Концевые монолитные твердосплавные фрезы

Содержание статьи:

1. Введение
2. Спиральные фрезы
   • Однозаходные фрезы с выбросом стружки вверх
   • Двухзаходные фрезы с выбросом стружки вверх
   • Фрезы концевые двухзаходные прямые
   • Фрезы концевые двухзаходные радиусные
   • Трех- и четырехзаходные фрезы с верхним выбросом стружки
   • Фрезы концевые трёхзаходные чистовые
   • Фрезы комбинированные
   • Фрезы с выбросом стружки вниз (с отрицательной спиралью)
3. Фрезы с прямыми режущими элементами (лезвиями)
4. Интегральные фрезы
5. Борфрезы (или т.н. "кукуруза")
6. Фрезы для 3D-обработки (объемного фрезерования)
7. Фасонные фрезы
8. Граверы

Введение

Как известно - фрезы – одна из разновидностей режущего инструмента. В зависимости от особенностей крепления различают насадные и концевые инструменты. Фрезы концевого типа удерживаются в шпинделе за хвостовик, насадные – имеют отверстие посередине корпуса для фиксации на оси.

На сегодня существует два способа изготовления концевых фрез (монолитных цельнотельных фрез с различными материалами тела и режущих элементов):

• Технология производства корпусов фрез из инструментальной или быстрорежущей стали (HSS), т.е. технология стальных фрез с наклеенными или напаянными, а также сменными пластинами из различных материалов (стеллита, твердого сплава (HWили HM), синтетического алмаза (DPили DIA) или керамики;
• Технология производства фрез из монолитных шлифованных прутков различного твердого сплава методом объемного шлифования на специальном оборудовании.

Цельнотельные твердосплавные фрезы характеризуются максимальной жесткостью, высочайшей точностью линейных размеров, надежны при эксплуатации в разных режимах, включая максимальные.

Фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, применяют в основном для обработки деталей и материалов из мягколиственных пород древесины и выборки сверхглубоких пазов в древесине, которые невозможно получить при использовании твердосплавного инструмента из-за его хрупкости.

Алмазные, крупноразмерные и фасонные фрезы со сложной геометрией режущих кромок изготавливаются иногда и по по другой технологии. Этим способом изготавливаются и фрезы для станков с ЧПУ и ручных фрезеров. В данной статье рассматриваются в основном, концевые цельномонолитные твердосплавные фрезы, получаемые методом вышлифовывания из готового шлифованного прутка различных диаметров от 3 до 30 мм с максимальной длиной до 330 мм.

Классификация концевых фрез

Фрезы различают по количеству заходов режущей кромки, форме корпуса хвостовика и режущей части:

• По количеству режущих элементов (лезвий) различают: одно-, двух-, трехзаходные или многозаходные. В отличие от однозаходного, многозаходный инструмент выполняет несколько режущих движений за один оборот фрезы.Теоретически, при одной и той же подаче, многозаходные фрезы обрабатывают поверхность качественнее при одинаковых скоростях подачи, либо обеспечивают необходимую чистоту обработки при более высоких подачах.
• При работе многозаходными фрезами важно, чтобы стружка не задерживалась в рабочей зоне, иначе инструмент сломается (т.н. «аварийный износ»). Увеличение количества режущих кромок неизбежно связано с уменьшением ширины межзубной канавки, которая влияет на качество отвода стружки из зоны резания. Поэтому чем меньше диаметр фрезы, тем меньше количество режущих кромок и наоборот.
• Удаление стружки из рабочей зоны при вертикальном фрезеровании производится вверх или вниз, в зависимости от обрабатываемого материала и конструктивных особенностей оборудования. При применении т.н. интегральных фрез, например, при фрезеровании облицованных плит, вывод стружки может производится в обе стороны.

Спиральные фрезы

Однозаходные фрезы с выбросом стружки вверх

Рис.1. Фреза концевая однозаходная

Фрезы такого типа идеально подходят для обработки вязких легкоплавких материалов, например, сплавов алюминия и полимерных материалов. Образующаяся стружка налипает на инструмент, а при работе однозаходным инструментом материал не разогревается до температуры плавления.

При необходимости обработки пластика фрезой диаметром менее 10 мм рекомендуется использовать однолезвийные инструменты. В случае применения инструмента большего диаметра более целесообразно выбрать двухзаходную фрезу или многозаходную. Однозаходные фрезы с разным углом заточки используются при обработке ПВХ, пенопласта, акрила, древесины, фанеры, древесно-полимерных композитов (ДПК), цветных металлов и их сплавов.

Однозаходные концевые фрезы применяется для обработки материалов с образованием крупной стружки. Они обеспечивают высокоскоростную обработку с превосходным качеством поверхности и быстрое удаление стружки при фрезеровании.

Двухзаходные фрезы с выбросом стружки вверх

Рис.2. Фрезы концевые двухзаходные прямые и радиусные

Фрезы с двумя лезвиями предназначены для обработки легких металлов и прежде всего – ДПК и древесины. В типоразмерном ряду двухзаходных фрез для станков с ЧПУ представлены инструменты разного диаметра, начиная от минимального. Двухзаходные фрезы диаметром свыше 8 мм можно использовать для работы с полимерными материалами. Двухзаходные фрезы по металлу часто имеют защитное покрытие, благодаря которому их можно использовать для обработки практически всех металлов, так, например,  для обработки алюминия рекомендованы двухлезвийные фрезы с осевым углом от 45° до 55°. За счет довольно большого угла, лезвия преодолевают сопротивление материала с минимально возможным усилием, металл не разогревается до температуры плавления. Пологие полированные межзубные канавки обеспечивают наиболее эффективный выброс стружки из зоны резания.

Фрезы концевые двухзаходные прямые

Двухзаходные фрезы с прямым кончиком режущей кромки. Применяются для чистовой обработки поверхности с образованием более мелкой стружки и с меньшим съемом материала за один проход. Используются для  обработки таких материалов, как - ПВХ, пластиков, древесины и ДПК,  ДсТП, МДФ, ХДФ и фанеры.

Фрезы концевые двухзаходные радиусные

Двузаходные фрезы с радиусным кончиком режущей кромки. Применяются для обработки поверхности с образованием более крупной стружки и с бОльшим съемом материала за один проход. Используются для черновой обработки таких материалов, как - ПВХ, пластиков, древесины и ДПК, ДсТП, МДФ, ХДФ и фанеры. Следует отметить, что угол подъема винтовой лилии лезвий фрез для различных материалов должен быть различным.

Трех- и четырехзаходные фрезы с верхним выбросом стружки

Рис.3. Фреза со стружколомом

Многолезвийные фрезы используются чаще всего на больших станках с ЧПУ, где требуются большие объемы съема обрабатываемого материала. Такой инструмент незаменим для крупносерийного и массового производства, где требуется обработка большого количества сложного материала.

Наибольшего внимания заслуживают фрезы со стружколомом, т.н. «черновые» (см. рис.3). Они медленнее тупятся в процессе работы и снимают довольно большой объем материала за проход. Инструмент можно считать идеальным для чернового фрезерования МДФ, скоростного раскроя ламината и фанеры. Черновой чистоты обработки поверхности часто бывает достаточно для дальнейшего применения готовой детали. Если чистота обработки не принципиальна, фрезы со стружколомом более предпочтительны, так как период стойкости инструмента для чистовой обработки значительно ниже.

Применение многозаходных фрез оправдано и там, где необходима высокая скорость обработки материала. Чем больше лезвий и меньше глубина фрезерования относительно диаметра фрезы, тем выше скорость резания. Максимальная глубина фрезерования для любых фрез из монолитного твердого сплава с большой скоростью подачи не должна превышать 4-х диаметров фрезы.

Фрезы концевые трёхзаходные чистовые

Рис.4. Чистовая многозубая концевая фреза

Фрезы трехзаходные применяются для финишной обработки с образованием более мелкой стружки и с меньшим съемом материала за один проход, как и двухзаходные, применяются для обработки различных материалов (см. рис.4).

Фрезы комбинированные

Рис.5. Комбинированная фреза

Возможно, следует разбить операцию фрезерования на два этапа и обрабатывать деталь за два прохода, сначала черновой, а потом чистовой фрезой. А можно эту операцию выполнить комбинированной фрезой, которая имеет на своем теле два различных режущих участка, что не потребует переустановки на шпинделе. Существуют также т.н. чистовые фрезы со специальным профилем стружколома, которые обеспечивают, как производительность, так и качество поверхности. Следует отметить, что применение чистовых фрез со стружколомом по сравнению с обычными чистовыми фрезами позволяет повысить скорость подачи на 50%, особенно при обработке деталей, изготовленных с использованием технологии нестинга.

Фрезы с заниженным хвостовиком или заниженной чистовой частью комбинированных фрез используются при фрезеровке глубоких пазов (открытых и закрытых). Поскольку диаметр хвостовика меньше диаметра рабочей части фрезы, хвостовик не задевает обрабатываемую заготовку и не трется об нее.

Фрезы с выбросом стружки вниз (с отрицательной спиралью)

Рис.6. Фреза с удалением стружки вниз

Сфера применения фрез с удалением стружки вниз – обработка тонких листовых материалов, причем за один проход можно резать несколько листов одновременно. В процессе работы фреза с нижним выбросом придавливает материал, тем самым исключая возможный сдвиг листа. При этом дополнительный прижим на оборудовании совсем не обязателен, что удобно.

Необходимо помнить, что при входе в материал фрезы с отрицательной спиралью (с отводом стружки вниз) следует заходить постепенно при перемещении фрезы одновременно по двум координатам и линейной подаче или по трем координатам при подаче по спирали, иначе нагрузка на фрезу приведет к ее поломке.

Фрезы с удалением стружки вниз используются для обработки ламинированных материалов без образования сколов. Такие фрезы успешно применяются при обработке листовых материалов на станках без вакуумного прижима. Обрабатываемые материалы - ПВХ, древесина, ДсТП, МДФ, ХДФ, оргстекло, капролон, текстолит.

Фрезы с прямыми режущими элементами (лезвиями)

Оптимальный выбор по стоимости и для работы в различных пазах. Благодаря этой особенности фрезы для ЧПУ с прямыми ножами получили второе название – пазовые. Инструмент отлично справляется с обработкой многослойных материалов. Существует ряд специализированных фрез для работы по пластику, дереву и другим материалам. Специализация инструмента определяется особенностями угловых параметров, в частности, углов заточки.

Фрезы с прямым лезвием хорошо подходят для раскроя и получения прямоугольных пазов в оргстекле, ПВХ, пластике, ДПК и древесины. Достоинство этих фрез в отличие от спиральных только в том, что в отличие от спиральных они могут затачиваться на любых универсальных заточных станках.

Интегральные фрезы

Рис.7. Интегральные фрезы.

К компрессионным относят фрезы со сложной геометрией режущих кромок, у которых форма расположения на теле фрезы напоминает знак интеграла – (∫). Такое расположение лезвий предотвращает образование сколов и других дефектов на поверхности обрабатываемого материала с обеих плоскостей. Область применения интегральных фрез для станов с ЧПУ – обработка одно- и двухстороннего ламината, двухсторонних облицованных плитных материалов, мягкой древесины и других материалов, склонных к скалыванию и образованию ворса. Важно, что для интегральных фрез характерен длительный период стойкости. Работать такой фрезой можно в один или несколько проходов. При этом важно, чтобы нижние режущие элементы (лезвия) были меньше толщины обрабатываемого материала. Пренебрежение этим требованием неизбежно сказывается на качестве резания и в таком случае инструмент работает как обычная фреза с удалением стружки вверх, а верхняя кромка материала повреждается нижними лезвиями.

Борфрезы (или т.н. "кукуруза")

Рис.8. Борфрезы.

Бор-фрезы, иначе – рашпильные фрезы, в среде мастеров-профессионалов известны как «кукуруза».Фрезы с двойной заточкой (типа кукуруза) применяются для обработки абразивных материалов с образованием стружки в виде пыли.Разработаны для работы по абразивным и твердым материалам: твердым породам дерева, углепластикам, стеклопластикам, ХДФ, текстолиту, твердым композитным материалам и различным металлам. Скорость работы этого типа фрез почти не отличается от скорости обычного однозаходного инструмента. Дополнительной обработки поверхности после фрезеровки обычно не требуется. Но тем не менее, существуют фрезы, как для черновой, так и для чистовой обработки.

Фрезы для 3D-обработки (объемного фрезерования)

Рис.9. Фрезы конические.

В группу фрез для формирования трехмерного рельефа включены инструменты со сферическим окончанием. Форма режущей части фрез может быть:

• конической;
• цилиндрической.

Конические фрезы обеспечивают высокую точность работы при нанесении мелкого рельефа, что роднит их с граверами. Принципиальное отличие этих инструментов заключается в конструкции хвостовика. Благодаря массивному хвостовику, конические фрезы пригодны для нанесения глубокого рельефа, недоступного граверу. Окончание цилиндрической фрезы имеет больший диаметр и их чаще используют для черновой обработки, дорабатывая поверхность более тонким коническим инструментом.

Данные фрезы идеально подходят для обработки высоких рельефов без черновой обработки. Благодаря конусной форме, фрезы имеют высокую прочность при маленьком диаметре кончика фрезы. Допускается для финишной обработки использовать также радиусные граверы. Они дешевле, однако требуют повышенного внимания при обработке, т.к. имеют меньший запас прочности.

Фасонные фрезы

К фасонным концевым фрезам относят все фрезы с фигурными лезвиями, предназначенные для получения фасонных поверхностей. В эту группу включают калевочные, V-образные, граверы, галтельные и другие специальные фрезы. Большинство фасонных инструментов выполняются по технологии стальной корпус с различными режущими элементами (HW,DP,HSS и т.п.), так как она дает возможность точного изготовления режущих кромок со сложной геометрией.

Концевые фрезы GT предназначены для обработки твердой и мягкой древесины, ДсТП, МДФ, OSB, ДПК, а также пластиков (в том числе на основе акрила), ламинированных плитных материалов, легких металлов. Лезвия фрез выполнены из микрозернистого твердого сплава, что позволяет использовать их для работы на обрабатывающих центрах, станках с ЧПУ и ручных фрезерах повышенной мощности.

Граверы

Рис.10. Гравер конический

Применяются для нанесения сложного рельефного рисунка. Отличаются формой, углом и площадью торцевой части. Граверы с плоским концом применяются непосредственно для 2D-гравировки. Граверы со сферическими окончаниями функционально ближе к фрезам для 3D-обработки, однако отличаются от последних меньшей устойчивостью к сильным нагрузкам.

Граверы применяются для обработки мелких 3D элементов рельефа и для гравировки на поверхности таких материалов как: пластики, ПВХ, древесины, оргстекла, ювелирного воска и т.п. (см. рис. 11).

Оптимальное решение при выборе типа фрезы для станков с ЧПУ (и не только) будет зависеть от особенностей производства, сложности выполняемой работы и технических характеристик материала. Хотя ассортимент фрез довольно широк, вопросов с их оптимальным подбором под текущие задачи обычно не возникает. Если у Вас появились вопросы, или требуется консультация - обращайтесь. Поможем разобраться и сделать верный выбор среди обширного ассортимента фрез для ЧПУ оборудования и ручных фрезеров.

Иллюстрации: GT

Данная публикация является объектом авторского права. Посетителям сайта разрешается использовать материалы сайта в некоммерческих целях при прямой активной гиперссылке на оригинал материала. Гиперссылки должны быть открыты к индексации поисковыми системами; нельзя использовать редирект в ссылках. Все ссылки, имеющиеся в тексте материала должны оставаться в неизменном виде.