Коротко. Деталь лежит на столе — вроде всё просто: цилиндры и резьбы? Точить. Карманы и пазы? Фрезеровать. Но в реальности так не бывает. Геометрия пересекается, посадки цепляются за базирование, партия «гуляет», а оснастка внезапно диктует пол-экономики.
Из цеха это видно лучше, чем из учебника: лишний перезажим убивает концентричность, длинный вылет глушит подачу, «поющая» стенка превращает чистовую в издевательство. Поэтому выбор не «токарка или фреза», а последовательность и способ получиться в допуск — с нужной шероховатостью, в срок и за вменяемые деньги.
Коротко: что определяет выбор
- Геометрия и доступ: тела вращения — база для точения; призматические формы/карманы — поле фрезерования.
- Точность/шероховатость: требуемые IT и Ra, цепи размеров и где держать базы.
- Партия/серийность: наладка vs цикл; единичка терпит «дольше, но проще», серия — «быстрее и стабильнее».
- Оснастка/жёсткость: L/D, прижим, люнет/задняя бабка, приспособления, «поёт/не поёт».
- Экономика: число установов, доля холостых, стойкость инструмента, время переналадки, ставка часа.
Кинематика и следствия
Представьте две картинки. На первой — вращается заготовка, инструмент подаётся (точение). На второй — вращается инструмент, а заготовка зажата (фрезерование). Отсюда почти всё. При точении естественно получаются цилиндры, конусы, торцы, канавки; концентричность держится за счёт одной оси вращения и грамотного базирования в патроне/люнетах. При фрезеровании — плоскости, пазы, карманы, фаски, 3D-контуры (особенно на 3+2/5 осях), но плоскости любят жёсткость — иначе «волна».
Риск биений? При перезажиме и смене баз уходит соосность; длинная болванка без опоры — бьёт, тонкая стенка — вибрирует. Морфология поверхности тоже от этого: токарная проходка в одну установку часто даёт стабильнее Ra по цилиндрам; фреза — сильна по плоскости, если не экономить на оснастке и траектории.
Геометрии и детали: что «рождается» на токарном, а что — на фрезере
| Геометрия/деталь | Процесс | Почему | Типовые операции |
|---|---|---|---|
| Вал, ось, втулка | Точение | Ось вращения, концентричность, рациональный съём | Обточка, подрезка торцов, расточка, резьба |
| Фланец (торец + отверстия) | Комбо: токарка → фрезер | Сначала базы, затем отверстия/пазы | Торец/посадки → сверление/зенковка/пазы |
| Корпус с карманами | Фрезерование | 2.5D/3D контуры, доступ, стабильная плоскость | Черновые карманы, чистовые, фаски |
| Тонкостенный стакан | Точение с опорами | Жёсткость через люнет/заднюю бабку | Ступенчатая обточка, финиш малыми подачами |
| Паз под шпонку на вале | Комбо: токарка + live-tool | Соосность без перезажима | Точение баз → торцевое/радиальное фрезерование |
| Диск с профильным контуром | Фрезерование | Контур по G-кодам | Контурная, адаптивная, фаски, сверление |
Когда точно фреза, а не токарка
- Ломаные/плоские поверхности, карманы разных глубин, сложные 3D-обводы.
- Много отверстий под позиционные допуски (минимум перезажимов, приборка на столе).
- Обработка с «запилом» под сборку, где критичнее плоскостность и взаимное положение.
Точность, шероховатость и допуски: без мифов
| Параметр | Точение (финиш) | Фрезерование (финиш) |
|---|---|---|
| Типовой допуск размера, мм | ±0,02…±0,05 (до ±0,01 с CBN) | ±0,03…±0,08 (до ±0,02 на 5 осях) |
| Ra, мкм | 0,8…3,2 (до 0,4 со шлифованием) | 1,6…6,3 (до 0,8 при финишных стратегиях) |
| Плоскостность/перпендикулярность | Держится по базам/установке | Отлично при жёсткой схеме/крепеже |
Суть: не «процесс задаёт точность», а базирование и число установов. Одна установа на токарно-фрезерном центре держит взаимку лучше, чем три перезажима между станками.
Экономика цикла: когда что дешевле
- Установы: меньше перезажимов — короче цикл и меньше рисков.
- Холостые: быстрые перемещения, смены инструмента — тоже деньги.
- Режимы: где можно поднять ap/ae/fz без вибраций — там и экономика.
- Стойкость: считаем на деталь, а не «цена фрезы».
- Наладка: единичка — гибкость; серия — стабильность рецепта.
- Интеграция: live-tool/mill-turn часто заменяет два станка.
Оснастка и жёсткость: где начнутся проблемы
Последовательность операций: точить → фрезеровать или наоборот?
Логика: база → функциональная геометрия → «косметика». Нужна концентричность и радиальные посадки — сначала точим базовые цилиндры (одна ось/установа), затем добавляем призматические элементы на фрезере или live-tool. Если критична плоскость как база под последующие отверстия — сначала фрезеруем плоскость, затем отверстия.
Комбинированные сценарии: mill-turn и turn-milling
| Сценарий | Выигрыш | Риски | Что требуется |
|---|---|---|---|
| Вал с лысками/пазами | 1 установа, соосность | Коллизии/программирование | Live-tool, стабильный патрон, зонд |
| Фланец с позиционными | Точность взаимки, время | Доступ фрез/сверл | Инструментальный шпиндель, револьвер-стол |
| Turn-milling по профилю | Снятие без резонанса | Режимы, стойкость | Жёсткий держатель, траектории |
| Серийные «комбо»-детали | Такт ниже, ОТК доволен | Цена станка | Центр mill-turn, оснастка под серию |
Материал и партия: влияние на выбор
- Стали конструкционные (HB 160–220): точение отлично, фреза — адаптивом; СОЖ в зону.
- Нержавейка/титан: держим температуру, fz не душим, критичен вынос стружки; turn-milling уместен.
- Алюминий: высокий MRR, большие ap/ae; следим за «задиром» и чистотой кромки.
- Латунь/бронза: точится чисто; фреза «поёт» редко, но геометрию не путать.
- Единичка vs серия: в единичке проще схема/меньше рисков; в серии — интеграция операций.
Готовые сценарии «с витрины»
Вал с лысками и торцевыми отверстиями
База — токарка (цилиндры, посадки, резьбы). Дальше — live-tool: торцевое сверление, радиальные отверстия, лыски. Зачем тащить на фрезер и терять взаимку?
Корпус с глубокими карманами
Фрезер 3+2/5 осей: доступ без «лесенки», минимум перезажимов. Черновая — адаптив, ae 10–25% D, ap по жёсткости; чистовая — малые ae, радиусные фрезы.
Тонкостенный стакан с буртами
Точение с люнетом/задней бабкой, черновая «кольцами» с припуском. Финиш — лёгкие проходы, контроль деформаций.
Фланец с позиционными отверстиями и пазами
Сначала токарка (торец, центровка, посадка), затем фреза: сверление по базе, пазы. Базу не теряем.
Диск с профильным наружным контуром
Фрезер: контурная, поддержка заготовки; черновая — адаптив, чистовая — шагами по высоте до Ra 1,6–3,2 мкм.
Чек-лист перед запуском
- Геометрия и базы определены.
- Доступ/вылет инструмента проверен.
- Допуски/шероховатость разбиты по операциям.
- Оснастка обоснована (прижим, упоры, люнет/вакуум).
- Порядок операций согласован (где комбо, где раздельно).
- Экономика: tцикла, стойкость, наладка на партию — прикинуты.