Особенности применения дисковых и отрезных фрез по металлу

Фреза дисковая по металлу

Непривычной формы режущий инструмент – фреза дисковая широко используется в металлообработке. Отрезные пилы малого диаметра ставят на болгарки и используют для раскроя металлического проката, труб, пластика. На производстве дисковыми фрезами раскраивают прокат на заготовки, прорезают пазы и шлицы. Огромные пилы диаметром более 1200 мм устанавливают в конце прокатных станов. Вращаясь с огромной скоростью, они отрезают в нужный размер трубы, слябы, профильный прокат, без остановки валков.

Особенности конструкции

На фрезерном станке для работы пользуются в основном отрезными и прорезными фрезами дисковыми по металлу ГОСТ 2679-93. Они представляют собой тонкий диск с зубьями по кромке – наружному диаметру. Изготавливаются их высоколегированных сталей инструментальной группы. Основные элементы фрезы:

• ступица с посадочным отверстием;
• диск;
• зубья.

По толщине ступица одинаковая с диском или больше него в пределах 0,2 мм. Она имеет посадочное отверстие со шлицем или без него. Устанавливается инструмент на оправку, закрепленную на шпинделе станка. Фиксируется шайбой и гайкой. Для дисковых пил диаметром более 200 мм стандартом предусмотрены поводковые отверстия. Они сверлятся на втулке в количестве 4 штук.

По назначению дисковые фрезы делятся на 2 класса:

• отрезные – для выполнения отрезных и прорезных работ;
• прорезные – нарезка шлицев на валах, прорезка пазов.

Одной их основных характеристик, влияющих на чистоту резания и производительность, является тип инструмента – размер зуба: мелкий, средний и крупный.

Сами зубья могут быть цельными, нарезанными по краю диска, и вставными. Заточка производится:

• прямая, по режущей кромке;
• по 3 рабочим сторонам – торцевой и боковым;
• с затыловкой – режущая кромка и тыльная сторона зуба.

Способ заточки и форма зуба определяются назначением инструмента, твердостью и вязкостью металла, который обрабатывается, производительностью.

Отрезные

У круглой пилы по металлу – фрезы дисковой отрезной, зуб вырезается с тела инструмента. Размер наружного диаметра по ГОСТ 2679-93 от 20 мм до 315 мм. Отверстие может иметь шпоночный паз. Ступица в большинстве случаев отсутствует. Перепада по толщине отрезная фреза не имеет.

Профиль стружечных канавок зависит от типа дисковой фрезы и количества зубьев. Угол выдерживается 60 градусов, изменяется глубина канавки и угол заточки. На среднем и мелком зубе делается затыловка под углом до 20 градусов относительно касательной линии наружного диаметра диска. Чем мельче зуб, тем меньше подача инструмента, поскольку стружка должна истекать из паза и не забивать канавки.

На фрезах 3-го типа – с крупным зубом производится заточка боковых поверхностей режущей кромки. В сочетании с глубоким профилем канавок, это позволяет резать быстро, с большой подачей.

При работе дисковой пилы в зону реза подается охлаждающая жидкость. Она способствует истеканию стружки и не допускает перегрева, возникающего при срезании металла фрезой и трении металлических поверхностей.

Прорезные

Шпоночные пазы и канавки имеют определенную конфигурацию и требуют высокой точности и чистоты обработки. У фрезы дисковой прорезной эти параметры обеспечиваются формой зуба и заточкой по трем поверхностям. Режущая кромка по бокам образует прямой угол.

Прорезные дисковые фрезы имеют хорошо выраженную ступицу, выступающую над телом фрезы на 0,2–0,6 мм.

Установочное отверстие со шпоночным пазом, что позволяет резать с большим усилием, избегая проворачивания инструмента на оправке.

Зубья наборные – пластины вставляются в пазы в теле фрезы и припаиваются. На инструменте большого диаметра возможно крепление клиньями. Сборка производится на специальной инструментальной плите, обеспечивающей большую точность по плоскости наружных режущих кромок. После набора пластин и их крепления, дисковая фреза проверяется на торцевое и радиальное биение. Для этого она надевается на оправку и вращается. К торцу и радиусу поочередно подводится индикаторная головка.

Назначение инструмента

Фрезы отрезные прорезные, выпускаемые по ГОСТ 2679-93 предназначены для обработки чугунных и стальных заготовок и деталей. Они выполняют отрезку, подрезку, фрезерование канавок и шлицевых пазов на наружных поверхностях. Дисковую фрезу по металлу используют при различных операциях:

• отрезка мерных заготовок из проката;
• обрезка литейных припусков и прибылей на малых деталях;
• прорезка канавок для фиксации деталей;
• фрезеровка шпоночных и шлицевых пазов.

Круглые гладкие оси в цепи конвейера не выпадают из своих втулок только благодаря тому, что в узкую прорезь, сделанную дисковой пилой, вставлена пластина.

Пазы по торцу корончатой гайки имеют переменное сечение. Их стороны образованы лучами от центра радиуса. Поэтому они вырезаются за 2 прохода, сначала по касательной одной стороны, затем дорезается в размер второй торец выборки короны.

Прорезка шлицов осуществляется прямоугольными зубьями с высокой точностью размера по H6 и H7. Ширина и глубина шлица нормализована, и инструмент изготавливается соответствующего размера и конфигурации.

Нюансы подбора оборудования

Чугун обрабатывается на малых оборотах режущего инструмента с небольшой подачей. Стружка образуется мелкая, как пыль. Для работы с таким материалом подойдут фрезы дисковые отрезные по металлу ГОСТ 2678-93. При прорезке пазов по классу точности от 4 и выше, используют прорезной инструмент.

Выборка пазов в деталях типа вал из углеродистых и высоколегированных сталей осуществляется на фрезерных и зуборезных станках фрезами дисковыми с напайными пластинами соответствующей конфигурации.

Инструмент может применяться на двухстоечных горизонтально-фрезерных станках, если надо сделать канавки на боку большой детали. Область использования дисков с зубьями широкая.

Классификация, виды и критерии выбора фрез по металлу для фрезерного станка

Фрезы по металлу применяют для высокопроизводительной грубой обдирки заготовок и финишной доводки с высокой точностью и чистотой поверхности. Многолезвийный инструмент классифицируется по нескольким параметрам. Его форма зависит от технологической операции, которую он выполняет.

Основные принципы классификации инструмента

Фрезы – многолезвийный режущий инструмент, обрабатывающий детали при вращении вокруг своей оси. На фрезерных станках выполняется большой объем различных операций. Под каждый вид свой инструмент.

Фрезы классифицируют по нескольким признакам:

• размер – диаметр;
• количество лезвий;
• материал режущих кромок;
• направление;
• заточка;
• конструкция;
• крепление пластин;
• форма режущих кромок.

Независимо от конструкции, инструмент имеет рабочую часть, хвостовик, закрепляющийся в шпинделе или цанге и шейку – зауженный участок между ними.

Материал изготовления

Режущие кромки фрез изготавливают из инструментальных сталей:

• углеродистых;
• легированных;
• быстрорежущих.

Обработка заготовок из отожженных и нормализованных сталей – мягких и средней твердости, используют инструмент с рабочей частью из металла марки У12А, 9ХС, ХГ, ХВГ и ХВ5. Режим работы на малых подачах. Для обработки на ускоренной подаче, используют фрезы из Ст Р18 или заменяют их менее износостойкими из Ст Р9.

Высоколегированные, жаропрочные и нержавеющие стали обрабатывают фрезами из быстрорежущих сталей Р9К10 – основной легирующий элемент кобальт и Р18Ф2 с добавлением ванадия.

После закалки финишная обработка поверхности производится сборными фрезами с пластинами:

• металлокерамические;
• минералокерамические.

Пластины маркируются вольфрамовые ВК6, ВК8, титановольфрамовые ТК10, Т30К6.

Направление обработки

Направление вращения фрезы при обработке устанавливается:

• правое – по часовой стрелке;
• левое.

Оно определяется заточкой фрезы, позиционированием режущей кромке.

Вид заточки

При заточке снимается слой твердого металла, восстанавливается острота режущей кромки и угол реза к. Толщину снятия определяют образовавшиеся во время работы сколы, зазубрины, заусенцы. Они должны полностью уйти. Большинство видов фрез имеют длинную линию режущей кромки. Необходимо выдержать конфигурацию и размер по всей длине. Ручная заточка инструмента невозможна.

В зависимости от формы зуба заточка производится разными способами:

• по передней поверхности;
• затыловка;
• контурная.

По передней поверхности затачиваются зубья с перпендикулярным расположением кромки относительно контура – впадины, у которых угол ɣ равен 0. Наклонный зуб с углом ɣ ˃ 0, затачивается по затыловочной поверхности.

Фасонные, торцевые и другие инструменты для обработки одновременно в 2 и более плоскостях, имеют несколько линий режущих кромок. Они затачиваются по контуру. Точность контура гарантирует применение шаблона или использование заточного оборудования с ЧПУ или специальной программой.

Конструкция

Конструкция инструмента зависит от его размеров и типа:

• цельные — монолитные;
• сборные – наборные;
• составные.

Цельные изготавливаются из одного куска инструментальной стали. К ним относится инструмент небольших размеров для обработки металла средней твердости. Сборные фрезы имеют корпус с легированной стали и приваренный к нему хвостовик с конусом. Зуб крепится механически. У составных фрез режущие пластины вставляются в пазы, и привариваются или припаиваются к корпусу.

Местонахождение режущих кромок

Расположение режущих кромок зависит от назначения и конфигурации инструмента:

• боковое;
• нижнее;
• фигурное;
• комбинированное.

Для фрезеровки по плоскости, отрезки и вырезки канавок достаточно иметь одну кромку. Вырезка прямых и фигурных пазов, зубьев и других сложных элементов производится одновременно по нескольким поверхностям.

Какие бывают?

Фрезерный станок по металлу – универсальное оборудование, на котором производится большое количество разнообразных операций.

Дисковые

У дисковых пил диаметр превышает толщину в несколько раз. Они изготавливаются цельными из инструментальной стали, предварительно прошедшей упрочнение ковкой и нормализацию. По назначению делятся:

• отрезные;
• прорезные.

Отрезной инструмент имеет наклонный зуб. Его закалка производится после предварительной обработки, перед заточкой. Для установки на станок в отверстии имеется паз или в теле диска 4 отверстия под болты.

Отрезные дисковые фрезы диаметром от 1200 мм используются для резки горячего металла на прокатных станах, квадрат сечением 200×200 и больше. Малыми дисковыми пилами 200–400 мм раскраивают холодные заготовки на фрезерных и отрезных станках. Прорезные фрезы имеют прямой зуб, с контуром, обратным по форме прорезаемой канавки.

Торцевые

Инструмент предназначен для предварительной обработки заготовки. Высокую производительность обеспечивает наличие 2 режущих кромок:

• торцевой;
• боковой.

Большая часть фрез сборные. Пластины крепятся болтами. Во время снятия большой толщины металла, стружка снимается одновременно по 2 плоскостями.

Цилиндрические

Инструмент имеет форму цилиндра, высота превышает диаметр. Режущие кромки располагаются по спирали: левые и правые. Изготавливается рабочая часть из инструментальной стали. Заточка производится затыловкой. Крепится на оправку. Цилиндрическими фрезами выполняют чистовую обработку детали. Множество лезвий снимают за один проход менее 0,2 мм, оставляют гладкую ровную поверхность.

Угловые

Режущие кромки угловых фрез представляют собой усеченный конус с широким основание и вершиной в сторону хвостовика. Применяются для снятия фасок и обработки краев. Режущая кромка располагается по боковой поверхности. Могут быть цельными и сборными.

Концевые

Концевые фрезы имеют цилиндрическую форму с основной режущей плоскостью по торцу и вспомогательными боковыми. Используются для зачистки поверхности в выборках и пазах.

Фасонные

Инструмент с фигурными режущими кромками, повторяющий форму паза. Фреза сборного типа с заточкой по шаблону.

Червячные

Червячные фрезы составные по конструкции, предназначены для нарезки зубчатых колес, шестерен. На цилиндрическом корпусе рядами по спирали расположены фигурные пластины. Форма пластины повторяет выемку между зубьями детали. Исполнение левое и правое, в зависимости от наклона зуба детали.

Кольцевые

Полые фрезы цилиндрической формы с заточкой по торцу и нитями спиральных режущих кромок. Имеют второе название – корончатые сверла.

Трехсторонние

Фигурная заточка с режущими кромками с 3 сторон. Предназначены для выборки сквозных канавок, шлицов.

Пазовые

Для вырезки пазов применяют фрезы с обратной формой выборки. Модели цельные или с приваренным хвостовиком.

Отрезные

Тонкие дисковые пилы с острозаточенным зубом. Производят раскрой и подрезку торцов с минимальным расходом металла в стружку.

Концевые и угловые

Концевые и угловые модели имеют режущую кромку под углом 45⁰ и заточены по торцу. Предназначены для обработки торцов, снятия фасок, создания фигурных поверхностей.

Монолитные

Монолитные фрезы изготавливаются из цельного куска инструментальной стали. Предназначены для обработки заготовок средней твердости. Режущие кромки по радиусу и торцу.

С напаянными коронками

Обработка твердосплавных и закаленных деталей затруднена, деталь тверже инструментальной стали. Для мелких изделий из высоколегированных сталей применяется особо твердый алмазный инструмент. На составные фрезы напаиваются режущие пластины – коронки ВК и ТК, чтобы обработать детали размером более 200 мм.

Под Т-образные выемки

Фрезеровка сквозных Т-образных пазов и выемок производится сборной фрезой с 2 цилиндрическими поверхностями. Режущие кромки располагаются по бокам и по торцам нижней широкой части инструмента. Радиус фрезы соответствует ширине паза.

Шпоночные

Паз под шпонку выполняется цельной фрезой, у которой заточены боковые режущие кромки точно в размер ширины выборки и торец. В начале работы фреза используется как сверло, углубляется на нужную глубину. Затем поступательным движением вращающегося инструмента выбирается паз нужной ширины и формы. Срезается металл с боков и одновременно зачищается дно.

Конические

Конические фрезы могут быть цельными и наборными. Угол наклона режущей кромки положительный с вершиной конуса в сторону хвостовика, отрицательный, при обратной направленности.

Сферические

Дисковые фрезы с кромкой сферической формы используют для создания полукруглых канавок. Они изготавливаются цельные и составные с заточкой по контуру.

Как правильно подобрать нужный тип?

Фрезы подбираются в зависимости от технологической операции, которую надо выполнить:

• грубая обдирка заготовки – торцовые наборные и концевые обдирочные;
• чистовая обработка по плоскости – цилиндрические;
• создание канавок – дисковая, торцевая;
• обработка углов и кромок – угловая, фигурная;
• выборка шпоночных пазов – шпоночные;
• вырезка сквозных пазов – Т-образная, угловая, фигурная.

Основной характеристикой инструмента является его размер и допуск.

Особенности выбора для станков с ЧПУ

На станках с ЧПУ производится предварительная и чистовая обработка деталей. Инструмент используется с коническим хвостовиком, типа:

• цилиндрические;
• шпоночные;
• дисковые;
• торцовые;
• фигурные.

Фрезы должны быстро меняться и выставляться в шпинделе с большой точностью. Фрезы по металлу отличаются размерами, от инструмента сечением в 2–3 мм, до огромных специальных конструкций, имеющих 600–800 мм в диаметре.

Они представлены большим количеством видов, позволяют изготавливать детали сложной формы. Необходимо правильно подобрать соответствующий инструмент, для создания элемента нужной конфигурации и размера.

Фреза по металлу: принцип работы, виды и выбор инструмента

Фреза является разновидностью режущих инструментов. Она изготавливается в форме блина, а на её торцевой части располагаются зубцы. Применяется она для создания канавок определённой толщины и глубины, а также для отпиливания заготовок из стальных сплавов и чёрных металлов.

• Устройство и принцип работы инструмента
• Разновидности
  • Дисковая фреза
  • Отрезные фрезы
• Нюансы подбора оборудования
  • Требуемое число зубьев
  • Как подобрать материал
• Правила хранения и испытания
• Особенности стали для изготовления фрез
• Методы повышения износостойкости

Устройство и принцип работы инструмента

Металл обрабатывается благодаря множеству лезвий, которые располагаются на зубчатом теле фрезы. При вращении инструмента происходит фрезерование, во время которого одновременно несколько зубцов контактируют с материалом, срезая слои различной толщины.

Изготавливаются рабочие зубцы из твёрдых металлов, быстрорежущей стали, кардной проволоки или минеральной керамики. В некоторых случаях фрезу делают с алмазным напылением.

В зависимости от вида зубцов и устройства оборудования различают такие типы фрез:

1. Сварные.
2. Цельные.
3. Сборные.

Цельное приспособление состоит из единого металла. Основными их частями являются рабочий участок (у концевых) или тело дисковой формы (у насадочных) и корпус-хвостовик.

К типу насадочному относят отрезные и дисковые инструменты. Они, в свою очередь, могут быть сварными или цельными. У сварных инструментов хвостовик и рабочая часть изготавливаются из различных металлов и друг к другу крепятся при помощи сварки.

Сборное оборудование тоже изготавливается из нескольких металлов (чаще всего двух), но они не намертво прикреплены друг к другу. Их части фиксируются при помощи болтов, винтов или клиньев. Основной частью сборных фрез является корпус, а вот резцы можно точить или заменять. Резцы чаще всего выполнены с твердосплавными напайками или из быстрорежущей стали.

Разновидности

Определённый вид фрезы предусмотрен для отдельной работы. Они подразделяются на следующие виды:

1. Отрезные.
2. Дисковые.
3. Угловые и концевые. Предназначаются для обработки выемок, уступов, наклонных поверхностей и пазов.
4. Шпоночные. Они похожи на сверло и выполняют те же функции, что и концевые.
5. Торцовые. Применяются на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей.
6. Цилиндрические. Могут иметь винтовые или прямые зубцы, устанавливаются на станки горизонтального типа. Ими режут плоские поверхности.

К самой применяемой и широко распространённой группе относят отрезные и дисковые фрезы, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Дисковая фреза

Этот тип оборудования является одним из самых производительных, он используется для выполнения уступов, отрезания заготовки, выделки разных выемок, канавок и пазов. У их зубцов на концах имеются дополнительные рабочие кромки, диаметр которых сильно превышает длину самого инструмента.

Этот тип фрезы был создан для работы с металлом в более сложных условиях, с зажатием и вибрацией. Вибрация может быть связана с маленькой жёсткостью тела оборудования или плохого отхода стружки из рабочей зоны.

Фреза по металлу дисковая делится на следующие разновидности:

1. Прорезные.
2. Трёхсторонние.
3. Пазовые.
4. Двухсторонние.

В пазовых дисковых фрезах имеются режущие зубцы только по внешней цилиндрической поверхности. Для фрезерования мелких канавок они очень удобны. У двухсторонних имеются и поверхностные, и торцовые зубья. У трёхстороннего оборудования зубцы покрывают поверхности и два торца, с их помощью можно одновременно обрабатывать несколько перпендикулярных плоскостей в уступах или пазах.

Чтобы на заготовках выполнять шпицы и узкие канавки, используют топкие дисковые инструменты, их ещё называют «пила». Фаски у них на торцах затачивают поочерёдно. В основном фаской снимается 50% рабочей кромки. Именно по этой причине слой металла, который срезается зубцами, меньше ширины будущей канавки. Подобная конструкция оборудования предусматривает промежутки между зубцами для стружки, которая за счёт этого легче выводится. Если ширина реза будет такой же, как у канавки, то стружка зацепится за стенки и застрянет, что может вызвать поломку режущей поверхности.

Отрезные фрезы

Фреза отрезная является разновидностью дисковой. Созданы они для деления целой заготовки на части и отрезания фрагментов болванок. Рабочих острых кромок на торцах нет, так как они размещены по периферии. По размерам зубьев различают такие типы отрезных фрез:

1. С большими зубьями.
2. С малыми.
3. Со средними (нормальными).

Многие отрезные фрезы относятся к классу «В» по точности и имеют толщину больше 1 мм. Инструменты со средними и малыми зубцами применяются для фрезерования чугуна и стали, а с большими — для лёгких и мягких металлов.

Нюансы подбора оборудования

Выбрать для себя подходящий инструмент несложно, необходимо лишь знать характеристики и параметры оборудования. К таким параметрам относят число зубьев и материал, из которого выполнено изделие. Ключевым моментом для выбора материал изделия является прочность металла, который вы собираетесь резать.

Требуемое число зубьев

От того, какое количество зубьев у инструмента, зависит скорость обработки и чистота среза. Чем больше их количество, тем место спила будет чище. Но при этом сильно возрастает нагрузка на электромотор, процесс отвода из места распила стружки ухудшается. А из-за этих причин падает скорость вхождения в толщину металла и вращения инструмента. Если количество зубцов небольшое, то между ними увеличивается размер пазух. Эти факторы ускоряют распилку и облегчают вывод стружки. Но на торцах останутся бороздки, которые дополнительно следует зачищать.

Больше зубцов делают отрезным фрезам с отрицательным значением угла и габаритным поперечником. Меньшее число зубьев будет у устройства с положительным значением угла и небольшим поперечником.

Малое число зубов колеблется в пределах 10−40 штук, среднее — 40−80, а большое — 80−90. Именно образцы со средним числом зубьев подходят для различных видов распила. Именно такие образцы наиболее эффективны для работы по материалам разной твёрдости.

Для чистового фрезерования применяют режущие дисковые инструменты с мелкими зубцами, а для первичного — с крупными. Диски, предназначенные для черновой работы, отличаются беспрепятственным и быстрым отводом излишков стружки из глубоких зон распила.

Как подобрать материал

Для резки металлов с прочностью от 500 до 800 МПа применяются фрезы из быстрорежущей стали с добавлением молибдена, количество которого составляет примерно 5%. Для работы с металлами, прочность которых превышает 800 МПа, выбирают инструмент с содержанием кобальта до 5%. Для работы с драгоценными металлами изготавливают высокоточные фрезы из быстрорежущей стали наилучшего качества.

Для обработки нержавеющей стали применяются дисковые инструменты с напайками из карбида вольфрама. Такие зубцы не перетачивают, они покрыты слоем PVD.

Правила хранения и испытания

Проверка дисковых отрезных фрез на работоспособность и стойкость происходит на образцах, которые изготовлены из стали 45, со скоростью резания 20−100 метров за минуту. Проводятся испытания на фрезерных станках с применением спецоправки и правочных колец. Общая длина фрезерования каждого инструмента, который подвергается проверке по металлу, составляет 25−50 см.

Проверочную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости, водного раствора эмульсола. После того как испытание будет завершено, явления окрашивания на режущих частях отрезных дисковых фрез должны отсутствовать. Если после тестирования фреза готова к дальнейшей эксплуатации, считается, что испытание на работоспособность она прошла.

Внешний вид оборудования анализируется, согласно ГОСТу, визуально. Осуществляется осмотр с помощью лупы с четырёхкратным увеличением. Твёрдость проверяется по стандарту 9013, а шероховатость — 9378.

Особенности стали для изготовления фрез

Оборудование выполняют из быстрорежущих сплавов, к которым относятся высоколегированные марки стали с повышенной теплостойкостью. Подобная отличительная черта достигается введением в сплав молибдена, хрома и ванадия в сочетании с вольфрамом. Для производства отрезных фрез в основном берут сталь таких марок: Р6М5, Р12, Р18.

На заводы для изготовления режущего инструмента сплавы поступают в виде стальных заготовок (в поковках).

Когда фрезы подвергают нагреву под закалку, в сплаве начинает формироваться аустенит. Он содержит относительно небольшое количество углерода и активно легируется. Режущий инструмент получает особую структуру после закалки и состоит из мартенсита с меленькими иглами, различных карбидов и остаточного аустенита.

Основными легирующими добавками для быстрорежущих сталей служат ванадий, вольфрам, молибден и кобальт. Именно эти элементы способны обеспечить нужную красностойкость материала. В подобные сплавы обязательно добавляют хром. Особое внимание уделяется количеству в стали углерода: его число должно быть таким, чтобы в сплаве могли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если количество углерода будет меньше 0,7%, то готовая фреза не будет иметь нужную твёрдость.

Как на свойства сплавов влияют легирующие элементы:

1. Фосфор и сера оказывают негативное воздействие на характеристики стальных быстрорежущих композиций. В сплаве их количество не должно превышать 0,03 и 0,015% соответственно.
2. Вольфрам и молибден являются основными легирующими добавками. Именно благодаря им обеспечивается высокая степень эксплуатационной и красностойкости стали.
3. Хрома в сплаве должно содержаться не более 4%. Он придаёт повышенную прокаливаемость металлу.
4. Кобальт повышает красностойкость, но удаляет углерод из стали и понижает её прочность и вязкость.

Чаще всего инструмент изготавливают из стали марки Р6М5. Её стоимость ниже, но и фреза получается менее износостойкой, чем из материалов марок Р18 и р12.

Максимальная износостойкость у сплава Р18: в нём наибольшее количество вольфрама, отсюда и высокая стоимость. А по показателям теплостойкости лучшим считается инструмент, изготовленный из стали Р12.

Методы повышения износостойкости

Высокие эксплуатационные характеристики гарантирует качественная термическая обработка оборудования. Фрезу могут подвергать различным вариантам закалки, которые увеличивают их износостойкость. Выполняется закалка следующими методиками:

1. Светлая. Это разновидность термической ступенчатой обработки. Чтобы её осуществить, необходимо охладить сталь специальными соединениями. В основном для этих целей применяется смесь расплавленной щёлочи и воды.
2. Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
3. Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
4. Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
5. Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.

При термообработке нагрев производят:

1. В соляных специальных ваннах.
2. В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
3. Высокочастотными токами.

Фрезы необходимы для обработки металлических изделий и прорезывания в них канавок и прочих отверстий, именно поэтому правильно подойдите к её выбору. Учтите все нюансы последующего процесса обработки и тип металла, с которым вы собираетесь работать.

Фрезы по металлу: основные виды и их предназначение

Фреза по металлу представляет собой инструмент, предназначенный для резки заготовок из металла. Работа его осуществляется при помощи поступательно-вращательных движений. Непосредственно сама фреза является исходной частью вращения, которое соприкасается с поверхностью заготовки в процессе обработки. Для этого инструмента характерно наличие большого количества разновидностей рабочей поверхности. Самыми распространенными считаются торцевые, отрезные, шпоночные, дисковые, пазовые, концевые и угловые фрезы.

Назначение фрез по металлу

Непосредственно сама фреза — это исходная часть движения, и при обработке заготовки соприкасается с ее поверхностью. Данный инструмент характеризуется большим количеством видов рабочей поверхности.

Благодаря тому, что существуют разные типы фрез по металлу, выборку материала можно выполнять даже на самых сложных участках. Но при этом крайне важно выбрать тот или иной тип инструмента, а также способ его подачи. Он может быть поступательно-вращательным, винтовым и т. д.

Режущие кромки делаются на основе таких материалов, как:

• некоторые сорта стали;
• твердые сплавы;
• алмазы;
• керамика;
• кардная проволока и т. д.

Далее мы рассмотрим ключевые типы фрез, предназначенные для обработки металлических заготовок и их характерные особенности.

Возможности фрезерных станков

Современное фрезерное оборудование становится все более универсальным и эффективным. Самой продвинутой его разновидностью, безусловно, являются роботизированные комплексы, которые производят комплексную обработку металлических заготовок, самостоятельно выбирая нужных тип оснастки для различных операций, а также устанавливая оптимальный алгоритм вытачивания той или иной поверхности или отверстия.

Фрезерный инструмент способен обрабатывать все типы металлов и сплавов (черных и цветных), а применение инновационных датчиков и комплексных программных методов управления производственным циклом станков позволяет оптимизировать изнашиваемость инструмента и расход машино-часов оборудования.

Разновидности и применение

Каждый вид фрезы применяется только на определенном технологическом этапе обработки материалов. Здесь все зависит от того, какая поставлена задача.

Например, цилиндрические бывают двух видов:

• винтовые;
• с прямыми зубьями.

Последний тип применяется для более примитивных задач и преимущественно на узких ограниченных участках. А вот фрезы с режущими винтовыми частями имеют более универсальное назначение.

Но поскольку осевые усилия могут быть значительными, то применение такого инструмента ограничено углом наклона режущей грани, а это не больше 450. Именно в таких случаях требуется устанавливать цилиндрические сдвоенные инструменты. Такое исполнение характерно тем, что в процессе обработки материалов режущие части перекрывают место стыка половин.

Дисковые

Ключевая особенность таких инструментов заключается в том, что в них режущие грани могут быть размещены как с одной, так и с обеих сторон. Размер конструкции определяет специфику обработки материала. Она может быть предварительной грубой или чистовой финишной. Также дисковые фрезы могут использоваться в сложных условиях, в частности, при повышенной вибрации или если имеется сложность отвода стружки металла.

Сферы применения такие:

• обрезка металлических заготовок;
• прорезка пазов;
• снятие фасок;
• выборка материала на узком сегменте и т. д.

Инструменты дискового типа имеют следующие разновидности:

• отрезные;
• прорезные;
• пазовые;
• для резки с 2 или 3 сторон.

У пазовых конструкций зубья размещены исключительно на цилиндрической поверхности, они применяются только для обработки неглубоких пазов. Фрезы двусторонние помимо торцевых зубьев оснащены зубьями, размещенными на поверхности.

Трехсторонние дисковые изделия характеризуются тем, что зубья размещаются не только на двух торцах, но также и на поверхности.

Несмотря на то что на таких инструментах часто зубья срезаны, они обладают высокой производительностью. Так, чтобы на заготовках прорезать узкие пазы или шлицы, применяют топкие фрезы, которые называются пилами. На них начинают затачивать фаски то с одного торца, то со второго. Фаска часто срезает половину длины режущей кромки, вследствие чего каждый зуб снимает стружку шириной меньше ширины прорезаемого паза. Благодаря этому стружка способна свободно находиться в зубной впадине, улучшается ее отвод.

А если срез по ширине будет соответствовать пазу, то торцы стружки будут соприкасаться со сторонами прорезаемого паза по бокам. Все это несколько затруднит свободное размещение стружки в зубной впадине, а сама фреза может выйти из строя.

Торцевые

Такие инструменты преимущественно используются для обработки изделий с плоской или ступенчатой поверхностью. Ставить его следует таким образом, чтобы продольная ось располагалась перпендикулярно поверхности, подверженной обработки.

Характерная особенность торцевых инструментов — это то, что на участке их соприкосновения с заготовкой зубья имеют повышенную плотность. Благодаря этому материал можно обрабатывать равномерно и на высокой скорости. А дополнительные торцевые кромки позволяют сделать поверхность более «частой» при обработке посредством фрезерного станка.

Эти кромки выполняют дополнительные функции, а вот ключевая работа выполняется с помощью заостренных кромок по бокам, которые размещены снаружи детали. И даже с учетом небольшой величины припуска это позволяет выполнить работу достаточно ровно. Это достигается за счет того, что угол соприкосновения у торцевых фрез с материалом зависит от диаметра режущего инструмента, а также ширины процесса фрезеровки.

Если сравнивать торцевую с цилиндрической, то она более массивная и жесткая. Режущие инструменты надежно закреплены и удобно размещены.

Торцевой тип фрезерования имеет высокую производительность, и сегодня большинство плоскостей, которые подвергаются фрезеровке, обрабатываются именно таким методом.

Фрезы для металлообработки классифицируют в зависимости от формы, которая зависит от направления приложения усилия к режущей кромке. Выделяют следующие типы:

• дисковые;
• торцевые;
• цилиндрические;
• угловые;
• концевые;
• фасонные;
• червячные;
• кольцевые.

Рассмотрим все разновидности последовательно.

Дисковые

Этот тип инструмента получил широкое применение на профильных станках, а также на автоматах продольного вытачивания заготовок. Выделяют следующие разновидности дискового инструмента:

С помощью дисковых фрез делают прорези в заготовке, а также делят ее по длине (для отрезания). Выбирая подходящий тип оснастки, нужно уделять внимание следующим параметрам:

• Диаметр. При прорезях в заготовке диаметр фрез определяется в зависимости от максимальной глубины паза от поверхности заготовки. В случае отрезания заготовки диаметр инструмента подбирается по глубине реза.
• Ширина. Здесь все зависит от того, паз какой ширины нужно выточить. Требуется минимизировать расходы станочных машино-часов, а также износ инструмента. Исходя из этих соображений, выбирается та ширина, которая будет оптимальной для формирования требуемой конструкционной особенности формируемой детали.

Материал дисковой фрезы. Здесь различают:

Принцип простой: металл обрабатывается инструментом, сделанным из более твердого металла.

Количество зубьев на диске. В зависимости от того, какой материал требуется обработать, определяется сплав, из которого должна быть сделана фреза, а также ее необходимая форма (минимальное количество зубьев). От этого зависит ее стоимость.

Торцевые

Они используются на оборудовании для формирования у заготовок плоских и ступенчатых поверхностей.

Каждый ее зуб представляет собой стандартный резец, при этом его режущие кромки размещаются исключительно в торцевой поверхности.

Ось фрезы располагается перпендикулярно по отношению к обрабатываемой плоскости заготовки.

Основную нагрузку несут боковые режущие кромки. При этом ее зубья воздействуют на деталь не все вместе и сразу, а по очереди (то есть, упор производится не всей плоскостью инструмента). Это дает возможность обрабатывать заготовки равномерно.

Особенности торцевого инструмента:

• наличие большого количества режущих кромок (лезвий);
• повышенная жесткость, что требует и жесткости закрепления инструмента в шпинделе станка.

Эти черты позволяют обеспечивать торцевым фрезам повышенную производительность обработки металла (если сравнивать, к примеру, с цилиндрическими). Однако для торцевого инструмента требуется корректно подобрать охлаждающую и смазывающую жидкость. В связи с его потенциально более высокой производительностью, более качественное охлаждение и смазка нужны здесь для сохранения его режущей способности.

Цилиндрические

Такой тип фрез предназначается для горизонтально-фрезерного оборудования для обработки поверхностей заготовок. Различают следующие разновидности цилиндрического инструмента:

• с прямыми зубьями;
• с винтовыми зубьями.

Особенность фрезы с винтовыми зубьями отличается плавностью обработки заготовки, а потому они весьма распространены на предприятиях. Инструменты с прямыми зубьями в основном применяется для фрезерования узких плоскостей.

Угловые

Они используются для обработки угловых пазов и наклонных плоскостей у заготовки. Такие фрезы бывают:

1. одноугловые: оснащаются рабочими кромками, которые располагаются на торце конической поверхности;
2. двуугловые: кромки расположены на двух конических поверхностях.

С их помощью ускоряется процесс обработки заготовки детали и, соответственно, экономятся машино-часы оборудования.

Концевые

Применяются для формирования глубоких пазов в корпусных деталях, например, в контурных выемках.

Основную работу выполняют зубья фрезы, расположенные на ее цилиндрической поверхности.

Кроме того, присутствуют и вспомогательные рабочие кромки, которые зачищают дно образуемой канавки.

Зубья концевых фрез бывают винтовыми и наклонными.

Фасонные

Фасонные фрезы используются для придания профиля поверхностям незамкнутого типа. Кроме того, они подходят для формирования канавок. С помощью фасонного инструмента можно создать сложный профиль, в том числе для заготовок, которые имеют существенную разницу между своими габаритными размерами, между длиной и шириной. Фасонные фрезы имеют 2 типа зубьев:

Фрезы для аппаратного маникюра

Использование фрезы для аппаратного маникюра позволяется осуществить несколько процедур, которые в результате приводят к аккуратному и привлекательному внешнему виду ногтей. При выборе фрезы рекомендуется исходить из 2-х особенностей работы:

1. Цель процедуры (избавление от ороговелых клеток кожи, корректировка ногтя и кутикулы, полировка ногтевой пластины и другое).
2. Ваш опыт в работе с аппаратом и фрезами.

Давайте немного задержимся на втором пункте. Дело в том, что неопытный мастер или тот, кто только начинает работать с фрезами для аппаратного маникюра, может травмировать ноготь и кожу вокруг него, выбрав «грубую» фрезу. Начинать лучше с более «мягкой», а то и вовсе потренироваться на силиконовых насадках, чтобы понять, под каким углом держать инструмент, и дать руке привыкнуть. В руках же опытного мастера фрезы любой абразивности, формы и диаметра легко справляются со всякой работой.

О том, какими бывают подобные инструменты, для чего они предназначены и как их использовать, расскажем далее.

Прочие виды фрез

Также применяются следующие виды фрез по металлу:

• Шпоночные – разновидность концевых фрез выполненные в форме двузубого инструмента. Способны углубляться в поверхность при осевой подаче (наподобие сверла) и далее производить нарезку вдоль канавки.
• Фасонные – предназначены для обработки фасонных поверхностей, деталей с большим соотношением длины к ширине. Подразделяются на фрезы с остроконечными и затылованными зубьями.
• Червячные – производят обработку поверхности обкатом путем точечного касания. Подразделяются на правые и левые, цельные и сборные, одно- и многозаходные, а также со шлифованными и нешлифованными зубьями.
• Кольцевые фрезы также называются корончатыми сверлами. Применяются для нарезания отверстий, примерно в 4 раза более производительные, чем спиральные сверла.

Как для профессионального, так и для бытового применения оптимально приобретать фрезы комплектом, в котором подготовлены наиболее необходимые виды инструмента. Все виды и размеры фрез продаются и отдельно, что позволяет максимально укомплектовать станок необходимой оснасткой для решения стоящих перед вами задач.

Фреза отрезная

Содержание: Скрыть Открыть

• Конструкция и применение
• Особенности выбора и работы
• ГОСТы

Фреза отрезная по металлу – это режущий инструмент фрезерных станков различного типа используемые для работы с деталями, изготовленными из марок сталей со средними показателями твердости и чугуна. Данная оснастка может быть использована на универсальных станках и оборудовании с ЧПУ, являются разновидностью дисковых фрез.

Конструкция и применение отрезных фрез

В современной металлообработке фреза отрезная, назначение которой в полной мере отражено в её названии, применяется в основном для резки частей заготовок, деления их на части перед последующей обработкой. Также данный инструмент может быть использован для нарезания канавок на деталях.

Отрезная фреза представляет собой инструмент в форме диска с режущими зубьями. Все рабочие кромки зубьев расположены по периферии и, в отличие от других конструкций, они полностью отсутствуют на торцах диска. Диаметр находится в пределах от 50 до 315 мм, толщина диска составляет от 1 до 6 мм.

В зависимости от твердости обрабатываемого материала и требований к чистоте среза подбирается количество зубьев фрезы отрезной, типы инструмента с малым и средним размерами применяются для работы со стальными и чугунными металлами. Для резки заготовок из мягких металлов используются фрезы с большим зубом. Большинство инструмента соответствует классу точности «В». Материалом для изготовления фрез, согласно ГОСТ 2679-93 является сталь инструментальной быстрорежущая марки Р18 или Р6М5. При выборе инструмента необходимо обратить внимание на диаметр посадочного места и наличие шпоночного паза.

Особенности выбора и работы отрезной фрезой

Приведем основные рекомендации по подбору и применению фрез отрезных по металлу:

• Чистота полученного среза и скорость зависят от количества зубцов на фрезе. Чем больше зубьев, тем чище срез.
• Фрезы с большим количеством зубьев (от 80 и более) рекомендуются для чистовой обработки. При использовании данного инструмента затруднен отвод стружки и увеличивается нагрузка на оборудование. Поэтому для первичной черновой нарезки рекомендуются фрезы с малым количеством зуба (10-40 шт.) после которых необходима дополнительная зачистка торца.
• Инструмент со средним количеством зубьев (40-80 шт.) является наиболее универсальным и подходит для многих операций.
• Для работы с заготовками из металла прочностью от 500 до 800 рекомендуются фрезы из стали Р6М5 благодаря наличию в составе молибдена. Для заготовок большей твердости желательно использовать фрезы с содержанием кобальта.
• Для работы с нержавеющими марками стали применяются фрезы с напайками из карбида вольфрама, которые нельзя перетачивать.
• При работе скорость реза необходимо устанавливать в соответствии со справочной литературой. Для быстрорежущих сталей она составляет порядка 40-60 м/мин.
• Для получения максимально чистого торца рекомендуется работать с малыми подачами.

Действующие стандарты

Основной действующий стандарт на фрезу отрезную ГОСТ 2679-93 (ИСО 2296-72). В нем определены размеры и другие технические условия инструмента.

Дисковые фрезы

Дисковые фрезы предназначены для обработки узких поверхностей, прорезки пазов, подрезки уступов, отрезки заготовок и т.п. Дисковые фрезы работают в тяжелых условиях несвободного (закрытого с нескольких сторон) резания; процесс фрезерования часто сопровождается вибрациями.

Рис. 4.28. Виды дисковых фрез: а – двухсторонние; б – трехсторонние; в – трехсторонние с разнонаправленными эубьями; г – пазовые; — угол поднутрения

Различают следующие виды дисковых фрез: двухсторонние, трехсторонние, пазовые, прорезные и отрезные (рис. 4.28).
У двухсторонних дисковых фрез (рис. рис. 4.28, а) зубья размещены на цилиндрической и одной торцовой поверхностях, а у трехсторонних (рис. 4.28, б) – на обоих торцах. Соответственно эти фрезы могут обрабатывать две или три взаимно перпендикулярные поверхности в пазах и уступах. Фрезы изготавливаются с крупными зубьями (для черновой обработки) и мелкими (для чистовой обработки). Первые характеризуются удалением больших объемов металла из глубоких пазов, выемок, поэтому они имеют большой объем стружечных канавок. Зубья у этих фрез при малой ширине режущих кромок или прямые, или наклонные к оси. Наклонные зубья к тому же обеспечивают более равномерное фрезерование, имеют благоприятную геометрию торцовых зубьев и лучшее удаление стружки.
Трехсторониие фрезы изготавливают с разнонаправленными зубьями, что позволяет создать на торцовых режущих кромках положительные передние углы γ>0 (рис. 4.28, в). При переточке ширина такой фрезы уменьшается, поэтому используют также сдвоенные фрезы, состоящие из двух половинок, между которыми закладывают мерное кольцо. Геометрические параметры трехсторонней дисковой фрезы с равнонаправленными зубьями показаны на рис. 4.29.

Рис. 4.29. Трехсторонняя дисковая фреза с равнонаправленными зубьями

Цельные фрезы изготавливают диаметром d = 63…125 мм и шириной B = 6…28 мм, а сборные со вставными ножами диаметром d = 75…200 мм и шириной B = 12…60 мм. Такие фрезы изготавливают из быстрорежущей стали с креплением в клиновидных пазах с помощью рифлений (рис. 4.28, в). Дисковая фреза со вставными ножами показана на рис. 4.30.

Дисковые фрезы, оснащенные твердосплавными пластинами с механическим креплением, в последние годы получили большое распространение. В конструкциях этих фрез используются способы крепления пластин конструктивно по аналогии с торцовыми фрезами. Однако здесь возникают дополнительные трудности, связанных с необходимостью размещения элементов крепления в узких корпусах фрез. У трехсторонних фрез необходимо также обеспечить надежный отвод стружки и положительные передние углы на торцовых режущих кромках.

Рис. 4.30. Трехсторонняя дисковая фреза, оснащенная пластинами твердого сплава

Рис. 4.31. Дисковые фрезы, оснащенные СМП: а – трехсторонняя с «от-крытыми» базами под пластины; б – трехсторонняя с базированием пластин во вкладышах; в – с креплением пластин и вкладышей винтами; г – с тангенциальным креплением пластин; д – со специальными пластинами для отрезных работ (слева показана схема снятия пла-стины)

На рис. 4.31, а показан вариант дисковой фрезы, у которой трехгранные пластины 2 (без отверстия) крепятся в корпусе 1 с помощью клиньев 3 и винтов 4, а также колец 1 и служат одной из баз под режущие пластины. Другой базой являются открытые пазы в корпусе фрезы с разным направлением наклона к оси смежных зубьев, обеспечивающим надежный отвод стружки и положительные передние углы на торцовых режущих кромках.

На рис. 4.31, б показана схема крепления трехгранных пластин 2 во вкладышах 5 клиньями 3 и винтами 4. Вкладыши 3 имеют V-образные пазы под пластины и располагаются со стороны передней поверхности пластин 2. Они крепятся в корпусе 1 винтами 6. У таких фрез вкладыши сменные, корпус хорошо предохраняется от повреждений, обеспечивается нормальный отвод стружки, но они могут успешно применяться только при относительно небольших глубинах резания.

На рис. 4.31, в показан вариант крепления пластин 2 винтами с конической головкой через отверстие к вкладышу 3. Крепление вкладыша в корпусе производится клином 4 и винтом 5.
Схема крепления пластин дисковых фрез, работающих с небольшими глубинами и шириной среза, показана на рис. 4.31, г. Специально разработанные пластины, имеющие положительные передние углы, крепятся непосредственно к корпусу винтами с двух его сторон.
Замена пластин при поломках или выкрашевании производится с помощью специального ключа (рис. 4.31, д).
Специальная форма передней грани пластин обеспечивает хорошее дробление стружки, наименьшие силы резания и высокую надежность фрез.
На рис. 4.32 показана дисковая трехсторонняя фреза с механическим креплением трехгранных пластин с задними углами.
Фреза представляет собой корпус 1, в пазах которого помещаются вставки с трехгранными режущими пластинами 3. Режущие пластины 3 прикреплены к вставкам винтами 6 , а сами вставки крепятся к корпусу крепежными винтами 4, 5.
В дисковых фрезах большое внимание уделяется повышению надежности крепления режущих пластин, их размещению и регулированию. На рис. 4.33 представлена схема трехсторонней дисковой фрезы с регулируемыми пластинами 2 (типа параллегограммма), расположенными в корпусе 1.

Рис. 4.32. Дисковая трехсторонняя фреза с механическим креплением трехгранных пластин с задними углами

Рис. 4.33. Схема трехсторонней дисковой фрезы с регулируемыми пла-стинами: 1 – корпус; 2 – режущие пластины; 3 – регулировочный штифт и винт; 5 – крепежный винт

За счет перемещения регулировочного штифта 3 и скоса, а также винтов 4, регулируется положение пластин в осевом направлении. Фиксируется их положение винтом 5.

Пазовые фрезы (рис. 4.34, г) предназначены для фрезерования пазов точных по ширине. Пазовые фрезы имеют меньшую длину режущих кромок с геометрическими параметрами зубьев γ=10…15 о , α=20 о . Вспомогательные режущие кромки на торцах получают заточкой с углом в плане φ₁=1…2 о . Пазовые фрезы изготавливают диаметром 50…100 мм и шириной 3…16 мм.

Рис. 4.34. Фрезы прорезные и отрезные: а – прорезная (шлицевая) и отрезная цельная; б – отрезная сборная (пила со вставными ножами); в – сегментные; d- диаметр фрезы; φ₁— угол поднутрения

Фрезы прорезные и отрезные по форме зуба подобны пазовым и используются для прорезки неглубоких и узких пазов шириной В = 0,2…6,0 мм, а также для разрезки заготовок любого профиля и толщины. Цельные фрезы диаметром 20…315 мм изготавливают с мелкими, средними и круп>ными зубьями, у которых углы γ=0…10 o , α=20 o , φ₁=30 / …1 o (рис. 4.34, а).

Сборные фрезы диаметром 250…2000 мм оснащаются вставными ножами (рис. 4.34, б) или сегментами из быстрорежущей стали. Сегменты состоят из 4…8 зубьев и закрепляются заклепками на диске пилы, который изготавливается из обычной конструкционной стали (рис. 4.34, в).

Условия работы прорезных и отрезных фрез достаточно сложные, что связано с их небольшой шириной и недостаточной жесткостью. Для повышения стойкости фрез их зубья, которые могут иметь форму без ленточки (рис. 4.35, а) и с ленточкой (рис. 4.35, б) затачиваются без ленточки. Угол торцового поднутрения составляет от 1 0 30 / до 5 0 . Угол торцового поднутрения φ₁ составляет от 1 o 30 / до 5 o .

Рис. 4.35. Формы зуба отрезной фрезы; без ленточки (а); с ленточкой(б)

Отрезные фрезы изготавливаются с мелким зубом (1 тип), со средним зубом (2 тип) и крупным зубом (3 тип). Тип 3 позволяет создать условия разделения стружки и улучшить условия резания, особенно при разрезке заготовок значительных размеров. Путем перераспределения усилий резания между зубьями можно повысить стойкость фрез и производительность обработки.
Сегментные фрезы (пилы) являются разновидностью отрезных фрез (рис. 4.36). Сегментные фрезы предназначены для разрезки крупных заготовок, поэтому при диаметре заготовки более 250 мм становится целесообразным их изготавливать сборными – из отдельных сегментов. Фактически сегментные фрезы больше похожи на пилы (спинка зуба выполняется по дуге, передний угол γ выбирается от 0 до 25 о , задний угол α= 12…16 о , высота зуба h=0,5*S, где S – шаг между зубьями). Однако в отличие от пилы в сегментных фрезах отсутствует разводка зубьев.

Рис. 4.36. Схема сегментной отрезной фрезы (пилы) из быстрорежущей стали: а – внешний вид пилы; б – сегмент; в – геометрия сегмента

Дисковые фрезы: виды и сферы применения

Режущий инструмент, представляющий собой диск с фигурными краями и отверстием в центре, довольно часто используется в металлообработке. В данной статье вы узнаете о разнообразии форм дисковой фрезы и их применении.

Представьте окружность, по внешнему краю которой размещаются режущие кромки. Это и есть дисковая фреза. Инструмент столь необычной формы пригодится для металлообработки в тяжёлой обстановке – с зажатием и вибрацией. Колебания нередко связаны с недостаточной жёсткостью оборудования или с недостаточным стружкоотводом из места реза.

Дисковые фрезы используются для выполнения уступов, раскроя металлического проката и труб, прорезания разных выемок и пазов. При этом инструмент отличается очень высокой производительностью.

Исходя из своих конструктивных особенностей дисковые фрезы подразделяются на два основных вида – отрезные и прорезные. Изучим их основное назначение.

Как следует из названия, отрезные фрезы предназначены для отрезных работ. Зубья такого инструмента вырезаются прямо из тела, а режущая кромка расположена вдоль оси. Встречаются дисковые пилы с мелким, средним и крупным зубом.

Чем мельче зубья, тем меньше подача инструмента, поскольку стружка должна вовремя удаляться из зоны обработки и не забивать канавки. Крупнозубые фрезы позволяют резать быстро и с большой подачей.

Обратите внимание, что обработка дисковой пилой обычно ведётся с использованием смазочно-охлаждающей жидкости. Она помогает удалять стружку и не допускать перегрева из-за трения инструмента о металлическую заготовку.

Прорезные фрезы используются для создания пазов и уступов. Обычно они обладают режущими кромками не только по наружной поверхности диска, но и на его торцах. С помощью такого инструмента можно фрезеровать сразу несколько плоскостей в пазах и канавках. Особенно хороши для этой цели трехсторонние дисковые фрезы.

Трехсторонняя дисковая фреза

Она представляет собой металлорежущий инструмент с основными зубьями на цилиндрической части и вспомогательными – на обоих торцах. Трехсторонняя дисковая фреза применяется для прорезания глубоких и длинных пазов и обработки узких поверхностей.

Из-за работы в тяжёлых условиях, сопровождающихся вибрациями, важно соблюдать некоторые правила. Так, для уменьшения колебаний нужно, чтобы хотя бы одна режущая кромка всегда была в контакте с заготовкой.

Кроме того, необходимо поддерживать правильную подачу на зуб. При прорезании глубоких выемок этот показатель нужно уменьшать, а при обработке небольших выемок и канавок – увеличивать.

Ну и конечно, важно выбирать инструмент только проверенных производителей. Это главный залог качества обработки. Например, за дисковые фрезы чешского производителя ZPS мы можем ручаться лично. Попробовав раз, заказчики остаются в восторге от инструмента и продолжают покупать его снова и снова. Цены и наличие можно посмотреть в нашем каталоге.

Назначение фрез

Фрезерованием называется процесс механической обработки различных поверхностей, с целью получения изделия необходимого размера, типа и класса шероховатости. Данный процесс возможен с помощью специальных высокопрочных многолезвийных режущих устройств – фрезеров или фрезеровальных машин.

Фреза представляет собой динамическое тело, на поверхности которого находятся острые зубья. Внешний вид фрезы зависит от формы обрабатываемой поверхности. Металлические зубья могут быть расположены как на цилиндрической части, так и на боковине. Рабочую поверхность фрез изготавливают из следующих материалов: углеродистых сталей, быстрорежущих сталей, твердых и минералокерамических сплавов.

При выборе типа фрезы следует учитывать материал, из которого изготовлены его резцы. Прочность композита должна быть прямо пропорциональна площади обрабатываемого материала. Чтобы избежать приобретения низкокачественных фрез, необходимо выбирать проверенные марки с подлинным сертификатом качества.

Краткие сведения (виды фрез и их применение):

Отрасли применения: производство оборудования для нефтегазовой отрасли, производство трубопроводной арматуры, аэрокосмическая промышленность, производство инструментов и форм (POS-материалов, наружной рекламы, плоских и объёмных букв, табличек, логотипов, указателей, мебели и предметов интерьера, рельефных изображений, барельефов, скульптур, 3D объектов и т.д.), автомобильная промышленность, общее машиностроение, строительство, энергетика, производство железнодорожного транспорта, судостроение, медицинская промышленность и т.д.

Цилиндрические фрезы

Область применения – для обработки открытых поверхностей на горизонтально-фрезерных машинах. Бывают с прямыми и винтовыми лезвиями. В основном изготовляются из углеродистой, быстрорежущей и легированной стали.

Цилиндрические фрезы в основном употребляются для обработки сложной многослойчатой поверхности, а также при работе с нержавеющей жаропрочной сталью, конструкционной сталью, серого чугуна, легкообрабатываемых материалов (медь, алюминий), органического стекла, слоистых пластмасс и стеклопластиков. Наиболее часто применяются с винтовыми зубьями, т.к. они более функциональны, и обработка выполняется более качественно. При разработке фрез с винтовыми зубьями мастеру необходимо учитывать нагрузку на конструкцию – это обеспечивает более точную и качественную работу инструмента.

Широко применяются в строительстве для изготовления погонажных изделий. Профили ножей используются различной формы, в зависимости от конечного результата.

Виды погонажных изделий:

• Наличник – это специальное профилированное приспособление, с помощью которого обрабатывают дверные и оконные рамки.
• Плинтус — это планка для перекрытия проема между напольным покрытием и стеной.
• Галтель – в основном используется для стыковки потолка и стены. Широко применяется в мебельном производстве.
• Рейка — представляет собой узкий деревянный брусок. В строительстве или ремонте незаменимая деталь.
• Вагонка – это узкая прочная доска для отделки потолка и стен в домах, банях и других сооружений.
• Уголок – это деревянное изделие с угловым торцом. Используется как элемент декора в отделочных работах.

Торцевые фрезы

При помощи торцевых фрез обрабатывают плоские поверхности на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Подходят для обработки стали и прерывистых плоскостей. Корпус изготавливается из углеродистой, быстрорежущей и легированной стали.

Режущие элементы находятся на цилиндрической и боковой поверхностях фрезы, что позволяет работать с двумя перпендикулярными плоскостями одновременно.

Лезвие фрезы имеет три элемента: главное, переходное и вспомогательное.
В контактной поверхности работает большое число зубьев, что позволяет сдерживать излишние вибрации – соответственно, повышается качество обработки детали. Основное назначение – это 3D обработка различных поверхностей типа штампов и пресс-форм.

Данный вид фрез массово применяется в автомобилестроении для изготовления картера коробки передач. Картеры для высокоэффективных КПП изготавливаются, как правило, из доэвтектических алюминиевых или магниевых сплавов. Основными требованиями при изготовлении этих деталей являются строгое соблюдение заданных размеров и минимальное машинное время. Для высокоточной и экономически эффективной обработки этих сложных деталей применяют торцевые фрезы с большим количеством зубьев. За счет регулировки резцовых вставок с точностью до микрон и оптимальной геометрии режущих кромок достигается высокое качество обработки и исключительная стойкость.

Концевые фрезы

Концевыми фрезами высекают канавки, сквозные пазы, окна, карманы, шпоночные канавки и многое другое. Материал изготовления преимущественно быстрорежущая и легированная сталь. Остроконечные лезвия в таких фрезах располагаются на цилиндрической поверхности – ими осуществляется основная фрезеровка. На боковине в основном зачищается дно канавки. Лезвия в данных фрезах бывают винтовыми или наклонными.

При изготовлении электроэнергетического оборудования, а также в процессе сооружения и эксплуатации электростанций, применяется большое количество изделий со стандартными и специальными резьбами. Для производства турбин большой мощности, помимо прочего инструмента, масштабно используются концевые фрезы с пластинами типа U. Это позволяет обеспечить безопасность и надежность работы готового изделия, при этом увеличивая КПД на более чем 50%, при уменьшении времени на обработку готового продукта.

Дисковые фрезы

Дисковые фрезы применяются для обработки пазов, канавок и разрезки металлических и других элементов. Основное их назначение – это распил деревянных заготовок. В основном изготовляются из быстрорежущей и легированной стали. Этот вид фрез имеет высокую эффективность, несмотря на то, что у них часто иссечены зубья.

Основное применение дисковых фрез – фасонное фрезерование, отрезка деталей, прорезка шпоночных пазов и т.д. Преимущества конструкции очень ярко выражаются при обработке крупногабаритных изделий и пакетной обработке. Поэтому для изготовления зубчатых колес в машиностроении стали применять специальные твердосплавные дисковые призматические фрезы с углами 60 и 90 градусов, радиус на вершине зуба 0,03 мм, охватываемые диаметры фрез – от 15 до 80 мм. Данные фрезы дают возможность обрабатывать зубчатые колеса внешнего зацепления, зубчатые рейки, наружные шлицы, звездочки цепных передач и другие детали с зубчатыми элементами. Применяя дисковые фрезы можно добиться высочайшей производительности, позволяя сократить продолжительность цикла обработки не менее чем на 50% по сравнению с любыми другими методами нарезания зубчатых колес.

Угловые фрезы

Угловые фрезы используют для обработки канавок с угловым профилем. Основное назначение – это инструментальная промышленность, где фрезы применяют для прорезки стружечных углублений, разверток, зенкеров и прочее. Изготавливаются угловые фрезы цельными конструкциями из быстрорежущей стали.

Исходя из конструкции угловых фрез, их массово применяют для фрезерования стружечных пазов самых различных металлорежущих инструментов, в том числе и самих фрез (пазы типа «ласточкин хвост») и конструкций двух сопряженных плоскостей. Использование данного вида фрез позволяет увеличить скорость фрезерования и сэкономить время на обработку изделия.

Шпоночные фрезы

Главная и отличительная особенность – это фрезерование, как в одну, так и в другую сторону. Материал изготовления – легированная сталь. Применяются на вертикально фрезерных станках или на станках с маятниковой подачей.

Используются в основном для выполнения проемов в металлических изделиях. В работе участвуют только боковые кромки.

Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных приспособлениях. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких устройств бывают клиновыми, сегментными и призматическими. Основным инструментом для обработки шпоночных пазов на фрезере являются шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя резцами с режущими торцовыми основаниями, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как боковые кромки данных фрез направлены непосредственно в корпус инструмента, а не в наружную часть. Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей. Они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки.

Фасонные фрезы

Фасонные фрезы применяются для обработки плоскостей и канавок усложненного фасонного профиля. Изготавливают из быстрорежущей и легированной стали. В отличие от стандартных, фасонные фрезы являются специальными, и проектируются с учетом габаритных размеров и профиля рабочей поверхности.

Фасонные фрезы широко применяются в металлообработке, т.к. обеспечивают высокую рабочую эффективность и позволяют низкоквалифицированному персоналу предприятий обрабатывать поверхности сложного профиля. С помощью фасонных фрез делается фасонное фрезерование профильных плоскостей — червяков, шестерен, оконных рам, багетов.

Так как фасонные фрезы являются специальными и предварительно проектируются под требования заказчика, они массово используются при производстве оборудования для нефтегазовой отрасли. Тем самым они идеально подходят для решения специфичных технологических задач. Например, для серийного выпуска муфт необходим большой ресурс работы инструмента. Данный вид фрез выполняет эту задачу на 100%, при этом сокращая время на обработку изделия.

Фрезы в мировых масштабах являются самым популярным приспособлением, которые используют для обработки различных поверхностей материалов. В составной части могут одновременно использоваться несколько вариантов лезвий, зубьев и режущих кромок. Отличительной чертой этого инструмента считается широкое разнообразие размеров, профилей, типов, форм и сфер применения для практически любой технологической задачи. Тем самым на сегодняшний день, фрезы являются незаменимыми, и широко используются в различных отраслях промышленности. Но наиболее важно знать для правильной эксплуатации – это как точно подобрать нужный вид инструмента и правильно его использовать, чтобы получить заготовку нужной формы и размера, и не повредить при этом фрезы.

Отрезная дисковая фреза – очень прочный и устойчивый к износу инструмент

Дисковая отрезная фреза (ДОФ) изготавливается в форме «блина», торцевая часть которого оснащается зубцами. Она применяется для создания канавок заданной глубины и толщины, а также для отпиливания заготовок из черных металлов и стальных сплавов.

1 Госстандарт 2679–73 – главный документ для изготовления ДОФ

Указанный ГОСТ подразделяет все дисковые отрезные фрезы на два класса — для отрезных работ и для выполнения шлицев, и на три типа – с мелким, средним и крупным зубом. Маркировка таких фрез – 2254-0698–2254-1556. К основным их характеристикам ГОСТ относит следующие величины (в миллиметрах):

• ширина – 0,2–6;
• диаметр – 20–315;
• сечение посадочного отверстия – 5–40;
• сечение ступицы – 10–80;
• шаг – 0,8–25.

Количество зубьев ДОФ по металлу варьируется в пределах 18–200.

ГОСТ 2679 разрешает изготавливать фрезы:

• с шириной ступицы больше на 0,2 мм по сравнению с величиной режущей части инструмента;
• без ступицы.

Исходным материалом для производства отрезных фрез является быстрорежущая сталь. Она должна отвечать требованиям ГОСТ 19265.

Шероховатость готового инструмента для фрезерования должна быть не более:

• 8 мкм (передняя поверхность зубцов);
• 1,25 мкм (торцовые боковые части);
• 10 мкм (спинка зубцов);
• 6,3 мкм (задняя часть зубцов и посадочное отверстие).

Твердость ДОФ по ГОСТу приведена далее:

• 62–66 HRC (для изделий шириной более 1 мм);
• 61–65 (ширина до 1 мм).

Обратите внимание! Твердость замеряется на торцах инструмента на дистанции до 5 мм от его рабочих кромок. Если фрезы выпускаются из сплавов с большим содержанием кобальта и ванадия (5 и 3 % соответственно), показатели их твердости следует увеличить на несколько единиц.

Торцовое биение фрез имеет допуск от 0,04 до 0,4 мм, радиальное – 0,05–0,1 мм (для смежных зубцов) и 0,08–0,16 (для зубцов, расположенных в противоположных направлениях). Эти допуски замеряются на предмет их соответствия ГОСТу посредством специальной оправки.

Период стойкости отрезного инструмента измеряется в минутах. Он должен отвечать таким требованиям:

• 140 мин (фрезы сечением более 160 мм);
• 110 мин (110–160 мм);
• 70 мин (63–100 мм);
• 55 мин (до 63 мм).

Затупление отрезных фрез определяется по особому критерию. Под ним понимают износ (допустимый), который составляет 0,4 мм для инструмента сечением более 63 мм и 0,2 мм для фрез до 63 мм.

2 Правила испытаний и хранения фрез

Проверка ДОФ на стойкость и работоспособность осуществляется на образцах, изготовленных из стали 45, на скорости резания от 20 до 100 м/мин. Испытания выполняются с использованием проставочных колец и спецоправки на фрезерных станках. Длина (общая) фрезерования каждого проверяемого инструмента по металлу при этом составляет 25–50 см.

Проверочную фрезерную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости. В качестве таковой ГОСТ требует использовать водный раствор эмульсола (содержание по массе – 5 %).

После завершения испытаний на режущих частях ДОФ должны отсутствовать явления выкрашивания. Если фреза после проверочного фрезерования готова к дальнейшему применению, она считается прошедшей проверку на работоспособность.

Внешний вид изделий анализируется по ГОСТу визуально. Осмотр осуществляется при помощи лупы с четырехкратным увеличением. Твердость ДОФ проверяют по стандарту 9013, шероховатость – по ГОСТ 9378.

Важный момент. При анализе характеристик отрезных фрез по металлу допускается применять средства измерения со следующими максимальными погрешностями:

• 35 % величины допуска при замере углов;
• 25 % при анализе расположения поверхностей и контроле форм инструмента.

Правила перевозки фрез, а также их хранения подробно описаны в ГОСТ 18088.

3 Об особенностях сталей для изготовления дисковых фрез – важные моменты

Как было сказано, интересующий нас дисковый инструмент делают из быстрорежущих сплавов. К таким принято относить высоколегированные стали с повышенной теплостойкостью. Эта их отличительная особенность достигается за счет введения в сплав ванадия, хрома, молибдена (карбидообразующие добавки) в сочетании с вольфрамом.

Чаще всего для производства отрезных фрез используют сталь следующих марок – Р18, Р12, Р6М5.

На заводы, где изготавливается режущий инструмент, эти сплавы поступают в поковках (так принято называть стальные заготовки). Их структура – карбиды плюс перлит сорбитообразного вида.

Когда фрезы нагревают под закалку, в сплавах формируется аустенит. Он имеет небольшое (относительно) содержание углерода и весьма активно легируется. После закалочной процедуры режущий инструмент получает особую структуру. Она состоит из остаточного аустенита, различных карбидов и мартенсита с мелкими иглами.

Главными легирующими добавками для сталей быстрорежущей группы являются кобальт, молибден, вольфрам и ванадий. Эти элементы обеспечивают требуемую красностойкость материала. Обязательно в подобные сплавы добавляют и хром. Особое внимание при этом обращают на количество углерода в стали. Его должно быть столько, чтобы в сплаве смогли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если, например, углерода в стали будет менее 0,7 %, готовые фрезы не будут обладать необходимой твердостью.

Влияние легирующих элементов на свойства сплавов, применяемых для выпуска дисковых фрез:

• Кобальт увеличивает красностойкость, но при этом удаляет из стали углерод, а также снижает ее вязкость и прочность.
• Хром придает металлу повышенную прокаливаемость. Его вводят в количестве не более 3,5–4 %.
• Молибден и вольфрам – главные легирующие добавки. Они обеспечивают высокую степень красно- и эксплуатационной износостойкости стали.
• Негативное влияние на характеристики быстрорежущих стальных композиций (а значит, и на продукцию, получаемую из них) оказывает сера и фосфор. Эти элементы должны содержаться в сплавах в количествах до 0,015 и 0,03 % соответственно.

В большинстве случаев отрезной дисковый инструмент сейчас изготавливается из стали Р6М5. Фрезы из нее получаются менее износостойкими, чем из сплавов Р12 и Р18. Но зато стоимость Р6М5 ощутимо ниже.

Максимальной износостойкостью характеризуются фрезы из стали Р18. По цене они самые дорогие, так как содержат наибольшее количество дорогостоящего вольфрама. А вот инструмент из стали Р12 считается самым лучшим по показателю теплостойкости.

4 Закалка и отпуск – основные методы повышения износостойкости отрезных фрез

Качественная термическая обработка дискового инструмента гарантирует его высокие эксплуатационные характеристики. Фрезы подвергаются разным вариантам закалки. Это существенно увеличивает их износостойкость. Закалка выполняется по таким методикам:

• Ступенчатая. Операция предполагает охлаждение заготовок в горячей (около +600 °С) атмосфере, а после этого на открытом воздухе.
• Непрерывная. Этот вид закалки применяется редко, так как он выполняется с ускоренным охлаждением, что нередко приводит к появлению трещин на инструменте.
• Прерывистая. Популярная технология, исключающая риск появления трещин в готовых изделиях.
• Светлая. Разновидность ступенчатой термической обработки. Для ее осуществления нужно охлаждать сталь специальными соединениями (чаще всего – смеси воды и расплавленных щелочей).

В редких случаях используются методики изотермической закалки (полной и неполной), а также индукционного нагрева.

Нагрев заготовок при термообработке производится:

• высокочастотными токами;
• в защитной среде в электрических и газовых агрегатах;
• в специальных соляных ваннах.

Отпуск фрез из быстрорежущих сплавов выполняют так, чтобы содержание аустенита (остаточного) было снижено до минимума. Добиться этого несложно. Используется технология многократного отпуска. Количество операций определяется техусловиями осуществления процедуры и типом применяемой стали. Оптимальными вариантами отпуска принято считать следующие схемы:

1. 2–3-кратная операция при температуре 600° с обязательной выдержкой заготовок между этапами отпуска в течение 15–30 мин.
2. Стандартная процедура при температуре 560°. В этом случае инструмент выдерживается в течение 60 минут после каждой стадии его термической обработки.

Важно! Отрезной инструмент всегда подвергается тщательной очистке и последующей мойке после выполнения операций термообработки.

5 Технология производства фрез – схема процесса

Процедура изготовления интересующего нас отрезного инструмента в целом выглядит следующим образом:

1. Анализ быстрорежущих сплавов на чистоту, показатель твердости и химсостав. Последний определяется по ГОСТ 19265.
2. Штамповка заготовок. Эта операция выполняется на кузнечном участке предприятия.
3. Шлифовка боковых торцов инструмента и зачистка заусенцев по всей их поверхности.
4. Анализ деталей на наличие поверхностных изъянов и на соответствие их геометрических параметров и конфигурации.
5. Просушивание фрез. Процедура осуществляется при температуре не выше 200° на протяжении получаса (максимум).
6. Закалка по одной из методик, описанной выше.
7. Двойной либо тройной отпуск, нужный для обеспечения требуемых технологических характеристик фрез.
8. Анализ готового режущего инструмента на наличие волосовин и трещин, а также на величину твердости.

Финал работ – финишная обработка (механическими способами) отрезных фрез. Под таковой понимают заточку их режущих частей и окончательной тонкое шлифование этих участков инструмента.

В последнее время процесс изготовления ДОФ на отечественных предприятиях был существенно модернизирован. Производители интенсифицируют все операции посредством таких современных методик:

• Применение магнитных полей и ультразвуковых волн на этапах отпуска, очистки загрязнений на поверхности фрез и их закалки.
• Проведение дополнительных спецмероприятий при термообработке инструмента (отжиг, нормализация, охлаждение в изотермической горячей атмосфере, а также в особых по конфигурации валках и штампах).
• Использование высокоскоростных технологий нагрева заготовок и новейших методов термомеханической высокотемпературной обработки инструмента из сплавов быстрорежущей группы.

Благодаря новым технологиям готовые фрезы, о которых мы говорили в статье, получаются по-настоящему тепло- и износостойкими.