Количество канавок у концевой фрезы: как выбрать фрезу с 2, 3, 4 или более канавками

Прежде чем руководствоваться традициями, выбирайте количество канавок концевой фрезы исходя из объема стружки и степени зацепления. Меньшее количество канавок оставляет более широкие промежутки для отвода стружки. Большее количество канавок, как правило, позволяет увеличить размер сердечника и задействовать больше режущих кромок за один оборот, однако на каждую канавку приходится меньше пространства для стружки. Именно поэтому фрезы с двумя или тремя канавками часто подходят для обработки цветных металлов с образованием крупной стружки, фрезы с четырьмя канавками являются стандартным выбором для обработки черных металлов, а фрезы с пятью и более канавками могут отлично справляться с обработкой с малым радиальным зацеплением или чистовой обработкой — при условии, что станок и система удаления стружки способны обеспечить их работу.

Эти цифры обозначают группы, а не конкретные типы. Современный пятиканальный резец, предназначенный специально для обработки алюминия, и пятиканальный резец общего назначения для обработки стали могут иметь одинаковое количество каналов, но при этом различаться по шагу резьбы, сердечнику, покрытию, форме каналов и предполагаемому способу резания.

Основной компромисс: площадь чипа против количества ядер

Канавки — это спиралеобразные впадины и режущие кромки, которые формируют и отводят стружку. При заданном диаметре инструмента увеличение количества канавок, как правило, приводит к увеличению окружности и поперечного сечения, что в противном случае могло бы привести к увеличению глубины впадины канавки. Обычно это приводит к следующему:

• меньшее количество канавок: больше места для каждого чипа, меньшее ядро и меньшее количество зацепок зубьев за один оборот;
• большее количество канавок: меньшая площадь на одну стружку, более крупное ядро и большее количество зацепов зубьев за один оборот.

Более широкие канавки между зубьями помогают в тех случаях, когда в процессе обработки образуются толстые или громоздкие стружки, когда резец глубоко врезается в заготовку или когда охлаждающая жидкость и воздух с трудом удаляются из зоны резания. Более массивный сердечник может повысить прочность инструмента и его устойчивость к прогибу, особенно при обработке более твёрдых материалов или в условиях большого вылета. Увеличение количества режущих кромок также позволяет обеспечить более высокую подачу стола при той же подаче на зуб, но только при условии, что это допускают мощность, система управления, отвод стружки и точные технические характеристики инструмента.

Таким образом, показатель «Flute» влияет сразу на несколько аспектов. Это не просто показатель производительности.

В чём преуспевают флейты с 2, 3, 4 и более стволами

Две канавки: максимальное пространство для стружки

2-зубчатые концевые фрезы выделить значительную часть поперечного сечения инструмента для канавок. Они являются естественной отправной точкой для прорезания пазов, операций с погружением и обработки мягких или липких материалов, при которых образуются крупные стружки.

Традиционная алюминиевая линейка с двумя канавками обусловлена именно этим требованием к пространству для стружки, а не только химическими свойствами алюминия. В полностью заполненной канавке обе стороны режущего инструмента вступают в контакт, и пути отвода стружки ограничены. Открытые промежутки между зубьями и мощная подача воздуха или охлаждающей жидкости могут иметь большее значение, чем добавление ещё одной режущей кромки.

Компромиссом является меньшее количество режущих кромок и, во многих конструкциях, меньший размер сердечника по сравнению с аналогичным инструментом с большим количеством режущих кромок. Это может ограничивать подачу на столе, жесткость или производительность при финишной обработке при работе с небольшой нагрузкой.

Три трубки: баланс цветных металлов

3-зубчатые концевые фрезы Часто они позволяют преодолеть разрыв между пространством между зубьями двухлезвийного резака и частотой зубьев четырехлезвийного резака. Они широко используются при боковом фрезеровании алюминия, а также могут применяться при прорезании пазов, если их геометрия обеспечивает достаточный объем канавки.

Третья режущая кромка позволяет увеличить потенциальную подачу на столе при фиксированной подаче на зуб и частоте вращения, в то время как трехрежущая конструкция, разработанная с учетом особенностей конкретного материала, обеспечивает большее пространство для стружки, чем универсальный четырехрежущий инструмент. Не следует полагать, что каждый трехрежущий резец предназначен исключительно для обработки алюминия. Проверьте форму спирали, степень полировки, покрытие, геометрию центрального реза и указанные поставщиком пределы зацепления.

Трехрежущие фрезы особенно полезны в тех случаях, когда двухрежущий инструмент обеспечивает надёжную эвакуацию стружки, но для процесса требуется большая частота резания, а также когда четырёхрежущий инструмент приводит к скоплению стружки или требует большей подачи станка, чем может обеспечить система управления без ухудшения качества обработки.

Четыре канала: прочность и общие работы с черными металлами

4-зубчатые концевые фрезы являются привычным исходным вариантом для резания стали и многих общепромышленных операций бокового фрезерования. По сравнению с инструментом с меньшим количеством канавок аналогичной конструкции, более массивный сердечник и дополнительные режущие кромки обеспечивают повышенную прочность, равномерное распределение износа и высокую производительность при обработке материалов, образующих мелкие стружки в предусмотренных условиях резания.

Наличие четырёх канавок не означает автоматически, что инструмент “предназначен для стали”, и не гарантирует, что он не подойдёт для обработки алюминия. Важен вопрос о том, соответствуют ли глубины канавок, их геометрия и система удаления стружки объёму образующейся стружки. Четырехреберный инструмент для обработки алюминия, рассчитанный на малое радиальное зацепление, — это совсем другое дело, чем универсальная четырехреберная фреза, продвигаемая через паз по всей ширине.

При финишной обработке дополнительные режущие кромки могут повысить частоту зубьев и обеспечить продуктивную подачу, при этом каждая кромка снимает небольшой объём материала. При настройке необходимо контролировать биение; в противном случае одна канавка может выполнять большую часть работы, и теоретическое количество режущих кромок не будет равномерно распределено.

Пять и более: производительность в условиях контролируемого взаимодействия

Инструменты с большим количеством канавок имеют множество режущих кромок и прочный сердечник, однако площадь канавки на одну режущую кромку в них меньше. Их использование наиболее целесообразно в тех случаях, когда обеспечивается радиальное зацепление и контролируется толщина стружки, стружка достаточно мелкая для удаления, а станок способен обеспечить требуемую подачу.

Данная конструкция подходит для высокоэффективного бокового фрезерования, чистовой обработки и обработки более твердых материалов. К ней также относятся специализированные инструменты для обработки алюминия с большим количеством канавок, поэтому утверждение “большое количество канавок — это только для стали” уже устарело. Конструкцию необходимо оценивать как инструмент в целом.

Увеличение количества зубьев может привести к обратному эффекту при обработке пазов, черновой обработке с большой шириной резания или при любой операции, где стружка скапливается быстрее, чем удаляется. Как только стружка начинает повторно резаться или привариваться, увеличение частоты зубьев уже не приводит к повышению производительности.

Пусть операция переопределяет правило для материала

Начните с вовлечения.

Полное прорезание паза — это наиболее сложный вариант с точки зрения объема стружки. Предпочтительно использовать резец, объем канавки и способность к центровому резанию которого специально рассчитаны для данной операции. Часто в первую очередь следует рассмотреть возможность уменьшения количества канавок.

Необходимо проверять удаление стружки по всей длине паза, а не только в месте входа. На глубоких стенках могут задерживаться стружки, которые легко удалялись при испытании на мелком пазе, а стружки, образовавшиеся в результате повторной обработки, занимают те же ограниченные углубления, что и вновь образовавшийся материал.

При глубокой черновой обработке также образуется большой объем стружки. Меньшее количество канавок может оказаться полезным даже при обработке стали, если при использовании другого варианта стружка скапливается. Геометрия режущих кромок для черновой обработки, стружкоразбиватели и подача охлаждающей жидкости могут иметь не меньшее значение, чем количество канавок.

Боковое фрезерование с малым радиальным зацеплением изменяет баланс. Тонкие стружки и открытая боковая поверхность позволяют разместить большее количество канавок, что обеспечивает более высокую частоту зубьев и более прочный сердечник. Не следует копировать подачу, используемую для инструмента с меньшим количеством канавок; следует руководствоваться рекомендациями по зацеплению и нагрузке на стружку, указанными именно для данного инструмента.

В данном случае удаление стружки может быть менее затруднительным, поскольку резец с одной стороны открыт, однако этот процесс не является автоматическим. Длинные канавки, глубокие карманы и недостаточная подача воздуха или охлаждающей жидкости по-прежнему могут приводить к попаданию стружки обратно в зону резания.

При чистовой обработке снимается меньший объём материала, поэтому вероятность того, что пространство для стружки станет определяющим фактором, снижается. Увеличение количества канавок может повысить производительность и качество поверхности, однако биение, состояние режущей кромки и разрешение подачи станка остаются ограничивающими факторами.

Когда не действует старое правило «2 — для алюминия, 4 — для стали»

Это старое правило по-прежнему служит полезным ориентиром, поскольку отражает типичные требования к размеру и прочности микросхем. Однако оно теряет свою ценность, если к нему относиться как к техническому требованию.

В настоящее время производители инструментов варьируют шаг резьбы, профиль сердечника, форму канавки, подготовку режущей кромки, покрытие и форму стружника для узкоспециализированных задач. Алюминиевая фреза с высокой канавкой может работать при контролируемом радиальном зацеплении, поскольку она разработана с учетом именно такого потока стружки. Стальная фреза для черновой обработки с небольшим количеством канавок может быть подходящим выбором, когда для интенсивного снятия материала требуются глубокие канавки и стружколомы.

Важную роль играет и экономика производства. Для цеха, выпускающего небольшое количество деталей, может оказаться целесообразным использовать универсальный инструмент с тремя или четырьмя режущими кромками. При крупносерийном производстве может оправдаться использование специализированного резака, предназначенного для обработки одного прохода — проходки отверстия, обработки стенки или торцевой обработки. Типичный пример производства изделий из литого алюминия иллюстрирует суть вопроса: цех не просто выбирал между “тремя и пятью”; он сопоставлял множество операций, длину реза, длину держателя, качество поверхности и время цикла.

Выберите за шесть шагов

1. Определите суть операции и характер взаимодействия. Прорезание пазов, черновая обработка, боковое фрезерование или чистовая обработка, а также радиальное и осевое зацепление.

1. Оценить потребность в площади под микросхемы. Учтите пластичность материала, размер стружки, длину канавки, глубину кармана и способ удаления стружки. Если основной риск связан с удалением стружки, выбирайте режущие инструменты с меньшим количеством канавок или с более открытыми канавками.

1. Установите требование к прочности. Учитывайте твердость материала, диаметр инструмента, вылет, жесткость держателя и прерывистую нагрузку. Если преобладают прогиб или прочность кромки и имеется достаточное пространство для удаления стружки, рассмотрите возможность использования инструмента с большим количеством канавок или с более прочной сердечником.

1. Проверьте фактическое семейство режущих инструментов. Используйте цельносплавная концевая фреза страницу для сравнения модельных рядов. Затем проверьте, соответствуют ли геометрия флейты, заготовка и область применения данным конкретного изделия.

1. Подберите подходящую машину. Проверьте частоту вращения шпинделя, доступную скорость подачи, ускорение, мощность, подачу охлаждающей жидкости или воздуха, а также поведение системы управления. Инструмент с большим количеством канавок не будет работать эффективно, если станок не сможет обеспечить расчетную скорость подачи стола или удалить стружку.

1. Выполните контрольную пробную резку. Используйте исходные данные, характерные для данного инструмента, наблюдайте за образованием стружки, нагрузкой, звуком, нагревом и качеством обработки, а также изменяйте по одной переменной за раз.

Пересчитать подачу при изменении количества канавок

Производительность по таблице зависит от подачи на зуб, количества канавок и числа оборотов в минуту:

Питание стола = подача на зуб × количество эффективных канавок × число оборотов в минуту

Если двухреберный и четырехреберный инструменты работают с одинаковой частотой вращения и заданной подачей на зуб, то при расчете для четырехреберного инструмента требуется удвоить подачу стола. Если оставить подачу стола неизменной, подача на зуб сократится вдвое. Это может привести к тому, что кромка начнет тереться о поверхность, а не обеспечит более щадящий вариант того же самого реза.

Данная зависимость не дает права слепо удваивать подачу. Целевая подача на зуб, количество рабочих зубьев, степень зацепления и скорость должны определяться исходя из конкретного инструмента и операций. Кроме того, станок должен быть способен выполнить эту команду.

Ознакомьтесь с признаками неправильного выбора количества флейт

Накопление стружки, повторная резка, появление сварных следов или повышение температуры свидетельствуют о недостаточном пространстве в канавке, плохой эвакуации стружки или чрезмерном усилии резания. Прежде чем менять что-либо еще, рассмотрите возможность использования инструмента с более открытой конструкцией, улучшения отвода стружки или уменьшения усилия резания.

Следы от трения, отполированные кромки или нагрев с очень мелкими сколами могут свидетельствовать о том, что подача на зуб слишком мала, в том числе после изменения количества каналов резания, произведённого без пересчёта таблицы подачи.

Вибрация или поперечная погрешность могут свидетельствовать о недостаточной прочности сердечника, чрезмерном выступе, нестабильном закреплении заготовки или взаимодействии, вызывающем колебания. Увеличение количества канавок может помочь только в том случае, если это изменит соответствующие условия жесткости/нагрузки, не приводя при этом к скоплению стружки.

Качество обработки, которое не улучшается при увеличении количества канавок, может свидетельствовать о биении или нагрузке на одну кромку. Не следует полагаться на то, что номинальное количество канавок обеспечивает равномерное распределение резания; лучше измерить систему «режущий инструмент — держатель».

Перегрузка подачи станка может привести к тому, что инструмент с большим количеством режущих кромок не сможет обеспечить заданную нагрузку на стружку. Если система управления не может обеспечить требуемую подачу стола, следует выбрать совместимый набор инструментов и параметров, а не использовать фрезу с большим количеством режущих кромок при недостаточной подаче.

Зафиксируйте обоснованный выбор

Запишите идентификатор инструмента, количество ребер, диаметр, длину ребра, геометрию, покрытие, материал, вид операции, способ зацепления, число оборотов в минуту, подачу на зуб, подачу стола, способ подачи охлаждающей жидкости/воздуха и результат пробной резки. Такая запись гораздо полезнее, чем простое указание “использовать инструмент с тремя ребрами для алюминия”, поскольку в ней фиксируются именно те условия, при которых данный выбор оказался эффективным.