Подробное руководство по фрезерным инструментам

В механической обработке концевые фрезы очень популярны благодаря универсальности и полезности, поэтому относятся к наиболее распространённому режущему инструменту. Для начинающих это часто первый инструмент. Типов концевых фрез много; статья объясняет основы и выбор наиболее экономичного эффективного варианта для покупки и применения.

Фрезы снимают материал вращающимися кромками. Концевые — одна группа для пазов, карманов и профилей. Цельные HSS или твердосплавные, напаянные и сменнопластинные конструкции служат разным задачам. PCD и CBN — режущие материалы, а не взаимозаменяемые улучшения: выбирайте марку и геометрию под деталь, операцию и станок.

Фрезы бывают разных типов под различные задачи и уровни производительности. Важно выбирать инструмент по конкретным требованиям. Ниже приведены распространённые типы и обзорная таблица.

Рассмотрим каждый тип подробнее.

Концевые фрезы обычно режут периферийными и торцевыми кромками. Допустимые подачи зависят от конструкции; для осевого погружения нужен разрешённый инструмент, и не каждая фреза режет центром.

Также называются концевыми фрезами с плоским торцом, фрезы с плоским торцом имеют угол кромки 90°. Они хорошо подходят для пазов, карманов и профилей.

Также называется сферической концевой фрезой: полусферическая вершина и закруглённые кромки подходят для гладких поверхностей и 3D-контуров. Особенно полезна для контуров литьевых форм для силиконовых уплотнений.

Также называемые концевыми радиусными фрезами, эти инструменты имеют радиус между торцевой и периферийной кромками. Он укрепляет угол и формирует внутреннее скругление; это отличается от обработки внешней кромки специальной скругляющей фрезой.

Фрезы для скругления создают наружный радиус соответствующим профилем. Радиус и прямая фаска — разные элементы; выбирайте по чертежу.

Сферическая вершина похожа на леденец, поэтому их также называют сферическими фрезами типа «леденец». В основном обрабатывают труднодоступные участки и поднутрения, например при изготовлении форм.

Микроконцевые фрезы обрабатывают мелкие элементы электроники, медицинских компонентов и микроформ. Граница размера зависит от каталога; 4 мм не является универсальным определением. В изготовлении стоматологических компонентов также применяют специальные фрезы, которые не следует путать с инструментами для непосредственной работы на зубах.

Торцевые фрезы обрабатывают плоскости и имеют разные конструкции и режущие материалы. Регулируемые и напайные торцевые фрезы PCD — примеры, а не единственные два типа. Напаянные режущие элементы не обязательно являются взаимозаменяемыми пластинами; выбирайте фрезу по совместимости с материалом, съёму и поверхности.

Пазовые фрезы предназначены для пазов и узких канавок.

Фреза для Т-пазов имеет дисковую головку шире шейки. Она обрабатывает широкую поднутрённую часть; доступ и предварительный прямой паз должны соответствовать инструменту и элементу.

Тонкие лезвия предназначены для узких канавок или пазов глубже толщины диска.

Специализированные фрезы служат для конкретных элементов и операций. Многие являются стандартными каталожными изделиями, а не заказными или нестандартными концевыми фрезами.

Фасонная концевая фреза с широкой вершиной и трапециевидной кромкой для пазов ласточкин хвост. Создаёт трапециевидное сечение для скользящих элементов и неподвижных соединений.

Резьбовая фреза обрабатывает резьбу совместимой интерполяционной траекторией. Возможность внутренней и наружной обработки зависит от конструкции, диаметра, профиля и управления станком; она не всегда стабильнее метчика.

Разновидность фасонной концевой фрезы для криволинейных профилей на поверхности заготовки.

Кромки расположены по наружной окружности цилиндрического корпуса, что подходит для плоскостей и больших областей детали.

Конструкция и режущий материал — отдельные критерии. Цельные, напайные и сборные фрезы с механическим закреплением пластин могут использовать разные материалы. HSS, твёрдый сплав, PCD и CBN выбирают по применению; не каждая сборная фреза имеет PCD или CBN.

Быстрорежущая сталь HSS включает марки с разным легированием и горячей твёрдостью. При подходящей скорости она даёт вязкий перетачиваемый инструмент. Ни предел 600°C, ни меньшая точность относительно твёрдого сплава не универсальны; выбирайте охлаждение и режимы под марку, операцию и деталь.

Твёрдый сплав обычно сочетает карбид вольфрама с кобальтовой связкой. Марка балансирует износостойкость и вязкость. Часто допускает скорости выше HSS, но 1000°C, большая стойкость или точность не гарантированы любому инструменту и операции. Чугуны и цветные сплавы также сильно различаются твёрдостью и обрабатываемостью.

Твердосплавный инструмент может иметь TiN, TiAlN или AlTiN. Пригодность зависит от основы, детали, температуры и режимов. Покрытие не исключает адгезию, окисление или износ, а заявленное увеличение стойкости от двух до десяти раз требует испытаний конкретного применения.

PCD состоит из алмазных зёрен, связанных в режущий материал. Он полезен для отдельных абразивных цветных и неметаллических материалов, включая подходящие алюминиевые сплавы, графит и композиты. Нельзя трактовать неподтверждённый множитель 80–120 как отношение твёрдости или считать забивание стружкой невозможным. Тепловые и химические пределы зависят от марки и процесса; взаимодействие с железом существенно ограничивает обычное резание стали.

Кубический нитрид бора (CBN) — очень твёрдый режущий материал, подходящие марки которого применяют для закалённых сталей и отдельных чугунов. Он не лучший выбор для всех сталей, нержавеющих сталей или титановых сплавов. Острота определяется геометрией и подготовкой, а не автоматически твёрдостью. Выбирайте CBN, твёрдый сплав, PCD и другие материалы под реальную задачу.

Фрезы с напайками сочетают твердосплавные режущие участки с несущим, часто стальным корпусом. Конструкция и крепление различаются. Это балансирует цену и работу, но не всегда самое дешёвое решение.

Выше представлены виды и материальные конструкции фрез. Если особенности ещё неясны, обратитесь к таблице типов инструмента.

В реальной обработке также учитывают условия, требования и экономическую эффективность.

Проверяйте скорость, мощность и момент шпинделя во всём рабочем диапазоне, жёсткость, патрон, биение и размеры инструмента. Рассчитывайте RPM по скорости резания и диаметру, затем проверяйте пределы; один размер фрезы не определяет мощность или минимальные обороты.

Выбирайте режущий материал и покрытие по марке заготовки и операции. Твёрдый сплав и PCD подходят для разных цветных материалов; PCD также применим к абразивным композитам. Нержавеющая сталь и титан сами по себе не основание выбирать CBN. Используйте рекомендации поставщика вместо правила мягких и твёрдых материалов.

Черновой инструмент и зацепление должны обеспечивать эффективный съём в пределах станка и наладки. Чистовой выбор зависит от размеров и текстуры; более крупная черновая фреза или больше зубьев не всегда лучше.

Цельные и сборные фрезы выполняют черновые или чистовые задачи при подходящей конструкции. Используйте минимальный практичный вылет: рост неподдерживаемой длины относительно диаметра снижает жёсткость. Общей границы L/D в одну треть нет. Различайте осевую глубину ap и радиальное врезание ae; ни предел 0.3D, ни автоматическое снижение скорости и подачи не универсальны против вибраций.

Выбирайте покрытия по спецификации и применению, а не цвету. DLC — алмазоподобный углерод — подходит отдельным цветным материалам, но не взаимозаменяем с алмазным покрытием или PCD для абразивных композитов. Подробнее см. «50 покрытий инструмента для разных материалов».

Число зубьев балансирует пространство для стружки, прочность сердцевины и рабочую подачу. Черновые и чистовые фрезы бывают с разным числом зубьев; четыре и более не определяют чистовой инструмент. Согласуйте канавки и врезание с материалом и объёмом стружки.

Передний, задний углы и наклон кромки согласуют с материалами инструмента и детали, а также условиями. Больший передний угол подходит мягким материалам, например алюминию; для более твёрдых, например стали, меньший угол помогает устойчивости.

Выбор требует баланса цены, срока службы и времени смены. В небольших проектах доступные альтернативные марки бывают экономичнее. В определённом производстве долговечный инструмент, например PCD по алюминию, дороже при покупке, но уменьшает простои и замену, улучшая долгосрочную экономику, особенно в больших сериях или точной обработке.

Фрезы — один из самых распространённых инструментов; разнообразие типов и материалов делает их универсальными для многих отраслей. Если выбор неясен, свяжитесь с SUNDI. Наши инженеры с многолетним опытом помогут подобрать инструмент и получить качественный результат.

Есть вопросы? Свяжитесь с нами для расчёта предложения!