Типы, конструкция и особенности фрез по металлу

Основной инструментальной единицей, используемой на современных металлообрабатывающих станках, считается фреза, обладающая расширенными возможностями по обработке заготовок произвольной формы. Благодаря этому универсальному инструменту удается получить рез любой степени сложности, подготовленный в соответствии с требованиями технического задания. На российском рынке представлено множество фрез по металлам, что позволяет без труда подобрать оптимальный вариант.

Назначение фрез по металлу

Назначение большинства образцов фрезерного инструмента определяется их типом. Так, торцевые фрезы, в частности, применяются в следующих производственных областях:

• В автомобилестроении (при обработке картеров коробок передач, например).
• При изготовлении оборудования, эксплуатируемого в нефтегазовой отрасли, а также арматуры для трубопроводов и других типов магистральных коммуникаций.
• При производстве специального инструмента, оснастки и других конструктивных форм.

Они востребованы и при производстве заготовок, входящих в состав сложного оборудования таких отраслей как общее машиностроение, энергетика и строительство.

Без фрезерных операций трудно обойтись и в таких важных отраслях, как судостроение и изготовление медицинских приборов.

Конструкция и принцип работы

Основные требования, предъявляемые к инструменту этого класса – строгое соблюдение параметров, заявленных в технических условиях или ТУ. Для этого потребуется высокоточная обработка элементов фрезы, которую удается реализовать лишь с помощью торцевого инструмента с большим набором зубьев. Высокая чистота выборки (до микрона) обеспечивается за счет специальных регулируемых резцовых вставок.

К особенностям их конструкции следует отнести наличие рабочих граней, представляющих собой отдельный твердосплавный резец.

Важно! При изготовлении вставок применяются такие сверхпрочные материалы, как алмазы, керамика, а также специальная кардная проволока и подобные им.

Большой ассортимент фрезерного инструмента, отличающегося конструктивными деталями, позволяет выбрать образец, подходящий для тех или иных условий обработки. Добавим, что по конструкции его принято делить на цельный и разборный.

Принцип работы состоит в точной выборке металла на наиболее сложных участках обрабатываемой заготовки, что позволяет придать ей нужную форму. После этого исходная болванка превращается в изделие или деталь, пригодную для дальнейшей обработки.

Классификация

Классифицировать известные типы фрезерной оснастки можно по следующим характерным признакам:

• Порядок расположения отдельных зубцов (резцов).
• Тип исполнения, определяемый ее конструкцией.
• Метод крепления режущих насадок, а также материал, используемый при их изготовлении.

По всей совокупности рассмотренных признаков инструменты данного класса делятся на червячные, цилиндрические и торцевые. Кроме того, они могут быть как отрезными, так и дисковыми; причем этим перечислением набор возможных типов не исчерпывается.

Рассмотрим каждую из указанных разновидностей более подробно.

Цилиндрические

Указанные в названии раздела изделия относятся к основным видам оснастки, востребованным при обработке особо сложных деталей и заготовок. Они предполагают два исполнения, отличающихся формой своих зубьев (последние бывают либо прямыми, либо винтообразными). Каждую из этих модификаций также следует рассмотреть отдельно.

С прямыми зубьями

Инструмент, в качестве режущих частей которого используются прямые зубья, востребован при обработке хорошо доступных участков в пределах заготовки, располагающейся параллельно линии размещения оснастки. Этот тип встречается крайне редко. Чаще всего предпочтение отдается образцам с винтовыми зубьями, отличающимся большей функциональностью.

С винтовыми зубьями

Зубья у оснастки этого типа располагаются по винтовой линии, имеющей заданный угол наклона. Указанный инструмент подходит больше для выборки материала на узких участках исходных заготовок.

Для уменьшения величины осевых нагрузок подходят фрезы, зубья которых выбраны под различными углами наклона рабочих граней.

Торцовые

Торцевые инструменты широко распространены наряду с цилиндрическими модификациями. Их характерный признак – вертикально ориентированная ось вращения, что определяет область их применения. Такая оснастка в основном востребована при обработке протяженных плоских поверхностей, с которых удаляется слой материала заданной толщины.

Одна из типичных представителей этого типа – так называемая «кукуруза», внешне очень напоминающая одноименный южный овощ.

Червячные

При использовании этого инструмента для нарезки зубчатых колес обработка осуществляется методом обката и точечного касания фрезеруемых плоскостей. Червячные фрезы делятся:

• на цельные и сборные;
• много- или однозаходные;
• с нешлифованными или специальными шлифованными зубьями.

Рассмотрим каждую из представленных разновидностей подробнее.

Одно- и многозаходные

По сравнению с образцами, посредством которых делается только один заход, многозаходные инструменты отличаются большей производительностью. С другой стороны при увеличении числа заходов снижается точность, что вынуждает применять эту разновидность лишь для черновой обработки.

Такие фрезы обеспечивают высокую точность шага нарезания, поскольку по одному и тому же месту делается несколько проходов.

Шлифовальные и нешлифовальные зубья

Изделия с высоким классом обработки (как одно-, так и многозаходные) применяются для шлифовки нарезаемых поверхностей. Все остальные виды инструмента, не обладающие нужной точностью, можно отнести ко второй разновидности.

Цельные и сборные фрезы

Первая из этих модификаций представлена в виде цельной заготовки из монолита инструментального материала. В то время как составная фрезерная оснастка делается из двух частей. Одна из них – режущая (из сверхпрочного материала), к которой приварен хвостовик, сделанный из конструкционной стали.

Дисковые

Данный вид инструмента используется с целью фрезерования небольших канавок и пазов. По своей конструкции фрезерная оснастка этого типа делится на пазовые образцы, а также на двусторонние и трехсторонние разновидности.

Двухсторонние

Особенностью двусторонней дисковой модификации является двойное размещение рядов зубьев. Помимо режущих элементов, располагающихся на торцевой части, она имеет резцы, размещенные непосредственно на поверхности.

Трехсторонние

У трехстороннего инструмента (в отличие от двухстороннего исполнения) режущие зубцы находятся сразу в трех местах. Они размещаются на каждом из торцов, а также на поверхности инструментального основания.

Пазовые

У этой разновидности инструмента зубья располагаются лишь на рабочей поверхности. Они в основном применяются при выборке не очень глубоких пазов. Одна из модификаций этого инструмента называется ласточкин хвост.

Отрезные

Данный тип фрезерных насадок выполняется в виде отрезного диска различного диаметра и толщины. Зубья дисков изготавливаются из твердосплавных материалов. Основная область их применения – работа в составе автоматов ЧПУ.

Концевые и угловые

Фрезы под названием «концевые» востребованы при необходимости фрезерования заготовок не только на станочном оборудовании, но и с применением ручного инструмента. Особенность концевых модификаций заключается в следующем:

1. Они выполняются заодно с поводком в виде хвостовика выбранной формы.
2. Для них не требуется дополнительная оснастка.

По своей конструкции они могут быть цельнометаллическими и с режущими вставками.

Отличительная черта угловых фрез состоит в том, что кромки резания на торце у них выполняются с наклоном. Они очень удобны для снятия прямоугольных фасок, а также для работы с наклонными поверхностями и угловыми пазами.

Монолитные

Цельнометаллические концевые фрезерные оснастки изготавливаются обычно из конструкционной стали. Они оснащены отводящими материал кольцевыми канавками, навитыми по спирали в ту или иную сторону.

С напаянными коронками

Фрезы с напаянными вставками подразделяются в свою очередь по типу наконечника из твердосплавных зубьев, который может иметь множество различных исполнений. Одно из самых распространенных – корончатый наконечник.

Для предварительной обработки

Отдельно выделяются концевые и угловые инструменты, востребованные при предварительном фрезеровании материала. Они, как правило, не отличаются точностью обработки, которая реализуется чистовыми фрезами.

Для финишной обработки

Для окончательной «зачистки» отдельной заготовки используется особый тип инструмента. Одна из известных разновидностей такой оснастки носит название «радиусные» фрезы.

С хвостовиком цилиндрического типа

Фрезерная оснастка этого типа востребована при обработке простых плоских поверхностей. Область ее применения крайне ограничена.

С хвостовиком конического типа

Указанная модификация более распространена в производстве, чем ее аналог с хвостовиком в форме цилиндра. Все его отличие от рассмотренного выше многообразия типов фрез состоит в форме рабочей части (хвостовика).

Фреза под Т-образные выемки

Инструмент для выемки материала указанной в названии формы – оптимальный вариант для обустройства специальных шлицев. Он присутствует в инструментальном комплекте большинства специалистов, которые на специальном жаргоне называют его фрезой грибкового типа.

Шпоночные

Данная разновидность оснастки по своему внешнему виду напоминает типовой стальной стержень с витковыми рабочими кромками на концевой части, которые делаются под небольшим углом к оси. Также на ней расположены неглубокие выемки, обеспечивающие формирование режущих кромок и позволяющие отводить стружки при фрезеровании. Его рабочая часть, углубляющаяся в обрабатываемый материал, может иметь различную длину.

Фасонные

Из названия этого инструмента следует, что он подойдет для обработки так называемых «фасонных» заготовок. Он также подходит для формирования фасочных кромок непропорциональных изделий, изготавливаемых методом протягивания.

Острая заточка

В соответствие с формой рабочей зоны фасонные фрезы бывают не только остроконечными, но и затылованными. Первые из них отличаются острой заточкой своих зубьев и легко поддаются корректировке.

Затылованные фрезы

В отличие от рассмотренных образцов такой инструмент востребован при обработке внутренних (скрытых) кромок. Его особенность – в том, что он с трудом поддается заточке и коррекции.

Сборные фрезы

Данный вид фрезерной оснастки состоит из частей, объединенных в единый инструментальный комплект. При необходимости ее рабочая часть заменяется новой вставкой или режущим наконечником.

Конические фрезы

Инструмент этого типа (его еще называют конусным) характеризуется наличием рабочей головки конической формы. Он встречается в исполнениях, отличающихся формой насадки. Многим специалистам хорошо знакома разновидность, известная под названием пальчиковая.

Сферические фрезы

Это тип фрез выполняется из монолита твердосплавного материала круглой формы. Их основное назначение – однопроходная обработка. Высокого качества фрезерования в этом случае удается достичь за счет специально обустроенных режущих кромок, находящихся на рабочей части и по бокам. Применение такой конструкции обеспечивает получение контурных выемок особой формы, достаточно глубоких пазов, а также фигурных уступов.

Нюансы выбора

Каждый тип рассмотренной в предыдущих разделах оснастки подходит для конкретных работ, так что его применение связано с определенным видом металлообработки. Так, в определенных ситуациях востребован монолитный фрезерный комплект, а иногда необходим инструмент со сменными пластинами.

При выборе подходящего для заданных условий типа оснастки рекомендуется учитывать следующие факторы:

• Объем фрезеровальных работ и их ассортимент.
• Качество обработки, в которой нуждается выбранная заготовка (первичная или вторичная).
• Тип и характеристики обрабатываемого металла.
• Конфигурация выборок, подготавливаемых при фрезеровании заготовок (обычная обработка, формирование пазов или отверстий и т. п.)

При выборе подходящего инструмента учитывается заданная точность обработки, позволяющая выдержать требуемые размеры.

Важно! Если потребуется выполнять однотипные операции, связанные с формованием контуров или фасонных выборок, внимание обращается на универсальные наборы фрезерного инструмента.

В заключительной части обзора отметим, что грамотный и взвешенный подход к выбору нужного комплекта оснасток позволит сэкономить не только на стоимости самого инструмента, но на расходе металла, выбираемого при обработке.