Что такое фреза и какой она бывает?

Фрезерный станок – это инструмент для обработки различных деталей из металла и древесины. Его устройство отличается простотой, но несмотря на это, он может выполнять внушительное число операций. О классификации фрез, правилах подбора и тонкостях эксплуатации мы подробно поговорим в этом обзоре.

Фреза – режущий инструмент, который нашел свое применение при обработке древесины, металла, реже камня или пластика. Фреза крепится в специальных ручных или автоматизированных установках, задающих ее вращение, что важно для обработки деталей. Фреза получила широкое распространение при формировании на заготовках срезов различных форм, глубины и длины. При помощи этого устройства можно выполнять канавки, отверстия, а также снять верхний слой материала нужной толщины.

Конструкция любой фрезы включает несколько основных элементов:

• рабочие детали;
• хвостик;
• центральное отверстие;
• торцевые зубья с канавками;
• шейки;
• удлинитель (по необходимости).

Фрезы бывают однозубыми и многозубыми. Каждый резец имеет острое лезвие, а также две поверхности – переднюю и заднюю. Механизм действия фрез сводится к тому, что станок вращается с высокой скоростью при одновременном передвижении заготовки. При их взаимодействии под давлением выполняется срез верхнего слоя металла или приведение обрабатываемой заготовки к желаемой форме.

Фрезы классифицируются по нескольким параметрам.

Современные изготовители производят фрезы с хвостовиками разных размеров, например, 20, 22, 24, 25, 35, 55, 60, 64, 90, 93, 120 и 160. Наиболее востребованы фрезы с хвостовиком на 6, 8 или 12 мм. Изделия, выполненные за рубежом, обычно рассчитываются в дюймах и имеют полудюймовый либо четвертьдюймовый размер. Друг с другом они несовместимы, и если в миллиметровую цангу вставить дюймовый хвостик не получится, при высокой скорости реза любое биение может быть причиной порчи заготовок или даже травматизма.

Поэтому в работе очень важно применять исключительно соответствующие друг другу детали и рабочие элементы. А также в магазинах можно встретить фрезы с нетипичными параметрами хвостовика, к примеру, модели диаметром 7 и 5 мм. Они используются гораздо реже.

Обычно для изготовления лезвия используется углеродистая, а также легированная сталь. Для заготовок мягкой и средней степени твердости при обработке на низких подачах следует взять фрезу из сплава с маркировкой У12А, 9ХС, ХГ, а также ХВГ либо ХВ5. Для интенсивной обработки предпочтение лучше отдать моделям из сплава СтР18 либо СтР9. Быстрорежущие сплавы Р9К10 и Р18Ф2 актуальны для работы с заготовками из высоколегированных металлов, а также нержавейки.

В зависимости от строения лезвия выделяют целый ряд основных разновидностей фрез.

Актуальны при обрезке деталей и формировании в них отверстий заданного размера. При помощи подобного инструмента можно срезать фаску либо выбрать металл. Визуально они имеют сходство с типовым пильным диском, наподобие тех, что устанавливаются на циркуляционную пилу – разница заключается только в большей толщине и меньшем диаметре. Кроме того, резцы фрезеровочного диска крепятся под иным наклоном.

Качество обработки заготовки прямо зависит от величины резцов – чем они больше, тем более грубым получится результат. Самые редкие зубья используются при необходимости быстро снять слой металла.

Такие фрезы востребованы при обработке плоских поверхностей в работах, когда нужно сформировать на них углубления либо оформить ступенчатый переход. Основным функциональным элементом такой фрезы является её торец. По механизму действия подобная фреза напоминает простое сверло, но имеет чуть больший диаметр. Как правило, у нее 6 зубьев, благодаря чему обеспечивается максимально быстрое вхождение в заготовку. Наличие специальных канавок позволяет оперативно удалить стружку и формировать заглубления с плоским донцем.

Конструкционно напоминают дисковые, но намного шире. Их зубчики бывают винтовыми либо ровными, при обработке мелких заготовок применяют устройство с прямыми краями. Зубцы винтового типа универсальны, они эффективны и с мягкими, и с твёрдыми металлами. Угол наклона зубцов не больше 45 градусов, это снижает риск биения на валу. Особенности строения допускают наличие на одном валу сразу 2-5 насадок – это облегчает обработку широких деталей.

Угловая фреза актуальна при формировании наклонных поверхностей. Она позволяет сделать такие конфигурации, как ласточкин хвост, круги, продольные, а также резные канавки на исходной заготовке. Расширенная сторона режущей поверхности может располагаться как снизу, так и сверху – это позволяет задать оптимальный угол выборки в обрабатываемой детали.

Пальчиковая модель выглядит как удлиненное сверло с 5-ю лезвиями, они позволяют сформировать глубокий паз. Подобный инструмент выполняется монолитным, хотя в продаже можно найти модели, где кромка предусматривает напайки. Такая фреза обеспечивает максимально скоростную облегченную работу с плотными материалами (чугун, сталь).

Этот инструмент эффективен при обработке поверхностей фигурного типа. Он считается одним из наиболее сложных в использовании, поскольку требует применения специального инструментария для заточки.

Это самые широкие фрезы, благодаря которым можно выполнять выборку на поверхности с максимальным захватом. Инструмент имеет внушительные габариты, поэтому стоит дороже всех остальных подобных моделей.

Востребованы при формировании отверстий в листовом прокате. Визуально похожи на трубку с зазубринами. В ходе работы формируют пустотелые отверстия.

При обработке предметов из твердосплавных или закаленных сталей необходимо использовать специальный инструмент, поскольку заготовка такой детали будет тверже, чем инструментальная сталь, из которой сделана фреза. В этом случае используют фрезы с напайными режущими пластинами, так называемыми коронками.

Для фрезеровки Т-образных сквозных пазов и выемок используется сборная конструкция с парой цилиндрических поверхностей. В таких изделиях лезвия размещаются по торцам, при этом радиус фрезы точно соответствует ширине паза.

Паз под шпонку оформляют фрезой с заточенными боковыми режущими поверхностями. На первых этапах работы эта фреза используется на манер сверла, обеспечивая необходимую глубину отверстия. А затем вращательно-поступательными движениями выбирают паз с требуемыми параметрами.

Выделяют три основных разновидности конфигурации лезвия фрезы.

• Прямая. При касании лезвия с обрабатываемой заготовкой подобная фреза производит воздействие, аналогичное режущим элементам электрорубанка, то есть срубает определённый слой материала.

• Наклонная. Рубящее движение таких фрез скорее приближается к режущему. Это позволяет выполнить более чистую обработку заготовки, но производительность при этом немного ниже.

• Спиральная. Оказывает максимально щадящее воздействие на заготовку. Производит исключительно резку без рубящих движений. В процессе обработки обеспечивает высокую чистоту, но при этом их производительность минимальна.

А также фрезы разделяют на несколько групп.

• Галтельные. Отличаются закругленным торцом, благодаря чему позволяют выполнять пазы с U-образной формой дна. Используются для формирования углубления в плоскостях либо придания кромкам закругленной формы.

• Прямые. Формируют углубления прямоугольного типа. Актуальны при необходимости создания гнёзд, четверти и других типов пазов.

• V-образные. Здесь углубления напоминают галтельные, но при этом имеют прямые стенки и заостренное дно.

• Ласточкин хвост. Т-образный токарный инструмент. Дает высокий результат при оформлении шиповых соединений высокой прочности.

• Фигурные. Актуальны при необходимости обработки краев столешниц, изготовления оконных рам и дверных филенок. Имеется большое количество разновидностей подобных фрез. Каждая формирует только один тип профиля.

Лезвие инструмента бывает выпуклым или вогнутым, длинным или укороченным, отрезным, грибковым, а также полукруглым. Широко востребованы модели погружного, проходного, фуговального, компрессионного и шейперного типов. В продаже можно найти фасочные и обгонные изделия.

Режущие кромки фрезы могут быть цельными, сборными или составными:

• цельные выполнены из одного куска металла;
• сборные предусматривают корпус из легированной стали с приваренным к нему хвостиком, зубцы фиксируются механически;
• составные – в этом случае режущие пластинки крепятся в паз, а затем припаиваются или привариваются к корпусу.

Фрезы используются для обработки половой доски, дверей, мебельных фасадов, евровагонки, фанеры, кованых и металлических изделий. Чаще всего они идут в ход при работе с металлом или деревом, реже требуются модели по пластику и камню. Инструмент для металла нужен при обработке алюминиевых, стальных, а также чугунных заготовок. Они могут быть цельнолитыми либо сборными, обычно выполняются из быстрорежущей стали. При обработке древесины используются другие типы фрез – они имеют меньшие габариты, так как древесина сама по себе мягкий материал. При этом они характеризуются более высокой оборачиваемостью. Обычно их вставляют в стационарные станки или ручные фрезеры.

Фрезы позволяют выполнять следующие типы работ:

• изготовление углублений разных форм, гнезд и копирование по шаблону;
• придание кромки заданного профиля;
• формирование зубчатого профиля для продольной склейки;
• снятие слоя металла;
• создание фигурной поверхности для филенок.

В зависимости от функционала фрезы подразделяют на несколько разновидностей.

• Пазовые – режущая поверхность у такого инструмента распространяется на боковую и торцевую стороны. Они позволяют формировать глухие или продольные гнёзда, углубления под необходимые детали и пазы.

• Кромочные – актуальны при обработке деталей кромки. Выделяют модели с подшипником, которые идут по свободной части детали, выполняют необходимый узор или придают желаемый профиль.

• Копировальные – обычно такие фрезы в верхней или нижней части имеют подшипник, который используется в тесной связи с изготовленным шаблоном.

Магазинах представлен широкий выбор фрез самых разных фирм. Перечислим наиболее популярные.

• Festool – изделия исключительно высокого качества, изготовленные на высокотехнологичном оборудовании. Все изделия проверены в самых сложных эксплуатационных условиях. Изготовлены из износостойких твердых сплавов или стали высокого качества. Индукционная пайка обеспечивает прочность соединения напаек и продолжительный эксплуатационный период.

• Рязанский инструментальный завод – известен в России как один из лучших производителей осевого и режущего высокоточного инструмента из быстрорежущих сталей. Ассортиментный перечень компании включает фрезы разных типов, а также конусные сверла, зенкеры и развертки с нанесением упрочняющих покрытий. Весь инструмент выпускается на немецком оборудовании компании Walter из твердосплавных заготовок производства Германии.

• Белгородский завод фрез и специнструмента – предлагает продукцию исключительного качества. Выпускаемый инструмент проходит жесткий контроль на всех этапах производства, на заводе работают метрологическая и металлографическая службы. Вся продукция сертифицирована.

При выборе фрезы в первую очередь необходимо определиться с разновидностью режущего основания, формой лезвия, наличием подшипника и другими конструкционными особенностями. Именно поэтому важно заранее представлять, для каких типов работ необходим инструмент, каков объем работ, и насколько твердый материал будет обрабатываться. Обязательно потребуйте у продавца сертификат соответствия требованиям ГОСТ, так как в наши дни рынок наводнили дешевые подделки из стран Юго-Восточной Азии.

Они отличаются низким качеством обработки и малым периодом использования. Если вам отказывают в предоставлении документов, сделайте покупку в другом месте. Предложение на рынке в наши дни настолько велико, что отыскать образец, соответствующий вашим требованиям, никакой сложности не составит.

В целом выбор обычно производится по следующей схеме:

• для грубой обдирки – торцовые и концевые фрезы;
• для чистовой плоскостной обработки – цилиндрические;
• для формирования канавок – дисковые, торцевые;
• для обработки углов и кромок – угловые, фигурные;
• для выборки шпоночных углублений – шпоночные;
• для вырезки сквозных пазов – Т-образные, фигурные.

Изготовление фрезы своими руками возможно только в том случае, если вы имеете навык работы с металлом, и у вас есть доступ к специальному токарному инструменту. В домашних условиях изготовление фрез с для работы по металлу ограничивается изменением диаметра режущей части или перешлифовкой лезвия. Любое более глубокое вмешательство требует применения промышленного оборудования, поскольку в этом случае придется выполнить такие сложные процедуры, как:

• отпуск металла;
• придание формы, заточка и затылование на станке;
• закалка фрезы.

Для выполнения таких работ требуется профессиональная подготовка и навыки подобных работ, мало кто из домашних мастеров соответствует этим требованиям. Поэтому в быту обычно ограничиваются только самыми доступными процедурами, предполагающими изменение исходного состояния заготовки.

Чтобы фреза служила как можно дольше, очень важно следить за надежностью ее фиксации на станке. Любые проявления биения на повышенных оборотах приводят к расколу лезвия. Чтобы этого не допустить, нужно крепко зажать фрезу перед работой, а затем в процессе обработки детали время от времени останавливаться и проверять крепость её фиксации, так как во время обработки заготовок она может ослабеть. Нужно правильно подбирать инструмент. Не стоит использовать фрезу, плотность которой соответствует жесткости обрабатываемой поверхности. В этом случае интенсивность стирания будет идентичной, и режущая кромка очень быстро сядет. Еще одним требованием является корректный подбор скорости. Обычно на упаковке инструмента производитель указывает допустимую частоту вращения. Если разогнаться до большего уровня, это приведет к отколу зуба или перегреванию металла.

Не стоит забывать о том, что во время обработки металл имеет свойство нагреваться. Поэтому время от времени нужно останавливать станок для полного остывания. При обработке металлических заготовок дополнительно можно использовать смазку. По завершении работ необходимо очищать лезвия от налипшей стружки. Хранить инструмент нужно в герметичном боксе, не допуская контакта с водой и влажным воздухом. Если инструмент утратил свою остроту, использовать его нельзя. Затупленное лезвие приводит к быстрому перегреву металла, и это вызывает порчу всего инструмента в целом – в этом случае никакая заточка его уже не спасёт.