Руководство по выбору подходящей фрезы для промышленного использования

В области точного производства операции фрезерования играют ключевую роль. Фрезы, служащие «зубьями» процессов фрезерования, бывают разных типов с различными эксплуатационными характеристиками, которые напрямую влияют на эффективность, точность и качество поверхности обработки. Это руководство предоставляет инженерам и производителям подробную информацию для выбора подходящих фрезерных инструментов на основе конкретных требований к обработке.

Фрезерные инструменты можно разделить в соответствии с различными стандартами классификации:

• Цельные концевые фрезы: Особенность интегрированной конструкции корпуса и зубьев с компактной структурой и отличной жесткостью, подходящей для высокоточной обработки. Однако при износе необходимо заменять весь инструмент, что приводит к более высоким затратам.
• Сварные фрезы: Используют зубья, закрепленные на корпусе фрезы посредством сварки, что обеспечивает более низкие затраты, но снижает прочность и долговечность зубьев по сравнению с цельными концевыми фрезами.
• Сборные фрезы: Используют сменные пластины, механически закрепленные на корпусе фрезы. Сменные пластины снижают затраты на оснастку и повышают эффективность производства, что делает их наиболее широко используемыми фрезерными инструментами на сегодняшний день.

• Концевые фрезы: Используются для торцевого фрезерования, контурного фрезерования, фрезерования пазов и представляют собой наиболее часто используемые инструменты при операциях фрезерования.
• Торцевые фрезы: Предназначены для торцевого фрезерования больших площадей с высокой эффективностью обработки.
• Т-образные фрезы: Специализированы для обработки Т-образных пазов, часто используются в столах станков и аналогичных компонентах.
• Шпоночные фрезы: Специально для обработки шпоночных пазов, обычно применяются в деталях валов.
• Зуборезные фрезы: Разработаны для производства зубчатых колес с высокой точностью и эффективностью.

• Однозубые концевые фрезы: Создают меньшие силы резания, подходят для тонкостенных деталей или высокоточной обработки.
• Многозубые концевые фрезы: Обеспечивают более высокую эффективность резания, идеально подходят для черновой обработки.

Как наиболее часто используемые фрезерные инструменты, концевые фрезы можно дополнительно классифицировать по форме головки:

• Прямоугольные концевые фрезы: Имеют головки с прямым углом 90 градусов для обработки общего назначения, включая торцевое фрезерование, контурное фрезерование и фрезерование пазов.
• Концевые фрезы со сферическим концом: С головками сферической формы для обработки сложных контуров, таких как фрезерование поверхности и обработка пресс-форм. Сферическая конструкция предотвращает жесткий контакт между режущими кромками и заготовками, улучшая качество поверхности.
• Концевые фрезы с радиусными углами: Имеют закругленные углы для повышения долговечности инструмента и снижения риска сколов, особенно подходят для высокопрочных материалов.
• Конические концевые фрезы: Имеют конические корпуса для специализированных применений, таких как обработка глубоких полостей и обработка фасок.
• Подрезные концевые фрезы (леденцовые фрезы): Характеризуются круглыми головками и тонкими хвостовиками для обработки подрезных конструкций.
• Фасонные концевые фрезы: Разработаны специально для снятия фасок с деталей для улучшения эстетики и безопасности.
• Черновые концевые фрезы: Оснащены несколькими зубчатыми режущими кромками для быстрого удаления материала при черновой обработке.

В основном используются для торцевого фрезерования, эти инструменты имеют корпуса фрез большого диаметра с несколькими режущими кромками для высокоэффективной обработки. В отличие от вертикального подхода к резанию концевых фрез, торцевые фрезы используют горизонтальное резание. Они обычно используются для обработки плоскостей больших деталей, таких как станины станков и основания пресс-форм.

Эти специализированные инструменты имеют Т-образные головки, способные обрабатывать полные Т-образные профили за одну операцию. Обычно используются в столах станков и приспособлениях для закрепления заготовок или приспособлений.

Эти тонколезвийные фрезерные инструменты предназначены в основном для резки металла. Разновидности включают:

• Прямозубые лезвия: Для более мягких материалов, таких как алюминий и медь.
• Волнообразные лезвия: Для более твердых материалов, включая сталь и чугун.
• Трапециевидные лезвия: Для тонкостенных труб, минимизирующие образование заусенцев.

Широко применяются в автомобильной, точной инженерной и строительной отраслях.

Эти одно- или многолезвийные роторные инструменты предназначены в основном для торцевого фрезерования, имеют простую структуру и низкую стоимость, подходящую для мелкосерийного производства или простой обработки. Обычно устанавливаются на шпиндели фрезерных станков для резки заготовок посредством вращения.

Специализированные инструменты со специфическими профилями для обработки деталей со сложными контурами. Изготавливаются на заказ в соответствии с геометрией деталей (например, зуборезные фрезы, шлицевые фрезы), они позволяют выполнять обработку сложных профилей за одну операцию, повышая эффективность и точность.

• Фрезы с выпуклым радиусом: Для наружных выпуклых радиусов.
• Фрезы с вогнутым радиусом: Для внутренних вогнутых радиусов.
• Фасонные фрезы для снятия фасок: Для обработки фасок.

В них используются сменные пластины (обычно из карбида или керамики), установленные на стальных корпусах. Сменные пластины снижают затраты на оснастку и повышают производительность, что делает их идеальными для черновой обработки тяжелых условий или обработки материалов высокой твердости.

• Углеродистая инструментальная сталь: Недорогая и простая в обработке, но с плохой износостойкостью/термостойкостью, подходит для резки мягких материалов на низких скоростях.
• Быстрорежущая сталь (HSS): Обладает хорошей твердостью, износостойкостью/термостойкостью для высокоскоростной резки, но с плохой прочностью и подверженностью сколам.
• Карбид: Исключительная твердость, износостойкость/термостойкость для высокоскоростной резки твердых материалов, хотя и дорогой и хрупкий.
• Керамика: Чрезвычайная твердость/термостойкость для высокоскоростной резки сложных материалов, таких как суперсплавы и закаленная сталь, но чрезвычайно хрупкая.
• Металлокерамика: Сочетает в себе преимущества керамики/металла с хорошей твердостью, износостойкостью/термостойкостью и умеренной прочностью, идеально подходит для чистовой/получистовой обработки.
• Стеллит: Цветной сплав с отличной износостойкостью/термостойкостью для высокотемпературной, высокоскоростной резки.

Правильный выбор фрезы требует всесторонней оценки:

• Материал заготовки: Различные материалы требуют определенных материалов и геометрии инструмента.
• Требования к обработке: Различные потребности диктуют разные типы инструментов и уровни точности.
• Возможности станка: Мощность, скорость и жесткость влияют на выбор инструмента.
• Размеры инструмента: Должны соответствовать размеру заготовки и диапазону обработки.
• Экономическая эффективность: Выбирайте экономически эффективные варианты, соответствующие требованиям обработки.

Глубина и ширина фрезерования напрямую определяют размер фрезы. Как правило, для обработки больших размеров требуются инструменты большего размера, с типичными диаметрами в диапазоне от Φ16 до Φ630 мм.

Для деталей большой площади рекомендуется использовать фрезы меньшего диаметра, в идеале с зацеплением режущей кромки около 70%. Диаметр шпинделя станка также влияет на выбор - диаметр торцевой фрезы (D) должен быть примерно в 1,5 раза больше диаметра шпинделя (d): D = 1,5d.

Фрезерование отверстий требует особенно тщательного выбора диаметра, так как неправильный размер может повредить заготовки или инструменты.

Мощность резания и размер заготовки являются критическими факторами. Для торцевых фрез убедитесь, что требуемая мощность находится в пределах возможностей станка. Для небольших концевых фрез убедитесь, что максимальное количество оборотов в минуту станка соответствует минимальным требованиям к скорости резания (обычно 60 м/мин).

Количество зубьев существенно влияет на производительность. Например, фреза диаметром 100 мм может иметь 8 зубьев (мелкий шаг) или 6 зубьев (крупный шаг). Инструменты с крупным шагом и большими стружечными карманами уменьшают трение между заготовкой, корпусом инструмента и стружкой, что делает их более подходящими для черновой обработки.

Примечание: При одинаковой скорости подачи инструменты с мелким шагом создают меньшую нагрузку на зуб, чем варианты с крупным шагом.

Для чистовой обработки обычно используются шлифованные пластины для точности размеров, точности позиционирования кромок и превосходного качества поверхности. Черновая обработка выигрывает от прессованных пластин для снижения затрат. Операции с небольшой глубиной/подачей с использованием не острых пластин из карбида с положительным углом могут сократить срок службы инструмента.

Основное различие заключается в направлении резания - концевые фрезы могут резать как торцевыми, так и боковыми кромками, в то время как торцевые фрезы в основном выполняют горизонтальное резание.

Эти универсальные инструменты обрабатывают определенные формы и отверстия, подходят для фрезерования, копирования, профилирования, растачивания, нарезания пазов и сверления. С режущими зубьями как на торцах, так и по бокам, они эффективно режут различные материалы в нескольких направлениях.

Существует несколько различий: сверла создают отверстия и, следовательно, требуют углов заточки для позиционирования, в то время как фрезы для торцевого фрезерования не имеют таких углов. Кроме того, сверла имеют конические основания для проникновения в заготовку, тогда как фрезы имеют плоские основания.