FREZOWANIE METALI – Frezowanie Metalu w MPT

Frezowanie metalu to proces technologiczny, który polega na formowaniu różnorodnych stopów metalowych poprzez ich obróbkę mechaniczną. Realizuje się to za pomocą różnych metod, w tym ręcznego obrabiania, wykorzystania narzędzi maszynowych oraz zaawansowanych maszyn, takich jak frezarki, tokarki, a także urządzeń ręcznych, automatycznych i sterowanych komputerowo.

Głównym celem frezowania metalu jest wytworzenie elementów metalowych o precyzyjnie określonych kształtach i wymiarach. Złożoność obróbki metali zależy od charakterystyki obrabianego stopu – im jest on twardszy, tym bardziej zaawansowane techniki i narzędzia są niezbędne. Historia obróbki metali sięga wieków wstecz, a wyprodukowane w ten sposób części stanowią kluczowe komponenty w wielu rodzajach maszyn.

Czym jest proces frezowania metali?

Frezowanie metali to technika obróbki, która polega na kształtowaniu bloków stopów metalowych. Umożliwia ona tworzenie elementów o pożądanych kształtach, zazwyczaj przy użyciu frezarek ręcznych lub sterowanych komputerowo. W procesie tym wykorzystuje się szybkoobrotowe wrzeciono z zaawansowanym narzędziem tnącym, które usuwa nadmiar metalu w postaci wiórów i pyłu, formując w ten sposób żądane elementy.

Frezowanie jest rodzajem obróbki skrawającej, gdzie nadmiar materiału jest usuwany w formie wiórów. Narzędzie używane w tym procesie charakteryzuje się precyzyjnie zaprojektowaną geometrią i liczbą ostrzy, co umożliwia obróbkę w wielu osiach. Dzięki temu procesowi możliwe jest wytwarzanie skomplikowanych części o różnorodnych kształtach, co pozwala na powtarzalną produkcję identycznych elementów, choć może to być czasochłonne. Z kolei frezowanie znacząco usprawnia ten proces. Zapewnia szybką produkcję dużej ilości powtarzalnych części z minimalnymi odchyłkami. Wykorzystanie technologii cyfrowej zwiększa szybkość i precyzję produkcji, co przekłada się na efektywną produkcję dużych ilości ekonomicznych części. Docenia to wiele firm zajmujących się produkcją np. systemów dachowych. Przy produkcji świetlików dachowych i wyłazów dachowych na Śląsku, technologię ta wykorzystują takie firmy jak Gulajski czy OWD-TECH.

Aspekt Frezowania Metali	Frezowanie Metali Tradycyjne	Frezowanie Metali
Wybór narzędzi	Wymaga wyboru odpowiednich noży do rodzaju stopu metalu.	Wybór narzędzi jest dokonywany przez doświadczonych operatorów, zgodnie z wymaganiami produktu.
Parametry procesu	Należy dobrać właściwe parametry procesu mielenia (np. prędkość, obroty), uwzględniając rodzaj stopu.	Parametry są ustalane automatycznie przez system komputerowy, zgodnie ze specyfikacją produktu.
Podział na etapy	Proces podzielony na etapy: wstępne frezowanie, precyzyjne frezowanie, frezowanie wykończeniowe. Wymaga regulacji pracy frezarki dla każdego etapu.	Proces frezowania jest zautomatyzowany i zaprogramowany, aby wykonać wszystkie etapy bez konieczności ręcznej regulacji.
Informacje dla klienta	Klient może wymagać szczegółowych informacji na temat całego procesu.	Klient potrzebuje tylko informacji związanych ze specyfikacją i cechami fizycznymi zamówionego produktu.
Jakość końcowa	Zależy od umiejętności operatora i precyzji ustawień.	Wysoka jakość końcowa, osiągnięta dzięki precyzyjnym technikom cufrowym i doświadczeniu operatorów.
Oczekiwania klientów	Zależne od umiejętności operatora i jakości wykonania.	Produkt końcowy najwyższej jakości, zgodny z oczekiwaniami klientów, dzięki zaawansowanym technikom frezowania.

Frezowanie metalu wykonujemy dwoma metodami

Proces frezowania metalu można podzielić na dwie główne kategorie, w zależności od kinematyki (ruchu wrzeciona) oraz konstrukcji (obrabianych powierzchni).

W kwestii kinematyki frezowania metali wyróżniamy:

1. Frezowanie przeciwbieżne – w tym przypadku kierunek obrotu narzędzia jest przeciwny do kierunku ruchu wrzeciona. Jest to efektywna metoda stosowana głównie na wstępnym etapie obróbki metalu. Pozwala na zmniejszenie niechcianych wibracji i przyspieszenie procesu, lecz może skutkować niższą jakością obrabianych powierzchni.
2. Frezowanie współbieżne – tutaj kierunek obrotu narzędzia jest zgodny z ruchem wrzeciona. Ten rodzaj kinematyki jest preferowany w precyzyjnym frezowaniu, zapewniając większą dokładność i lepszą jakość powierzchni. Niestety, wiąże się to z wyższym poziomem wibracji.

Pod względem technologicznym, frezowanie metali można klasyfikować jako:

1. Frezowanie czołowe – gdzie powierzchnie robocze narzędzia (ostrza) znajdują się na przedniej części i częściowo na boku narzędzia.
2. Frezowanie cylindryczne – w tym przypadku powierzchnie robocze narzędzia umieszczone są na cylindrycznej części narzędzia, co oznacza, że tylko ta część narzędzia ma kontakt z obrabianym materiałem.
3. Frezowanie formowe – wykorzystuje specjalne frezy, gdzie ostrza są rozmieszczone na całej powierzchni narzędzia, tworząc kąt od 0 do 90 stopni względem obrabianej powierzchni.

Frezowanie metali wymaga dokładnych parametrów

Frezowanie metali to złożony proces, który wymaga precyzyjnego dostosowania różnych parametrów w zależności od rodzaju frezowania. Poniżej kluczowe parametry dla różnych metod frezowania metali:

Parametr Frezowania	Opis	Zastosowanie w Frezowaniu
Głębokość frezowania	Definiuje głębokość cięcia narzędzia w każdym przejściu wrzeciona.	Musi być dostosowana do etapu obróbki (początkowej, precyzyjnej) oraz rodzaju obrabianego stopu metalu.
Szerokość frezowania	Określa szerokość cięcia każdego wrzeciona w kolejnych przejściach, w tym nakładanie się obszarów frezowanych.	Ważna dla efektywności i jakości obróbki, szczególnie przy frezowaniu dużych powierzchni.
Prędkość frezowania	Kluczowy parametr wpływający na czas obróbki, związany z prędkością obrotową narzędzia.	Zależy od rodzaju metalu i wybranego narzędzia do cięcia, z uwzględnieniem limitów akceptowalnych dla procesu.
Prędkość posuwu	Odnosi się do prędkości ruchu wrzeciona, gdzie element obrabiany może być statyczny, a ruchome wrzeciono lub odwrotnie.	Kluczowa dla precyzji i jakości obróbki, musi być dostosowana do specyfikacji i rodzaju obrabianego metalu.

Frezowanie metalu tradycyjne i numeryczne

Tradycyjne frezowanie metali opiera się na użyciu ręcznych i/lub automatycznych frezarek, będąc obecne w wielu branżach od dziesięcioleci. Przez lata, te narzędzia były stosowane do produkcji różnorodnych elementów z metalu, drewna, POM i innych materiałów. Tradycyjne frezowanie drewna do dzisiaj stosuje się podczas produkcji ręcznie robionych, wysokiej jakości stopnic schodowych. Osoby chcące zamontować wysokiej jakości, klasyczne schody na beton nadal poszukują zakładów stolarskich stosujących tradycyjne metody produkcji drewnianych schodów.

Frezowanie charakteryzuje się wysoką wydajnością i precyzją w obróbce powierzchni. Jednak zarówno w wersji ręcznej, jak i zautomatyzowanej, jest to proces czasochłonny, co ogranicza ilość produkcji. Obróbka ta jest idealna dla pojedynczych produkcji, zapewniając minimalne tolerancje i doskonałe dopasowanie, ale wymaga większej uwagi na szczegóły, co czyni ją mniej efektywną i droższą ze względu na konieczność precyzyjnego kontrolowania każdego ruchu wrzeciona.

Znaczącą zmianę w frezowaniu metali i innych materiałów przyniosło wprowadzenie cyfryzacji (komputerowej kontroli numerycznej) w latach 50. Ta innowacja znacznie skróciła czas potrzebny na prowadzenie wrzeciona, przyspieszając cały proces obróbki. Proces frezowania, kontrolowany komputerowo, otrzymuje szczegółowe instrukcje, co znacznie zwiększa jego efektywność.

Jednak proces ten ma również swoje wady. Mimo że sam proces frezowania jest przyspieszony, przygotowanie instrukcji do automatyzacji jest czasochłonne. Po zaprogramowaniu, cały proces jest znacznie szybszy niż frezowanie ręczne, co sprawia, że frezowanie CNC jest najbardziej efektywne przy produkcji powyżej 100 elementów.

Rodzaje stali, które można poddać frezowaniu

Frezowanie jest procesem obróbki skrawaniem, który może być stosowany do różnych rodzajów stali, każdy z nich mający swoje specyficzne właściwości i zastosowania. Poniżej kilka głównych rodzajów stali, które są powszechnie poddawane frezowaniu:

Rodzaj Stali	Zastosowanie	Skład Chemiczny
Stal Węglowa	Powszechnie używana w budownictwie, produkcji narzędzi, części maszyn.	Fe z różnymi zawartościami C (od 0.04% do 2.5%)
Stal Stopowa	Wykorzystywana w motoryzacji, lotnictwie, produkcji narzędzi wysokowydajnych.	Fe, C z dodatkami takimi jak Cr, Ni, Mo, V
Stal Narzędziowa	Używana do produkcji narzędzi tnących, stempli, matryc.	Fe, C, zwykle z dodatkami Cr, W, V
Stal Nierdzewna	Stosowana w sprzęcie kuchennym, medycznym, konstrukcjach narażonych na korozję.	Fe, C, >10.5% Cr, często z Ni i Mo
Stal Szybkotnąca	Do produkcji narzędzi tnących pracujących w wysokich temperaturach.	Fe, C, Cr, W, Mo, V
Stal Konstrukcyjna	W budownictwie, produkcji maszyn, konstrukcjach nośnych.	Fe, C, z niewielkimi dodatkami Si, Mn, P, S

Każda z tych stali ma swoje specyficzne właściwości i zastosowania, a ich skład chemiczny wpływa na ich przydatność do różnych typów frezowania. W naszej firmie oferujemy także frezowanie metali kolorowych.

Autor: inż. Włodzimierz Tadeusiak