корпусов, плит, кронштейнов, пазов, карманов и сложных контуров.

Какие детали можно изготовить на фрезерном станке с ЧПУ?

На фрезерном оборудовании изготавливают корпуса, крышки, основания, плиты, кронштейны, опоры, фланцы, элементы оснастки и другие детали с плоскостями, отверстиями, пазами, карманами и сложными контурами.

Какие операции выполняют на фрезерном станке с ЧПУ?

Можно выполнять фрезерование плоскостей, контуров, карманов, пазов и уступов, сверление и обработку отверстий, нарезание резьбы, снятие фасок и обработку доступных пространственных поверхностей.

Что означает 3-осевая фрезерная обработка?

Это обработка с управляемыми линейными перемещениями по трём координатам X, Y и Z. Она подходит для большого количества плоских, корпусных и призматических деталей.

Какая точность возможна при фрезеровании на ЧПУ?

Точность зависит от оборудования, геометрии, материала, закрепления, инструмента, количества установов и других факторов. Для соответствующих операций на нашем оборудовании технологическая точность может достигать ±0,01 мм, однако возможность выполнения конкретного допуска определяется по чертежу.

Какие материалы можно фрезеровать на ЧПУ?

Обрабатываются конструкционные и нержавеющие стали, алюминиевые сплавы, латунь, бронза, медь и инженерные пластики, включая капролон и фторопласт. Для каждого материала подбирается свой инструмент и режим обработки.

Что лучше отправить для расчёта — чертёж или 3D-модель?

Оптимально предоставить и чертёж, и 3D-модель. Модель описывает геометрию и помогает при программировании, а чертёж содержит допуски, шероховатости, материал и другие технические требования.

Когда фрезерование ЧПУ выгоднее универсального станка?

ЧПУ особенно выгодно при серийном выпуске, сложном контуре, большом количестве отверстий и операций, а также когда важна повторяемость размеров. Для простой единичной операции универсальный станок иногда может быть рациональнее.