Что такое концевая фреза по металлу

Что такое концевая фреза по металлуСодержание

Концевые фрезы [ править | править код ]

Что такое концевая фреза по металлу

Концевая фреза (end mill) — это режущий инструмент, используемый в промышленных фрезерных станках. Она отличается от сверла применением, геометрией и производством. В то время как сверло может работать только в осевом направлении, концевые фрезы в общем случае могут работать во всех направлениях, хотя некоторые из них не могут работать в осевом направлении. Концевые фрезы отличаются креплением в шпинделе фрезерного станка. Крепление фрез в шпинделе станка производят при помощи цилиндрического или конического хвоста.

Концевые фрезы подразделяют на:

  • концевые обыкновенные с неравномерным окружным шагом зубьев, с цилиндрическим и коническим хвостовиками;
  • концевые, оснащённые коронками и винтовыми пластинками из твёрдого сплава;
  • концевые шпоночные с цилиндрическим и коническим хвостовиками;
  • шпоночные, оснащённые твёрдым сплавом;
  • концевые для Т-образных пазов;
  • концевые для сегментных шпонок.

Фрезы с плоским торцом [ править | править код ]

Фрезы с плоским торцом используются для раскроя, выборки, черновой обработки. Кончик фрезы имеет «П» образную форму. Диаметр хвостовика от 0.2 мм. Диаметр рабочей части от 0.2 мм. В ряде случаев имеет угловые скругления с радиусом до 0.5 мм. Количество зубьев варьируется от 1 до 6. Направление витков для отвода стружки может иметь разные направления: правое (стружка вверх), левое (стружка вниз), прямое (стружка по вектору движения), гибридное (правое с одним витком влево).

Сфера применения зависит от количества зубьев:

  • фреза с плоским торцом одним зубом используется для чёрной обработки, раскроя;
  • фреза с плоским торцом двумя зубьями используется для черновой, получистовой обработки и раскроя;
  • фреза с плоским торцом с количеством зубьев более трёх используется для выборки, получистовой и чистовой обработки мягких металлов, стали, углеродистой и легированной стали.

Угловые фрезы [ править | править код ]

Угловые фрезы находят применение преимущественно для фрезерования канавок. Они бывают:

Одноугловые фрезы применяют для фрезерования прямых канавок на фрезах и другом инструменте.

Двухугловые несимметричные фрезы применяют для фрезерования прямых и винтовых канавок, а симметричные для фрезерования канавок фасонных фрез.

Дисковые фрезы [ править | править код ]

Что такое концевая фреза по металлуФрезы со сферическим торцом [ править | править код ]

В металлообработке фрезы со сферическим торцом используются для изготовления и др. деталей сложной формы. Таких, как штампы, пресс-формы, лопатки турбин и т. д. Хотя чаще фрезы со сферической головкой изготавливаются цельнотвердосплавными (монолитными), но встречаются и варианты со сменными пластинами.

В деревообработке фрезы со сферическим торцом используются при изготовлении 3D-изделий (высокохудожественная фрезеровка) при производстве мебели, резных изображений (картин, икон), элементов декора и т. п. В последнее время часто используют конические фрезы со сферическим торцом для 3D-фрезерования.

См. также [ править | править код ]

  • Медиафайлы на Викискладе
Читайте также:  Изображение резьбы на чертеже в разрезе

Производство [ править | править код ]

Фрезы изготавливают из прочных сплавов. Заготовки режутся из прутка необходимого диаметра и проходят механическую обработку на токарном и фрезерном станках. После чего заготовки подвергают термообработке в солевых банях при температуре от 650° до 1200 °C. Конечный вид фрезе придаёт чистовая обработка на шлифовальном станке.

Покрытия [ править | править код ]

В 1980-х годах для уменьшения износа и трения, кроме иных методов упрочнения, начинается применение износостойких покрытий. В основном, это покрытия из:

  • AlTiN (нитрид алюминия-титана)
  • Напыление нитрида титана (TiN) (золотисто-жёлтое покрытие)
  • Напыление цианида титана (TiCN — голубовато-серое покрытие)
  • Вакуумное напыление TiAlN (темно-фиолетовое покрытие)
  • Напыление нитрида алюминия-титана-хрома (TiAlCrN — PVD покрытие)
  • Финишное плазменное упрочнение (покрытие Pateks) — прозрачное алмазоподобное покрытие.

Назначение и типы фрез

Фрезерование является одним из наиболее распространенных методов обработки. По уровню производительности фрезерование превосходит строгание и в условиях крупносерийного производства уступает лишь наружному протягиванию. Кинематика процесса фрезерования характеризуется быстрым вращением инструмента вокруг его оси и медленным движением подачи. Движение подачи при фрезеровании может быть прямолинейно-поступательным, вращательным, либо винтовым. При прямолинейном движении подачи фрезами производится обработка всевозможных цилиндрических поверхностей: плоскостей, всевозможных пазов и канавок, фасонных цилиндрических поверхностей (рис. 84).

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 84. Схемы фрезирования

При вращательном движении подачи фрезерованием обрабатываются поверхности вращения, а при винтовом движении подачи — всевозможные винтовые поверхности, например, стружечные канавки инструментов, впадины косозубых колес и т. п.

Фреза представляет собой исходное тело вращения, которое в процессе обработки касается поверхности детали, и на поверхности которого образованы режущие зубья. Форма исходного тела вращения зависит от формы обработанной поверхности и расположения оси фрезы относительно детали. Меняя положение оси инструмента относительно обработанной поверхности, можно спроектировать различные типы фрез, предназначенных для изготовления заданной детали.

Основные части фрез и элементы их режущей части показаны на рис. 85.

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 85. Элементы фрез

Многообразие операций, выполняемых на фрезерных станках, обусловило разнообразность типов, форм и размеров фрез.

Цилиндрические фрезы

Цилиндрические фрезы применяются на горизонтально-фрезерных станках при обработке плоскостей. Эти фрезы могут быть с прямыми и винтовыми зубьями. Фрезы с винтовыми зубьями работают плавно; они широко применяются на производстве. Фрезы с прямыми зубьями используются лишь для обработки узких плоскостей, где преимущества фрез с винтовым зубом не оказывают большого влияния на процесс резания. При работе цилиндрических фрез с винтовыми зубьями возникают осевые усилия, которые при угле наклона зуба ОМЕГА = 30 -:- 45* достигают значительной величины. Поэтому применяют цилиндрические сдвоенные фрезы (рис. 86), у которых винтовые режущие зубья имеют разное направление наклона. Это позволяет уравновесить осевые усилия, действующие на фрезы, в процессе резания. В месте стыка фрез предусматривается перекрытие режущих кромок одной фрезы режущими кромками другой. Цилиндрические фрезы изготовляются из быстрорежущей стали, а также оснащаются твердосплавными пластинками, плоскими и винтовыми.

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 86. Цилиндрические сдвоенные фрезы

Торцовые фрезы

Торцовые фрезы широко применяются при обработке плоскостей на вертикально-фрезерных станках. Ось их устанавливается перпендикулярно обработанной плоскости детали. В отличие от цилиндрических фрез, где все точки режущих кромок являются профилирующими и формируют обработанную поверхность, у торцовых фрез только вершины режущих кромок зубьев являются профилирующими. Торцовые режущие кромки являются вспомогательными. Главную работу резания выполняют боковые режущие кромки, расположенные на наружной поверхности.

Так как на каждом зубе только вершинные зоны режущих кромок являются профилирующими, формы режущих кромок торцовой фрезы, предназначенной для обработки плоской поверхности, могут быть самыми разнообразными. В практике находят применение торцовые фрезы с режущими кромками в форме ломаной линии либо окружности. Причем углы в плане Ф на торцовых фрезах могут меняться в широких пределах. Наиболее часто угол в плане Ф на торцовых фрезах принимается равным 90° или 45—60°. С точки зрения стойкости фрезы его целесообразно выбирать наименьшей величины, обеспечивающей достаточную виброустойчивость процесса резания и заданную точность обработки детали.

Торцовые фрезы обеспечивают плавную работу даже при небольшой величине припуска, так как угол контакта с заготовкой у торцовых фрез не зависит от величины припуска и определяется шириной фрезерования и диаметром фрезы. Торцовая фреза может быть более массивной и жесткой, по сравнению с цилиндрическими фрезами, что дает возможность удобно размещать и надежно закреплять режущие элементы и оснащать их твердыми сплавами. Торцовое фрезерование обеспечивает обычно большую производительность, чем цилиндрическое. Поэтому в настоящее время большинство работ по фрезерованию плоскостей выполняется торцовыми фрезами.

Дисковые фрезы

Дисковые фрезы пазовые, двух- и трехсторонние (рис. 87) используются при фрезеровании лазов и канавок. Пазовые дисковые фрезы имеют зубья только на цилиндрической поверхности ‘и предназначены для обработки относительно неглубоких пазов (рис. 87, а). Для уменьшения трения по торцам на пазовых фрезах предусматривается вспомогательный угол в плане ф1, порядка 30’, т. е. толщина фрезы делается на периферии больше, чем в центральной части у ступицы. Важным элементом пазовой фрезы является ее толщина, которая выполняется с допуском 0,04—0,05 мм. По мере стачивания зубьев, в результате поднутрения, толщина фрезы уменьшается. Однако это не имеет практического значения, так как величина уменьшения невелика.

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 87. Дисковые фрезы для обработки пазов

Дисковые двухсторонние (рис. 87, б) 0 трехсторонние (рис. 87, в) фрезы имеют зубья, расположенные не только на цилиндрической поверхности, но и на одном или обоих торцах. Главные режущие кромки располагаются на цилиндре. Боковые режущие кромки, расположенные на торцах, принимают незначительное участие в резании и являются вспомогательными. Дисковые фрезы имеют прямые или наклонные зубья. У фрез с прямыми зубьями на торцовых кромках передние углы равны нулю, что ухудшает условия их работы. Чтобы получить у двухсторонних фрез на боковых кромках положительные передние углы, применяются фрезы с наклонными зубьями. С этой же целью трехсторонние фрезы выполняются с разнонаправленными зубьями (рис, 87, г). Они работают всеми зубьями, расположенными на цилиндре. На торцах же половина зубьев, имеющих отрицательные передние углы, срезана.

Читайте также:  Перила для лестницы из металла на улице

Однако эти фрезы обладают высокой производительностью, несмотря на частично срезанные зубья.

Для прорезания узких пазов и шлицев на деталях, а также разрезания материалов применяются топкие дисковые фрезы, которые называют пилами. У таких фрез поочередно то с одного, то с другого торца затачиваются фаски под углом 45*. Фаска срезает обычно 1/5—1/3 длины режущей кромки. Поэтому каждый зуб срезает стружку, ширина которой меньше ширины прорезаемого паза. Это позволяет более свободно размещаться стружке во впадине зуба и улучшает ее отвод. При ширине среза, равной ширине паза, торцы стружки соприкасаются с боковыми сторонами прорезаемого паза, что затрудняет свободное завивание и размещение стружки во впадине зуба и может привести к заклиниванию зубъев и поломке фрезы.

Угловые фрезы

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 88. Угловые фрезы

Угловые фрезы (рис. 88) используются при фрезеровании угловых пазов и наклонных плоскостей. Одноугловые фрезы (рис. 88, а) имеют режущие кромки, расположенные на конической поверхности и торце. Двухугловые фрезы (рис.88, б) имеют режущие кромки, расположенные на двух смежных конических поверхностях. Угловые фрезы находят широкое применение в инструментальном производстве для фрезерования стружечных канавок различных инструментов. В процессе работы одноугловыми фрезами возникают осевые усилия резания, так как срезание металла заготовки производится в основном режущими кромками, расположенными на конической поверхности. У двухугловых же фрез осевые усилия, возникающие при работе двух смежных угловых кромок зуба, несколько компенсируют друг друга, а при работе симметричных двухугловых фрез (рис. 88, в) они взаимно уравновешиваются. Поэтому двухугловые фрезы работают более плавно. Угловые фрезы малых размеров изготовляются концевыми (рис. 89) с цилиндрическим или коническим хвостовиком.

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 89. Концевая угловая фреза

Толщина среза угловых фрез изменяется по длине кромки. Она имеет максимальное значение на вершине зуба и уменьшается при удалении от нее, вдоль режущей кромки, т. е. при уменьшении радиуса рассматриваемой точки кромки. Это может привести к тому, что участками кромок, расположенными у малых торцов, могут срезаться незначительные толщины среза, соизмеримые с радиусом округления режущей кромки. Это неблагоприятно отражается на характере протекания процесса резания, так как при значительных отрицательных передних углах на радиусе округления в зоне контакта наблюдаются значительный нагрев, большие усилия и быстрый износ инструмента. Чтобы на этих участках обеспечить нормальные условия работы, целесообразно уменьшить число работающи х зубьев вдвое, срезая их через один зуб. Необходимость уменьшения числа зубьев на малых диаметрах иногда вызывается тем, что при проектировании угловых фрез возникают затруднения в выборе числа зубьев, В зоне, расположенной ближе к центру трудно бывает разместить число зубьев, равное числу зубьев на вершине фрезы. Это объясняется большой разницей в окружных шагах зубъев на наибольшем и наименьшем диаметрах фрезы. Зубья, расположенные на меньшем диаметре, получаются небольшими по высоте, что может привести к забиванию канавок стружкой. Вершину угловой фрезы необходимо закруглять во избежание быстрого износа.

Концевая фреза

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 90. Концевая фреза

Концевые фрезы (рис. 90) применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком. У этих фрез основную работу резания выполняют главные режущие кромки, расположенные на цилиндрической поверхности, а вспомогательные торцовые режущие кромки только зачищают дно канавки. Такие фрезы, как правило, изготовляются с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев доходит до 30—45*. Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки.

Шпоночные фрезы

Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двухзубые фрезы (рис. 91). Рассматриваемые шпоночные фрезы, подобно сверлу, могут углубляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки. В момент осевой подачи основную работу резания выполняют торцовые кромки. Одна из них должна доходить до оси фрезы, чтобы обеспечить сверление отверстия.

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 91.Шпоночные фрезы

Переточка таких фрез производится по задним поверхностям торцовых кромок, поэтому при переточках их диаметр сохраняется неизменным.

Фрезы для обработки Т-образных пазов

Для обработки Т-образных пазов, часто встречающихся в станкостроении, применяют Т-образные фрезы (рис. 92).

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 92. Фреза для обработки Т-образных пазов

Они работают в тяжелых условиях и часто ломаются, что объясняется затрудненным отводом стружки. Каждый зуб работает два раза за один оборот фрезы. Такие фрезы делаются с разнонаправленными зубьями и имеют поднутрения с углом Ф1 = 1°30′-:- 2* на обоих торцах. С целью улучшения условий размещения стружки производят заточку фасок на зубьях то с одного, то с другого торца под углом 30° и шириной 0,5 мм.

Фасонные фрезы

Фасонные фрезы получили значительное распространение при обработке разнообразных фасонных поверхностей. Преимущества применения фасонных фрез особенно сильно проявляются при обработке заготовок с большим отношением длины к ширине фрезеруемых поверхностей. Короткие фасонные поверхности в условиях крупносерийного производства лучше обрабатывать протягиванием.

Фасонные фрезы по конструкции зубьев разделяются на фрезы с затылованнымп зубьями и фрезы с остроконечными (острозаточенными) зубьями.

Что такое концевая фреза по металлу
Рас. 93. Фасонная затылованная фреза

Фасонные затылованые фрезы (рис. 93) имеют плоскую переднюю поверхность, по которой перетачиваются в процессе эксплуатации. Новой и переточенной фрезой можно обрабатывать одни и те же детали, если форма фасонной режущей кромки при переточках не изменяется. Это обеспечивается за счет выбора соответствующей формы задней поверхности зуба фрезы.

Задняя поверхность зуба затылованной фрезы с передним углом V = 0 — это совокупность фасонных режущих кромок, постоянных по форме и размещенных в радиальных плоскостях Р на различных расстояниях от оси фрезы. При переходе от передней плоскости новой фрезы к спинке зуба расстояние от оси до режущей кромки уменьшают, чтобы обеспечить получение положительных задних углов на режущей части. Фасонные фрезы с остроконечными зубьями (рис. 94), в отличие от затылованных фрез, затачивают по задним поверхностям зубьев. Остроконечные фасонные фрезы дают более чистую поверхность, имеют повышенную стойкость по сравнению с затылованными фасонными фрезами. Однако изготовление и переточка этих фрез требуют специальных приспособлений и копировальных устройств, обеспечивающих получение точного контура фасонных режущих кромок как при их изготовлении, так и при их перетачивании. Поэтому фасонные фрезы с остроконечными зубьями применяются в условиях крупносерийного и массового производства.

Читайте также:  Расчет шкалы на нониусе угломера

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 94. Фасонная фреза с остроконечными зубьями

Находят применение также сборные фасонные фрезы, у которых требуемый фасонный профиль создается как огибающая кривая к совокупности простых по форме кромок отдельных ее режущих элементов. Так на рис. 95 приведена конструкция сборной фасонной фрезы с круглыми пластинками твердого сплава для обработки профиля железнодорожных колес. Фреза состоит из корпуса, в пазах которого крепятся рейки 2 с закрепленными на них круглыми твердосплавными пластинами диаметром 12—16 мм. Для получения необходимой чистоты обработанной поверхности гнезда под пластинки на смежных рейках смещены относительно друг друга на 1,5—2,0 мм.

Что такое концевая фреза по металлу
Рис. 95.Сборная фасонная фреза

Обработка фрезерованием является одним из традиционно популярных технологических методов связанных с резанием материалов. При фрезеровании используются такие движения подачи как: линейные, вращательные и даже винтовые.

Используя прямолинейные подачи станка, производится технологическая обработка параллельных плоских и угловых поверхностей, вспомогательных пазов и канавок, фасонных специальных поверхностей и прочего.

В целом на фрезерном станке выполняется большое количество технологических операций требующих наличия различной оснастки и разных типов режущего инструмента.

Торцовые фрезы

Фрезы данного типа используются при обработке, как открытых плоскостей, так и поверхностей расположенных около уступов. Обычно торцовые фрезы изготавливаются цельными, а так же сборными в зависимости от конструктивных особенностей.

Что такое концевая фреза по металлу

В рабочем положении ось торцевой фрезы расположена перпендикулярно по отношению к обрабатываемой плоскости. Главным отличием торцевых фрез от цилиндрических является тот факт, что у последних формирование обрабатываемой поверхности ведётся за счёт всех режущих кромок, а у первых только вершинами.

По сравнению с цилиндрическими фрезами, торцевые фрезы обладают существенно большей производительностью. По этой причине большинство фрезерных работ связанных с плоскостями выполняется торцовыми фрезами.

Цилиндрические фрезы

Фрезы цилиндрической формы уступают по производительности торцевым фрезам, и по этой причине они реже используются. Материалом для цилиндрических фрез служит быстрорежущая сталь. Эти фрезы также оснащаются твердосплавными пластинами. Стоит отметить, что цилиндрические фрезы конструктивно могут быть изготовлены как цельными, так и составными.

Что такое концевая фреза по металлу

Концевые фрезы

При помощи концевых фрез можно выполнять множество технологических операций Обычно их используют для механической обработки плоскостей и торцов, открытых и закрытых пазов и пр.

Для закрепления фрез используются цанговые патроны, если фреза с цилиндрическим окончанием или оправки для фрез с коническим хвостовиком.

Что такое концевая фреза по металлу

Особенность работы концевых фрез заключается в том, что режущие кромки, имеющиеся на цилиндрической поверхности, выполняют основную работу по отделению металла с обрабатываемой поверхности, а режущие кромки, расположенные с торца, выполняют вспомогательную функцию. Зубья подобных фрез, как правило, имеют спиральную форму или наклонную.

Шпоночные фрезы

К числу концевых фрез относятся и так называемые шпоночные фрезы. Специфика работы этого инструмента с двумя зубьями заключается в обработке шпоночных отверстий. Шпоночные фрезы способны углубляться в обрабатываемый материал подобно сверлу, а затем двигаться по заданной траектории образуя тем самым отверстие в форме канавки.

Что такое концевая фреза по металлу

Дисковые прорезные и отрезные фрезы

Дисковые фрезы, которые могут выбираться для работы, как отрезные, так и прорезные применяют для обработки различных конструктивных элементов деталей. Ими фрезеруют небольшие плоские поверхности, уступы различного назначения, прорезают шлицы у винтов, отрезают заготовки и пр.

Что такое концевая фреза по металлу

Пазовые дисковые фрезы

Данные дисковые фрезы используются, когда нужно обрабатывать неглубокие пазы или канавки. Заточка пазовых дисковых фрез выполняется только по внешней цилиндрической поверхности.

Что такое концевая фреза по металлу

Пазовая дисковая фреза

Дисковые трехсторонние фрезы

Особенностью дисковых трёхсторонних фрез является то, что помимо главных режущих кромок расположенных на цилиндрической поверхности, у данного типа инструмента режущие кромки имеются и на торцах. Последние участвуют в процессе резания как вспомогательные элементы и выполняют незначительную функцию.

Что такое концевая фреза по металлу

Дисковые трехсторонние фрезы

Фрезы для обработки Т-образных пазов

В промышленном станкостроении особенно в конструкциях фрезерных станков часто можно встретить специальные Т -образные пазы для соответствующих крепёжных элементов, вставляемых в них. Обработка подобных пазов осуществляется сначала концевыми фрезами, а за тем специальными Т -образными. Эти фрезы работают в жестких условиях и не редко ломаются, так как отвод стружки существенно затруднён. В процессе работы Т -образной фрезы её каждый зуб врезается в обрабатываемую поверхность дважды за один оборот. Такие фрезы обычно изготавливаются с зубьями, имеющими боковые режущие кромки направленными в разные стороны поочерёдно.

Что такое концевая фреза по металлу

Фреза для Т-образных пазов

Угловые фрезы

Данные фрезы применяются при фрезеровании плоскостей с некоторым наклоном и специальных пазов имеющих угловую форму. Угловые фрезы могут быть одноугловыми в случае, когда одни режущие кромки образуют коническую поверхность, а другие расположены на торце и двухугловые в случае расположения режущих кромок по смежным коническим поверхностям. Эти разновидности фрез, как правило, используются для обработки стружкоотводящих канавок в инструментальном производстве, обработке пазов типа ласточкин хвост и прочего.

Что такое концевая фреза по металлу

Что такое концевая фреза по металлу

Фреза для ласточкиного хвоста

Фасонные фрезы

На фрезерных станках можно обрабатывать профиля с фасонным сечением с помощью специально предназначенных для этого фрез.

Что такое концевая фреза по металлу

Фасонные фрезы целесообразно использовать при обработке фасонных поверхностей при условии, когда длина детали значительно превышает её ширину.

Если обрабатываемые фасонные поверхности имеют незначительную длину их можно обрабатывать протягиванием или иным технологическим методом.