Введение

На фрезерных обрабатывающих центрах с ЧПУ можно изготавливать самые разные детали, отличающиеся как размерами, так и поверхностями, требующими обработки: плоскости, пазы, уступы и т.д. Рассмотрим наиболее распространенные виды корпусных фрез со сменными пластинами в разрезе возможности их использования для решения различных задач обработки.

Торцовые фрезы

Торцовая фреза

Торцовые фрезы предназначены для обработки больших по площади плоских поверхностей заготовок. Такие фрезы имеют ряд отличий от других видов корпусных фрез, которые позволяют выполнять обработку больших поверхностей с достаточной производительностью:

Торцовые фрезы имеют большой диаметр (от 40–50 мм и более). Чем больше диаметр, тем меньше проходов необходимо сделать для обработки всей плоскости. Однако следует учесть: чем больше диаметр — тем больше требуется мощность и крутящий момент шпинделя станка.
Большое количество зубьев. Чем больше зубьев — тем (при прочих равных) выше минутная подача — фреза быстрее пройдет по необходимой для выполнения обработки траектории. Часто можно сделать выбор торцовой фрезы одного диаметра с разным шагом зуба — крупным, нормальным, мелким. Крупный шаг — меньше зубьев, меньше нагрузка на шпиндель станка, ниже производительность; мелкий шаг — больше зубьев, больше нагрузка, выше производительность обработки.
Угол в плане. Распределение составляющих силы резания, возникающей при фрезеровании, зависит от величины угла в плане. Чем больше угол (ближе к 90°), тем большая сила будет воздействовать перпендикулярно оси вращения шпинделя на корпус фрезы, шпиндель станка, фрезерную оправку, с помощью которой, фреза закрепляется на станке. Это увеличивает риск возникновения вибраций, создает возможность отгибания инструмента во время обработки. Поэтому торцовые фрезы, часто имеют угол в плане порядка 45°, что позволяет более равномерно распределять составляющие силы резания вдоль и перпендикулярно оси вращения шпинделя.
Насадное крепление. Это жесткое и надежное крепление, хорошо передает большой крутящий момент. Иногда встречаются торцовые фрезы и с цилиндрическим хвостовиком.

Торцовая фреза насадная Торцовая фреза с цилиндрическим хвостовиком
Торцовые фрезы насадная и с цилиндрическим хвостовиком

Фрезы с углом 90°

Фреза с углом 90°
Фреза с углом 90°

Фрезы с углом в плане 90° — это, пожалуй, самый универсальный вид фрез, так как такими фрезами можно обрабатывать самые разные виды поверхностей: плоскую поверхность торца заготовки, вертикальные стенки и дно уступа или кармана, криволинейные поверхности. В ряде случаев одной фрезой можно выполнить большую часть работы по обработке заготовки.

Насадная фреза с углом 90°
Насадная фреза с углом 90°

Среди фрез с углом 90° для обработки плоскостей наиболее подходят насадные фрезы. Преимущества те же, что и у торцовых фрез: большой диаметр и количество зубьев, надежное крепление. Однако из-за угла в плане 90° производительность обработки такими фрезами ниже, чем торцовыми. Поэтому применение таких фрез целесообразно для небольших по площади плоских поверхностей.

В то же время угол 90° позволяет обрабатывать вертикальные стенки в несколько проходов по высоте с хорошим качеством. Это могут быть вертикальные поверхности карманов, уступов или боковой контур заготовки.

При использовании удлиненных фрезерных оправок можно осуществлять обработку на большую глубину.

Фреза с углом 90° с цилиндрическим хвостовиком
Фреза с углом 90° с цилиндрическим хвостовиком

Для обработки карманов небольшого размера или пазов можно выбрать концевые фрезы с углом°90° с цилиндрическим хвостовиком. Как правило, в отличие от насадных, такое исполнение корпусов фрез имеет меньший диаметр (порядка 16–32 мм). Хвостовик может иметь лыски или быть гладким — необходимо выбирать подходящую оправку для закрепления фрезы.

При сравнительно небольшом диаметре такие корпуса могут работать с большим вылетом, обрабатывать глубокие карманы, пазы. Однако большой вылет инструмента может вызывать его отгибание, увеличивает риск возникновения вибраций. Это следует учитывать при назначении параметров режима резания, не делать их слишком высокими.

Кроме того, такими фрезами можно обрабатывать и криволинейные поверхности, выполнять профильную обработку. Для этого предпочтительно выбирать сменные пластины с максимально возможным радиусом при вершине, чтобы уменьшить шаг между проходами для обеспечения требуемой шероховатости.

Длиннокромочная фреза
Длиннокромочные фрезы

Для обработки уступов, боковых поверхностей заготовки могут использоваться длиннокромочные фрезы. Их особенность в том, что один зуб фрезы образуется несколькими сменными режущими пластинами. Такие фрезы обеспечивают высокую производительность за счет обработки поверхности на большую глубину за один проход, однако и нагрузка на шпиндель станка велика.

Фреза с резьбовым креплением и хвостовиком HSK
Фрезы с резьбовым креплением и хвостовиком HSK

Стоит отметить, что фрезы (кроме насадного крепления или с помощью цилиндрического хвостовика) могут закрепляться и другим способом. Например, корпус фрезы может иметь хвостовик с наружной резьбой для крепления в соответствующей фрезерной оправке. Также существуют корпуса с хвостовиком, подходящим для непосредственного крепления в конусе шпинделя станка (например HSK).

Фрезы для профильной обработки

Фреза для профильной обработки
Фреза для профильной обработки

Под фрезами для профильной обработки подразумеваются фрезы с круглыми пластинами, которыми можно обрабатывать сложные криволинейные поверхности. Радиус круглых пластин, как правило, значительно больше, чем радиус при вершине пластин другой формы. При «построчной» обработке поверхности — чем больше радиус — тем меньшее количество проходов нужно сделать фрезе для получения заданной поверхности — тем выше производительность.

Насадная фреза для профильной обработки
Фрезы для профильной обработки насадная и с цилиндрическим хвостовиком

Корпуса фрез с круглыми пластинами могут быть различных исполнений: насадные, концевые с цилиндрическим хвостовиком и др. Следует отметить, что насадные фрезы с круглыми пластинами могут эффективно использоваться для обработки плоских поверхностей.

Фреза для профильной обработки со специальной пластиной
Фреза для профильной обработки со специальной пластиной

Для профильной обработки также существуют фрезы с одной пластиной специальной формы: пластина имеет две режущих кромки и образует полный радиус вершины фрезы. Фрезы такого типа имеют сравнительно небольшой диаметр и в ряде случаев могут быть экономичной заменой цельных твердосплавных сферических фрез.

Фрезы для высокоскоростной обработки

Фреза для высокоскоростной обработки
Фреза для высокоскоростной обработки

Отличительной особенностью фрез для высокоскоростной обработки (их еще называют «высокоскоростные фрезы», «high feed фрезы») — это возможность работать с гораздо более высокой подачей, чем другие виды фрез: подача может быть выше в 5–10 раз. Однако необходимо заметить, что при этом глубина резания у высокоскоростных фрез ниже. Тем не менее high feed фрезы обеспечивают высокую производительность обработки.

Возможность работы с высокой подачей обеспечивается установкой в корпус фрезы режущей пластины с небольшим углом в плане (порядка 10–20°). Угол в плане может обеспечиваться и геометрией самой пластины.

Преимущества небольшого угла в плане:

толстая стружка, которая могла бы образовываться при большой подаче и большом угле, становится более широкой и тонкой — уменьшается риск повреждения и поломки пластины;
большая составляющая силы резания направляется вдоль оси вращения шпинделя — меньше отгибание инструмента и риск возникновения вибраций.

Основной недостаток небольшого угла в плане — малая глубина резания, с которой может работать зуб фрезы.

Высокоскоростная фреза насадная Высокоскоростная фреза с цилиндрическим хвостовиком
Высокоскоростные фрезы насадная и с цилиндрическим хвостовиком

Аналогично другим видам корпусных фрез высокоскоростные фрезы могут иметь разное исполнение: насадные, с цилиндрическим хвостовиком и др. Стоит отметить, что небольшие по диаметру концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком могут эффективно применяться для черновой обработки небольших карманов и пазов вместо цельных твердосплавных фрез.

Производительность работы высокоскоростных фрез близка к производительности цельных, а экономичность выше, за счет использования сменных пластин.

Дисковые фрезы

Дисковая фреза

Дисковые фрезы предназначены для обработки глубоких пазов и отрезки частей заготовок. Впрочем, использование корпусных фрез со сменными пластинами для отрезки менее характерно.

Дисковые фрезы обладают большим диаметром и сравнительно небольшой толщиной, что позволяет использовать их для обработки с высокой производительностью узких и глубоких пазов, обработка которых другими видами фрез затруднена или невозможна.

Дисковая фреза снасадным креплением Дисковая фреза с креплением на оправке
Дисковые фрезы с насадным креплением и креплением на оправке

Существуют дисковые фрезы с универсальным насадным креплением и креплением на специальной оправке.

Прочие виды фрез

Конструкции корпусных фрез многообразны и не ограничиваются рассматриваемыми в данной статье наиболее популярными видами. Существуют, например, фрезы со сменными пластинами для обработки фасок, Т-образных пазов, нарезания резьбы и др.

Фасочная фреза

Заключение

Корпусные фрезы со сменными пластинами — это —универсальный и экономичный инструмент для фрезерных операций на станках с ЧПУ. Правильный выбор их конструкции и геометрии позволяет эффективно решать задачи черновой и чистовой обработки, повышать производительность и качество готовых деталей.

При подборе фрез важно учитывать не только форму и размеры обрабатываемой поверхности, но и параметры станка, режимы резания, а также особенности крепления инструмента. Использование оптимального типа фрезы для конкретной операции помогает снизить износ пластин, сократить время обработки и избежать дефектов.

Богатое разнообразие современных конструкций позволяет адаптировать технологический процесс под практически любые требования производства.

Виды фрез со сменными пластинами

Виды фрез со сменными пластинами