Фрезерованием называют процесс резания вращающимися резцами, при котором абсолютной (суммарной) траекторией резания является циклоида. Такую кривую описывает каждая точка лезвия резца относительно неподвижной заготовки, если резец вращается вокруг оси и одновременно ось вращения перемещается прямолинейно и равномерно вдоль заготовки. В рейсмусовых станках циклоидальная траектория резания получается при сложении вращательного движения резцов с прямолинейной подачей заготовки в направлении перпендикулярном оси вращения.

На рейсмусовых станках выполняют цилиндрическое встречное фрезерование вдоль волокон. Цилиндрическое — означает, что лезвия ножей параллельны оси вращения инструмента и описывают в пространстве цилиндрические поверхности. Обработанная поверхность получается параллельной оси вращения инструмента и плоской. Встречное — показывает, что заготовка подается навстречу вращению инструмента. Вдоль волокон — указывает на то, что направление подачи совпадает с направлением волокон в заготовке.

Главное движение — это вращательное движение, в котором каждая точка лезвия описывает окружность, а все лезвия, — цилиндрическую поверхность. Характеристика окружности резания — диаметр (радиус) резания, выраженный в миллиметрах. Вращение происходит с постоянной частотой. Скорость перемещения точки лезвия по траектории главного движения вычисляют по определенной формуле.

Данная скорость в станках достигает нескольких десятков метров в секунду (на станке СР6-9 — 33,5 м/с). Траектория движения подачи — прямая линия. Скорость подачи заготовки может считаться постоянной по времени. Численная величина ее на рейсмусовых станках колеблется в среднем от 10 до 30 м/мин (на станке СР6-9 — 8...24 м/мин). Скорость подачи является основной характеристикой производительности фрезерования.

Чтобы судить о режиме работы резца, возможностях интенсификации резания или повышения качества обработки, используют понятия: подача на один оборот инструмента; подача на один резец.

Кинематикой процесса определяется геометрия стружки и геометрия фрезерования поверхности. Ввиду небольшой скорости подачи заготовки по сравнению со скоростью работы станка различие между истинной траекторией резания (циклоидой) и окружностью резания невелико, поэтому для упрощения формул, связанных с кинематикой фрезерования, цик­лоиду заменяют окружностью, а истинную скорость резания принимают равной скорости главного движения.

Разница уровней нефрезерованной и фрезерованной поверхностей составляет глубину снимаемого слоя, или глубину фрезерования, 2...4 мм. Положение резца на дуге резания определяет угол его поворота, отсчитываемый от вертикального диаметра окружности резания. Угол входа резца в древесину в практических расчетах принимают равным нулю. Наибольшее значение в пределах длины стружки угол поворота имеет в точке выхода резца из древесины.

Толщина фрезерной, стружки измеряется по нормали к последующей траектории в данной точке, т. е. по радиусу, проведенному в данную точку. Связь между толщиной стружки и углом выражается определенной формулой. Максимальную толщину стружка имеет вблизи точки выхода резца. Расчеты обычно выполняют для средней толщины стружки.

Под геометрией фрезерованной поверхности понимают ее фактическую геометрическую форму в отличие от идеальной формы, заданной чертежом. В силу разных причин (кинематики и режимов резания, несовершенства режущего инструмента и станка, неоднородности свойств обрабатываемого материала и др. реальная фрезерованная поверхность будет отклоняться от заданной. Эти отклонения представляют собой неровности различного вида, величины и происхождения. Крупные единичные отклонения поверхностей от заданных форм (макронеровности) характеризуют точность обработки деталей. Мелкие периодически повторяющиеся неровности (волнистость и микронеровности) характеризуют шероховатость поверхности.

На шероховатость поверхности, полученной фрезерованием, влияют кинематические неровности (волны на поверхности, обусловленные кинематикой фрезерования); вибрационные неровности, возникающие от вибрации инструмента и обрабатываемой детали; неровности разрушения (заколы, отщепы и вырывы частиц древесины). Созданием соответствующих условий резания последние два вида неровностей могут быть в значительной мере устранены. Тогда шероховатость фрезерованной поверхности будет определяться кинематическими неровностями (глубиной волн на поверхности детали).

При фрезеровании двухрезцовой ножевой головкой даже тщательной ее настройкой не удается добиться равенства радиусов резания первого и второго резцов. В общем случае неравенство радиусов резания приводит к срезанию неодинаковых по объему стружек и формированию на поверхности детали волн неодинаковой длины. Первый нож, имеющий большой радиус резания, срезает большие стружки и оставляет более длинные волны.

В сумме длинная и короткая волны составляют величину подачи на оборот. Глубина волны вычисляется по ее длине. Для оценки шероховатости определяют наибольшую глубину волны.

Преимущества многорезцовых инструментов перед одно- и двухрезцовыми в достижении высокого качества обработанной поверхности проявляются в полной мере, если удается обеспечить равное участие всех резцов в работе, т. е. равенство радиусов резания всех резцов. В этом случае длина волн на поверхности будет равна, а не как у однорезцового инструмента или двухрезцового с большой неточностью установки резцов, что для резания четырехножевым валом дает волны глубиной в 16 раз меньшей, чем при формировании поверхности одним наиболее выступающим резцом. Обеспечение высокой точности расположения лезвий на окружности резания может быть достигнуто в результате прифуговки резцов во время рабочего вращения инструмента срезанием абразивным инструментом неодинаковых выступов резцов на величину средних значений.

Таким образом, надо стремиться к тому, чтобы длина волн соответствовала подаче материала на один резец, а величина была возможно минимальной. Первое условие обеспечивается тщательной установкой резцов в инструменте и последующей их прифуговкой. Получить как можно меньшее значение, не снижая величины, можно увеличением числа резцов во фрезерном инструменте и (или) увеличением частоты вращения инструмента.

Возможности увеличения зависят от конструктивных особенностей инструмента, физико-механических свойств материала, из которого, он изготовлен, требований техники безопасности и других причин. У инструментов, применяемых для плоского продольного фрезерования на рейсмусовых станках, 2...6 и 3000...6000 мин-1.

Кинематические неровности определяют шероховатость обработанной поверхности только при продольном фрезеровании или продольно-торцовом по волокнам.

При продольно-торцовом фрезеровании против волокон (угол подачи находится между 0 и 90°) качество обработки определяется не кинематическими неровностями, а неровностями разрушения, не поддающимися расчету. Наибольшая подача на резец, при которой обеспечивается заданный уровень неровностей, в этом случае определяется по опытным данным. Чтобы по номограмме определить допускаемую подачу на резец, обеспечивающую получение фрезерованной поверхности с неровностями, не превышающими, например, 100 мкм (7-й класс) при угле подачи 20 градусов, необходимо от точки на оси абсцисс 20 градусов восстановить перпендикуляр до пересечения с кривой, соответст­вующей 100 мкм; двигаясь от точки пересечения влево по горизонтали, на оси ординат прочесть величину 0,5 мм.

Равнодействующую силового воздействия резца на древесину при фрезеровании представляют как две ее составляющие взаимно перепендикулярные силы: касательную к окружности резания силу и нормальную (действующую по радиусу) силу. Точкой приложения этих сил условно считают вершину резца.

Мощность резания при фрезеровании вычисляют по соответствующей объемной формуле мощности. Значения параметров цилиндрического продольного фрезерования, необходимые для расчета его режимов. Цилиндрическое фрезерование поперек волокон и в торец имеет ту же кинематику, что и продольное, однако силовые характеристики процессов, а также стружкообразование и связанное с ним качество обработанной поверхности будут иными, так как относятся к другим видам резания.