Фрезеровка металла: фрезерные работы
по чертежу и 3D-модели

Парк станков и габариты стола

Фрезерный участок работает с 2019 года и закрывает и разовые заказы на одну деталь, и повторяющиеся партии. Основная нагрузка идёт на обрабатывающий центр HAAS VM3 и универсальные консольно-фрезерные станки, токарные операции параллельно делают HAAS ST-10, DMG CTX 310 и PUMA. Деталь не гоняем по подрядчикам: вал точат, паз фрезеруют и резьбу режут в одном цехе.

Комплексную обработку, где фрезеровка идёт после токарки одним циклом, описали отдельно: токарные и фрезерные работы. Эта страница про саму фрезерную операцию: чем режем, на каких режимах и какую точность держим. Деталь целиком, от заготовки до покрытия, это изготовление деталей на заказ.

Координатно-расточные работы берём отдельно, когда важно выдержать межосевые расстояния в сотых: они считаются от базы, а не от соседнего отверстия. Подробнее в расточных работах.

Фрезеровка плоскостей и торцов

Фрезеровка плоскостей это база всей последующей обработки: пока нет ровной поверхности для отсчёта размеров, любая точность дальше случайна. Плоскости снимаем торцевой фрезой со сменными пластинами, диаметр подбираем так, чтобы ширина фрезерования была около двух третей диаметра: тогда пластина входит в металл не вершиной и живёт дольше.

• Черновой проход снимает основной припуск и внутренние напряжения проката, глубина 2-4 мм за проход по стали.
• Чистовой идёт с малой глубиной и повышенной подачей на оборот, даёт Ra 1,6-3,2 и ровный след без ступеней.
• Попутное фрезерование применяем на жёстких станках и по чистой заготовке, встречное по корке и окалине.
• Торцы и уступы после плоскости фрезеруем от той же базы, чтобы перпендикулярность не ушла.

Толстую плиту, снятую с одной стороны, почти всегда выгибает: прокат отпускает напряжения. Ответственные плиты фрезеруем в два захода с вылёжкой или снимаем припуск симметрично с обеих сторон. Если деталь идёт на закалку, оставляем припуск под финишную обработку: детали с термообработкой ведёт, и размер «в ноль» до печи не держится.

Уступы, карманы и контуры

Карман это закрытая выемка, и на карманах видно разницу между аккуратной программой и грубой. Всё начинается с врезания: сверлить входное отверстие, врезаться по наклонной или по спирали. Спиральное врезание используем чаще всего, оно бережёт фрезу и не оставляет следа на дне.

• Глубокий карман считаем по вылету фрезы: свыше пяти диаметров начинается вибрация и «бочка» на стенке, тогда делим обработку на ступени и меняем инструмент.
• Гравировка на фрезерном станке делается конической гравёрной фрезой: шильды, номера деталей, шкалы, логотипы, маркировка партии.
• Уступы и ступени фрезеруем от одной базы, чтобы разность высот не накапливалась.

Фрезеровка по 3D-модели и подготовка управляющей программы

Работа по модели снимает половину вопросов: геометрия однозначна. Но модель без чертежа не содержит допусков, шероховатости, баз и требований к термообработке. Оптимальный комплект это STEP плюс чертёж с критичными для вас размерами.

Подготовка управляющей программы включает выбор заготовки и припусков, расстановку инструмента, расчёт режимов под материал, стратегию выборки и прогон на симуляции. Первую деталь серии меряем полностью, а не выборочно: дешевле поймать ошибку на одной штуке, чем на партии из пятидесяти.

Чистота поверхности и её цена

Шероховатость зависит от подачи на зуб, геометрии пластины, жёсткости крепления и от того, сколько проходов вы готовы оплатить.

• Ra 6,3-12,5 после черновой фрезеровки: нерабочие поверхности, под покраску, под сварку.
• Ra 3,2 обычный результат получистовой обработки, годится для большинства привалочных плоскостей.
• Ra 1,6 чистовая фрезеровка торцевой фрезой с зачистной пластиной, стандарт для ответственных стыков.
• Ra 0,8 и чище требует шлифовки, хонингования или притирки, фрезой стабильно не получается.
• Следы инструмента на дне кармана убираются перекрытием проходов, это время, и оно считается отдельно.

Если деталь работает на уплотнение или скольжение, чистоту закладывают финишной операцией, а не фрезеровкой. Это делаем у себя: хонингование, притирка, при необходимости хромирование рабочей поверхности.

Оснастка для серии и типовые ошибки в чертежах

Партия от десяти деталей почти всегда требует приспособления. Тиски годятся для простой заготовки, но если деталь несимметрична или обрабатывается с двух сторон, дешевле один раз сделать кондуктор или плиту-спутник, чем каждый раз выверять индикатором.

• Тиски с губками под деталь самое быстрое решение для партии до двадцати штук.
• Плита-спутник с упорами и прижимами: деталь ставится в одно положение без выверки.
• Кондуктор для повторяющейся сетки отверстий, экономит на разметке.
• Вакуумный или магнитный стол для тонких плоских деталей, которые нельзя зажать в тиски.

Зубофрезерные работы и нарезание зубьев червячной фрезой идут отдельным маршрутом, но базируются на той же фрезерной подготовке. Приспособления делаем у себя: изготовление оснастки.

Теперь про чертежи. Вот что чаще всего заставляет звонить и переспрашивать, теряя день:

• Острые углы в закрытом кармане или пазу. Фреза круглая, угол будет с радиусом. Ставьте радиус в чертёж сами.
• Допуск на всех размерах подряд. Двадцать размеров по H7 удорожают деталь в разы без всякой пользы.
• Нет базы. Размеры проставлены цепочкой, и куда попадёт итоговая погрешность, непонятно.
• Не указан материал. «Металл» это не марка, а от марки зависит и цена, и режимы, и срок.
• Нет шероховатости там, где она важна. Мы сделаем по умолчанию, а деталь окажется под уплотнением.
• Не указано покрытие и термообработка. Под них нужен припуск, а после закалки размер уже не изменить.