# Основы фрезерной обработки металлов

Технология · 8 класс
Источник: https://razlozheno.ru/subject/tehnologiya/8/osnovy-frezernoj-obrabotki-metallov

Что такое фрезерование и фреза, из каких узлов собран горизонтально-фрезерный станок НГФ-110Ш4, как крепят заготовку и чем станок с ЧПУ отличается от станка с ручной подачей.

## Чему научишься

- Объяснить, что делает фреза и какие движения совершают фреза и заготовка при фрезеровании
- Назвать основные узлы горизонтально-фрезерного станка и сказать, за что отвечает каждый
- Расшифровать марку НГФ-110Ш4 и выбрать способ крепления заготовки

## С чего начать

Фреза крутится, а деталь ползёт на неё — не наоборот. И зубьев у фрезы много, а не один. Зачем так сложно и как всё это держится на станке?

## 1. Фреза и фрезерование: кто крутится, а кто едет

*Одно вращающееся «колесо из резцов» и заготовка, которая подъезжает к нему*

Представь рубанок. Он один, и им надо водить туда-сюда. А теперь представь, что много маленьких резцов посадили по кругу на колесо и раскрутили. Каждый зуб на каждом обороте откусывает свою тонкую стружку, а деталь медленно подъезжает к колесу. Это и есть фрезерование. Работа делится между зубьями, поэтому режет ровно и быстро.

**Фрезерование металлов**

Операция механической обработки металлов резанием, выполняемая на фрезерных станках, при которой режущий инструмент фреза совершает вращательное движение, а обрабатываемая заготовка — поступательное.

**Мнемоника: «Фреза — вертится, заготовка — едет»**

Зацепка: в слове «фрезерование» запомни букву «Ф» как «фреза», а правило движения свяжи с парой «вертится — едет»: фреза вертится, заготовка едет. Самопроверка: если поменял движения местами, ответ неверный.

**Фреза**

Многолезвийный инструмент, каждый зуб которого представляет собой резец, снимающий стружку с заготовки.

**Мнемоника: «Фреза — Ф = фрезерует, много зубьев»**

Зацепка за слово: «фреза» начинается с «Ф», как «фрезерует», а главное число здесь — много: у фрезы много зубьев, и каждый зуб является резцом. Самопроверка: если инструмент многолезвийный и каждый зуб режет, это фреза.

**Фреза — колесо из резцов**

Аналогия: фреза — это карусель, у которой вместо лошадок по кругу стоят маленькие резцы. Карусель крутится (вращение фрезы), а ты подводишь к ней заготовку (поступательное движение). Оговорка: у настоящей фрезы зуб — это именно резец, а не просто «выступ», и каждый снимает стружку.

*Рисунок: Карусель, на которой вместо лошадок по кругу закреплены маленькие резцы, а рядом к ней подъезжает металлическая заготовка*

*Рисунок: Цилиндрическая фреза с зубьями по окружности*

Фрезы бывают разной формы: цилиндрические, дисковые, с цилиндрическим хвостовиком, с наклонными зубьями, конические. Дисковая фреза выглядит как круглый диск с зубьями по краю, как на рисунке ниже.

*Рисунок: Дисковая фреза с зубьями по окружности*

У каждого зуба фрезы есть свои части. Это **передняя поверхность** (по ней сходит стружка), **задняя поверхность**, **режущая кромка** и **канавка**, которая служит для отвода стружки. Чтобы фреза резала металл, её делают из твёрдых материалов: инструментальных сталей, быстрорежущих сталей или металлокерамических твёрдых сплавов.

**Пример: Кто что делает**

1. Задача: в какой момент работы фреза, а в какой заготовка?
2. Фреза вращается на шпинделе: вращательное движение у инструмента.
3. Заготовка на столе подаётся к фрезе: поступательное движение у детали.
4. Зубья по очереди снимают стружку, она уходит по канавкам.

**Проверь себя:** Какое движение у фрезы, а какое у заготовки?
**Ответ:** Фреза совершает вращательное движение, заготовка — поступательное.

### Проверь себя

**Какое движение при фрезеровании является главным (движением резания)?**
- Поступательное движение обрабатываемой заготовки
- Вертикальное перемещение консоли
- Поперечное смещение салазок
- Вращательное движение режущего инструмента (фрезы) — верно
> Главным движением резания при фрезеровании всегда является вращение многолезвийного инструмента.

**В чем заключается принципиальное отличие процесса фрезерования от точения и сверления?**
- При фрезеровании заготовка вращается с высокой скоростью
- При фрезеровании используется только однолезвийный инструмент
- Процесс фрезерования выполняется без снятия стружки
- Зубья фрезы работают периодически, прерывисто снимая стружку — верно
> Каждый зуб вступает в работу поочередно, что дает другим зубьям время немного охладиться и повышает стойкость инструмента.

**Какой элемент зуба фрезы служебным образом предназначен для отвода сходящей стружки?**
- Режущая кромка
- Передняя поверхность
- Канавка — верно
- Задняя поверхность
> Канавка между зубьями образует пространство для размещения и свободного отвода стружки.

**Как называется поверхность зуба фрезы, по которой сходит срезаемая стружка?**
- Опорная фаска
- Передняя поверхность — верно
- Главная кромка
- Задняя поверхность
> Именно по передней поверхности зуба происходит движение и сход образовавшейся стружки.

**Из каких материалов изготавливают режущую часть фрез для обработки металлов?**
- Из чугуна и оцинкованной стали
- Из инструментальных, быстрорежущих сталей и металлокерамических твердых сплавов — верно
- Из листовой меди и алюминиевых сплавов
- Из термостойкого пластмасса
> Инструментальные, быстрорежущие стали и твердые сплавы обеспечивают высокую износостойкость и прочность зубьев.

## 2. Горизонтально-фрезерный станок НГФ-110Ш4

*Из чего состоит станок и что в нём за что отвечает*

Чтобы фреза вращалась, а стол ездил, нужны «скелет», «мотор» и «руки». Посмотри на станок целиком, на нём пронумерованы основные узлы и органы управления.

*Рисунок: Фрезерный станок с пронумерованными деталями от 1 до 14*

**Станок как человек**

Аналогия: основание — это ноги и пол под ними, станина — туловище, а внутри «сердце» (электродвигатель) и «коробка передач» (коробка скоростей). Хобот с серьгой — вторая рука, которая подпирает длинную оправку, чтобы она не гнулась. Консоль — подставка-лифт под стол. Оговорка: это только образ, точные определения ниже — из учебника.

**Основание станка**

Фундамент станка, служащий опорой для станины (стойки) и консоли.

**Мнемоника: «Основание — основа»**

Зацепка за форму слова: «основание» и «основа» начинаются одинаково. Самопроверка: если спрашивают, что является фундаментом и опорой станка, вспоминай «основа → основание».

**Станина (стойка)**

Основная часть станка, на которой монтируются его главные части и механизмы; разделена на два отсека: в верхнем смонтирована коробка скоростей, в нижнем — электродвигатель.

**Мнемоника: «Станина — станок стоит»**

Зацепка за однокоренные слова: «станина» напоминает «стоит». Самопроверка: станина — главная неподвижная часть, на которой смонтированы основные механизмы; сверху коробка скоростей, снизу двигатель.

**Коробка скоростей**

Узел станка, сообщающий главное вращательное движение шпинделю с оправкой и закреплённой на ней фрезе и обеспечивающий регулирование частоты вращения шпинделя.

**Мнемоника: «Скоростей — сколько оборотов?»**

Зацепка за слово: в названии есть «скоростей», поэтому вспоминай не скорость движения стола, а настройку частоты вращения шпинделя. Самопроверка: коробка скоростей отвечает за вращение шпинделя и регулирование его частоты.

**Хобот с серьгой**

Узел горизонтально-фрезерного станка, служащий для поддержки переднего конца оправки и обеспечивающий жёсткость её установки.

**Мнемоника: «Хобот держит, серьга цепляет»**

Зацепка за два слова: хобот — длинная часть, а серьга напоминает кольцо, которое держит. Самопроверка: если узел должен поддержать передний конец оправки и сделать её установку жёстче, это хобот с серьгой.

**Консоль**

Базовый узел механизма подач, служащий опорой для стола, на котором смонтированы механизмы, позволяющие столу перемещаться в вертикальном, поперечном и продольном направлениях.

**Мнемоника: «Консоль — держит стол»**

Зацепка: слово «консоль» удобно связать с «консолью-полкой», которая служит опорой. Самопроверка: консоль — базовый узел механизма подач и опора стола; стол может двигаться в трёх направлениях.

**Шомпол**

Специальный затяжной винт, с помощью которого оправка с коническим хвостовиком крепится в коническом гнезде шпинделя с противоположной стороны.

**Мнемоника: «Шомпол — шпиндель стягивает»**

Зацепка по начальным буквам: «Шомпол» и «шпиндель» начинаются с «Ш». Самопроверка: шомпол — не режущий инструмент, а затяжной винт, который крепит оправку в шпинделе.

Теперь о числах. Стол станка НГФ-110Ш4 с рабочей поверхностью 400 × 100 мм двигается так: продольно на 250 мм, поперечно на 85 мм, вертикально на 170 мм. Подача стола ручная. Частота вращения шпинделя переключается на 6 ступенях в пределах 125—1250 об./мин, мощность двигателя 0,55—0,75 кВт, масса станка 240 кг, габариты 685 × 640 × 925 мм. Расстояние от оси шпинделя до стола — 30—200 мм.

Практическая работа №1 начинается с осмотра станка. Перед измерениями рычаги устанавливают в нейтральное положение. Затем измеряют три параметра перемещения стола — продольное, поперечное и вертикальное — и отдельно определяют максимальное расстояние от оси шпинделя до стола. Для НГФ-110Ш4 это соответственно 250 мм, 85 мм, 170 мм и 200 мм.

**Расшифровка марки НГФ-110Ш4**

Н — настольный, Г — горизонтальный, Ф — фрезерный, 110 — наибольший диаметр применяемых на станке фрез (мм), Ш — широкоуниверсальный, 4 — четвёртая модель.

Подачу стола считают по лимбу — круговой шкале на рукоятке. Один оборот лимба двигает стол продольно и поперечно на 4 мм, вертикально на 2 мм. Одно деление — 0,05 мм (продольно и поперечно) и 0,25 мм (вертикально).

**Пример: Сколько делений в обороте лимба**

1. Продольно за один оборот стол идёт на 4 мм, а одно деление даёт 0,05 мм.
2. Делений в обороте: $\frac{4}{0{,}05} = 80$.
3. Вертикально за оборот 2 мм, деление даёт 0,25 мм.
4. Делений в обороте: $\frac{2}{0{,}25} = 8$.

**Проверь себя:** Какой узел поддерживает передний конец оправки и не даёт ей гнуться?
**Ответ:** Хобот с серьгой.

**Проверь себя:** Что означает «110» в марке НГФ-110Ш4?
**Ответ:** Наибольший диаметр применяемых на станке фрез, 110 мм.

### Проверь себя

**Что означает буква «Г» в обозначении маркировки школьного станка НГФ-110Ш4?**
- Гравировальный
- Гидравлический
- Горизонтальный — верно
- Глубокорежущий
> В аббревиатуре НГФ буква Н означает «настольный», Г — «горизонтальный», а Ф — «фрезерный».

**Что обозначает число «110» в наименовании фрезерного станка НГФ-110Ш4?**
- Ширину рабочей поверхности стола в миллиметрах
- Максимальную частоту вращения шпинделя
- Мощность привода станка в ваттах
- Наибольший диаметр применяемых на станке фрез в миллиметрах — верно
> Число 110 показывает максимальный допустимый внешний диаметр фрезы в миллиметрах.

**В каком отсеке станины станка НГФ-110Ш4 смонтирован электродвигатель?**
- В нижнем отсеке — верно
- Внутри консоли
- Внутри хобота
- В верхнем отсеке
> Станина разделена на два отсека, и электродвигатель расположен в ее нижнем отсеке.

**Для чего служат горизонтальные направляющие в верхней части станины?**
- Для вертикального перемещения консоли
- Для закрепления машинных тисков
- Для продольного перемещения салазок
- Для перемещения хобота с серьгой — верно
> Верхняя часть станины оснащена горизонтальными направляющими для настройки положения хобота.

**Какую функцию выполняет хобот с серьгой в горизонтально-фрезерном станке?**
- Передает вращательное движение от двигателя к шпинделю
- Зажимает обрабатываемую деталь на столе
- Служит для поддержки переднего конца оправки с фрезой — верно
- Обеспечивает автоматическую продольную подачу заготовки
> Хобот и серьга удерживают свободный конец оправки, обеспечивая необходимую жесткость её установки.

**С помощью какой детали оправка закрепляется в конусном отверстии шпинделя с противоположной стороны?**
- С помощью шомпола (специального затяжного винта) — верно
- С помощью универсального прихвата
- С помощью подшипника серьги
- С помощью насадного кольца
> Шомпол проходит сквозь шпиндель и ввинчивается в хвостовик оправки, надежно втягивая ее в конус.

**Какой базовый узел фрезерного станка служит опорой для стола и содержит механизмы его перемещения?**
- Основание
- Серьга
- Консоль — верно
- Станина
> Консоль является базовым узлом механизма подач, несущим на себе стол и салазки.

**В каком диапазоне можно регулировать частоту вращения шпинделя на станке НГФ-110Ш4?**
- От 50 до 500 об./мин
- От 1000 до 5000 об./мин
- От 125 до 1250 об./мин — верно
- От 300 до 3000 об./мин
> Коробка скоростей станка обеспечивает ступенчатое регулирование частоты в пределах от 125 до 1250 об./мин.

**Сколько ступеней скоростей шпинделя обеспечивает коробка скоростей станка НГФ-110Ш4?**
- 4
- 2
- 12
- 6 — верно
> Согласно паспортным данным станка НГФ-110Ш4, его шпиндель имеет 6 ступеней скоростей.

**Каковы размеры рабочей поверхности стола горизонтально-фрезерного станка НГФ-110Ш4?**
- $250 \times 85$ мм
- $685 \times 640$ мм
- $500 \times 200$ мм
- $400 \times 100$ мм — верно
> Рабочая поверхность стола НГФ-110Ш4 имеет длину 400 мм и ширину 100 мм.

**Какова величина наибольшего продольного перемещения стола станка НГФ-110Ш4?**
- 85 мм
- 250 мм — верно
- 400 мм
- 170 мм
> Паспортное максимальное продольное перемещение (влево и вправо) равна 250 мм.

**На какое расстояние перемещается стол станка в вертикальном направлении за один полный оборот лимба?**
- 85 мм
- 0,25 мм
- 4 мм
- 2 мм — верно
> Один оборот лимба вертикальной подачи смещает стол на 2 мм.

**Чему равна цена одного деления лимба при продольном и поперечном перемещении стола НГФ-110Ш4?**
- 0,05 мм — верно
- 0,25 мм
- 1,0 мм
- 0,01 мм
> Перемещение на одно деление лимба для продольного и поперечного ходов составляет точно 0,05 мм.

**В каких пределах находится допустимое расстояние от оси шпинделя до поверхности стола на станке НГФ-110Ш4?**
- От 30 до 200 мм — верно
- От 100 до 500 мм
- От 110 до 250 мм
- От 0 до 100 мм
> Вертикальный ход позволяет менять расстояние от оси шпинделя до стола в диапазоне 30–200 мм.

**Какое устройство дополнительно устанавливается на горизонтально-фрезерный станок для расширения его технологических возможностей?**
- Автоматический заклепочник
- Лазерный гравировальный суппорт
- Вертикальная фрезерная головка — верно
- Заточной круговой суппорт
> Установка вертикальной фрезерной головки позволяет выполнять обработку вертикально закрепленным инструментом.

**С помощью каких деталей фреза жестко удерживается от смещения вдоль рабочей части оправки?**
- Шомпола и клина
- Универсального прихвата
- Ступенчатых подставок
- Насадных колец и гайки — верно
> Фреза устанавливается между насадными кольцами требуемой ширины и зажимается гайкой на конце оправки.

**Какова масса фрезерного станка НГФ-110Ш4?**
- 400 кг
- 110 кг
- 685 кг
- 240 кг — верно
> Согласно паспортным техническим характеристикам масса станка составляет 240 кг.

**Какова мощность электродвигателя горизонтально-фрезерного станка НГФ-110Ш4?**
- 0,15–0,25 кВт
- 0,55–0,75 кВт — верно
- 5,5–7,5 кВт
- 2,2–3,0 кВт
> В технических характеристиках НГФ-110Ш4 указана мощность двигателя 0,55–0,75 кВт.

## 3. Крепление заготовки и станки с ЧПУ

*Как не дать детали улететь и чем руки заменяет программа*

Фреза давит на деталь с силой. Если заготовка сдвинется, она испортится, а то и вылетит. Поэтому её крепят надёжно. Способы из учебника: прихватами, ступенчатыми подставками, универсальным прихватом, корытообразным прихватом без подставки, в машинных тисках, в машинных тисках со специальными съёмочными губками.

*Рисунок: Различные приспособления для закрепления заготовок и две ступенчатые детали*

**Прихват — как рука, прижимающая лист**

Аналогия: когда режешь бумагу линейкой, придерживаешь лист рукой. Прихват — такая «рука» из металла, а тиски — две ладони, зажимающие деталь с боков. Оговорка: в тисках крепят детали подходящего размера, остальное — прихватами.

Вручную крутить лимб и следить за каждым движением долго и утомительно. Для этого есть станки с ЧПУ.

**Станки с ЧПУ (числовым программным управлением)**

Станки, которые по заданной программе автоматически выполняют нужную последовательность технологических операций.

**Мнемоника: «ЧПУ — числа по управлению»**

Зацепка по буквам: Ч — числовое, П — программное, У — управление. Самопроверка: увидел «ЧПУ» — разверни три буквы в «числовое программное управление»; главное действие — станок выполняет операции по заданной программе автоматически.

*Рисунок: Промышленный металлообрабатывающий станок с панелью управления*

*Рисунок: Промышленный станок с рабочей зоной, двумя вертикальными красными элементами и пультом управления*

**Станок с ручной подачей и станок с ЧПУ**

| Признак | НГФ-110Ш4 | Станок с ЧПУ |
| --- | --- | --- |
| Подача стола | ручная | по заданной программе |
| Кто ведёт операции | человек у лимба | сам станок автоматически |
| Что задаёт порядок | рабочий | программа |

**Проверь себя:** Назови два способа крепления заготовки на фрезерном станке.
**Ответ:** Например, прихватами и в машинных тисках.

### Проверь себя

**Какая операция соединения тонколистовых металлов, применяемая при производстве водостоков и кровли, описана в учебном материале?**
- Сварное соединение
- Резьбовое соединение
- Фальцевое соединение — верно
- Заклепочное соединение
> Именно фальцевое соединение распространено при изготовлении бытовых предметов, водостоков и крыш.

**Каковы универсальные возможности фрезерно-гравировального станка RJ 6090?**
- Используется только для ручной ковки цветных металлов
- Предназначен исключительно для гибки тонколистовой стали
- Выполняет резку, сверление, фрезеровку, гравировку и шлифовку различных материалов — верно
- Служит исключительно для термической закалки деталей
> Станок RJ 6090 оснащен мощным шпинделем для комплексов операций резания, сверления, фрезерования и гравировки.

**Какое приспособление показано на схемах крепления заготовок под буквой «е» (рис. 3.5 в источнике)?**
- Крепление в машинных тисках — верно
- Крепление прихватами на ступенчатых подставках
- Крепление корытообразным прихватом
- Крепление в трехкулачковом патроне
> На рисунке 3.5 е изображено классическое закрепление заготовки в машинных тисках.

## Ключевые термины

- **Фрезерование металлов** — Операция механической обработки металлов резанием, при которой фреза вращается, а заготовка движется поступательно.
- **Фреза** — Многолезвийный инструмент, каждый зуб которого — резец, снимающий стружку.
- **Станина (стойка)** — Основная часть станка: вверху коробка скоростей, внизу электродвигатель.
- **Коробка скоростей** — Узел, сообщающий вращение шпинделю и регулирующий его частоту.
- **Хобот с серьгой** — Узел, поддерживающий передний конец оправки.
- **Консоль** — Базовый узел механизма подач, опора стола.
- **Шомпол** — Затяжной винт для крепления оправки в шпинделе.
- **Станки с ЧПУ** — Станки, автоматически выполняющие операции по заданной программе.

## Итог

- Фрезерование: фреза вращается, заготовка движется поступательно.
- Фреза — многолезвийный инструмент, каждый зуб — резец, снимающий стружку.
- Станок: основание, станина с коробкой скоростей и двигателем, хобот с серьгой, консоль, шомпол.
- НГФ-110Ш4: настольный, горизонтальный, фрезерный, фрезы до 110 мм, широкоуниверсальный, 4-я модель.
- Заготовку крепят прихватами или в машинных тисках; станок с ЧПУ работает по программе.

## Шпаргалка

### Узлы станка

- **Основание** — фундамент, опора станины и консоли
- **Станина (стойка)** — сверху коробка скоростей, снизу электродвигатель
- **Коробка скоростей** — вращение шпинделя и регулировка частоты
- **Хобот с серьгой** — поддерживает передний конец оправки
- **Консоль** — опора стола, движение в трёх направлениях
- **Шомпол** — затяжной винт крепления оправки в шпинделе

### Марка НГФ-110Ш4

- **Н** — настольный
- **Г** — горизонтальный
- **Ф** — фрезерный
- **110** — наибольший диаметр фрез, мм
- **Ш** — широкоуниверсальный
- **4** — четвёртая модель

### Единицы

- **мм** — размеры и перемещения
- **об./мин** — частота вращения шпинделя
- **кВт** — мощность двигателя
- **кг** — масса станка

### Ручной станок и ЧПУ

|  | НГФ-110Ш4 | ЧПУ |
| --- | --- | --- |
| Подача | ручная | по программе |
| Управляет | человек | станок автоматически |

## Любопытное

- Станок НГФ-110Ш4 весит всего 240 кг и умещается в 685 × 640 × 925 мм — недаром он «настольный».
- Один оборот лимба в вертикальном направлении — всего 2 мм, а одно деление — 0,25 мм.