Что такое угловое фрезерование? Полное руководство по обработке на станках с ЧПУ

В машиностроении очень мало деталей идеально прямоугольной формы. Инженеры часто рисуют на своих чертежах линии, не проходящие под углом 90 градусов. Эти линии помогают при сварке, сборке и создании специальных канавок. Фрезерование под углом с ЧПУ — ключевой процесс, позволяющий наносить эти линии на металлические детали.

Этот процесс жизненно важен для многих отраслей промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, производство пресс-форм и медицинских приборов. Угловое фрезерование влияет на внешний вид детали и её эксплуатационные характеристики. Оно может повлиять на качество сварки, качество соединения деталей и срок их службы. В Yonglihao Machinery угловое фрезерование является ключевой частью нашей работы. Услуги по обработке на станках с ЧПУ. Мы сочетаем её с другими процессами, такими как токарная обработка с ЧПУ и лазерная резка. Это позволяет нам предлагать нашим клиентам комплексные и точные решения по обработке.

Что такое угловое фрезерование?

Угловое фрезерование — это процесс, при котором материал снимается под углом, отличным от 90 градусов. Он отличается от традиционного фрезерования. торцевое фрезерование, который работает на плоских поверхностях. Угловое фрезерование позволяет создавать наклонные поверхности или определённые углы. Распространенными примерами являются фаски 45°, пазы типа «ласточкин хвост» 60° и V-образные пазы.

При изготовлении этих элементов инструмент не движется только вверх, вниз или поперёк. Он входит в материал под углом. Это можно сделать несколькими способами. Можно отрегулировать заготовку, наклонить шпиндель станка или использовать специальные фрезы. Ключевым моментом является создание стабильного и контролируемого угла. Кроме того, он должен легко проверяться и повторяться для множества деталей.

В отрасли термины “угловое фрезерование” и “фрезерование под углом” часто используются как одно и то же. Некоторые утверждают, что угловое фрезерование — это фрезерование под одним фиксированным углом. Другие же утверждают, что угловое фрезерование предполагает фрезерование под несколькими углами. Однако в мастерских оба термина обычно означают фрезерование угловых элементов.

Различия по сравнению с традиционным фрезерованием

При обычном торцевом фрезеровании шпиндель станка расположен либо параллельно, либо перпендикулярно заготовке. Траектории движения инструмента в основном представляют собой прямые линии и плоскости. Основное внимание уделяется контролю размеров, плоскостности и чистоте поверхности.

Угловое фрезерование меняет эту простую зависимость. Между направлением резания и заготовкой существует фиксированный угол. Это изменяет направление сил резания. Нагрузка на инструмент становится более сложной. Для больших наклонов и углов станок должен быть очень жёстким. К зажимам, инструментам и системам охлаждения также предъявляются более высокие требования. Инженерам приходится думать не только о точных размерах. Им также необходимо учитывать точность угла, плавность наклона и возможность его повторения для множества деталей.

Распространённая ошибка — думать, что ручная шлифовка заменит угловое фрезерование. Угловая шлифовальная машина может справиться с простыми фасками с небольшими допусками. Но она недостаточно хороша для обработки функциональных деталей, таких как сварные скосы или уплотнительные конусы. Ручная работа не гарантирует стабильности. При угловом фрезеровании с ЧПУ угол, ширина и положение задаются программой. Это превращает их в контролируемую часть процесса обеспечения качества.

Как на самом деле выполняется угловое фрезерование?

Существует несколько способов создания наклонных или угловых канавок. В производстве используются три основных метода. Их можно использовать как по отдельности, так и вместе.

1. Наклон заготовки: Можно использовать такие инструменты, как угловые тиски или поворотные столы. Они фиксируют заготовку под заданным углом. Затем стандартный фрезерный станок перемещается по прямой траектории. Этот метод гибок. Он хорошо подходит для обработки отдельных деталей или тестовых партий. Сложность заключается в том, что зажим требует больше шагов. Установка может быть менее жёсткой, а позиционирование может быть сложно повторить. Тонким или длинным деталям может потребоваться дополнительная поддержка.
2. Регулировка фрезерной головки станка или использование угловой головки: Некоторые обрабатывающие центры оснащены поворотными фрезерными головками. Также можно установить внешнюю угловую головку. Это позволяет вращать шпиндель на заданный угол. Заготовка остаётся ровно на столе. Это упрощает зажим и повышает жёсткость. Этот метод отлично подходит для изготовления большого количества деталей с одинаковым углом. Недостаток — необходимость использования определённых станков. Настройка угла может занять некоторое время. Также очень важны правильная калибровка и фиксация.
3. Использование специальных фрез с наклонными режущими кромками: Примерами служат односторонние и двухсторонние фрезы, а также фрезы типа «ласточкин хвост». С их помощью не требуется наклонять заготовку или шпиндель. Угол создаётся формой зубьев фрезы. Этот метод очень эффективен для больших партий деталей с одинаковой фаской или V-образной канавкой. Он также позволяет легко поддерживать единообразие деталей. Недостатком является высокая стоимость инструмента. Фреза с фиксированным углом подходит не для каждого проекта.

В Yonglihao мы сначала изучаем чертеж, размер партии и материал. Затем решаем, какой метод обработки использовать. Для некоторых деталей мы можем использовать комбинацию методов. Например, трёхкоординатный станок с угловым приспособлением и фасочной фрезой. Это позволяет добиться баланса между точностью, эффективностью и стоимостью.

Обычные угловые фрезы

Правильный выбор инструмента — ключ к успешному угловому фрезерованию. Наиболее распространёнными являются односторонние и двухсторонние фрезы.

• Одноугловые фрезы: Эти фрезы имеют коническую режущую кромку только с одной стороны. Распространённые углы — 30°, 45° и 60°. Они хорошо подходят для создания односторонних фасок или скосов. Если деталь требует скоса только с одной стороны, фреза с одним углом — хороший выбор. Она позволяет точно контролировать положение и направление скоса. Эти фрезы доступны с различными углами и диаметрами для удовлетворения различных потребностей.
• Двухугловые фрезы: Эти фрезы имеют конические режущие кромки с обеих сторон. Сбоку они выглядят как перевёрнутая буква “V”. Они идеально подходят для обработки V-образных канавок и симметричных фасок. Они очень полезны, когда требуется создать симметричный элемент за один проход. Это сокращает количество траекторий инструмента. Например, можно обработать верхнюю и нижнюю фаски отверстия за один проход. Это экономит время на смену инструмента.

Для углового фрезерования используются и другие инструменты. К ним относятся фасочные фрезы, фрезы типа «ласточкин хвост» и зенковки. Их режущие кромки имеют фиксированный угол. Выбирая правильную траекторию инструмента, можно создавать контролируемые уклоны или фаски на детали. Использование грамотной комбинации этих инструментов часто дешевле и проще, чем использование специальных приспособлений.

Метод выполнения углового фрезерования

В компании Yonglihao Machinery угловое фрезерование — это комплексный процесс, а не просто один быстрый этап. Он начинается с момента получения чертежа и включает следующие этапы:

Шаг 1: Планирование процесса и анализ чертежей

Сначала мы определяем все угловые элементы на чертеже. Мы видим, какие из них являются простыми фасками. Мы также проверяем, какие из них влияют на сварку, герметизацию или передачу нагрузки. Для них требуется отдельный контроль допусков. Затем мы продумываем, как их обработать. Можно ли сделать это за один установ? Сколько систем координат нам понадобится? Какие контрольные приборы лучше всего подходят для последующего измерения?

Шаг 2: Крепление заготовки и установление точки отсчета

Мы выбираем правильное приспособление, исходя из формы детали. Это могут быть тиски, угловая плита или делительное устройство. При зажиме необходимо правильно использовать установочные поверхности. Это гарантирует точное позиционирование детали, а не просто её удержание. Затем мы используем такие инструменты, как индикаторы часового типа и угломеры. Мы выравниваем заготовку по системе координат станка. Это становится основой для всех расчётов углов.

Шаг 3: Выбор инструмента и настройка параметров резания

Мы анализируем материал и тип угла. Решаем, использовать ли прямую концевую фрезу с креплением или специальную угловую фрезу. Обычно мы начинаем с умеренных параметров. Немного снижаем скорость шпинделя и глубину резания. Это обеспечивает плавную обработку первой детали. Мы прислушиваемся к нормальному звуку резания и проверяем стружку. Затем постепенно оптимизируем параметры.

Шаг 4: Пробная резка, настройка и массовое производство

Мы выполняем пробные резы на металлоломе или образце. Проверяем соответствие углов, ширины и качества поверхности требованиям. При необходимости корректируем компенсацию инструмента, смещения и параметры резания. После того, как всё будет выполнено правильно, мы приступаем к обработке партии. Мы следим за износом инструмента, состоянием станка и удалением стружки.

Шаг 5: Проверка и контроль качества

Простые фаски можно проверить транспортирами, угломерами и штангенциркулями. Для измерения критических углов требуются более точные инструменты, такие как оптические компараторы или КИМ. Для массового производства мы используем чёткую стратегию.

• Мы полностью проверяем первую деталь.
• В ходе процесса мы отбираем образцы деталей.
• Мы также подтверждаем последнюю часть.

Это гарантирует, что все углы будут находиться в пределах допуска для каждой партии.

Какие факторы больше всего влияют на качество углового фрезерования?

Для обеспечения стабильности углового фрезерования необходимо контролировать три основных фактора: параметры, жёсткость и охлаждение.

Параметры сил резания сложнее, чем при плоском фрезеровании. Это особенно актуально на крутых и длинных склонах. Использование агрессивных параметров при плоском фрезеровании может вызвать проблемы. Возможны сильная вибрация, угловые ошибки и сколы. Распространенная стратегия заключается в использовании множества неглубоких резов вместо одного мощного. Более низкая скорость резания также может обеспечить более стабильное резание.

Для обеспечения жёсткости усилие резания на наклонной плоскости часто смещает заготовку вбок. Это означает, что вся система должна быть очень устойчивой. Если деталь просто удерживается в стандартных тисках без боковой опоры, она может сместиться. Это перемещение может привести к погрешностям угла и размера. Для тонких или длинных деталей мы часто используем специальные опоры или специальные приспособления для повышения жёсткости.

Для охлаждения и удаления стружки, различные фрезерные материалы У стали и чугуна разные потребности. Сталь и чугун нуждаются в достаточном количестве охлаждающей жидкости для отвода тепла. Это предотвращает перегрев кромки инструмента. Нержавеющая сталь и титановые сплавы могут стать твёрже при перегреве. Это значительно затрудняет их резку. Алюминий и медь могут накапливаться на инструменте, если стружка не удаляется должным образом. Это может поцарапать поверхность. Пространство вокруг угловых поверхностей ограничено, поэтому сопла подачи охлаждающей жидкости должны быть точно направлены.

Преимущества и ограничения углового фрезерования

Угловое фрезерование имеет очевидные преимущества, но и некоторые ограничения. Понимание этих преимуществ поможет вам сделать более обоснованный выбор процесса.

Вот простая разбивка:

Для производителей основными преимуществами являются стабильность и снижение общей стоимости. Для дизайнеров важно знать ограничения. Не каждый сложный угол, который вы можете нарисовать, легко фрезеровать. Для некоторых экстремальных углов применяются другие процессы, такие как шлифование Или лучше использовать EDM. Иногда изменение дизайна — лучшее решение.

Меры безопасности

Фрезерование под углом сопряжено с некоторыми дополнительными рисками для безопасности по сравнению с обычным фрезерованием. Направление разлёта стружки сложнее предсказать. Боковые нагрузки на инструмент также больше.

При резке наклонных поверхностей или V-образных канавок стружка часто отскакивает от наклонной поверхности. Её траектория неровная. Она может даже вылетать из неожиданных направлений. Операторам следует использовать защитные щитки, закрывающие все лицо, а не только защитные очки. Это защитит их от летящей с высокой скоростью стружек.

При резке под углом боковые силы больше. Если заготовка не закреплена надёжно, она может сместиться или вылететь из станка. Инструмент также может сломаться или отколоться. После наклона заготовки или фрезерной головки все оси должны быть надежно зафиксированы. Их смещение во время резки может привести к повреждению детали и создать угрозу безопасности.

Для таких материалов, как алюминий, дающих длинную стружку, необходима хорошая защита. Используйте СОЖ под высоким давлением и стружколомы. Это предотвратит наматывание длинной стружки на инструмент или приспособление.

Распространенные ошибки и рекомендации

Многих трудных уроков можно избежать. Вот несколько распространённых ошибок и способы их предотвращения:

Ошибка 1: Прямое копирование параметров плоского фрезерования

• Проблема: Сразу видны сильная вибрация и следы от инструмента. Углы и размеры неправильные.
• Причина: Исходные параметры слишком агрессивны для резки под углом.
• Рекомендация: На первом этапе уменьшите скорость, глубину резания и подачу на 30%–50%. Затем постепенно оптимизируйте их на основе пробных проходов.

Ошибка 2: Зажим без точного определения угла

• Проблема: Угол выглядит нормально, но измерения показывают отклонение на 0,5° или более. Детали в одной партии имеют разные углы.
• Причина: Наклон устанавливался на глаз, без точной привязки.
• Рекомендация: Для критических углов используйте инструменты, такие как синусные пластины или уголковые блоки. Проверьте первую часть с помощью угломера или КИМ.

Ошибка 3: Плохое охлаждение при обработке алюминия

• Проблема: К инструменту прилипает стружка. На наклонной поверхности имеются царапины. Качество обработки поверхности плохое.
• Причина: Тепло плохо отводится, и на кромке инструмента скапливается алюминий.
• Рекомендация: Используйте минимальное количество смазки (MQL) или охлаждающие жидкости на спиртовой основе. Быстро сдувайте стружку. Также можно уменьшить скорость вращения шпинделя.

Ошибка 4: Отсутствие отбора проб в процессе производства

• Проблема: Целая партия деталей имеет угловые ошибки. Придётся переделывать или выбраковывать все детали.
• Рекомендация: Настройте простые проверки. Например, проверяйте деталь угломером каждые 5–10 штук. Если вы обнаружите ошибку, вы сможете сразу же её исправить.

Факторы стоимости

Стоимость углового фрезерования обычно на 20%–80% выше, чем плоского. Это связано с более сложными приспособлениями, инструментами и необходимостью контроля. Основные факторы, влияющие на стоимость:

• Требования к допускам угла: Если допуск на угол очень мал (±0,1° или меньше), это означает больше пробных резов и времени на проверку. Это может увеличить затраты на 30%–50%.
• Оборудование и инструменты: Если вам нужны специальные фрезы, угловые головки или 5-координатные станки, взимается дополнительная плата. Эта надбавка обычно составляет 20%–40% и покрывает расходы на станок и его настройку.
• Материальная сложность: Для таких материалов, как титан и нержавеющая сталь, требуются более высокие требования к инструменту и охлаждению. Кроме того, инструменты используются гораздо быстрее. Мастерские часто добавляют наценку 50%–100% за обработку этих материалов.
• Размер партии: Для небольших партий (менее 10 штук) фиксированные затраты сложно распределить. Цена за деталь часто вдвое или больше. Для более крупных партий угловое фрезерование может быть дешевле ручной работы.

При проектировании сложного уголка учитывайте его функциональность и стоимость. Обсудите это с вашим партнером по производству. Узнайте, может ли изменение допуска на угол или конструкции снизить стоимость, сохранив при этом ваши потребности.

Допуски и контроль качества

Многие задаются вопросом: “Насколько точным может быть угловое фрезерование?” Однозначного ответа нет, но мы можем дать ориентировочный диапазон.

• На стандартном 3-координатном станке достижение ±0,3° – ±0,5° является хорошим результатом.
• Благодаря прецизионным угловым приспособлениям и КИМ допуски можно расширить до диапазона ±0,1°.
• Благодаря использованию высокопроизводительных 5-осевых станков и стабильным процессам можно удерживать углы с точностью ±0,05° или лучше.

Для проверки мы обычно комбинируем различные инструменты:

• Цифровые угломеры: Подходит для быстрых проверок в цехе.
• Оптические компараторы: Хорошо подходит для просмотра профилей и местных ракурсов.
• Координатно-измерительные машины (КИМ): Используется для официальных отчетов, особенно для критических ракурсов.

В Yonglihao мы подбираем подходящие инструменты контроля для каждой детали. Мы можем предоставить данные КИМ для критических углов в рамках нашей системы прослеживаемости качества. фрезерование с ЧПУ на заказ и проекты компаний, занимающихся быстрым прототипированием, особенно выигрывают от строгого контроля качества, поскольку эти детали часто включают в себя множество угловых или уникальных особенностей.

Распространенные применения углового фрезерования

Угловое фрезерование играет различную роль в разных отраслях. Главная цель всегда одна: обеспечить геометрические параметры, сочетая при этом стоимость и надежность.

В аэрокосмической и автомобильной промышленности, Фрезерование под углом позволяет создавать детали, связанные с нагрузками и потоком жидкости. Примерами служат уклоны нервюр крыльев и корпусов двигателей. Правильные углы и качество поверхности снижают напряжение. Они также улучшают обтекаемость и обеспечивают хорошую основу для сборки.

В пресс-формах, Угловое фрезерование используется для создания углов наклона на пластиковых формах и фасок на штампах. Правильные уклоны облегчают извлечение деталей из формы. Они также увеличивают срок службы формы и облегчают полировку.

В медицинском и точном оборудовании, Угловое фрезерование удаляет острые края, сохраняя при этом функциональность. Фаски на костных пластинах и хирургических инструментах не должны повреждать мягкие ткани. Они также должны обеспечивать плавность прилегания и перемещения деталей. Требования к однородности и качеству поверхности очень высоки.

Заключение

В Yonglihao Machinery мы рассматриваем угловое фрезерование как ключевую функцию. Это требует тщательного проектирования и постоянного совершенствования.

Благодаря нашим 3-координатным и многокоординатным станкам, большому парку угловых фрез и нашему опыту в проектировании приспособлений мы можем помочь вам:

• Комплексные решения по угловому фрезерованию для прототипов и серийного производства.
• Стабильная обработка таких материалов, как алюминий, углеродистая сталь и нержавеющая сталь.
• Рекомендации по обработке критически важных угловых деталей, таких как сварочные скосы и уплотнительные конусы.
• Методы контроля качества, включая отчеты КИМ для полной прослеживаемости.
• Комплексные услуги, сочетающие фрезерование, точение, штамповку и другие виды обработки. Это снижает ваши затраты и риски.

Если у вас есть чертежи угловых деталей, отправьте их нам. Мы можем проконсультировать вас по вопросам осуществимости, стоимости и улучшения конструкции. Мы хотим помочь вам убедиться, что ваши угловые конструкции функциональны и просты в изготовлении, независимо от того, предназначены ли они для… компания быстрого прототипирования проект или крупный производственный заказ

Часто задаваемые вопросы

Фрезерование под углом — это то же самое, что и “фрезерование под наклоном”?

Да, по сути, это одна и та же идея. Любое снятие материала под углом, отличным от 90 градусов, для формирования уклона можно назвать угловым фрезерованием.

Можно ли фрезеровать нержавеющую сталь под углом?

Да, это возможно. Но необходимо грамотно подойти к выбору инструмента и охлаждения. Обычно мы используем твёрдосплавные инструменты с покрытием и подачей СОЖ под высоким давлением. Мы также применяем стратегию множества неглубоких резов, чтобы избежать проблем.

Нужен ли мне 5-осевой станок для фрезерования под углом?

Нет. 3-осевой станок может выполнять большинство работ по угловому фрезерованию в сочетании с угловыми приспособлениями или угловыми фрезами. 5-осевой станок лучше всего подходит для сложных поверхностей с несколькими углами, но он не всегда необходим.

Какую информацию мне следует подготовить для передачи на аутсорсинг угловых деталей?

Лучше всего предоставить полные 2D/3D-чертежи, информацию о типе материала, допуски на критический угол, требования к отделке поверхности, количестве и дате поставки. Чёткая информация поможет нашим инженерам разработать оптимальное решение с точки зрения стоимости, точности и сроков поставки.