Фрезерные инструменты: виды и материалы

Фрезерные инструменты делятся на несколько категорий в зависимости от режущих кромок, формы и материала изготовления.

В этой статье вы узнаете о различных типах фрез, используемых материалах, областях применения и многом другом.

Базовое устройство фрезерного инструмента

Фрезерные инструменты — это приспособления или оборудование, с помощью которых с заготовки снимают лишний материал для получения нужной формы или результата.

Пользоваться фрезерным инструментом довольно просто. Достаточно установить фрезу на фрезерный станок, чтобы она быстро вращалась на высоких скоростях и, соприкасаясь с заготовкой, выполняла рез, сверление или формообразование.

Прежде чем изучать различные типы фрез, полезно понять их базовое устройство. Фреза состоит из трёх основных частей: хвостовика, корпуса и режущей кромки. Эти части работают вместе, обеспечивая выполнение фрезерной операции.

• Хвостовик — это часть, которая крепится к шпинделю фрезерного станка. Он удерживает весь инструмент на месте.
• Корпус — основная средняя часть. Он соединяет хвостовик с головкой и поддерживает весь инструмент.
• Режущая кромка — часть, которая выполняет непосредственно резание. Она включает вершину, главную режущую кромку и зубья.

Как используются режущие инструменты на фрезерных станках?

Фреза работает, вращаясь и срезая материал с заготовки. Вы подаёте заготовку на вращающуюся фрезу, которая быстро снимает металл или пластик. Фрезерный станок может одновременно удерживать одну или несколько фрез, что ускоряет процесс и позволяет быстрее получить нужную форму.

При фрезеровании целесообразно менять инструмент, чтобы получить нужную форму.

Значение фрезерного инструмента

Фрезы важны, потому что с их помощью снимают лишний материал с обрабатываемой детали. Фрезерный станок отличается большой универсальностью. Его можно использовать для множества различных операций механообработки и изготовления деталей всевозможных форм и размеров. Именно фреза позволяет выполнять эту работу точно и быстро.

Виды режущих инструментов для фрезерных станков

Существует несколько типов фрезерного инструмента, каждый со своими функциями и принципом работы, областью применения, режущими кромками, формой и размерами. Вот наиболее распространённые из них, которые стоит знать.

Торцевое фрезерование

Эти инструменты применяются для торцевого фрезерования, при котором снимается часть поверхности заготовки. Режущие кромки торцевой фрезы режут горизонтально, в отличие от концевых фрез, которые режут вертикально. Чаще всего их используют для обработки наружного контура заготовки.

Концевая фреза

Концевые фрезы режут во всех направлениях, в отличие от сверлильного инструмента, который режет только строго вниз. Их применяют для различных фрезерных операций: обработки инструментальной стали, сверления, фрезерования пазов и многого другого. Ниже приведены некоторые типы концевых фрез:

Шаровые фрезы: У этих фрез круглая, шарообразная вершина. Они отлично подходят для фрезерования криволинейных поверхностей.

Концевые фрезы с плоским торцом:Имеют плоский торец и применяются для общих фрезерных операций: врезания, профилирования и фрезерования пазов.

Концевые фрезы с радиусом: Имеют скруглённые углы, что делает резание более плавным и продлевает срок службы инструмента.

Концевые фрезы с поднутрением: Их также называют «леденцами»; они универсальны и идеальны для обработки поднутрений.

Концевые фрезы со скруглением: Имеют прочный скруглённый торец для фрезерования скруглённых кромок.

Концевые фрезы с угловым радиусом: Известны черновой обработкой поверхности — эти фрезы быстро снимают большие объёмы материала.

Цилиндрическая концевая фреза (цилиндрическая фреза)

Цилиндрическую концевую фрезу используют для обработки плоских поверхностей на горизонтально-фрезерном станке. При работе с зубчатыми колёсами их можно разделить по форме зуба на прямозубые и косозубые. Их также можно группировать по числу зубьев: у колёс с крупным шагом зубьев меньше, у колёс с мелким шагом — больше.

Трёхсторонняя концевая фреза

Это базовый инструмент, применяемый на горизонтально-фрезерном станке. Он предназначен главным образом для фрезерования канавок и уступов. Поскольку у него три режущие кромки, он может резать по трём поверхностям одновременно.

Шпоночная фреза (фреза для Т-образных пазов)

Эта фреза похожа на обычную цилиндрическую, но отличается тем, что имеет две режущие кромки и не имеет центрального отверстия. Ею фрезеруют шпоночные пазы и канавки, но она не предназначена для обработки плоских поверхностей.

Дисковая фреза

Дисковая фреза имеет тонкие зубья и отлично подходит для узких и глубоких канавок в не слишком твёрдых материалах. Когда фреза затупится, её можно заточить на шлифовальном станке и снова использовать.

Угловая фреза

Этот тип фрезы позволяет точно фрезеровать углы и канавки в различных материалах. Существует два основных вида: одноугловые и двуугловые фрезы. Одноугловые фрезы имеют угол от 18 до 90 градусов и толщину от 6 до 35 мм. Двуугловые фрезы имеют угол от 30 до 120 градусов и толщину от 10 до 45 мм.

Фасонная фреза

Фасонные фрезы применяются для формообразования сложных поверхностей, например зубчатых колёс или замысловатых контуров. Они выпускаются различных форм и идеально подходят для таких задач, как снятие фасок и фрезерование радиусов.

Ниже приведены некоторые распространённые типы фасонных фрез:

Выпуклые фрезы: Ими создают вогнутые полуокружности.

Фрезы для скругления углов: Применяются для скругления углов и создания радиусов.

Сборные фрезы: У них зубья из твёрдого сплава или инструментальной стали, закреплённые на корпусе фрезы.

Модульная фреза

Этой фрезой формируют зубчатые колёса, повторяя контур зуба. Процесс прост и хорошо подходит, когда нужно изготовить одно колесо или небольшое их количество.

Полый резец

Полый резец выглядит как трубка с режущими зубьями снаружи. Внутри он пустой, что позволяет насадить его на оправку. Он хорошо подходит для быстрого формообразования деталей перед нарезанием резьбы и помогает работать быстрее.

Резьбовая фреза

Резьбовое фрезерование — это способ нарезания резьбы на трёхосевом станке, например обрабатывающем центре. Неважно, какая это резьба и в какую сторону она закручена; её можно нарезать в любом направлении. Этот метод точный и гибкий.

Фаска-фреза

Фаска-фреза используется для сглаживания острых кромок путём снятия скошенного или скруглённого угла вместо острого угла 90 градусов. Фреза может иметь одну или несколько режущих кромок, а форму и угол можно выбрать в зависимости от желаемого вида кромки.

Материалы для фрез

Как упоминалось ранее, фрезы изготавливаются из разных материалов, что делает их пригодными для различных задач и операций механообработки. Ниже перечислены некоторые из этих материалов.

Быстрорежущая сталь

Быстрорежущая сталь обычно известна своей твёрдостью и способностью выдерживать высокие скорости резания. Она устойчива к высоким температурам, однако для сохранения твёрдости требует температуры не выше 650 градусов Цельсия.

Считается более универсальным материалом общего назначения для фрез. HSS подходит для фрезерования таких материалов, как сталь и алюминий.

Чтобы повысить твёрдость и термостойкость фрезы, производители часто добавляют кобальт в небольших количествах, получая HSCO — быстрорежущую кобальтовую сталь. Это, в свою очередь, повышает её долговечность и делает идеальной для более сложных операций механообработки.

Твёрдый сплав

Его также называют металлокерамическим твёрдым сплавом; он представляет собой соединение карбида вольфрама и металлической связки — кобальта.

Твёрдый сплав — чрезвычайно прочный и твёрдый материал, способный выдерживать большую теплоту и высокие скорости резания, а также температуры до 1000 градусов Цельсия.

Благодаря своей высокой твёрдости металлокерамический твёрдый сплав в основном применяется для фрезерования более твёрдых материалов, таких как чугун, нержавеющая сталь, титан и т. д. Он также долговечен, но менее экономичен по сравнению с HSS.

Керамика

Керамика значительно твёрже твёрдого сплава, однако менее прочна. Она также подходит для высокоскоростного резания и термостойка. Фрезы из керамики представляют собой соединение нитрида кремния и оксида алюминия. Они идеальны для обработки таких материалов, как чугун, суперсплавы и т. д.

Хотя они термостойки, они могут быть хрупкими или ломаться при ударных нагрузках или неправильном обращении. Кроме того, их можно использовать для более узких операций по сравнению с HSS, который универсален в применении.

Углеродистая сталь

В отличие от быстрорежущей стали, твердого сплава или керамики, углеродистая сталь обладает низкой стойкостью, не выдерживает нагрева и подходит только для операций, требующих низкой скорости. Она выдерживает температуру лишь до 200 градусов Цельсия и ниже, поэтому можно сказать, что она не такая твердая, как другие материалы для фрез.

Поликристаллический алмаз

Это один из самых твердых материалов, из которых изготавливают фрезы. Он содержит алмазные частицы, выдерживает экстремальный нагрев и подходит для высоких скоростей резания. Обычно его применяют для фрезерования цветных металлов, таких как алюминий и медь.

Благодаря износостойкости такие фрезы сохраняют остроту кромок даже при длительном использовании. По сравнению с другими материалами они довольно дороги.

Лучшие советы по выбору фрез

Вот несколько советов по фрезам, которые помогут сделать правильный выбор:

Размер и диаметр фрезы

Размер фрезы зависит от глубины и ширины резания. Более глубокие и широкие резы требуют фрез большего размера. Стандартные диаметры фрез составляют от 16 мм до 630 мм.

Если вы фрезеруете большую поверхность, используйте фрезу меньшего диаметра — в идеале в резании должно участвовать 70% кромок фрезы.

Диаметр фрезы также зависит от размера шпинделя станка. Хорошее правило — D = 1,5d, где D — диаметр фрезы, а d — диаметр шпинделя.

При фрезеровании отверстий следите за тем, чтобы фреза не была слишком большой или слишком маленькой относительно размера отверстия, иначе можно повредить инструмент или заготовку.

Корпус фрезы

Количество зубьев влияет на производительность. Фрезы с частым зубом (больше зубьев) обеспечивают более гладкий рез, а фрезы с крупным зубом (меньше зубьев) лучше подходят для черновой обработки.

Фрезы с крупным зубом также снижают трение благодаря более крупным стружечным канавкам. При одинаковой подаче фрезы с частым зубом воспринимают меньшую нагрузку на зуб.

Мощность фрезы

Учитывайте как мощность резания, так и размер заготовки. При выборе торцевой фрезы убедитесь, что ее потребляемая мощность соответствует возможностям фрезерного станка.

Для концевых фрез малого диаметра проверьте, что станок способен обеспечить минимально требуемую скорость резания — не менее 60 м/мин.

Режущая пластина фрезы

Для гладких и точных резов используйте шлифованные пластины. Для чернового резания прессованные пластины дешевле и работают лучше. Если используете твердосплавные пластины, выбирайте варианты с острыми углами для небольших резов и низких подач — так они прослужат дольше.

Разница между концевой и торцевой фрезой

Когда вы выбираете между торцевой и концевой фрезой, обратите внимание на несколько ключевых моментов:

Форма

Концевая фреза имеет круглую (иногда шаровидную) режущую головку и более тонкий корпус. Торцевая фреза имеет широкую плоскую режущую головку и более толстый, прочный корпус.

Когда их применять

Используйте концевую фрезу, когда нужно выполнить сложные формы, небольшие канавки или кромки, например фаски. Используйте торцевую фрезу, когда нужно снять большой объем материала или выровнять большую плоскую поверхность.

Мощность резания

Концевые фрезы подходят для небольших аккуратных резов. Торцевые фрезы справляются с более крупными и быстрыми резами и хорошо работают на больших поверхностях.

Как они режут

Концевая фреза режет преимущественно вдоль оси инструмента (вверх и вниз). Торцевая фреза режет поперек поверхности (из стороны в сторону).

Качество обработки

Концевые фрезы обеспечивают гладкую поверхность и чистые кромки — отлично подходят для детальной работы. Торцевые фрезы не оставляют самой гладкой поверхности, но быстро снимают материал и охватывают большую площадь.

Заключение

Фрезы — важная часть процесса фрезерования. Вы закрепляете их на фрезерном станке, чтобы резать или придавать форму материалам для разных задач. Существует множество типов фрез, и каждый лучше всего подходит для конкретной задачи. Если вы не уверены, какой использовать, стоит спросить профессионала.

В компании DEKнаша команда готова помочь со всеми вашими производственными задачами. Мы предлагаем фрезерование с ЧПУ, токарную обработку с ЧПУ, 3D-печать, быстрое изготовление оснастки и многое другое. Обладая более чем 20-летним опытом, наши инженеры знают, как подобрать правильные фрезы для ваших деталей. Вы можете рассчитывать на нас в поставке высококачественной продукции, соответствующей вашим стандартам.

Есть вопросы о фрезеровании или о чем-то еще? Просто свяжитесь с нами и запросите бесплатный расчёт уже сегодня!