Особенности дисковых фрез

Многолезвийные инструменты дают высокую точность и скорость обработки при небольших затратах на производство. Из статьи вы узнаете, какие бывают дисковые фрезы, как выбирать пазовые по дереву и по металлу для станка, и чем отличаются модульные и трёхсторонние фрезы.

Фрезерование – один из основных видов механической обработки материалов. Рабочий инструмент – фреза, которая состоит из 3-х частей.

• Ступица. С её помощью инструмент закрепляется на станке и приводится в движение. Она может быть плоской или выступать на 0,2-0,6 мм над основным телом.

• Зубья. Это режущие кромки, которые непосредственно обрабатывают материал.

• Диск (или основное тело). Связывает между собой ступицу и зубья.

• Некоторые фрезы могут иметь хвостовик. Он нужен для закрепления инструмента в ручном фрезере или в некоторых специальных приспособлениях.

Дисковые фрезы выделяются своей конфигурацией – у них диаметр значительно превышает толщину (если это не так, то фреза цилиндрическая). Они представляют собой многолезвийный инструмент, обладающий весомыми преимуществами.

• Высокая скорость обработки. За один проход можно снять большой слой припуска.
• Точность и чистота поверхности изделия. Грамотно рассчитав режимы резания и выбрав соответствующий инструмент, можно получить 6-7 квалитет размеров.
• Универсальность. Дисковые фрезы подходят и для грубых, и для тонких работ в различных технологических операциях.
• В отличие от шлифовального круга, фрезу не нужно балансировать.
• Производительность. На шпинделе станка можно закрепить сразу несколько фрез для выполнения множества пазов за один проход или для обработки нескольких заготовок.

Необязательно делать всю фрезу из одного материала. Напротив, у каждой её части разное назначение, и материал должен отличаться.

• Самые твёрдые элементы – зубья, они воспринимают всю нагрузку. Изготавливаются из инструментальной (для дерева), быстрорежущей стали, твёрдых сплавов, металло- и минералокерамики.
• Основное тело должно гасить вибрации, возникающие при работе. Поэтому оно делается из вязкого металла, а для дополнительной прочности подвергается поверхностной закалке или ТВЧ (закалке токами высокой частоты).
• Ступица отвечает за правильную установку инструмента на станке, поэтому она должна быть твёрдой и износостойкой.

Для установки в различных приспособлениях ступица может быть разной.

• С посадочным отверстием. Устанавливается на специальную оправку, которая затем закрепляется на станке. Фиксируется гайкой с шайбой. В посадочном отверстии прорезается канавка для шпонки или шлицевые пазы.

• С хвостовиком. Обычно применяется в ручных инструментах или на компактных станках.

• С 4-мя поводковыми отверстиями. Такое встречается на фрезах большого диаметра (более 200 мм), предназначенных для разрезки древесины или проката.

Такое обилие конструкций дисковых фрез обусловлено их разным назначением.

Дисковые фрезы могут выполнять различные технологические операции:

• обработка шлицевых и шпоночных пазов;

• отрезка питателей и прибылей на литых заготовках (через которые в форму затекает жидкий металл);

• разрезка проката на заготовки заданной длины;

• обработка торцов заготовок;

• нарезание зубчатых колёс;

• прорезание пазов заданной глубины и другие работы.

Они могут устанавливаться и на металлорежущие станки на крупных предприятиях, и на ручные фрезеры в бытовых условиях.

Их можно применить для обработки:

• дерева, древесно-стружечных плит (ДСП);
• полимерных материалов, пластмасс;
• углеродистой и легированной сталей;
• чёрных и цветных металлов, меди, алюминия.

Конечно, для выполнения разных задач особенности конструкций дисковых фрез различаются.

Правильный выбор инструмента – залог качества обработки.

Дисковые фрезы делятся:

• на цельные;

• сварные;

• составные со сменными режущими пластинами.

Цельные делаются из одного металла и обычно используются для работ с древесиной. Сварные и составные применяются в металлообработке, спектр их использования очень широк:

• авиа- и машиностроение, автомобильная индустрия;
• производство мебели и лесозаготовка;
• нефтегазовый сектор, изготовление трубопроводов;
• энергетика и другое.

В составных конструкциях режущие пластины закрепляются клиньями или винтами. Пластины не подлежат переточке, поэтому их меняют, когда они затупятся.

По расположению режущих кромок фрезы делятся на двух- и трёхсторонние.

• Двусторонние. У них режущие грани располагаются на цилиндрической и одной боковой поверхности. Таким инструментом можно обрабатывать 2 взаимно перпендикулярные плоскости. Они подходят для подрезки торцов и обработки уступов.

• Трёхсторонние. Зубья имеют заточку с 3 сторон. Ими можно прорезать канавки и шлицы.

Дисковые фрезы могут нарезать пазы любого профиля, это зависит от формы зубьев. По виду выполняемых работ они бывают пазовые, фасонные и модульные.

• Пазовые. Они делают шпоночные и шлицевые пазы прямоугольной формы. Часто изготавливаются из быстрорежущей стали, поэтому при износе могут затачиваться повторно. При переточке ширина фрезы уменьшается, что приводит к изменению формы получаемой прорези. Чтобы этого не допустить, такие фрезы изготавливаются из 2-х половинок, между которыми ставится мерное кольцо. Меняя его ширину, добиваются требуемого размера фрезы.

• Модульные. Используются для нарезания прямо- и косозубых зубчатых колёс. Могут нарезать составные шевронные колёса и валы-шестерни. Из-за особенностей конструкции они подходят только для открытых зубчатых колёс, поскольку требуют большого пространства для выхода инструмента – минимум на величину радиуса фрезы плюс небольшой запас. Это значит, что ступенчатые шестерни и колёса с внутренними зубьями таким инструментом нарезать нельзя. Если невозможно обеспечить выход инструмента, то применяются концевые фрезы.

• Фасонные. Нарезают пазы любой конфигурации, при работе профиль зубьев копируется на изделии. Например, они могут нарезать пазы с прорезью для выхода шлифовального круга, в результате чего готовое изделие будет высокоточным. Профильные фрезы подходят для изготовления шлицевых калибров.

Разновидностей фасонных фрез очень много:

• резьбовые – применяются для нарезания резьбы, устанавливаются в специальные фрезерные головки на токарных, универсальных и многокоординатных станках с ЧПУ;

• радиусные – используются при создании скруглений и галтелей для плавного перехода размеров на заготовках (это повышает общую прочность детали);

• угловые – нужны для создания канавок с угловым профилем;

• специальные – для выполнения нестандартных работ, они изготавливаются на ремонтных предприятиях.

По назначению дисковые фрезы делятся на прорезные и отрезные.

• Прорезные. Нужны для выполнения прорезей и канавок в заготовках. В отличие от концевых, они могут делать только открытые пазы, которые начинаются с торца заготовки. Кроме того, конец паза получается скруглённым (недорез паза), и он не может заканчиваться возле перепада высот (иначе фреза начнет резать ступень).

• Отрезные. Предназначены для разрезания заготовок на части, могут резать дерево, металлопрокат и профиль. Обратите внимание, что радиус фрезы должен гарантированно превышать толщину заготовки, иначе её придётся переворачивать, а это снижает скорость и точность работы.

По виду заточки фрезы делятся на затылованные и острозаточенные.

• Затылованные. Отличительная черта – задняя поверхность зуба обеспечивает постоянство профиля зуба при переточках. Их можно отличить внешне – задняя часть зуба выполнена по плавной кривой. Допускают большее число переточек, дают лучшую чистоту поверхности, но они менее производительные.

• Острозаточенные. У них задняя поверхность зуба плоская (или состоит из 2-х плоскостей). Они высокопроизводительные, но период стойкости у них ниже. Точность их работы меньше, такие фрезы обычно отрезные.

Кроме того, фрезы различаются по точности получаемой поверхности.

• Чистовые. Дают 6-7 квалитет точности, применяются для окончательных операций или перед шлифованием. Часто такие фрезы прорезные трёхсторонние.
• Черновые. Дают значительно меньшую точность обработки, но имеют гораздо большую производительность. Обычно они отрезные.

Точность инструмента зависит от количества режущих кромок. Они, в свою очередь, зависят от диаметра фрезы и размера зубьев.

• С крупными зубьями. Такую конфигурацию имеют черновые фрезы, которые применяются для грубых работ. Их достоинство – высокая производительность, поскольку за один проход они снимают большой слой припуска. А поскольку расстояние между зубьями значительное, то стружка не накапливается и не снижает скорость работы.

• С мелкими зубьями. Дают высокую точность обработки, но их производительность ниже. Из-за размеров зуба переточка затруднена, а сменные пластины тяжело закрепить.

Для разных фрез режимы резания различаются. Более того, при переточке геометрические параметры фрезы (диаметр, ширина) меняются. Это требует корректировки управляющих программ на ЧПУ и более тщательного контроля.

Число зубьев и их шаг тоже влияют на качество обработки. Эти параметры зависят от размеров инструмента.

Все прорезные и отрезные дисковые фрезы стандартизированы по ГОСТ 2679-2014. Там прописаны размеры инструмента, посадочный диаметр втулки, число зубьев и остальные параметры.

• Диаметр стандартных инструментов составляет от 20 до 315 мм.
• На металлургических производствах для разрезки проката применяются фрезы размером 1200 мм и более.
• Ширина дисковых фрез лежит в пределах 0,2-3,5 мм. У модульных она больше.
• Наибольшее отклонение ширины – до 0,3 мм.

В любом случае следует брать как можно большую фрезу. Тогда время работы одного зуба сокращается (растёт период стойкости инструмента), и улучшаются условия охлаждения. Увеличится число зубьев, что повысит точность, но потребуется более мощный двигатель.

Кроме того, на больших фрезах проще закрепить сменные пластины.

Там прописан диапазон диаметров, выходить за который настоятельно не рекомендуется. Как и брать неизвестные инструменты, поэтому всегда обращайте внимание на фирму-производителя.

Дисковые фрезы используются повсеместно, поэтому их производит большое число компаний. Основные из них:

• Metabo;
• «Корвет»;
• Jet;
• «Инструмент-сервис»;
• Stayer;
• «Глобус»;
• Московский инструментальный завод (МИЗ);
• Серпуховский инструментальный завод (СИЗ ТВИНТОС);
• Новые Инструментальные Решения (НИР);
• Высокогорский экспериментально-инструментальный завод (ВЭИЗ).

Если вы нашли другого производителя, то не думайте, что он делает плохие инструменты. Каждый стремится закрепиться на рынке и найти покупателей. Недобросовестные компании не могут продержаться долго, поэтому обращайте внимание на возраст фирмы.

А вот требовать сертификат качества нужно у всех.

Брак порой встречается и у крупных производителей. Если изделие качественное, то служит оно хорошо и долго не требует замены. Но и использовать инструмент нужно грамотно.

Фрезеровщик Иванов знает требования ТБ как свои 3 пальца. Этот производственный анекдот отражает главное требование к работе – всегда соблюдать технику безопасности.

При покупке и эксплуатации дисковых фрез соблюдайте простые правила.

• Новая фреза должна быть тщательно упакована в промасленную бумагу.
• Снимайте процесс распаковки нового инструмента на видео. Тогда, в случае чего, легче доказать свою правоту продавцу.
• Надёжно устанавливайте инструмент в приспособлении. Обычно фрезы закрепляются гайкой с шайбой. Они ни в коем случае не должны шататься. Периодически проверяйте надёжность затяжки крепежа.
• Особенно тщательно устанавливайте инструмент в специальные головки на станках с ЧПУ. Как правило, они обрабатывают детали массово, поэтому ошибка может стоить дорого. Это касается корпусных станков, головок для нарезания резьбы и прочего.
• Перед работой делайте расчёты режимов резания с учётом вида фрезы и схемы фрезерования (встречное, попутное).
• Правильно подбирайте СОЖ (смазочно-охлаждающую жидкость), исходя из её состава и области применения. Работать без СОЖ категорически не рекомендуется.
• Фрезы обладают своим периодом стойкости, не превышайте его.

Правильно выбирайте материал режущих кромок для конкретных заготовок.

• Инструментальная сталь – У8, У10. Используется для деревянных изделий.
• Быстрорежущая сталь – Р6М5, Р18. Применяется для чугунов и мягких сталей.
• Твёрдые сплавы – Т5К10, Т15К6. Нужны для резания твёрдых сталей.
• Металлокерамика, минералокерамика. Обрабатывают особо твёрдые материалы.

Не допускайте чрезмерного износа фрезы, иначе возрастут силы резания, на изделии появятся трещины, а сам инструмент безнадёжно испортится. Время, через которое фреза подлежит переточке, должно совпадать с периодом стойкости.

После переточки корректируйте наладку станка, поскольку геометрия фрезы меняется.

Фрезы требуют хранения в сухих помещениях на стеллажах и в деревянных ящиках. При длительном простое инструмент нужно покрыть слоем масла.