Frézování
Řemesla
Obsah

Frézování

Frézování je  třískové obrábění rovinných ploch, šikmých ploch, tvarových ploch, zubů ozubených kol, závitů apod. 

Hlavní pohyb je rotační a koná ho nástroj, který se nazývá fréza. Je to mnohobřitý nástroj různé velikosti a konstrukce. Vedlejší posuv je přímočarý vratný a koná jej obrobek.

Stroj, na kterém se frézuje se nazývá frézka.

Pracovní pohyby nástroje a obrobku

Z hlediska pohybů nástroje a obrobku vůči sobě rozlišujeme frézování obvodové sousledné a nesousledné.

Frézování obvodové nesousledné

Při tomto frézování se obrobek posouvá proti směru pohybu zubů frézy, která z něj odebírá třísku. Tloušťka třísky je nejmenší při začátku záběru zubu a největší při konci záběru. Frézování je na rozdíl od sousledného frézování klidné. Obrobená plocha je poněkud nerovná a to tím více, čím je menší průměr frézy a větší posuv na zub.

Frézování obvodové sousledné

Při sousledném frézování je směr posuvu obrobku stejný jako směr pohybu zubů nástroje. Tloušťka třísky je na počátku záběru největší a na jeho konci nejmenší. Výhodou tohoto způsobu je čistší a hladší obrobený povrch, než při frézování nesousledném. K zamezení velkých otřesů je třeba použít silnější frézu se zuby do šroubovice, které na rozdíl od rovných zubů zabírají postupně. 

obrazek

Obr. 1: Způsoby frézování

Druhy fréz (viz rozšiřující pojmy)

Frézovací nástroje se nazývají frézy. Jsou to vícebřité nástroje rotačního tvaru, které se od sebe liší svým geometrickým tvarem, provedením břitů (zubů), jejich počtem a materiálem, způsobem upínání i účelem.

Upínání fréz

Frézy se upínají do vřetena stroje. Způsoby upnutí závisí na druhu frézy, případně na druhu frézky. Způsoby upínání jsou:

  • Na trny - tímto způsobem se upínajíí nástrčné frézy (s otvorem),

obrazek

Obr. 2: Upínání fréz na trn pro svislou frézku

Obr 2a: Frézovací trn horizontální frézky

  • Do upínacích hlaviček - kleštin – takto se upínají frézy s válcovou stopkou menších průměrů (stopkové frézy),

obrazek

Obr. 3: Upínání fréz do kleštin

  • Přímo do kuželové dutiny vřetena pomocí kuželových redukcí – tímto způsobem se upínají frézy s kuželovou stopkou. Vzhledem k velkým silám vznikajícím při frézování musí být po naražení do kuželové dutiny vřetena zajištěny proti uvolnění šroubem.

Druhy frézek (viz rozšiřující pojmy)

  1. Konzolové

  • vodorovné (horizontální),
  • svislé (vertikální),
  • univerzální.

  1. Stolové

  2. Rovinné

  3. Speciální

  1. CNC

Upínání materiálu

Obrobky musí být pevně a bezpečně upnuty, aby se nepoškodil nástroj nebo stroj. Požadavky na upnutí obrobku jsou tyto:

  • musí být bezpečně upnut,
  • nesmí být při upínání nijak poškozen,
  • musí mít obráběnou i upínací plochu co nejblíže vřetena.

Volba určitého druhu upínacího zařízení a způsobu upnutí závisí na:

  • velikosti a tvaru upínaného obrobku,
  • druhu a způsobu frézování,
  • požadované přesnosti,
  • celkovém počtu obráběných kusů.

Menší obrobky se obvykle upínají do strojních svěráků pevných, otočných, sklopných univerzálních a samostředících. Svěráky se upevňují pomocí šroubů přímo na stůl frézky. Obráběná plocha  musí být ve svěráku co nejblíže čelistem svěráku.

Ovládání svěráků může být:

  • ruční,
  • pneumatické,
  • hydraulické,
  • elektromagnetické.

K upínání větších obrobků složitých tvarů se používají rozličné upínací pomůcky, jako jsou upínky, opěrky, podpěry, upínací listy apod. Tímto způsobem upínáme obrobek přímo na stůl frézky pomocí šroubů s hlavou ve tvaru T.

Při výrobě velkého počtu kusů používáme k upnutí přípravky, které jsou přizpůsobeny tvaru obrobku a druhu práce.

Základní pracovní operace na frézce

Mezi základní pracovní operace na frézce patří frézování rovinných ploch, šikmých ploch, tvarových ploch, frézování drážek, frézování ozubených kol a frézování závitů.

Frézování rovinných ploch

obrazek

Obr. 4: Čelní frézování

  • Válcové frézování.

Frézování šikmých ploch

  • Natočením obrobku – používá se zejména při frézování většího počtu frézovaných součástí, kdy je výhodné použít speciální podložky se šikmou opěrnou plochou,

Obr. 5: Frézování šikmé plochy natočením obrobku

  • Natočením frézovací hlavy – vřeteník frézy je uložen otočně a umožňuje tedy vytočit frézu do šikmé polohy v rozsahu 0 – 45°.

Obr. 6: Frézování šikmé plochy natočením nástroje

Frézování tvarových ploch

  • Frézování složenými frézami – sestavené jednoduché frézy vytvoří profil frézované tvarové plochy,

Obr. 7: Složené frézy

  • Kopírováním – frézovaný tvar plochy je určen šablonou, po které se posouvá palec mechanicky spřažený s frézou.

Obr. 8: Frézování kopírováním

 

Frézování drážek

  • Stopkovými frézami (2) – frézování drážek pro těsná a výměnná pera,

  • Kotoučovými frézami (1) – frézování drážek pro úsečová pera.

Obr. 9: Frézování drážek

Frézování ozubených kol

Výroba ozubených kol frézováním se provádí těmito způsoby:

  • Frézováním kotoučovými frézami,

  • Odvalovacím frézováním.

Obr. 10: Frézování ozubení odvalovací frézou

Obr. 11: Frézování ozubení kotoučovou frézou

Frézování závitů

Frézování závitů se provádí pomocí rotačního nástroje pohybujícího se po kruhové sestupné dráze. Vykonáním vedlejšího řezného pohybu nástroje na dráze jedné otáčky je pak vytvořen závit o daném stoupání.

Obr. 12: Mnohobřitý nástroj pro frézování závitů

Obr. 13: Jednobřitý nástroj pro frézování závitů

Obr. 14: Frézování venkovního závitu

Obr. 15: Frézování vnitřního závitu

 

Zdroje
  • BARTOŠ, Libor. Technologie 2. ročník: Obrábění. Lipová-lázně, 2008. Dostupné z: http://oulipova.cz/vyuka/strojari/Obrabeni.pdf
  • DILLINGER, Josef. A KOL. Moderní strojírenství pro školu a praxi. Praha: Europa - Sobotáles cz., 2007. ISBN 978-80-86706-19-1
  • DRIENSKY, Dušan, Pavel FÚRIK, Terézia LEHMANOVÁ a Josef TOMAIDES. Strojní obrábění I. Praha: SNTL, 1988.
  • FIALOVÁ, Dana a Vladislav GRADEK. Zámečnické práce a údržba 3. díl. Praha: Parta, 2008. ISBN 978-80-7320-127-2
  • FISCHER, Ulrich. A KOL. Základy strojnictví. Praha: Europa - Sobotáles cz., 2004. ISBN 80-86706-09-5
  • ZAJAC, Richard. Frézování – multimediální učební pomůcka. Ostrava, 2006. Diplomová práce. Ostravská univerzita. Pedagogická fakulta. Katedra technické a pracovní výchovy. Dostupné z: http://www.osu.cz/dokumenty/proportal/pdf/kpv/frezovani/fre.pps
  • Co jsou to CNC stroje. STROJNET. Co jsou to CNC stroje a nc program. [online]. © 2009 [cit. 2014-11-17]. Dostupné z: http://www.strojnet.cz/clanky/obrabeci-stroje-cnc.php
  • Rozdělení CNC obráběcích strojů. STROJNET. Rozdělení CNC obráběcích strojů [online]. © 2009 [cit. 2014-11-17]. Dostupné z: http://www.strojnet.cz/clanky/rozdeleni-obrabecich-stroju.php
  • G-Kód. MOZDŘEŇ, Karel. G-kod (G-code) [online]. © 2008 [cit. 2014-11-17]. Dostupné z: http://homel.vsb.cz/~moz017/G-code/

Obrázky

Testy
1
Frézování
Otázek: 8
Bloky lekce
8
Odkaz

Video – frézování šneku

Video – upínání obrobku, vrtání, frézování drážek a šikmých ploch

Video – frézování ozubeného kola odvalovací frézou

Video – frézování ozubení tvarovou frézou pomocí děličky    

Video – frézování vačky

Video – tvarové frézování

Video – frézování drážek

Video – čelní frézování rovinných ploch

Video – frézování šikmého ozubení na konzolové frézce

Video – frézování vnitřního závitu

Video – frézování venkovního závitu

Video – válcové frézování a frézování drážky

Video – kleštinové upínače 1

Video – kleštinové upínače 2

Video – strojní svěráky, děličky otočné stoly

Video – pětiosé CNC obrábění

Rozšiřující pojmy

Dělení fréz

Podle plochy, na které jsou zuby

 

Obr. 17: Čelní fréza

 

Obr. 18: Válcová fréza

 

Obr. 19: Kuželová fréza

 

Obr. 20: Kotoučová fréza

 

Obr. 21: Tvarová fréza
Podle počtu zubů

 

Obr. 22: Jemnozubá fréza

 

Obr.23: Polohrubozubá fréza

 

Obr. 24: Hrubozubá fréza
Podle tvaru zubů


Obr. 25: Frézy s přímými břity a se šroubovitými břity
Podle způsobu upínání

Nástrčné

Obr. 26: Nástrčné frézy

 

Obr. 27: Frézy se stopkou válcovou

 

Obr. 28: Frézy se stopkou kuželovou
Podle smyslu otáčení

 


Obr. 29: Pravořezné a levořezné frézy
Podle počtu dílů

Celistvé frézy jsou z jednoho kusu nástrojového materiálu.

Obr. 30: Celistvé frézy

 

Obr. 31: Frézy  vyměnitelnými zuby

Dělené frézy jsou sestaveny

z více částí

 

Složené frézy se používají pro frézování tvarových ploch a je to soustava více fréz poskládaných vedle sebe na jednom trnu.

Obr. 32: Složené frézy
Podle způsobu práce

Na rovinné plochy (viz. čelní a válcové frézy)

 

 Na šikmé plochy (viz. kuželové frézy)

 

Obr. 33: Frézy na tvarové plochy

Na drážky

 

Obr. 34: Stopková fréza

 

Obr. 35: Kotoučová fréza na drážky pro úsečová pera

 

Obr. 36: Stopková fréza na T-drážky

 

Obr. 37: Fréza na závity

Na ozubení

 

Obr. 38: Koutoučová fréza

 

Obr. 39: Odvalovací fréza

 

Obr. 40: Kopírovací frézy
Rozšiřující pojmy

Konzolové frézky

Konzolové frézky jsou charakterizovány výškově přestavitelnou konzolou, která se pohybuje po vedení stojanu. Na konzole jsou uloženy příčné saně s podélným pracovním stolem. Toto konstrukční řešení umožňuje pohyb obrobku:

  • vodorovně – pohyb pracovního stolu,
  • příčně – pohyb příčných saní,
  • výškově – pohyb celé kozoly.

Konzolové frézky se používají pro frézování rovinných a tvarových ploch v kusové a malosériové výrobě malých a středně velkých obrobků.

Vyrábějí se ve třech základních variantách:

  1. Vodorovné (horizontální) - mají osu pracovního vřetena vodorovnou, rovnoběžnou s plochou podélného stolu a kolmou na směr pohybu podélného stolu. Nejčastěji se používají pro frézování ploch rovnoběžných s upínací plochou stolu a pro výrobu drážek a tvarových ploch. Pracuje se na nich obvykle frézami válcovými, kotoučovými a tvarovými. Frézovací trn, na který se upíná nástroj, může být podepřen v jednom nebo ve dvou opěrných ložiscích.

Obr. 41: Vodorovná konzolová frézka

  1. Svislé (vertikální) – mají osu pracovního vřetena kolmou k upínací ploše stolu. Pracovní vřeteno je uloženo buď ve svislé hlavě připevněné na stojanu frézky, nebo přímo ve stojanu. Svislá hlava se dá natáčet o ± 45° kolem osy y, vřeteno bývá svisle přestavitelné. Na svislých konzolových frézkách se frézují zejména rovinné plochy rovnoběžné s upínací plochou stolu, drážky v těchto plochách a tvarové plochy. Používají se k tomu čelní frézy upnuté na krátkém trnu, nebo frézy s kuželovou stopkou upínané přímo do kužele vřetena, nebo s válcovou stopkou, upnuté do sklíčidla

Obr. 42: Svislá konzolová frézka

  1. Univerzální -  mají vodorovné vřeteno, ale na jejich stojan je možno upevnit výměnný vřeteník se svislým výklopným vřetenem. S ním pracují jako svislá frézka. Mezi příčné saně a pracovní stůl je vložena točnice, která umožňuje otáčení stolu o 45° vpravo nebo vlevo, např. Při výrobě šneků, šroubovic apod.

Obr. 43: Univerzální frézka

Rozšiřující pojmy

Stolové frézky

Stolové frézky mají podélný a příčný stůl, který však není umístěný na svisle přesuvné konzole, ale přímo na základně stroje. Nastavení nástroje vzhledem k obrobku ve svislém směru je proto zajištěno přemísťováním frézovacího vřeteníku po vedení stojanu.

 Na stolových frézkách lze kvalitně a produktivně obrábět rozměrnější a těžší součástky. Vyrábějí se jak v provedení svislém, tak i vodorovném.

Obr. 44: Svislá stolová frézka

Rozšiřující pojmy

Rovinné frézky

Patří mezi nejvýkonnější obráběcí stroje. Stůl s upnutým obrobkem se pohybuje pouze v jedné (vodorovné) rovině. Přiblížení nástroje k obrobku se provádí přisunutím vřeteníku, který tvoří samostatnou jednotku s převodovou skříní a vlastním elektromotorem. Vřeteníky bývají vodorovné i svislé.

Na rovinných frézkách se obrábějí rovinné a tvarové plochy středně velkých a velkých obrobků v kusové a sériové výrobě. Vyrábějí se jako jednostojanové, dvoustojanové i portálové.

Obr. 45:  Rovinná frézka

Rozšiřující pojmy

Speciální frézky

Konstrukce těchto frézek je přizpůsobena druhu vykonávané práce. Vyrábějí se kopírovací, frézky, odvalovací, frézky, drážkovací frézky, frézky na závity apod.

Obr. 46:  Kopírovací frézka

Obr. 47: Vertikální odvalovací frézka

Rozšiřující pojmy

CNC frézky

CNC obráběcí stroje jsou stroje využívající počítač (CNC řídicí systém, nebo také řídicí elektroniku) k automatizaci řízení obrábění výrobků. Obrábění probíhá na základě zpracovávaného NC programu, který je složen z tzv. G-kódů a M-kódů. G-kódy jsou obvykle tvořeny příkazy v podobě řetězců znaků, které určují:

  • kam se bude pohybovat vřeteno s frézou (obráběcí nástroj) – cesty popsané souřadnicemi,
  • rychlost pohybu vřetena,
  • vrtání,
  • řezání,
  • nastavení nástroje, a další.

M-kódy umožňují provádět doprovodné funkce, které zajišťují ovládání základních mechanizmů stroje, jako např.:

  • výměna nástrojů (pokud toto stroj umožňuje),
  • ovládání čerpadel chlazení,
  • zapnutí / vypnutí nástroje, a další.

Příklad jednoduchého NC programu:

N1 G90 G40 G17    [absolutní pozicování, vypnutí kompenzace nástroje, nastavena plocha XY]
N2 G00 X20 Y20    [rychlý přechod na pozici 20 20]
N3 S500 F0.5 M3    [nastavení vrtáku (rychlost, moment …)]
N4 G01 Z-1.0    [zajedeme vrtákem do vrtaného výrobku]
N5 G01 X20.0 Y5.0    [řezání po lince na souřadnice 20 5]
N6 G01 X5.0 Y5.0    [řezání po lince na souřadnice 5 5]
N7 G01 X5.0 Y20.0    [řezání po lince na souřadnice 5 20]
N8 G01 X20.0 Y20.0    [řezání po lince na souřadnice 20 20]
N9 G01 Z10.0    [vyjedeme vrtákem ven z výrobku]
N10 M3    [vypnout vrták]
N11 M02    [konec programu]

Rozdělení CNC obráběcích strojů

CNC obráběcí stroje lze rozdělit z různých hledisek:

1. podle počtů os, ve kterých umí obrábět:

Obr. 48: Osy obrábění

  • 3-osé, pohybují nástrojem v osách X (vlevo-vpravo), Y (vpřed-zad) a Z (nahoru-dolů) – mají 3 hlavní lineární osy,
  • 4-osé, mají navíc rotační 4. osu, do které se zpravidla upevňuje obrobek,
  • 5-osé, mají navíc možnost natáčení nástroje do různých úhlů,
  • 6-osé, u nichž je základna stroje nahrazena robotem, což zajišťuje zejména větší volnost pohybu nástroje při souvislém frézování.

Obr. 49: Šestiosý robot

2. podle využití:

  • jednoúčelové,
  • univerzální.

3. podle zaměření:

  • CNC soustruhy,
  • CNC frézky,
  • CNC brusky,
  • CNC obráběcí stroje na výrobu ozubení,
  • CNC obráběcí centra (víceosé stroje),
  • CNC stavebnicové stroje,
  • CNC stroje pro nekonvenční metody obrábění (elektrojiskrové obráběcí stroje),
  • CNC pálící stroje (laser, vodní paprsek, plazma, kyslíko-acetylenový plamen).

4. podle konstrukce stroje a možností obrábění materiálů:

  • hobby stroje – jsou většinou zkonstruovány „podomácku“ a jejich hlavní využití je pro obrábění dřeva a měkkých materiálů (např. polystyrenu a balzy),
  • poloprofesionální stroje – obrábí i měkčí kovy, jako např. hliník a dural,
  • profesionální – obrábí i tvrdší kovy a další tvrdé materiály.
Kontrolní otázka

Jaký je rozdíl mezi sousledným a nesousledným frézováním?

 

Určeno i pro žáky ZŠ.

ELUC · Elektronická učebnice