Frezowanie czołowe

Jedną z technik obróbki, służących do kształtowania i wygładzania powierzchni przedmiotów obrabianych jest frezowanie czołowe. Narzędzie frezarki lub centrum obróbczego jest tu ustawione prostopadle do przedmiotu obrabianego. Oznacza to, że to jego czołowa część a nie boczna frezuje przedmiot obrabiany. Proces ten jest bardziej efektywny, gdy jest zautomatyzowany, ze względu na mniejszą podatność na błędy.

Jakie są etapy frezowania czołowego?

Proces ten dzieli się na cztery etapy:

Pozycjonowanie przedmiotu obrabianego i upewnienie się, że obrabiany przedmiot jest dobrze zamocowany do stołu maszyny, inaczej w trakcie obróbki nastąpi jego przemieszczenie lub dojdzie do powstawania oporów i drgań,
Pozycjonowanie frezarki, czyli upewnienie się, że narzędzie jest ustawione we właściwym miejscu, prostopadle do obrabianego przedmiotu. W ten sposób górna część frezu pracuje na materiale,
Regulacja prędkości posuwu i wrzeciona , gdyż te dwa parametry są kluczowe do zapewnienia odpowiedniej pozycji cięcia, należy je więc dostosować przed rozpoczęciem obróbki,
Obróbka skrawaniem w celu nadania odpowiedniego kształtu i formy.

Frezowanie czołowe i dobór narzędzi

Do frezowania czołowego używa się trzech rodzajów frezów: walcowo-czołowych, trzpieniowych i motylkowych:

Frezy walcowe są najczęściej wybierane, gdyż dzięki wielu zębom połączonym z płytkami na krawędziach, nadają się do uzyskiwania równomiernego wykończenia powierzchni. Dzieje się to dlatego, że ich konstrukcja pozwala kontrolować ilość materiału usuwanego jednorazowo. Nadają się również do obróbki różnorodnych materiałów.
Frezy trzpieniowe posiadają krawędź skrawającą, która sprawia, że nadają się do wykonywania skomplikowanych wykończeń na obrabianym przedmiocie. Nie są one jednak zbyt dobrym wyborem do usuwania dużych kawałków materiału z przedmiotu obrabianego. Narzędzie nie jest zbyt mocne, co ogranicza zakres możliwych do obróbki materiałów.
Frezy motylkowe w przeciwieństwie do poprzednich mają tylko jedną krawędź skrawającą i płytkę. Są wykorzystywane do uzyskania precyzyjnych wykończeń bez dużego zużycia energii, choć kosztem niższych prędkości.

Wybór odpowiedniego narzędzia

Frezowanie czołowe twardych materiałów najlepiej wykonywać frezem walcowo-czołowym. Jego liczne krawędzie skrawające pozwalają na jednoczesne usuwanie większych fragmentów materiału. Frez tarczowy natomiast jest najlepszym narzędziem do skrawania miękkich materiałów. Podczas tworzenia estetycznych projektów najlepszym narzędziem skrawającym jest frez czołowy. Frez ten posiada wiele zębów na trzpieniu, które umożliwiają tworzenie różnorodnych wzorów. Kolejnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy wyborze narzędzi, jest kąt, pod jakim narzędzie wchodzi w obrabiany przedmiot. Większość narzędzi wchodzi pod kątem 45° lub 90°. Jednak niektóre mieszczą się również w zakresie 10–65°. Podczas obróbki czołowej należy upewnić się, że prędkość wrzeciona jest dostosowana do prędkości maszyny. W przeciwnym razie frezy czołowe mogą się łatwo zużywać. Frezowanie czołowe w trybie automatycznym obróbki czołowej CNC zamiast ręcznej jest lepsze. Wynika to z faktu, że podczas ręcznego frezowania czołowego stale dochodzi do wychodzenia i zacinania się ścieżki skrawania, co powoduje naprężenia krawędzi skrawającej na obrabianym przedmiocie.

Frezowanie czołowe standardowe

Nie wymaga żadnych specjalnych warunków, a najlepszym wyborem narzędzi skrawających będą te do frezowania czołowego o kącie wejścia 45°. Frez powinien mieć większą średnicę niż obrabiany przedmiot – minimum o 20% i maksymalnie 50%. Punkt wejścia do przedmiotu obrabianego powinien znajdować się poza środkiem, aby wiór wyjściowy był jak najcieńszy.

Frezowanie czołowe o dużej wytrzymałości

Ten rodzaj obróbki dotyczy dużych gabarytowo materiałów i dużych centrów obróbczych. Operatorzy maszyn CNC usuwają duże ilości materiału, co wymaga dużej mocy. Najlepiej sprawdzą się tu frezy czołowe o kącie przystawienia 60°. Mają one wysokie posuwy, co zwiększa ich wydajność i pozwala na skrawanie większej ilości materiału. Jednocześnie generują wysokie temperatury, co należy mieć na uwadze, zachowując ostrożność. W trakcie tej procedury generowane są również duże ilości wiórów, które mogą zaśmiecać przestrzeń roboczą i zanieczyszczać ścieżkę skrawania przedmiotu obrabianego.

Frezowanie z dużym posuwem

Frezowanie czołowe z wysokim posuwem to proces wymagający wysokich prędkości skrawania i posuwów. Zazwyczaj prędkości skrawania przekraczają tu 1000 m/min. Najlepsze będą tu frezy czołowe o wysokim posuwie i niskim kącie przystawienia. Jedyną istotną kwestią jest tu kąt przystawienia, a szczególnie preferowany jest kąt około 10° ze względu na wysoki posuw, jaki umożliwia.

Frezowanie czołowe a frezowanie obwodowe

Dwa podstawowe rodzaje frezowania, które opierają się w sumie na tej samej zasadzie, to frezowanie czołowe i obwodowe. Podobieństwo polega na tym, że w obydwu technikach używa się obrotowego narzędzia skrawającego do usuwania materiału z powierzchni przedmiotu obrabianego. Jednak różnią się one sposobem wykonania. Podczas frezowania czołowego operator ustawia centrum obróbcze prostopadle do przedmiotu obrabianego, a frezowaniu poddawane są tylko górne krawędzie narzędzia skrawającego. W przypadku obróbki obwodowej operator ustawia frez równolegle do przedmiotu obrabianego i zaangażowane są również boki przedmiotu obrabianego.

Frezowanie czołowe można wykonywać na maszynach z wrzecionami poziomymi i pionowymi, natomiast frezowanie obwodowe jest ograniczone wyłącznie do maszyn z wrzecionami poziomymi. Do obróbki powierzchni i usuwania niewielkich ilości materiału z przedmiotu obrabianego wykorzystuje się frezowanie czołowe, a do usuwania dużych ilości materiału z przedmiotu obrabianego obróbkę obwodową. Narzędzia skrawające w przypadku frezowania czołowego zwykle mają krawędzie skrawające po obu stronach i na powierzchni czołowej. Krawędzie skrawające we frezowaniu obwodowym znajdują się zazwyczaj tylko po bokach.

Jak zoptymalizować frezowanie czołowe?

Warto skupić się na kilku najistotniejszych wskazówkach:

narzędzia są kluczowe i należy się upewnić czy są odpowiednio dobrane do danego procesu, tak aby zapewnić jak najlepszą wydajność,
przygotowanie specjalnego ustawienia do frezowania czołowego, gdyż inne konfiguracje mogą nie spełniać swojej roli i obniżyć dokładność wykonania,
prawidłowe parametry techniczne, jak np. głębokość skrawania, posuw na ząb, posuw na obrót itp., które trzeba sprawdzić przed rozpoczęciem procesu obróbki, dzięki czemu uniknie się niepotrzebnego marnowania materiałów,
ostre narzędzia tnące, które gwarantują zachowanie szybkości obróbki i swoją wytrzymałość przy obróbce twardych materiałów,