Frezowanie na tokarkach CNC – jak działa i jakie ma zastosowania?

Frezowanie na tokarkach CNC łączy dwie technologie w jednej operacji: obrót detalu (toczenie) i pracę frezu (frezowanie). Efekt? Mniej przezbrojeń, krótszy czas cyklu i wysoka powtarzalność złożonych kształtów – zwłaszcza elementów symetrycznych osiowo z płaskimi powierzchniami, rowkami, gniazdami czy otworami pod kątem.

Przeczytaj również: Korzyści z korzystania z wypożyczalni maszyn budowlanych w Pomorskim

Na czym polega frezowanie na tokarkach CNC?

W tokarce z funkcją frezowania detal pozostaje w uchwycie i obraca się jak przy toczeniu, a napędzane narzędzia obrotowe wykonują frezowanie czołowe, obwiedniowe lub interpolowane. Sterowanie numeryczne CNC synchronizuje oś wrzeciona z osiami liniowymi i osiami narzędzi, dzięki czemu możliwa jest precyzyjna obróbka płaszczyzn, rowków wpustowych, sześciokątów, kanałów pod O-ring czy wiercenie i gwintowanie mimośrodowe bez wyjmowania części.

Przeczytaj również: Półki szklane na wymiar w stylu glamour – jak wprowadzić elegancję do wnętrza?

Proces przygotowuje się w CAD/CAM. Model 3D (CAD) przechodzi do CAM, gdzie programista dobiera strategię, generuje ścieżki i postprocesorem tworzy kod G. Dzięki temu w jednej operacji uzyskuje się komplet wykończeń: toczenie zgrubne/wykańczające, a następnie frezowanie detali bocznych i czołowych.

Przeczytaj również: Drewno orzech amerykański – unikalne właściwości i zastosowania w podłogach drewnianych

Jak to działa krok po kroku – od projektu do gotowego detalu

1) Projekt CAD: definiuje geometrię, tolerancje, chropowatość, fazy, promienie oraz bazowanie. 2) Program CAM: dobiera strategie (frezowanie trochoidalne, HSM, interpolacja), generuje kolejność operacji i parametry. 3) Ustawienie tokarki: dobór uchwytu, opraw, długości wysięgu, korekcji narzędzi i sondy pomiarowej. 4) Obróbka: toczenie zgrubne, frezowanie czołowe/boczne, wiercenie/gwintowanie, toczenie wykańczające. 5) Kontrola jakości: pomiar w maszynie lub na CMM, korekty narzędzi i ewentualny micro-finish.

Synchronizacja osi C/Y/B pozwala wykonać elementy z niepełną symetrią: płaskie powierzchnie na wałku, wielokąty na czole, otwory promieniowe, frezowane gniazda pod wpust czy nacięcia pod czujniki. Kluczowa jest tu stabilność detalu i odpowiedni dobór baz.

Jakie są korzyści i ograniczenia tej technologii?

Największym atutem jest redukcja liczby mocowań. Jednokrotne zamocowanie eliminuje błędy bazowania, skraca logistykę między stanowiskami i poprawia precyzję współosiowości. Dodatkowo, tokarki z napędzanymi narzędziami pozwalają skrócić czas realizacji serii i prototypów, a przy dobrej strategii uzyskać znakomitą jakość powierzchni.

Ograniczenia wynikają z geometrii i sztywności: frezowanie na tokarkach CNC jest idealne dla form „wałkowych” z dodatkowymi cechami, lecz rozległe powierzchnie 3D czy głębokie kieszenie szybciej i stabilniej wykona klasyczne centrum frezarskie. Wymagana jest też precyzja doboru narzędzi i opraw, aby uniknąć drgań i nadmiernego obciążenia wrzeciona.

Dobór narzędzi i parametrów – co decyduje o precyzji?

Wysoka jakość wynika z właściwej konfiguracji: krótkie wysięgi, oprawki tłumiące drgania, frezy o zoptymalizowanej geometrii wióra oraz chłodzenie przez narzędzie. W tokarce krytyczne są również uchwyty i podparcie konika lub lunety, aby zachować osiowość i ograniczyć ugięcie cienkościennych elementów.

Parametry skrawania ustala się dla materiału i operacji. Stale stopowe lub tytan wymagają niższych prędkości skrawania i stabilnych głębokości, aluminium – wyższych prędkości i geometrii zapobiegającej przyklejaniu. W strategiach CAM popularne są ścieżki HEM/HPC, które utrzymują stały kąt opasania i wydłużają żywotność narzędzia.

Typowe zastosowania w przemyśle

Technologia sprawdza się wszędzie tam, gdzie liczy się łączenie funkcji obrotowych i płaskich w jednym detalu. Przykłady: króćce z sześciokątem na klucz, wałki z rowkami wpustowymi, tuleje z gniazdami pod czujniki, korpusy z otworami radialnymi i gwintami czołowymi. W motoryzacji to m.in. elementy układów napędowych; w lotnictwie – tuleje i pierścienie z kieszeniami odciążającymi; w medycynie – implantu podobne komponenty o wysokiej powtarzalności.

W produkcji jednostkowej frezowanie na tokarce skraca czas przygotowawczy. W małych i średnich seriach zwiększa OEE przez redukcję przestojów i przezbrojeń. Dla precyzyjnych części krytyczna jest kontrola temperatury oraz stały pomiar narzędzi.

Kiedy wybrać frezowanie na tokarce, a kiedy centrum frezarskie?

Wybierz tokarnię z napędzanymi narzędziami, gdy detal ma dominującą geometrię obrotową z dodatkowymi płaszczyznami, rowkami, otworami pod kątem lub wielokątami na czole. Jeśli większość geometrii to płaskie kieszenie 3D, skomplikowane pochylenia i rozległe powierzchnie form, lepsze będzie centrum 3- lub 5-osiowe.

W praktyce wiele zakładów łączy obie technologie: toczenie-frezowanie dla etapów bazowych i finalny frez 5-osiowy dla złożonych kształtów. Decyzję warto oprzeć na analizie czasu cyklu, liczby przezbrojeń i wymaganej tolerancji współosiowości.

Praktyczne wskazówki wdrożeniowe

• Stosuj sondowanie w uchwycie – szybciej ustawisz korekty, a pomiar w trakcie cyklu wykryje dryft temperatury.
• Używaj chłodzenia przez narzędzie i filtracji – poprawiasz jakość powierzchni i trwałość frezów.
• Dobieraj geometrię frezu do materiału: ostre krawędzie do aluminium, łamacz wióra i powłoki PVD do stali nierdzewnych.
• Minimalizuj wysięgi i używaj oprawek o dużej sztywności (hydrauliczne, termokurczliwe) dla precyzyjnych czołowych operacji.
• W CAM planuj stały ap – ae i unikaj nagłych zmian obciążenia; rozważ trochoidalne ścieżki w twardych materiałach.

Jakość i tolerancje – jak osiągnąć wysoką dokładność?

Wysoką dokładność zapewnia stabilne bazowanie i jeden punkt zamocowania. Kontroluj bicie uchwytu, używaj miękkich szczęk dopasowanych do średnicy i ustaw kompensację osi C. Przy cienkościennych tulejach stosuj mniejsze siły zacisku lub tuleje rozprężne, a obróbkę rozkładaj na kilka lżejszych przejść.

Do wykończenia powierzchni stosuj mikropodania i narzędzia wykańczające o drobniejszej geometrii. Tolerancje współosiowości i prostopadłości osiągniesz, wykonując wszystkie cechy odniesione do tej samej bazy w jednym zamocowaniu i w tej samej temperaturze procesowej.

Podsumowanie korzyści dla produkcji B2B

Frezowanie na tokarkach CNC zwiększa wydajność, poprawia precyzję i skraca łańcuch technologiczny przy częściach obrotowych z dodatkowymi cechami płaskimi. Przygotowanie w CAD/CAM, właściwy dobór narzędzi i parametrów oraz kontrola stabilności mocowania decydują o jakości. To rozwiązanie szczególnie efektywne w motoryzacji, lotnictwie i branży medycznej, ale sprawdzi się w szerokim zakresie produkcji małoseryjnej i średnioseryjnej.

Jeśli rozważasz wdrożenie lub chcesz zlecić Frezowanie na tokarkach CNC, skontaktuj się z lokalnym wykonawcą, który łączy toczenie, frezowanie i kontrolę jakości w jednym przepływie – to realny sposób na krótszy czas dostawy i mniejszą liczbę operacji.