Úspěšné frézování znamená odebírat materiál rychle, přesně a stabilně. Výsledek ovlivňuje kvalita nástroje, správné řezné podmínky, tuhost stroje i volba strategie obrábění. Dvě základní frézovací operace, které je dobré odlišovat, jsou čelní frézování a obvodové frézování.

Čelní frézování vs. obvodové frézování

Jaký je mezi nimi rozdíl a kdy použít kterou metodu?

Čelní frézování slouží hlavně k vytvoření rovné horní plochy. Obvodové frézování pracuje především bokem nástroje a používá se pro stěny, kapsy, kontury a tvarové plochy.

Frézování patří mezi nejběžnější a zároveň nejdůležitější operace v obrábění kovů. Aby bylo možné materiál odebírat rychle, přesně a ekonomicky, musí obráběč zvolit správný nástroj, správné řezné podmínky a vhodnou dráhu nástroje.

Právě volba strategie bývá často zdrojem nejasností. Moderní metody, jako je trochoidní frézování nebo vysoce efektivní frézovací strategie, přinesly nové možnosti. Základní principy ale zůstávají stejné: čelní frézování a obvodové frézování mají rozdílný účel, rozdílné zatížení nástroje a jiné typické použití.

Základní princip

U čelního frézování nástroj obrábí plochu kolmou k ose vřetena. Typicky jde o zarovnání horní plochy obrobku, vytvoření roviny a přípravu referenční plochy pro další operace.

U obvodového frézování se materiál odebírá především bokem nástroje, tedy jeho obvodovými břity. Tato metoda se používá pro obrábění stěn, osazení, kapes, kontur a tvarových ploch.

Co je čelní frézování?

Čelní frézování je jedna z prvních a nejzákladnějších operací při výrobě obrobku. Jejím cílem je vytvořit rovnou a hladkou horní plochu dílu. Tato plocha často slouží jako referenční rovina, od které se následně měří hloubky děr, kapes nebo dalších frézovaných prvků.

V CNC programování se tato referenční plocha často označuje jako Z0. Jde o základní výchozí rovinu pro další obráběcí operace.

Jak pracuje čelní fréza?

Čelní fréza je rotační nástroj, který je upnutý ve vřetenu stroje. Po roztočení na správné otáčky se posouvá přes horní plochu obrobku a odebírá materiál především čelní částí nástroje.

Správné otáčky se určují podle řezné rychlosti materiálu a průměru nástroje. Posuv závisí na počtu břitů, obráběném materiálu, hloubce řezu, tuhosti stroje a kvalitě upnutí obrobku.

U tvrdších a houževnatějších materiálů, například nerezových ocelí nebo žárupevných slitin, je často nutné použít menší hloubku řezu, nižší posuv nebo výkonnější stroj. U měkčích materiálů, jako je hliník nebo běžná konstrukční ocel, je možné pracovat agresivněji.

Čelní frézy Kennametal

Efektivní řešení pro rychlé a stabilní zarovnání ploch.

Čelní frézy jsou určeny především pro obrábění rovných ploch. Díky většímu průměru nástroje dokáží rychle pokrýt velkou plochu a jsou velmi produktivní při hrubování i dokončování horních ploch obrobků.

U čelních fréz s pozitivním úhlem nastavení je ale nutné počítat s tím, že nejsou vhodné pro obrábění přesných pravoúhlých osazení. Pro takové aplikace je vhodnější stopková fréza nebo fréza pro pravoúhlé frézování.

Co je obvodové frézování?

Obvodové frézování je protějškem čelního frézování. Nejčastěji se používá stopková fréza, případně menší nástrčná fréza. Materiál se odebírá hlavně po stranách nástroje, tedy jeho šroubovicovými břity.

Stopková fréza na první pohled připomíná vrták, protože má také šroubovicové drážky. Na rozdíl od vrtáku ale nemá špičku určenou primárně pro vrtání. Je navržena pro boční záběr, frézování stěn, kapes, drážek a kontur.

Kde se používá obvodové frézování?

Obvodové frézování se používá tam, kde je potřeba obrábět boční plochy dílu, vnitřní kapsy, obrysy, stěny, drážky nebo složitější tvary. Nástroj se nejprve nastaví do požadované hloubky v ose Z a poté se posouvá podél požadované dráhy.

Úspěch závisí stejně jako u čelního frézování na správném posuvu, řezné rychlosti, hloubce řezu, výkonu stroje a kvalitě upnutí obrobku.

Stopkové frézy pro obvodové frézování

Univerzální nástroje pro stěny, kapsy, osazení, drážky i tvarové plochy.

Stopkové frézy mohou být monolitní karbidové nebo s vyměnitelnými břitovými destičkami. Pro dokončovací operace a vysokovýkonné hrubování jsou velmi často preferované monolitní karbidové frézy.

Nástroje jako Kennametal HARVI™ dokáží nabídnout vysokou produktivitu, stabilitu a kvalitu povrchu při širokém spektru frézovacích operací.

Může stopková fréza dělat čelní frézování?

Ano, stopková fréza může obrábět i rovné plochy. Typickým příkladem je dno kapsy, kam se velká čelní fréza nevejde. V takovém případě je stopková fréza jedinou praktickou možností.

Pro velké otevřené plochy ale stopková fréza obvykle není tak efektivní jako čelní fréza. Má menší průměr a pokryje menší šířku záběru, takže k obrobení stejné plochy potřebuje více drah.

Proč čelní fréza většinou neumí pravoúhlé osazení?

Mnoho čelních fréz má pozitivní úhel nastavení břitových destiček. To je výhodné pro plynulý řez, nižší řezné síly a kvalitní plochu. Zároveň to ale znamená, že fréza nevytvoří přesnou svislou stěnu v úhlu 90°.

Pokud je cílem vytvořit rovné pravoúhlé osazení, je vhodnější použít stopkovou frézu nebo nástroj určený pro pravoúhlé frézování.

Frézování tvarových ploch a forem

Pro tvarové plochy, dutiny forem a složité 3D geometrie se používají především kulové nebo rádiusové stopkové frézy. Ty umožňují obrábět zakřivené vnitřní plochy a plynulé přechody.

Čelní fréza je naproti tomu určena hlavně pro rovné plochy kolmé k ose vřetena. Právě tato kolmost je jedním ze základních rozdílů mezi čelním a obvodovým frézováním.

Řezné podmínky rozhodují o výsledku

Správné posuvy, otáčky a hloubky řezu jsou základem úspěšného frézování. V praxi bývají obráběči často zbytečně opatrní a používají nižší hodnoty, než doporučuje výrobce nástroje.

Příliš nízké řezné podmínky mohou vést ke zhoršení životnosti nástroje, horšímu povrchu a nižší produktivitě. Proto je vhodné spolupracovat se spolehlivým dodavatelem nástrojů a vycházet z jeho doporučení.

Upnutí nástroje je stejně důležité jako nástroj samotný

Stopkové frézy, čelní frézy, vrtáky i další rotační nástroje musí být upnuté tak, aby byla minimalizována házivost. Osa nástroje musí být co nejpřesněji sladěna s osou držáku a vřetena.

Pokud nástroj hází, některé břity jsou přetížené, zatímco jiné prakticky neřežou. Výsledkem je horší životnost nástroje, horší kvalita povrchu, vyšší vibrace a nestabilní proces.

Nezapomínejte na vyvážení sestavy

Celá nástrojová sestava, tedy nástroj, držák i upínací prvky ve vřetenu, by měla být vyvážená. U vyšších otáček, například nad 8 000 ot/min, může nevyváženost výrazně snížit životnost nástroje i kvalitu obrobené plochy.

Stejně jako nevyvážené kolo auta způsobuje vibrace, nevyvážený nástroj v obráběcím stroji vede k horším výsledkům obrábění.

Zabraňte posuvu nástroje v držáku

Čelní frézy jsou obvykle upnuté na trnu, což snižuje riziko pohybu nástroje. U stopkových fréz se ale stále používají starší typy držáků, například boční upínače nebo Weldon držáky.

Tyto držáky mohou při těžkém obrábění způsobovat posun nástroje v držáku, házivost nebo nevyváženost. Lepší volbou jsou moderní hydraulické, mechanické nebo tepelné upínače, které poskytují vyšší přesnost a stabilitu.

Závěr

Čelní frézování a obvodové frézování nejsou konkurenční metody, ale dvě různé strategie pro různé úkoly. Čelní fréza je nejlepší pro rychlé a efektivní zarovnání plochy. Stopková fréza je univerzálnější nástroj pro stěny, kapsy, kontury, drážky a tvarové plochy.

Správná volba závisí na tvaru obrobku, požadované ploše, materiálu, stroji, upnutí a požadované produktivitě. Když se zvolí správný nástroj, správný držák a správné řezné podmínky, frézování je stabilnější, rychlejší a ekonomičtější.