Frezowanie a toczenie CNC – czym się różnią i którą metodę wybrać?

Ten sam detal można nierzadko wykonać na kilka sposobów, jednak dobór metody obróbki decyduje o czasie realizacji, koszcie oraz o tym, czy uda się utrzymać założone tolerancje. W praktyce warsztatowej wybiera się najczęściej pomiędzy dwiema technikami, czyli frezowaniem CNC oraz toczeniem CNC. Obie polegają na usuwaniu materiału narzędziem skrawającym, natomiast różnią się tym, co podczas pracy wykonuje ruch obrotowy, a to przekłada się na kształty możliwe do uzyskania. W poniższym wpisie wyjaśniamy, na czym polega każda z nich, kiedy sprawdza się lepiej i dlaczego wiele projektów wymaga połączenia obu operacji.

Co to jest frezowanie i toczenie CNC?

Frezowanie polega na tym, że obraca się narzędzie, czyli wieloostrzowy frez, natomiast obrabiany element pozostaje zamocowany na stole maszyny i przemieszcza się względem narzędzia w kilku osiach. Materiał jest usuwany przez kolejne ostrza freza, dzięki czemu można kształtować płaszczyzny, kieszenie, rowki oraz powierzchnie o złożonym zarysie. W toczeniu detal mocuje się w uchwycie wrzeciona i wprawia w ruch obrotowy, a nóż tokarski przesuwa się wzdłuż osi obrotu albo prostopadle do niej. Z tego względu toczenie CNC najlepiej sprawdza się przy bryłach obrotowych, takich jak wałki, tuleje czy pierścienie. W obu przypadkach program CNC steruje ruchem narzędzia zgodnie z przygotowaną ścieżką, dzięki czemu kolejne sztuki w serii mogą mieć takie same wymiary.

Frezowanie a toczenie, czyli najważniejsze różnice

Porównanie obu metod najłatwiej sprowadzić do kilku cech, które przy konkretnym rysunku decydują o wyborze technologii.

Cecha	Toczenie CNC	Frezowanie CNC
Ruch główny	obraca się obrabiany przedmiot	obraca się narzędzie
Narzędzie	nóż jednoostrzowy pracujący w sposób ciągły	frez wieloostrzowy, którego ostrza kolejno wchodzą w materiał i z niego wychodzą
Typowa geometria detalu	bryły obrotowe, czyli wałki, tuleje, kołnierze, sworznie	elementy pryzmatyczne, płyty, korpusy, kieszenie, rowki, powierzchnie krzywoliniowe
Mocowanie detalu	uchwyt wrzeciona, tuleja zaciskowa albo podparcie kłem	imadło, docisk lub uchwyt specjalny na stole maszyny
Sterowane osie	zwykle dwie osie, a przy rozbudowanych maszynach dodatkowo oś C oraz narzędzia napędzane	co najmniej trzy osie, w wersjach cztero oraz pięcioosiowych także obróbka z kilku stron
Praca ostrza i jego zużycie	obciążenie ciągłe, zużycie przebiega bardziej równomiernie	obciążenie przerywane, częstsze wykruszenia krawędzi skrawającej
Wydajność przy seriach	wyższa dla prostych elementów obrotowych	zależna od liczby przejść oraz stron detalu do obrobienia

Różnice te nie oznaczają, że jedna technologia jest lepsza od drugiej, ponieważ obie odpowiadają na inne potrzeby konstrukcyjne. W większości zakładów obróbka skrawaniem opiera się na obu grupach maszyn właśnie dlatego, że uzupełniają się one zakresem możliwości.

Kiedy sprawdza się toczenie CNC?

Toczenie najczęściej wybiera się wtedy, gdy detal ma kształt oparty na osi symetrii. Na tokarce powstają wałki, sworznie, tuleje, kołnierze, przejściówki i pierścienie dystansowe. W jednym zamocowaniu można wykonać także planowanie czoła, otwory w osi, gwinty, podcięcia oraz rowki pod pierścienie osadcze. Ograniczenie liczby ponownych zamocowań zmniejsza ryzyko bicia i ułatwia zachowanie współosiowości poszczególnych średnic. Toczenie pozwala również uzyskać odpowiednią jakość powierzchni. Przy właściwie dobranych parametrach można uzyskać gładkie powierzchnie walcowe bez dodatkowej obróbki wykończeniowej, co ma znaczenie przy elementach współpracujących z uszczelnieniami lub łożyskami. Z tego powodu usługi toczenia są często wybierane przy częściach zamiennych do maszyn, gdzie liczy się dokładne odtworzenie średnic i pasowań.

Kiedy lepszym rozwiązaniem jest frezowanie CNC?

Frezowanie CNC stosuje się wtedy, gdy kształt detalu odbiega od bryły obrotowej. Na frezarce wykonuje się płyty, korpusy, uchwyty, wsporniki, kieszenie, rowki wpustowe, otwory rozmieszczone poza osią oraz powierzchnie krzywoliniowe, których nie można uzyskać za pomocą noża tokarskiego. Maszyny trzyosiowe wystarczają do większości elementów płaskich, natomiast konfiguracje cztero oraz pięcioosiowe pozwalają obrobić detal z kilku stron bez zmiany zamocowania, co skraca czas i ogranicza liczbę błędów bazowania. Obróbka frezarska bywa też wyborem uzupełniającym, kiedy element obrotowy wymaga spłaszczeń pod klucz, otworów poprzecznych albo rowka na wpust. W takich sytuacjach usługi frezowania stanowią drugi etap procesu, wykonywany już po stoczeniu podstawowego zarysu.

Toczenie i frezowanie w jednym detalu

Wiele części łączy powierzchnie walcowe z płaskimi, dlatego wymagają zarówno toczenia, jak i frezowania. Wałek z rowkiem wpustowym, tuleja z otworami poprzecznymi czy kołnierz z gniazdem pod czujnik to przykłady detali, przy których trzeba ustalić odpowiednią kolejność operacji. Zwykle najpierw powstaje zarys obrotowy, a następnie detal trafia na frezarkę, gdzie wykonywane są pozostałe elementy. Centra tokarsko-frezarskie z napędzanymi narzędziami pozwalają przeprowadzić część operacji bez ponownego mocowania detalu. Wygodniej jest zlecić frezowanie i toczenie jednemu wykonawcy, ponieważ detal nie musi być transportowany między zakładami. Właśnie dlatego usługi toczenia i frezowania często realizuje się w ramach jednego zlecenia.

Co wpływa na koszt oraz czas obróbki?

Cena detalu zależy nie tylko od wybranej technologii, ale także od kilku innych czynników:

• gatunek materiału i jego skrawalność, które wpływają na dobór narzędzi oraz parametrów pracy,

• liczba zamocowań i przezbrojeń, czyli czas, w którym maszyna nie skrawa,

• wymagane tolerancje oraz chropowatość, ponieważ zaostrzenie wymagań wydłuża obróbkę wykończeniową,

• wielkość serii, gdyż koszt programowania i oprzyrządowania rozkłada się na wszystkie sztuki,

• konieczność użycia narzędzi specjalnych albo dodatkowej obróbki cieplnej i powierzchniowej.

Informacje te warto podać już na etapie zapytania, ponieważ pozwalają dobrać technologię do konkretnego celu. Detal z tolerancją rzędu setnych części milimetra prowadzi się zupełnie inaczej niż prosty wspornik, nawet jeżeli oba powstają na tej samej maszynie.

Jak przygotować zapytanie o obróbkę?

Wybór metody najczęściej wynika wprost z rysunku technicznego, dlatego to on jest najlepszym punktem wyjścia. Gdy dokumentacji nie ma, wystarczy szkic z wymiarami, zdjęcie zużytej części albo sam wzór do odtworzenia. Przydatna jest także informacja o tym, jak element pracuje, ponieważ informacja o współpracy z łożyskiem, uszczelnieniem lub innym podzespołem pozwala określić, które wymiary są krytyczne, a gdzie można zastosować luźniejszą tolerancję. Przy zapytaniu o usługi toczenia CNC albo o obróbkę frezarską dobrze podać również przewidywaną liczbę sztuk oraz oczekiwany termin. Inaczej planuje się wykonanie serii kilkudziesięciu detali, a inaczej pojedynczej sztuki wykonywanej w trybie awaryjnym, a od tego zależy sposób programowania, dobór oprzyrządowania i ostatecznie cena jednostkowa.

Toczenie CNC odpowiada za elementy obrotowe, natomiast frezowanie CNC za kształty pryzmatyczne i powierzchnie o bardziej złożonym zarysie. W praktyce obie technologie częściej się uzupełniają, niż wykluczają, dlatego przy większości zleceń pytanie brzmi nie tyle, którą metodę wybrać, ile w jakiej kolejności je zastosować, aby detal powstał szybciej i taniej. Więcej o samym procesie opisaliśmy we wpisie na czym polega toczenie CNC. Skontaktuj się z nami i prześlij rysunek techniczny, szkic lub wzór detalu. Dobierzemy odpowiednią metodę obróbki i przygotujemy rozwiązanie dopasowane do Twojego zlecenia.