Na czym polega frezowanie?

Frezowanie stało się w dzisiejszych czasach bardzo istotnym elementem podczas prototypowania i produkcji rozmaitych elementów. W zależności od zaawansowania posiadanej frezarki może odbywać się ręcznie lub automatycznie. Co ciekawe wysoką precyzję wykonania elementów można uzyskać nawet w przypadku frezowania ręcznego. Jak to możliwe i dlaczego frezarki zdobył taką popularność?

Historia frezarek

Prawdopodobnie pierwszą inspiracją do powstania frezarki były obracające się kamienie młyńskie, które przebyły znaczną ewolucję. Etapem przejściowym były szlifierki – zauważono, że rotujący kamień potrafi w łatwy sposób zmieniać powierzchnię przedmiotów. Kolejnym etapem było dodanie do niego drobnych ząbków, by z większą skutecznością usuwał materiał. Miało to miejsce około roku 1760. Jednak bez uchwytu stabilizującego nie dało się tworzyć precyzyjnych części. Wynalazek ten został ulepszony 23 lata później przez Samuela Rehe, chociaż na praktyczne wykorzystanie musiał poczekać kolejnych 12 lat. W 1795 roku Eli Terry zaczął produkować dzięki frezarce części zamienne do zegarów. Niestety taka produkcja części nie była zbyt szybka i ekonomiczna, ponieważ ten typ frezarki dość często się psuł.

Rozwiązaniem tego problemu okazało się wrzeciono dodane do mechanizmu w 1807 roku przez Terrego. Ta innowacja umożliwia masową produkcję części do zegarów i zapewniła frezarce popularność w tej branży. Frezarki kontynuowały swoją ewolucję przez kolejne dwa stulecia. Wśród najważniejszych ulepszeń znalazło się z pewnością zastosowanie silnika elektrycznego oraz elektroniki sterującej, która pozwala na automatyczne sterowanie frezarką.

Zasada działania frezarki

Jak już zostało wspomniane w poprzednim akapicie, najważniejszą częścią obrabiarki jest mechanizm obrotowy na którym zamieszczone są miniaturowe ząbki usuwające materiał z obrabianego przedmiotu. Przedmiot frezowany ustawia się na statywie i w zależności od typu frezarki, jest on całkowicie statyczny lub porusza się jedynie ruchem posuwistym. Mówiąc krótko są to wirujące ostrza, które odpowiednio przystawiane do przedmiotu nadają mu pożądany kształt.

Rodzaje frezowania

Istnieje wiele rodzajów i podziałów frezowania. Można je podzielić ze względu na rodzaj powierzchni, na której są umieszczane frezy, rodzaj sterowania frezarką, rodzaj zasilania frezarki, rozmiar frezowanego narzędzia, dokładność oraz wykorzystanie frezowanego przedmiotu. Jednak najważniejszy podział opiera się o kierunku natarcia noża.

Podczas frezowania przedmiot porusza się względem noży frezujących. Noże mogą się obracać w kierunku zgodnym z poruszającym się przedmiotem lub przeciwnym. W przypadku gdy kierunek rotacji ostrza i przemieszczania przedmiotu jest jednakowy mówi się o frezowaniu współbieżnym. Można to sobie wyobrazić jakby zęby ostrza dodatkowo popychały powierzchnię frezowaną. W przeciwnym wypadku mamy do czynienia z frezowaniem przeciwbieżnym. Jeśli chodzi o generalną jakość wykonanego frezu, lepsze jest frezowanie współbieżne. Posiada niestety kilka zasadniczych inżynierskich wad. Podczas tego procesu działają duże siły rozciągające, przez co jest większa szansa, że frezarka i przedmiot ulegną uszkodzeniu. Dodatkowo rytmiczne bicie noża frezarki po ścięciu pierwszej warstwy materiału powoduje silne wibracje, które również szkodzą zarówno obrabiarce jak i rzeczy obrabianej. Taki rodzaj frezowania wymaga więc nowoczesnych maszyn, tłumiących drgania i odporniejszych mechanicznie.

Frezowanie przeciwbieżne jest gorsze pod względem jakościowym, ale mniej ryzykownym. Bardziej oszczędza obrabiany przedmiot i frezarkę. Problem wibracji i sił rozciągających jest tutaj znacznie mniejszy, na tyle by nawet starsze maszyny sobie z nim radziły. Niestety taki rodzaj frezowania nie sprzyja usuwaniu wyfrezowanych strzępków oraz bardziej eksploatuje ostrze frezarki, przez to wymaga ona częstszej konserwacji.