Фрезерный или токарный станок: какие детали на каком делают

Главное различие: что вращается

На токарном станке заготовка зажата в патроне или в центрах и вращается вместе со шпинделем, а неподвижный резец снимает стружку, двигаясь вдоль и поперёк оси. Поэтому без дополнительных узлов токарный станок делает только поверхности вращения: наружные и внутренние цилиндры, конусы, сферы, торцы, канавки, резьбы.

На фрезерном станке неподвижна заготовка, а вращается инструмент в шпинделе. Фреза движется по трём осям и снимает материал там, куда её привела программа: фрезерует плоскости, уступы, карманы, пазы, сверлит и растачивает отверстия, нарезает резьбу. Ось симметрии детали для станка не важна.

Отсюда правило выбора. Посмотрите на деталь и спросите, есть ли у неё одна главная ось, вокруг которой построены основные поверхности. Если есть, деталь точат. Если основные поверхности плоские, а отверстия идут в разных направлениях, её фрезеруют.

Какие детали на каком станке делают

Таблица описывает типичный путь детали. Конкретный цех может сделать иначе, например точить фланец большого диаметра на карусельном станке или фрезеровать короткую втулку из плиты, если токарный станок занят. Подробные маршруты для разных деталей разобраны в статьях о валах и осях и о втулках и фланцах.

Точность и шероховатость

По размерной точности оба метода сопоставимы. Чистовое точение и чистовое фрезерование обычно дают 8–9-й квалитет, а тонкое точение 6–7-й. Для посадок под подшипники и для твёрдых поверхностей после закалки после станка всё равно идёт шлифование. Что означают квалитеты и какие допуски нужны для посадок, описано в справочнике допусков и посадок.

Типичные диапазоны шероховатости показывает сравнительная таблица из учебника Degarmo «Materials and Processes in Manufacturing»:

У токарного станка есть ещё одно преимущество, соосность. Если наружный диаметр, отверстие и торец обработаны за одну установку, их биение друг относительно друга определяется только точностью шпинделя. На фрезерном станке соосность двух отверстий с разных сторон зависит от того, насколько точно деталь переставили.

Деньги: почему точить дешевле

Токарный станок проще устроен, быстрее налаживается, а простая токарная деталь из прутка часто занимает минуты. По оценке сервиса Hubs, токарная обработка даёт самую низкую цену детали из всех видов обработки на станках с ЧПУ. В их расчётах базовая ставка составляет около 65 долларов в час для токарного станка и около 75 для 3-осевого фрезерного. Токарно-фрезерный центр стоит около 95 долларов в час, а станок с непрерывной 5-осевой обработкой около 150. Ставки американские, но соотношение между ними полезно и для наших цехов: деталь, которую можно сделать на токарном станке, почти всегда дешевле именно там.

Отличаются и типичные размеры. Hubs называет типичными для фрезеровки детали до 400×250×150 мм, а для токарной обработки до Ø500×1000 мм. Крупные корпуса обрабатывают на больших порталах, длинные валы — на станках с увеличенным межцентровым расстоянием, но это уже другие станки и ставки.

Токарно-фрезерные центры

Многие детали не укладываются в простое правило. Вал с двумя шпоночными пазами, лыской и поперечным отверстием раньше проходил два станка: токарный и фрезерный, с двумя наладками и риском потерять взаимное положение элементов. Токарно-фрезерный центр делает всё это за одну установку.

На таком станке вал выходит готовым, кроме шлифования и термообработки, а фланец получает отверстия под болты без перестановки на сверлильный станок. Минусы здесь в цене станка и часа и в более сложной программе, которую обычно готовят в CAM. Для простой втулки без боковых элементов токарно-фрезерный центр избыточен.

Автоматы продольного точения

Отдельный класс составляют токарные автоматы продольного точения, которые часто называют швейцарскими. Пруток проходит через направляющую втулку, а резцы работают прямо у неё. Заготовка подаётся вдоль оси, инструмент почти не смещается по Z, поэтому длинная тонкая деталь не прогибается от резца: точка резания всегда рядом с опорой.

Такие станки делают мелкие точные детали большими сериями: оси и штифты для приборов, винты, детали медицинских имплантов и разъёмов. Как сказано в статье о таких станках в Википедии, они держат допуски порядка нескольких микрометров, а цикл простой детали может занимать всего 10–15 секунд. Под единичную деталь их не налаживают: настройка долгая, выигрыш появляется на тысячах штук.

Как выбрать станок под деталь

Если деталь всё же фрезерная и сложная, дальше встаёт вопрос о том, сколько осей нужно станку. Он разобран в статье о 3-, 4- и 5-осевой обработке. Стальные детали такого рода обычно идут на вертикальный центр, например Wattsan VMC 600 массой 2100 кг, а плиты из дерева и пластика на портальный станок вроде M1 1325 массой 920 кг.