Frezarki

Frezowanie to obróbka za pomocą noży obrotowych, celem usunięcia materiału z przedmiotu obrabianego. Przedmiot ten przemieszcza się w kierunku pod kątek w stosunku do osi narzędzia. Obróbka obejmuje szeroką gamę różnych operacji w skali od małych pojedynczych części do dużych, ciężkich operacji frezowania tak zwanego gangu. Jest to jeden z najczęściej stosowanych procesów w przemyśle i warsztatach mechanicznych do obróbki części o precyzyjnych rozmiarach i kształtach.

Frezowanie może być przeprowadzone za pomocą szerokiej gamy obrabiarek. Klasa obrabiarek, która służy do frezowania nazywana jest często frezarką. Po nadejściu komputerowego sterowania numerycznego (CNC), frezarki przekształciły się tak zwane centra obróbcze. Czyli frezarki, połączone ze zmieniaczami automatycznymi narzędzi, magazynami narzędzi i karuzelami, sterowanie CNC, chłodzeniem i załącznikami. Klasyfikowane były zazwyczaj jako pionowe centra obróbcze - VMCs i centra poziome obróbcze - HMC. Są one specjalnie nakierowane na wielozadaniowość, dzięki czemu można opracować całą, skomplikowaną strategię obróbki z wykorzystaniem dowolnej kombinacji mielenia i obrabiania w tej samej przestrzeni roboczej.

Proces frezowania czołowego (oś obrotu frezu jest pionowa)
Frezowanie to proces, który wykorzystywany jest do usuwania materiału z powierzchni obrabianego przedmiotu. Frez to obrotowe narzędzie skrawające, często wyposażone w różne punkty cięcia. W przeciwieństwie do wiercenia, w którym narzędzie jest przesuwane wzdłuż swojej osi obrotu, podczas frezowania ma miejsce przemieszczanie przedmiotu w kierunku prostopadłym do osi tak, że cięcie odbywa się na obwodzie freza. Gdy frez wchodzi w przedmiot, krawędzie tnące (flety lub zęby) narzędzia wielokrotnie tną materiał. Ciecie polega na odkształceniu ścinającym. Czyli stopniowym wypychaniu z przedmiotu małych grudek, które są ze sobą zespolone i tworzą charakterystyczne wióry. To sprawia, ze cięcie materiału znacząco odbiega od krojenia miękkich materiałów ostrzem.

Proces frezowania usuwa materiał w postaci wielu odrębnych, małych kawałków. Proces ten realizowany jest za pomocą frezarki z wieloma drobnymi zębami. Prowadzenie frezu z dużą prędkością albo powolny postęp materiału przez przecinak. Najczęściej stosuje się kombinacje wszystkich trzech metod. Wykorzystywane są różne prędkości i kanały w zależności od kombinacji zmiennych. Szybkość z jaką posuwa się kawałek noża, nazywana jest posówem. Posów najczęściej mierzony jest w jednostkach materiału na pełny obrót frezu.

Dwie główne klasy frezowania
- Frezowanie czołowe. Cięcie odbywa się głównie w narożach końcowych frezu. Frezarka służy do cięcia płaskich powierzchni w obrabianym przedmiocie lub cięcia wnęk o płaskim dnie.
- Frezowanie obwodowe. Cięcie zachodzi głównie wzdłuż obwodu frezu, tak że przekrój poprzeczny powierzchni frezowanej kończy kończy poprzeczny kształt noża. W tym przypadku, ostrza noża mogą jednocześnie zgarniać usunięty materiał z przedmiotu. Frezowanie obwodowe doskonale nadaje się do cięcia głębokich szczelin wątków i zębów przekładni.

Frezy
W procesie mielenia stosowane są różne narzędzia tnące. Frezy, w większości przypadków wwiercane są po prostu w element (wgłębnie). Frezy mogą również rozszerzać powierzchnie tnące, w celu umożliwienia frezowania obwodowego. Narzędzia zoptymalizowane do frezowania czołowego zwykle mają tylko male noże z niewielkimi rogami na końcu.

Powierzchnie cierne wykonane są wykonane z twardego i odpornego na temperaturę materiału, dzięki czemu zużywają się powoli. Niskie koszty mogą mieć frez ze stali szybkotnącej. Droższe, ale wolniej zużywające się materiały obejmują między innymi węglika spiekanego. Cienkie warstwy powlekające mogą być stosowane celem zmniejszenia tarcia lub dalszego zwiększania twardości.

Są one zazwyczaj używane w narzędziach frezarek lub centrach obróbczych do wykonywania frezowania (i od czasu do czasu innych obrabiarek). Gdy materiał przechodzi przez obszar cięcia frezarki, ostrza noża podrywają opiłki materiału w regularnych odstępach czasu. Odległość pomiędzy grzbietami oraz wysokość wypukłości zależą od prędkości posuwu, liczby powierzchni cięcia, średnicy zespołu tnącego.

Proces frezowania czołowego może w zasadzie dawać bardzo płaskich powierzchni. Jednak w praktyce wynik zawsze zawiera widoczne ślady postępujących trochoidalnych znaków, charakterystycznych dla frezowania czołowego. Znaki te są naturą całego procesu obróbki. Znaki te mogą wykazywać się znaczną chropowatością w zależności od takich czynników jak płaskość powierzchni czołowej i stopnia prostopadłości między osią obrotu  frezu i kierunkiem podawania materiału. Często końcowy przebieg o małej szybkości posuwu służy do kompensacji słabej instalacji urządzenia, w celu zmniejszenia szorstkości znaków. W czołówce ostatecznie znajdą się tylko mikroskopijne rysy.

Frezarka może być również wyposażona w dwa noże, zamontowane na tej samej obsadzie (tzn sprzężone ze sobą) w konfiguracji poziomej mielenia. Wszystkie noże mogą wykonywać ten sam typ działania, a każdy frez mogą wykonywać inny rodzaj pracy. Na przykład, jeśli w kilku detalach potrzebne jest gniazdko, płaska powierzchnia czy kątowy rowek, dobrym rozwiązaniem będzie właśnie zastosowanie podwójnej frezarki.  Wszystkie wytworzone produkty będą takie same a czas frezowania zostałby zminimalizowany.

Tego typu frezowanie było szczególnie ważne przed erą CNC, ponieważ w procesie produkcji osiągnięto znaczną poprawę efektywności frezowania elementu, pod względem czasowym oraz kosztowym. Obecnie maszyny CNC wyposażone są w specjalistyczne zmieniarki narzędzi o cztero lub pięcio osiowej regulacji.

Rodzaje i nazewnictwo
Orientacja frezarki jest podstawowym kryterium klasyfikacji frezarek. Dwie podstawowe konfiguracje są poziome i pionowe. Jednakże istnieją alternatywne klasyfikacje według sposobu sterowania, wielkości, celu i źródła zasilania.

We frezarce pionowej, oś wrzeciona jest pionowa. Frezy odbywają się w trzpieniu i obracają wokół własnej osi. Wrzeciono można rozszerzać, lub podnosić i opuszczać przedmiot, co prowadzi do podobnego efektu. W każdym razie pozwala to ciąć wgłębnie. Ten rodzaj frezowania dzieli się na podkategorie, takie jak frezowanie wieżowe oraz leżowe.

Wieża frezu ma unieruchomione wrzeciono i cała siła zostaje przeniesiona prostopadle i równolegle do osi wrzeciona podczas wykonywania cięcia. Najbardziej znanym przykładem jest Brigeport. Frez wieży często wyposażony jest w tuleję, która umożliwia podnoszenie i opuszczanie noży tak jak to ma miejsce w przypadku wiertarki. Ten typ maszyny oferuje dwie metody cięcia w pionowym kierunku. Poprzez podniesienie bądź obniżenie pióra czy przesów kolana. Tego typu frezarki są przez wielu uważane za bardziej uniwersalne z dwóch powodów.

Trzeci tym frezarki to lekka maszyna, która jest bardzo blisko spokrewniona z młynem pionowym i dość popularna wśród hobbystów. Tego typu frezarka jest podobna w konfiguracji do małej wiertarki. Jednak gabarytowo znacząco się różnią. Tak w przypadku łożysk czy wrzeciona. Prędkość sterowana jest potencjometrem.

Wybór między pionowym i poziomym położeniem wrzeciona zazwyczaj zależy od kształtu i boków obrabianego przedmiotu, które wymagają obróbki. Jest to praca w której przemieszczenie osiowe wrzeciona jest normalne dla charakterystycznej, konkretnej płaszczyzny. Natomiast frez walcowo czołowy nadaje się do frezowania pionowego. Operator może wówczas stanąć przed maszyną i mieć łatwy dostęp do wglądu na cały proces obróbki. Własnie dzięki temu pionowe frezarki są preferowane pod względem czysto ergonomicznym. Ciężkie i długie metale nadają się do umieszczenia na poziomym stole frezarki.