Встречное фрезерование

Встречное фрезерование — это способ механической обработки материалов резанием, при котором направление движения подачи заготовки противоположно направлению вращения фрезы в зоне резания. Данный метод является одним из двух основных видов фрезерования (наряду с попутным фрезерованием) и характеризуется специфической кинематикой взаимодействия режущего инструмента и обрабатываемой детали.

Принцип работы и кинематика

При встречном фрезеровании режущая кромка зуба фрезы врезается в заготовку в точке, где толщина срезаемого слоя минимальна (близка к нулю), и по мере продвижения зуба через материал толщина стружки постепенно увеличивается, достигая максимума в момент выхода зуба из контакта с заготовкой. Таким образом, каждый зуб фрезы начинает работу с проскальзывания и трения по поверхности заготовки, а затем срезает слой материала, нарастая по толщине.

Вектор скорости резания (окружная скорость фрезы) в зоне контакта направлен навстречу вектору скорости подачи заготовки. Силы резания при этом направлены вверх и в сторону от заготовки, стремясь оторвать её от стола станка.

Характеристики процесса

Нагрузки и вибрации

Встречное фрезерование создаёт неравномерную нагрузку на режущий инструмент и станок. В момент входа зуба в материал возникает ударная нагрузка, так как резец врезается в заготовку с нулевой толщиной стружки, что приводит к скольжению и упрочнению поверхностного слоя. По мере движения зуба нагрузка плавно возрастает, достигая пика перед выходом из контакта. Это вызывает повышенные вибрации и требует высокой жёсткости технологической системы «станок — приспособление — инструмент — деталь».

Качество обработанной поверхности

При встречном фрезеровании обработанная поверхность получается более шероховатой по сравнению с попутным фрезерованием из-за эффекта «вырывания» материала при выходе зуба. Однако процесс обеспечивает лучшее качество поверхности при обработке заготовок с твёрдой коркой (например, после литья или термической обработки), так как резец врезается под корку, а не выходит из-под неё.

Износ инструмента

Износ фрезы при встречном фрезеровании происходит быстрее, особенно по задней поверхности зуба, из-за трения скольжения в начале контакта. Это приводит к повышенному тепловыделению и снижению стойкости инструмента. Для уменьшения износа применяют более износостойкие материалы режущей части (твёрдые сплавы, керамику) и обильное охлаждение.

Применение

Встречное фрезерование применяется в следующих случаях:

• Обработка заготовок с твёрдой поверхностной коркой (например, после отливки, ковки или термической обработки). При попутном фрезеровании резец выходит из-под корки, что может привести к его поломке, а при встречном — врезается под неё, обеспечивая стабильность процесса.
• Черновая обработка с большими припусками, когда требуется снять значительный слой материала. Встречное фрезерование позволяет работать с неравномерным припуском, так как резец не испытывает резкого увеличения нагрузки при входе в материал.
• Обработка на станках с недостаточной жёсткостью или с люфтом в механизме подачи. При попутном фрезеровании зазор в винтовой паре может привести к рывкам и поломке инструмента, а встречное фрезерование, наоборот, выбирает люфт, делая процесс более стабильным.
• Фрезерование пазов и уступов, особенно в заготовках с неравномерной твёрдостью.

Сравнение с попутным фрезерованием

Особенности и ограничения

Встречное фрезерование требует более мощного привода станка, так как силы резания выше, чем при попутном. Также необходимо надёжное закрепление заготовки, так как силы резания стремятся оторвать её от стола. При обработке тонкостенных деталей возможно возникновение деформаций из-за повышенных нагрузок.

Процесс сопровождается более интенсивным теплообразованием, что требует эффективного отвода тепла с помощью СОЖ (смазочно-охлаждающих жидкостей). При работе без охлаждения возможно прижоги и структурные изменения в поверхностном слое заготовки.

История

Встречное фрезерование исторически было первым способом фрезерования, применявшимся на ранних фрезерных станках (XIX век). Это было связано с конструктивными особенностями станков того времени — отсутствием механизмов выборки люфта в винтовых парах. С развитием станкостроения и появлением шарико-винтовых пар (ШВП) и систем ЧПУ стало возможным широкое применение попутного фрезерования, однако встречное фрезерование сохранило свою актуальность для специальных случаев.

Литература

• Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А. Г. Косиловой, Р. К. Мещерякова. — М.: Машиностроение, 1985.
• Режимы резания металлов: Справочник / Под ред. Ю. В. Барановского. — М.: Машиностроение, 1972.
• Основы технологии машиностроения / Под ред. В. С. Корсакова. — М.: Машиностроение, 1977.