854 MECHANIK NR 10/2005
W poszukiwaniu oszczędności czasu
podczas frezowania na obrabiarkach CNC
Dr inż. ADAM ZALEWSKI
Obróbka frezowaniem ze stałym posuwem nie jest siły na narzędziu. Takie sytuacje pojawiają się np.
korzystna. Przypomina ona jazdę samochodem z mini- podczas dojścia narzędzia do materiału.
malną prędkością, dostosowaną do największych Programista obrabiarki CNC ma możliwość definio-
ograniczeń w ruchu (np. robót drogowych czy kor- wania nowej wartości posuwu praktycznie w każdym
ków). Stosowanie takiej prędkości jazdy poza mias- bloku danych. Obróbka CNC zaczyna się od szyb-
tem, na trasie szybkiego ruchu, jest stratą czasu i sta- kiego dojścia narzędzia (kilka mm) w okolice przed-
nowi wręcz zagrożenie dla innych użytkowników miotu obrabianego. Potem, w trakcie dochodzenia
dróg. Podobnie obróbka frezowaniem wymaga dosto- narzÄ™dzia do materiaÅ‚u (zwykle 10 ÷ 30% wartoÅ›ci po-
sowania parametrów skrawania do warunków wystę- suwu roboczego), określany jest posuw.
pujących w danym momencie obróbki. Zasadnicze znaczenie ma w tym przypadku strategia
Drugim, obok posuwu, parametrem mającym zasa- dojścia narzędzia (w skrócie N) do materiału obrabiane-
dniczy wpływ na czas obróbki jest dystans, jaki poko- go (w skrócie PO). Wyróżnić tu można dwa przypadki:
nuje narzędzie podczas frezowania. Jadąc autem
Pierwsze dojście N do PO (rys. 1).
z miasta A do miasta B, można wybrać różną drogę.
Najlepsze wydaje siÄ™ opuszczanie N w osi Z poza
Czas jazdy będzie uzależniony od odległości do poko-
PO. Korzystne jest również dojście narzędzia pod
nania, ale również od jakości dróg i innych czekają-
kątem (zig-zag) lub helikalnie (po linii śrubowej).
cych na kierowcÄ™  niespodzianek . Frezowanie na
obrabiarkach CNC kieruje siÄ™ podobnymi zasadami.
Nie zawsze najkrótsza droga narzędzia wyznacza naj-
mniejszy czas obróbki, jednak temu zagadnieniu za-
mierzam poświęcić osobne rozważania.
Posuw. Przypomnijmy, że usunięcie naddatku
na obróbkę wymaga złożenia dwóch ruchów: głów-
nego i posuwowego. Ruch główny charakteryzowany
jest przez prędkość skrawania (vc), która wynika
z prędkości obrotowej i średnicy (czynnej) narzędzia
(vc =  · D· n/1000, m/min).
Przemieszczenie narzędzia względem przedmiotu
obrabianego w kierunku ruchu posuwowego, przy-
padające na jeden obrót, nazywamy posuwem (f).
W przypadku narzędzi wieloostrzowych określa się
także posuw na ostrze (fz = f/z). Prędkość posuwu jest
okreÅ›lona iloczynem vf = f· n, mm/min. Wypadkowa
prędkość skrawania jest złożeniem prędkości skrawa-
Rys. 1. Przykład wejść heliakalnych narzędzia
nia i prędkości posuwu [1].
Frezowanie powinno przebiegać możliwie najbliżej
Skrajnym przypadkiem jest wejście narzędzia pio-
warunków skrawania określonych przez dostawcę
nowo w dół w PO. Frez powinien być dostosowany do
narzędzi. Prędkość skrawania jest zwykle znacznie
takiej pracy. W osi freza mamy do czynienia z zerowÄ…
wyższa od prędkości posuwu; dlatego w dalszych roz-
prędkością skrawania i materiał jest tam wygniatany.
ważaniach pominiemy wpływ prędkości posuwu na
Aby temu zapobiec, stosowane jest wykonanie otwo-
wypadkową prędkość skrawania, a zajmiemy się
rów technologicznych (aby N zagłębiało się w nich
prędkością posuwu, ze względu na jej istotny wpływ
pionowo) lub wstępnych wybrań frezowaniem w tych
na czas obróbki.
miejscach, w których obróbka ciągła frezowaniem
Zbyt niska prędkość posuwu (dalej nazywana po
napotka szczególne trudności.
prostu posuwem) może spowodować nierównomier-
Interesujące możliwości pod tym względem oferują
ność procesu skrawania. Zamiast zbierania kolejnej
niektóre systemy CAM automatycznie programująe
warstwy materiału obrabianego, narzędzie ślizga się
optymalne rozstawienie i parametry otworów techno-
po powierzchni (może być odpychane od niej i ugina
logicznych wynikajÄ…cych z potrzeb danego zabiegu
się), raczej ściera niż skrawa powierzchnię obrabianą,
obróbkowego.
co może być przyczyną jego szybszego stępienia.
Kolejne dojście N do PO w trakcie obróbki,
Posuw zbyt duży może spowodować przekroczenie
kiedy narzędzie traci kontakt z PO i powtórnie do
dopuszczalnego obciążenia narzędzia i uniemożliwić
niego wraca (rys. 2).
prawidłowe odprowadzenie wióra i ciepła z obszaru
Drugi przypadek ma zwykle miejsce przy wyost-
obróbki.
rzaniu krawędzi przejścia narzędzia. Gdyby doszło
Proces skrawania podczas frezowania na obrabiar-
ono swoją osią obrotu do krawędzi obrabianego kształ-
kach CNC jest zmienny pod względem wartości i kie-
tu, prawdopodobnie w tym miejscu pozostałby ślad
runków występujących sił. Sterowanie frezarką CNC
lub krawędz
ta nie byłaby dostatecznie ostro zakoń-
powinno uwzględniać te zmiany, odpowiednio dosto-
czona. Stosuje się wtedy niewielkie odsunięcie narzę-
sowując parametry obróbki. Zwróćmy zatem uwagę
dzia (zgodnie z kierunkiem jego ruchu) poza krawędz

na kilka typowych elementów występujących podczas
PO, łagodną zmianę kierunku ruchu N (ze względu na
frezowania.
dynamikę układu napędowego obrabiarki) i delikatne
Przerwy w kontakcie narzędzia i PO. dojście N do PO. Posuw w tym przypadku jest zwykle
Zmniejszenie posuwu powinno mieć miejsce w mo- stały, roboczy lub szybki, jeśli droga narzędzia poza
mencie występowania stanów przejściowych, zwłasz- PO jest dłuższa (np. frezowanie tylko współbieżne)
cza gdy mamy do czynienia ze skokowym przyrostem i wymaga siÄ™ drogi powrotnej freza.
MECHANIK NR 10/2005 855
Wiele strategii obróbki kształtowej frezowaniem
opiera się na tzw. wierszowaniu, czyli pracy narzędzia
w jednej płaszczyz
nie. Zmiana płaszczyzny obróbki
wymaga często oderwania się N od PO i powtórnego
do niego dojścia. Tutaj również korzysta się z różnych
strategii ruchu narzędzia, jednak należy dodatkowo
zwrócić uwagę przy obróbce wykończeniowej na ślad,
jaki pozostawia N w miejscu dojścia i odejścia od PO
po obróbce. Prędkość posuwu w tym przypadku wy-
nosi zwykle 100% posuwu roboczego, a dynamika
stanu przejściowego jest kompensowana przez odpo-
wiedni kształt toru ruchu narzędzia.
Rys. 2. Przykład toru ruchu N na krawędzi PO
Ograniczenia kinematyczne obrabiarki.
Podczas obróbki frezowaniem w 3 osiach, deklarowa-
na w programie NC wartość posuwu jest najczęściej
wektorem wypadkowym ruchu N wzdłuż poszczegól-
nych osi XYZ. Są też przykłady, kiedy można de-
klarować różne wartości posuwu dla ruchów w po-
szczególnych osiach sterowanych lub dla poszczegól-
nych płaszczyzn ruchu narzędzia.
W przypadku obróbki w 4 lub 5 osiach, warunek
stałego wektora wypadkowego prędkości posuwu nie
zawsze powinien być zachowany. Np. frezowanie ma-
łych promieni ze stałą prędkością posuwu wymaga
nieraz bardzo dynamicznych obrotów stołem (wysoka
prędkość kątowa).
Zmiany posuwu związane są także z możliwościami
dynamicznymi obrabiarki. Założona, stała wartość
posuwu w programie jest korygowana poprzez zmia-
nę parametrów ruchu w poszczególnych osiach ma-
szyny tak, aby utrzymać tor narzędzia w założonej
tolerancji obróbki. Dlatego rzeczywisty posuw może
być mniejszy od założonego. Wiele układów stero-
wania obrabiarek umożliwia automatyczną redukcję
posuwu przy obróbce naroży (także ze względu na
EUROTOOL 2005 w Krakowie
12 ÷ 14 paz
dziernika, hala główna, stoisko 101
T [phone] F [phone] E [e-mail]
Rys. 3. Modyfikacja posuwu podczas zmiany kierunku ruchu
narzędzia