Frezarki to obrabiarki, które wykonują obróbkę detali skrawaniem; proces ten jest możliwy dzięki ruchowi obrotowego narzędzia zwanego frezem, które ma wiele ostrzy skrawających. Frezarki, wynalezione w XIX wieku, są bardzo wszechstronnymi maszynami ze względu na rodzaj wykonywanych prac. Prace te nie byłyby możliwe bez ruchów i osi frezarki CNC.
Ruchy frezarki
Zanim omówimy osie frezarki CNC, trzeba wyjaśnić ruchy, które ona wykonuje, ponieważ oba te elementy są ze sobą ściśle powiązane. W tradycyjnych frezarkach to przedmiot obrabiany przemieszcza się względem frezu; jednak wraz z wprowadzeniem komputerowego sterowania numerycznego (CNC) frezarki stały się bardziej uniwersalne i potrafią obrabiać bardzo złożone detale.
Ruchem wspólnym dla wszystkich frezarek, zarówno CNC, jak i konwencjonalnych, jest ruch frezu, czyli narzędzia skrawającego, obracającego się wokół własnej osi.
Z kolei stół roboczy może przemieszczać się z różnymi prędkościami i w różnych kierunkach. Stół wykonuje przesuw wzdłużny w osi X. Może się też przesuwać poprzecznie, w osi Y; ruch ten służy do ustawienia narzędzia w odpowiednim położeniu. Stół porusza się również pionowo, w osi Z; ten ruch określa głębokość skrawania.
Istnieją też inne ruchy obrotowe, które zależą od typu frezarki. Stół może na przykład wykonywać obrót wokół osi wzdłużnej lub wokół osi pionowej, w zależności od liczby obrotowych stopni swobody stołu.
Ruchy między frezem a przedmiotem obrabianym
Przemieszczenia pomiędzy frezem a przedmiotem obrabianym mają bez wątpienia kluczowe znaczenie dla określenia rodzaju obróbki wykonywanej na detalu, która nadaje mu kształt. Ruchy pomiędzy narzędziem a przedmiotem dzielą się na trzy rodzaje:
- Ruch skrawania. Wykonuje go ostrze frezu wokół osi oprawki narzędziowej.
- Posuw. To ruch, w którym narzędzie przemieszcza się od obszaru już obrobionego do obszaru jeszcze nieobrobionego.
- Wgłębianie. Ruch posuwowy, którego celem jest zwiększenie głębokości skrawania w detalu.
Osie frezarki CNC
Jaki jest związek między ruchami a osiami frezarki CNC? Jak już widać, ruchy frezarki odbywają się względem poszczególnych osi tej obrabiarki – stąd ich znaczenie. We frezarce CNC to właśnie technologia CNC pozwala przemieszczać jednocześnie trzy lub więcej osi przy wykorzystaniu komputera. To oprogramowanie, po odpowiednim zaprogramowaniu, realizuje zadania i ruchy oraz określa osie, wzdłuż których mają się przemieszczać poszczególne zespoły frezarki podczas obróbki.
Frezarka CNC ma trzy osie:
- Oś X, odpowiadająca za ruch wzdłużny
- Oś Y, odpowiadająca za ruchy poprzeczne
- Oś Z, odpowiadająca za przemieszczenie pionowe, prostopadłe do podłoża
Obróbka 2,5-osiowa
Jedną z operacji, które mogą wykonywać frezarki CNC, jest obróbka 2,5-osiowa. Ten rodzaj obróbki polega na wytwarzaniu detali poprzez jednoczesny ruch narzędzia w osiach X i Y podczas skrawania materiału. Jej cechą charakterystyczną jest to, że narzędzie może przemieszczać się we wszystkich trzech osiach frezarki, ale nigdy nie porusza się jednocześnie we wszystkich trzech współrzędnych w trakcie skrawania.
Obróbka w 3 osiach
Dzięki osiom frezarki CNC można prowadzić obróbkę w trzech osiach, sterując nimi jednocześnie podczas ruchów skrawania. W tego rodzaju operacjach tory narzędzia odwzorowują docelową powierzchnię. Obróbkę trzyosiową stosuje się np. do frezowania konturów, powierzchni czy profili 3D. Takie operacje nazywa się „kopiowaniem”.
Obróbka w 5 osiach
Na rynku dostępne są maszyny umożliwiające obróbkę detali w pięciu osiach. Frezarki CNC mają zwykle trzy osie, ale są też maszyny pięcioosiowe. Wykonują one niezwykle złożone prace. Maszyny te mogą realizować ruchy liniowe w osiach X, Y, Z, a jednocześnie obroty w dwóch kolejnych osiach – A i B – które może wykonywać stół lub głowica narzędziowa.
W tym procesie wszystkie pięć osi frezarki CNC może pracować jednocześnie, co pozwala skrócić czas obróbki i uzyskać niemal idealne wykończenie detalu. Maszyny te mogą też pracować w trybie 3+2: czwarta i piąta oś pozostają wówczas zablokowane i przestawiają się tylko między kolejnymi operacjami, a pozostałe trzy osie pracują jednocześnie.