Longsheng

Фрезерные станки — незаменимый элемент современного производства. Каковы их основные функции?
Фрезерный станок — это станок, используемый для резки и формовки таких материалов, как металл, дерево и пластик. Это достигается за счёт перемещения режущего инструмента вокруг неподвижной заготовки. Благодаря плавному и контролируемому усилию этот процесс позволяет создавать точные детали и сложные конструкции. Если вашему бизнесу или отрасли требуется высокая точность и правильность, фрезерный станок может стать для вас идеальным вариантом.
С технической точки зрения фрезерный станок — это станок, который использует высокоскоростной многозубый режущий инструмент (фрезу) для точного снятия материала с заготовки, жестко закрепленной на рабочем столе. Этот проверенный временем ветеран отрасли может легко создавать плоские поверхности, криволинейные поверхности, канавки, полости, отверстия и сложные трехмерные контуры, что делает его универсальным станком, используемым для производства компонентов, пресс-форм, деталей самолетов и т. д. В данной статье будут рассмотрены законы его работы, виды, функции, области применения и преимущества, а также дан полный ответ на вопрос: «Для чего используется фрезерный станок?»

Краткий справочник: быстрый выбор метчика

Основные функции	Цели обработки	Основные области применения	Технические характеристики
Резка материалов вращающимися инструментами	Металлы, пластики, дерево, композиты, и т. д.	Машиностроение, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, пресс-формы	Многокоординатные соединения, высокая точность, сложные поверхности
Изготовление плоскостей, пазов, Отверстия, шестерни и т. д.	Сложные геометрические детали	Электроника, медицинские приборы, энергетическое оборудование	Программируемое управление (ЧПУ), автоматизация
Создание прецизионных деталей и прототипы	Изготовленные на заказ детали, серийно выпускаемые компоненты	Исследования, образование, мастерство	Универсальные, эффективные и гибкие

Это руководство полностью разрушит стереотип о фрезерных станках и позволит вам изучить их основные функции, принципы работы, материалы и формы, которые можно обрабатывать. На основе анализа реального случая вы узнаете, как превратить «заготовку» в деталь удивительной точности и почему ее ценность намного превышает саму «резку металла».

Почему стоит доверять этому руководству? Практический опыт от экспертов LS.

Потому что мы не теоретики, а практики.

В компании LS. Precision Manufacturing мы ежедневно работаем с различными фрезерными станками — от ручных до пятиосевых, обрабатывая тысячи деталей. Если бы фрезерные станки просто «резали металл», мы не смогли бы удовлетворить разнообразные потребности наших клиентов: от прецизионных деталей с точностью ±0,01 мм до крупных сложных конструкций. Мы понимаем, что техническая сложность и стоимость фрезерования простой плоской поверхности значительно отличаются от фрезерования рабочего колеса с поверхностями произвольной формы.

Однажды мы фрезеровали для клиента прототип титанового имплантата размером с ладонь, которому требовалась зеркальная поверхность и сотни микроскопических деталей. Хотя объём снимаемого материала мог быть небольшим, требования к точности обработки, качеству поверхности и контролю процесса были чрезвычайно высокими. В этом руководстве отражен многолетний практический опыт работы с фрезерными станками и решения бесчисленных производственных задач.

Основной принцип работы фрезерного станка

Основной принцип работы

Фрезерный станок предназначен для обработки заготовки с помощью вращающегося инструмента. Вращение инструмента является главным движением, а движение заготовки — движением подачи. Фрезерные станки способны выполнять различные операции по обработке, включая плоскости, канавки, зубчатые колеса, резьбу и криволинейные поверхности.

Рабочий процесс фрезерного станка

Это точно скоординированный «механический танец». Например, при обработке плоской поверхности заготовка закрепляется на рабочем столе, который перемещается по осям X/Y/Z. Фреза устанавливается на высокоскоростном шпинделе. Оператор использует систему управления для установки таких параметров, как скорость шпинделя, скорость подачи и глубина резания, в зависимости от требований обработки.
Фреза, установленная на шпинделе, начинает вращаться с высокой скоростью, создавая силу резания. Режущая кромка фрезы, вращаясь на рабочем столе, контактирует с неподвижной или движущейся заготовкой, снимая материал посредством относительного движения, одновременно перемещаясь в заданном направлении и с заданной скоростью, постепенно приближая заготовку к фрезе.
Режущая кромка фрезы непрерывно взаимодействует с материалом заготовки, перемещаясь линейно или криволинейно относительно инструмента, обеспечивая непрерывное резание. Излишки металла удаляются, и по мере продвижения рабочего стола поверхность заготовки постепенно сглаживается.

Шпиндель предназначен для придания инструменту или заготовке вращательного движения во время обработки. Шпиндель является важнейшим компонентом различных станков, включая токарные, фрезерные и сверлильные станки. Он не только определяет скорость и точность обработки, но и напрямую влияет на качество поверхности и точность формы обработанной детали.

Основные типы фрезерных станков

Тип фрезерного станка	Максимальная скорость шпинделя (в минуту)	Размер рабочего стола (мм)	Максимальный вес заготовки (кг)	Применение
Вертикально-фрезерный станок	4000	1000 x 500	500	Общая механическая обработка, сверление
Горизонтально-фрезерный станок	3500	1200 x 600	800	Долбление, зубонарезание
Универсальный фрезерный станок	5000	1100 x 550	600	Сложная обработка деталей
Продольно-фрезерный станок	3000	1400 x 700	1000	Тяжёлая техника
Фрезерный станок с ЧПУ	10 000	800 x 400	300	Точные детали

Вертикально-фрезерный станок

Шпиндель перемещается вертикально вдоль ось Z, где также работает режущий инструмент . Рабочий стол в основном перемещается в направлениях X/Y, что позволяет выполнять несколько операций без изменения положения, тем самым повышая гибкость. Еще одним преимуществом вертикального расположения шпинделя является возможность точного сверления отверстий, поскольку определенное положение инструмента на заготовке легко достигается.
Эти уникальные конструктивные особенности делают их подходящими для врезной резки, при которой инструмент непосредственно проникает в материал для создания отверстия или углубления. Это наиболее распространенный тип фрезерного станка, подходящий для фрезерования поверхностей, кавитации и сверления.
Вертикально-фрезерные станки настоятельно рекомендуются для широкого спектра применений, особенно в отраслях, требующих высокой точности и аккуратности,таких как аэрокосмическая и автомобильная промышленность. Их можно использовать для формовки, резки и даже сверления сложных деталей.

Горизонтально-фрезерный станок

В отличие от вертикально-фрезерных станков, Шпиндель горизонтально-фрезерного станка расположен горизонтально и параллельно рабочему столу, который перемещается по осям X, Y и Z. Поэтому он подходит для тяжелого фрезерования, обработки длинных заготовок и многосторонней обработки (с использованием индексирующей головки). Он отлично подходит для прорезки пазов и торцевого фрезерования. Такое расположение обеспечивает повышенную жесткость поверхности, что делает его пригодным для обработки крупногабаритных толстых материалов и выполнения сложных операций. Он также подходит для операций, требующих черновой обработки и одновременного использования нескольких режущих инструментов. Этот тип станка необходим для разработки крупных высокоточных деталей.

Универсальный фрезерный станок

Этот уникальный и эффективный инструмент сочетает в себе возможности вертикального и горизонтального фрезерных станков. Рабочий стол можно перемещать вверх, обеспечивая мощные возможности резки и сверления вертикального фрезерного станка, или наклонять горизонтально, воздействуя на поверхность рабочего стола с той же силой, что и горизонтальный фрезерный станок.
Рабочий стол может вращаться в горизонтальной плоскости и двигаться в нескольких направлениях, что расширяет его возможности для обработки сложных углов и спиральных канавок, что делает его пригодным для множества сложных операций. Он также может облегчать такие операции, как расточка, резка, формовка и продольная резка, что делает этот универсальный фрезерный станок высокоэффективным при выполнении различных операций плоского и контурного фрезерования, значительно повышая производительность.

Продольно-фрезерный станок

Продольно-фрезерные станки оснащены неподвижным столом, обеспечивающим жесткую опору, и идеально подходят для тяжелых фрезерных операций. В отличие от других фрезерных станков, где шпиндель перемещается вверх и вниз по оси Z, стол зафиксирован и перемещается по осям X и Y.
Такая конструкция значительноповышает структурную жесткость и прочность станка, позволяя ему обрабатывать большие заготовки и выполнять операции, требующие значительных усилий.

Фрезерный станок с ЧПУ

Фрезерные станки с ЧПУ используют процесс числового программного управления (ЧПУ) для обработки металлов, при этом компьютерные программы управляют движением всех осей, скоростью шпинделя и скоростью подачи. Они высокожесткие и обеспечивают жесткие допуски, что делает их особенно подходящими Для высокотехнологичных задач, требующих математических расчётов и возможности производства изделий одинаковой размерности. Эти характеристики обеспечивают высокую точность, возможность обработки сложных форм и высокую степень автоматизации. Вот почему фрезерные станки с ЧПУ стали сегодня основной тенденцией.

Основные возможности обработки фрезерных станков

Торцевое фрезерование	Обработка плоской поверхности заготовки.
Контурное фрезерование	Обработка контура кромки или определенной формы заготовки.
Фрезерование пазов	Изготовление прямых пазов, Т-образных пазов, пазов типа «ласточкин хвост» и т. д. различной ширины.
Фрезерование карманов	Создание закрытых или открытых канавок и полостей в заготовке.
Сверление и Нарезание резьбы	Использование точности позиционирования и возможностей шпинделя фрезерного станка для выполнения сверления, развертывания и нарезания резьбы.
Контурирование поверхности	Обработка сложных трёхмерных поверхностей с использованием многокоординатной обработки (три или более осей).
Нарезание зубьев	Обработка зубьев шестерен с использованием специализированных фрез (например, зубофрез).
Гравировка	Нанесение текста или рисунков на поверхность заготовки.

Области применения фрезерных станков

Далее я расскажу вам о выдающихся областях применения фрезерных станков в различных отраслях промышленности, включая машиностроение, изготовление пресс-форм, аэрокосмическую промышленность, автомобилестроение, электронную промышленность, производство медицинского оборудования, энергетическую промышленность, прототипирование и быстрое прототипирование, а также общие мастерские по техническому обслуживанию.

Механическое производство
В механическом производстве фрезерные станки используются для обработки различных механических деталей, таких как валы, корпуса, кронштейны, соединители, шестерни, кулачки, шатуны и многое другое. Высокоточная обработка на фрезерных станках гарантирует точность размеров и качество поверхности этих деталей.

Изготовление пресс-форм
Впроизводстве пресс-форм обработка пресс-форм требует исключительно высокой точности и качества поверхности. Фрезерные станки высокоэффективны при изготовлении сложных полостей и стержней, используемых, например, в литьевых формах, штамповочных формах и формах для литья под давлением. Фрезерные станки с ЧПУ особенно широко используются при обработке пресс-форм.

Авиационно-космическая промышленность
Аэрокосмическая промышленность требует производства большого количества высокоточных, высокопрочных деталей, таких как компоненты двигателей и конструкции фюзеляжа. Фрезерные станки, особенно пятикоординатные фрезерные станки с ЧПУ, способны эффективно обрабатывать сложные детали аэрокосмической техники.

Автомобильное производство
Вавтомобильном производстве фрезерные станки используются для производства ключевых компонентов, таких как блоки двигателей и головки цилиндров, картеры и детали трансмиссии, оси и шасси. Эффективная обработка на фрезерных станках с ЧПУ может повысить точность деталей и эффективность производства.

Электронная промышленность
В электронном производстве фрезерные станки используются для производства сложных печатных плат, прецизионных корпусов, радиаторов, разъемов и гнезд, а также компонентов полупроводниковых приборов. Они известны своей точностью, повторяемостью и способностью производить прочные, долговечные детали из экструдированных блоков материала.

Медицинские приборы
В отрасли медицинских приборов фрезерные станки используются для производства хирургических инструментов, ортопедических имплантатов, стоматологических инструментов и имплантатов, протезов и экзоскелетов, а также компонентов роботизированной хирургии. Благодаря возможности создания сложных деталей с высокой точностью фрезерование с ЧПУ стало важнейшим активом в производстве этих необходимых инструментов.

Энергетическая промышленность (нефть, газ, электроэнергетика)
В энергетической промышленности фрезерные станки также находят важное применение в нефтяной, газовой и электроэнергетической промышленности, например, для обработки клапанов, турбинных лопаток и крупных конструктивных деталей.

Создание прототипов и Быстрое прототипирование
Фрезерные станки также помогают в производстве прототипов продукции, а также могут производить высокоточные функциональные прототипы.

Мастерские общего ремонта
В мастерских общего ремонта фрезерные станки используются для ремонта деталей и создания деталей по индивидуальному заказу. Они широко используются в самых разных областях.

Основные преимущества использования фрезерного станка

Универсальность	Он может выполнять различные операции по обработке (фрезерование, сверление, расточка, нарезание резьбы и т. д.) и обрабатывать детали самых разных форм.
Точность и повторяемость	Фрезерные станки с ЧПУ, в частности, могут достигать точности на уровне микрона и стабильности партии.
Высокая эффективность	Мощные возможности резки, особенно при обработке сложных деталей, более эффективны, чем у многих других методы.
Сложные геометрии	Многокоординатные фрезерные станки с ЧПУ могут обрабатывать сложные трёхмерные формы, которые трудно получить традиционными методами.
Хорошее качество поверхности	Превосходное качество поверхности достигается за счет выбора соответствующих инструментов, параметров и процессов.
Широкий диапазон материалов	Возможна обработка металлов (стали, алюминия, титана, меди и т. д.), пластика, композитных материалов, дерева и т. д.

Пример: Прецизионное фрезерование устраняет узкое место в обработке титанового маятникового рычага

Клиент задача

Мы столкнулись с начинающей компанией, производящей гоночные двигатели, которой требовалось изготовить небольшую партию из 20 сложных прототипов коромысел клапанов из титанового сплава. Для этого требовались точные контуры поверхности, полость для снижения веса, критические допуски ±0,01 мм и чистота поверхности Ra 0,8 мкм.

Ограничения традиционных решений

Традиционные решения, использующие резку проволокой или ручную полировку, были крайне неэффективны (около 2 дней на деталь). В то же время, продукция, необходимая заказчикам, не всегда соответствовала требованиям к качеству поверхности, точности и гладкости, что приводило к серьёзным задержкам в реализации проектов.

Инновационное решение LS

Для решения этих задач мы использовали пятикоординатный фрезерный станок с ЧПУ. В основе этого станка лежит точный, управляемый компьютером, высокоскоростной многолезвийный инструмент. В сочетании с многокоординатным движением (X/Y/Z/A/C) он позволяет точно обрабатывать сложные трехмерные поверхности, полости и отверстия за одну операцию зажима.

Превосходные результаты

Благодаря мощным многокоординатным возможностям фрезерного станка и точности ЧПУ мы изготовили первые пять прототипов всего за 18 часов. Все размеры образцов идеально соответствовали требованиям чертежа (допуски постоянно находились в пределах ±0,005 мм), качество поверхности было лучше, чем Ra 0,6 мкм, а также была идеальная однородность всех 20 прототипов.

Воплощение ценности LS

Этот случай демонстрирует, как LS решает проблемы клиентов при обработке сложных специальных материалов за счет интеграции инженерного анализа, материаловедения и передовых производственных технологий. Мы предоставляем не только оборудование, но и комплексные решения по оптимизации процессов, помогая клиентам преодолевать ограничения традиционных процессов и добиваться всесторонних улучшений в качестве, эффективности и экономической эффективности, позволяя им сосредоточиться на создании большей основной ценности.

Часто задаваемые вопросы

1. В чем разница между фрезерным станком и токарным станком?

Основное различие заключается вдвижении заготовки и инструмента. На токарном станке заготовка вращается, а фиксированный инструмент перемещается линейно для резки цилиндрических элементов. На фрезерном станке инструмент вращается, а неподвижный или подвижный стол подает заготовку, что позволяет обрабатывать такие элементы, как плоские поверхности, криволинейные поверхности и пазы. Проще говоря, токарный станок «обрабатывает окружности», а фрезерный станок «фрезерует грани, пазы и контуры».

2. Может ли фрезерный станок сверлить отверстия?

Да, фрезерный станок может сверлить отверстия. Установив сверлильную головку и управляя движением по оси Z (шпиндель вверх и вниз) в сочетании с позиционированием по осям X или Y, фрезерный станок может выполнятьсверлильные операции с высокой точностью. Кроме того, стол фрезерного станка может перемещаться по горизонтали и вертикали, что позволяет выполнять различные операции обработки, включая сверление, расточку и контурную обработку.

3. Чем фрезерный станок с ЧПУ лучше ручного фрезерного станка?

Основные преимущества фрезерных станков с ЧПУ по сравнению с ручными фрезерными станками заключаются в том, что они обладают более высокой точностью и повторяемостью, что позволяет исключить ошибки, связанные с человеческим фактором; они обладают высокой способностью обрабатывать сложные формы и могут достигать многоосевой связи; они имеют высокую степень автоматизации, что позволяет сократить вмешательство человека и могут работать без оператора в течение длительных периодов времени; в то же время они высокоэффективны, могут оптимизировать траектории и быстро перемещаться; в программируемом производстве их легко модифицировать и повторять производство тех же деталей.

4. Какие материалы может обрабатывать фрезерный станок?

Фрезерные станки могут обрабатывать широкий диапазон материалов, включая различные металлы, такие как сталь, нержавеющая сталь, чугун, алюминиевые, медные и титановые сплавы, а также пластики, такие как АБС, нейлон, ПОМ и ПЭЭК, композитные материалы, дерево и пена. При выборе материала для фрезерного станка ключевым моментом является выбор подходящего материала инструмента, геометрии и параметров резания.

Краткое содержание

Фрезерные станки — сила точности, которая формирует наш сложный мир

Фрезерный станок — это больше, чем просто режущий инструмент; это основное оборудование, которое преобразует чертежи проекта в точные цельные объекты. Уникальный принцип «вращающийся инструмент + многонаправленная подача» обеспечивает непревзойденную гибкость, делая станок настоящей «рабочей лошадкой» для обработки плоских поверхностей, канавок, сложных контуров и криволинейных поверхностей. Когда ваши детали выходят за рамки простой токарной обработки или сверления, требуя точной геометрии, жёстких допусков на размеры и сложных поверхностей, фрезерный станок становится вашим незаменимым производственным партнёром.

Ваша деталь имеет сложную форму? Требуются ли высокоточные плоские поверхности или контуры? Не медлите с выбором оптимального метода обработки! Отправьте чертеж или 3D-модель вашей детали нашей команде опытных инженеров уже сегодня. Мы оценим вашу конструкцию, порекомендуем оптимальное решение для фрезерования и быстро предоставим прозрачное коммерческое предложение на обработку с ЧПУ! Позвольте нашему опыту в области фрезерования ускорить ваш проект.

Перед лицом этих сложных задач токарные работы с ЧПУ от LS станут вашим незаменимым и совершенным «инструментом». Они обеспечивают промышленную точность, непревзойденную повторяемость и высокую производительность, позволяя идеально, последовательно и эффективно воплощать ваши дизайнерские идеи. Выбирая LS, вы добавляете промышленную точность к своему исключительному мастерству.

Загрузите свои чертежи прямо сейчас и получите мгновенное предложение о стоимости токарной обработки с ЧПУ (цена токарной обработки с ЧПУ). Позвольте LS стать вашей надежной опорой в стремлении к непревзойденной точности деревообработки!