ЦПУ Фрезоване

Дефиниция на процеса и принцип на работа

ЦПУ фрезоването (CNC Milling) е субстрактивен производствен метод, при който излишният материал от заготовката (блок, прокат или отливка) се отстранява чрез многоостриен въртящ се режещ инструмент. За разлика от струговането, където детайлът се върти, при фрезоването главното движение на рязане (въртенето) се извършва от инструмента, монтиран в шпиндела, докато подавателното движение се извършва от линейно или ротационно преместване на детайла (чрез работната маса) и/или на самия шпиндел.

Физиката на процеса се основава на пластичната деформация на срязване. Когато режещият ръб на инструмента се врязва в материала на заготовката при определена дебелина на стружката $h$, възниква силно концентрирано напрежение на срязване по равнината на приплъзване (shear plane). Това води до разрушаване на кристалната решетка на материала и формиране на стружка, която се отвежда по винтовия канал (флейтата) на фрезера. В зоната на рязане се генерира екстремна топлина поради триенето и пластичната деформация, като над 70-80% от тази топлина се отвежда със самата стружка, а останалата се разсейва в инструмента, детайла и околната среда (или чрез режеща течност).

Механиката на фрезоването е прекъснат процес: всеки зъб на фрезера се врязва в материала и излиза от него периодично. Това води до циклично термично и механично натоварване на режещите ръбове, което изисква инструменти с висока устойчивост на умора и термичен шок.

Кинематика, оси и конфигурация на машината

Кинематиката на ЦПУ фрезите е дефинирана от стандарта ISO 841, който въвежда правоъгълна (Декартова) координатна система. Главните линейни оси се определят по следния начин:

• Ос Z: Винаги съвпада с оста на въртене на шпиндела. Положителната посока (+Z) е отдалечаване на инструмента от заготовката.
• Ос X: Главната ос в равнината на работната маса, перпендикулярна на Z. При вертикални фрези (+X) е движение надясно, гледано от лицевата страна на машината.
• Ос Y: Допълва дясната координатна система (правило на дясната ръка). При вертикални фрези (+Y) е движение навътре (от оператора).

Допълнителните ротационни оси се дефинират като: