Концевое фрезерование: фрезы, операции и сравнение с торцевым фрезерованием

Концевое фрезерование подразумевает использование режущих инструментов с режущими кромками на конце и по бокам. Такие инструменты обычно используются на станках с ЧПУ для выполнения ряда операций —от черновой обработки до финишной обработки — путем перемещения по нескольким осям для создания трехмерных деталей.

Производительность концевой фрезы во многом определяется ее геометрией. Ключевые аспекты включают:

• Дизайн флейты: Количество канавок влияет на удаление стружки и качество обработки поверхности.
• Угол спирали: Оптимизирует усилия резания и минимизирует вибрацию.
• Покрытия: Увеличьте срок службы инструмента и производительность резания.

В этом руководстве объясняются основные принципы, выбор инструмента, параметры процесса и практическое применение концевого фрезерования. Оно также противопоставляет концевое фрезерование похожим процессам, таким как торцевое фрезерование— чтобы помочь производителям и инженерам выбрать правильный метод для своих проектов.

Что такое концевое фрезерование?

Концевое фрезерование — это процесс резки, в котором вращающийся инструмент, известный как концевая фреза, используется для удаления материала с заготовки. В отличие от сверл, которые только создают отверстия, концевые фрезы могут создавать сложные контуры, пазы и профили. Конструкция фрезы, которая имеет несколько режущих кромок по окружности и кончику, делает ее очень универсальной для черновая и чистовая обработка операций.

Материалы и отрасли промышленности

Фрезерование торцов является основополагающим процессом во многих отраслях промышленности. Оно применяется для обработки:

• Металлы (например, сталь и алюминий)
• пластики
• Дерево
• Камень
• композиты

Ключевые функции и приложения

Формование и удаление материала

Концевое фрезерование снимает материал слой за слоем для достижения точных размеров и сложных профилей. Это делает его незаменимым как для прототипирования, так и крупносерийное производство в таких отраслях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение и производство медицинских приборов.

Разнообразные задачи обработки

Обычно он используется для прорезки пазов, контурной обработки, облицовки и профилирования. Этот процесс может производить все: от простых пазов и карманов до сложных, смешанных форм на таких материалах, как металлы, пластик, дерево, камень и композиты.

Улучшение качества поверхности

Помимо формовки, концевое фрезерование часто применяется в качестве финишной обработки для улучшения качества поверхности после других, менее точных технологий, таких как литье или черновая резка.

Концевое фрезерование против традиционного фрезерования

Аспект	Концевое фрезерование	Традиционное фрезерование
Вращение инструмента	Вращается в том же направлении, что и движение подачи (обычно по часовой стрелке, если смотреть сверху).	Вращается в направлении, противоположном движению подачи (обычно против часовой стрелки, если смотреть сверху).
Силы резания	Сбалансированные силы за счет одновременного взаимодействия нижней и боковых режущих кромок.	Силы имеют тенденцию прижимать заготовку к рабочему столу, что может повлиять на точность.
Формирование стружки	Производит более мелкие, более управляемые стружки, которые легче удалять.	Образует более крупную, сплошную стружку, которую может быть сложнее эффективно удалить.
Типичные области применения	Идеально подходит для профильной резки, прорезки пазов, контурной обработки и сложных задач трехмерной обработки.	Обычно используется для облицовки, выравнивания и выравнивания плоских поверхностей.

Как работает процесс концевого фрезерования

Фрезерование торцов — это субтрактивный процесс обработки, используемый для удаления материала с заготовки с высокой точностью. Процесс начинается с надежного закрепления заготовки на рабочем столе или приспособлении станка, что обеспечивает устойчивость на протяжении всей операции. Вот пошаговый обзор того, как это работает:

1. Настройка и фиксация: Заготовка закрепляется на рабочем столе станка или приспособлении для предотвращения ее перемещения во время обработки.
2. Использование инструмента: Вращающаяся концевая фреза, разработанная с режущими кромками как снизу, так и по бокам, вступает в контакт с поверхностью заготовки. Шпиндель станка вращает концевую фрезу на высоких скоростях, что сводит к минимуму вибрации и обеспечивает чистый срез.
3. Контролируемое движение: Заготовка перемещается вокруг фиксированного режущего шпинделя рабочим столом. Движение точно контролируется либо опытным оператором, либо программой ЧПУ (числовое программное управление), которая задает скорость, подачу, глубину резания и общую траекторию инструмента.
4. Удаление материала: По мере вращения концевой фрезы и продвижения заготовки режущие кромки входят в контакт с материалом, удаляя стружку и постепенно придавая заготовке желаемую форму. Этот процесс может резать в нескольких направлениях одновременно, что делает его идеальным для создания сложных контуров, профилей, пазов и узких каналов.
5. Удаление стружки: Стружка, образующаяся в процессе резки, непрерывно удаляется из зоны резки. Это достигается либо системой эвакуации стружки станка, либо собственным движением концевой фрезы, что гарантирует чистоту рабочей зоны и минимизацию тепловыделения.
6. Точность и отделка: Концевое фрезерование не только эффективно удаляет материал, но и обеспечивает превосходную отделку поверхности на плоских и контурных поверхностях. При правильном выборе инструмента и контроле параметров процесс может достигать жестких допусков и высокой повторяемости, что делает его пригодным как для прототипирования, так и для крупносерийного производства.

Концевое фрезерование является универсальным и точная обработка процесс, который преобразует необработанные заготовки в детальные готовые компоненты путем тщательного контроля движения и взаимодействия вращающейся концевой фрезы с материалом.

Основные компоненты концевых фрезерных станков

Концевые фрезерные станки включают в себя несколько ключевых компонентов, которые работают в унисон, обеспечивая точную и эффективную обработку. Хотя эти станки имеют различные конфигурации и размеры, они имеют общие характеристики, необходимые для высококачественного удаления материала и формования:

1. Система крепления шпинделя и инструмента: Шпиндель — это вращающийся привод, приводящий в действие режущий инструмент, обычно закрепленный цанговым патроном.
2. Рабочий стол: Рабочий стол — это место, где зажимается или устанавливается заготовка. Он перемещается по нескольким осям (обычно X, Y и Z), чтобы точно расположить заготовку под режущим инструментом.
3. Направляющие и системы линейного перемещения: Высококачественные направляющие, такие как линейные подшипники или рельсы, обеспечивают плавное и точное перемещение рабочего стола и других компонентов станка.
4. Системы управления:
   • станки с ЧПУ: Системы ЧПУ, оснащенные панелью управления, на которой размещен программный интерфейс станка, позволяют операторам вводить данные G-код и параметры обработки, обеспечивающие точность и повторяемость.
   • Ручные машины: Они используют ручное управление и обычно оснащены 3-осевой системой измерения положения для прямого управления оператором.
5. Система охлаждения: Встроенная система охлаждения подает смазочно-охлаждающую жидкость как на инструмент, так и на заготовку.
6. Управление чипом: Для предотвращения скопления стружки в зоне резания станки оснащены транспортерами стружки или шнеками для удаления стружки.
7. Особенности безопасности: Для защиты операторов от летящего мусора и других опасностей часто устанавливаются кожухи с электрическими блокировками, что позволяет создать более безопасную рабочую среду.
8. Устройство смены инструмента: In Обрабатывающие центры с ЧПУ, автоматизированные устройства смены инструмента позволяют быстро заменять предварительно откалиброванные инструменты.
9. Захватные устройства: Различные зажимные устройства, такие как тиски и струбцины, фиксируют заготовку на рабочем столе.

Эти особенности позволяют концевым фрезерным станкам выполнять широкий спектр задач по обработке — от простых операций по торцеванию до сложного трехмерного контурирования, — обеспечивая при этом точность, эффективность и безопасность в современных производственных условиях.

Различные типы концевых фрез

Концевые фрезы бывают разных конструкций, каждая из которых подходит для определенных видов обработки. Выбор правильной концевой фрезы зависит от таких факторов, как тип материала, глубина резания, требования к чистоте поверхности и стратегия обработки. Ниже приведены наиболее распространенные типы мельниц используется в производстве:

Пример изображения	Тип	Описание	Главные преимущества	общие приложения
	Концевые фрезы с V-образными битами	Используется для гравировки и мелкой детализации.	Конический наконечник, острый кончик, доступен с различными углами (60°, 90°).	Гравировка текста, логотипов, декоративных узоров.
	Концевые фрезы с профилем «ласточкин хвост»	Создает пазы и соединения типа «ласточкин хвост».	Наконечник изогнут под углом, обычно 45°.	Деревообработка, изготовление соединений «ласточкин хвост».
	Квадратные концевые фрезы	Универсальная резка с острыми углами 90°.	Плоский наконечник, доступен в исполнениях с 2, 4 или несколькими канавками.	Прорезание пазов, профилирование, обработка острых кромок.
	Концевые фрезы для черновой обработки	Быстро удаляет большие объемы материала.	Крупный рисунок зубьев, множество канавок, большие углы наклона винтовой линии.	Первичная черновая обработка, высокая скорость съема материала.
	Концевые фрезы для закругления углов	Сглаживает острые внутренние углы.	Закругленный кончик, различные варианты радиуса.	Уменьшение точек напряжения, контурирование, отделка.
	Шаровые концевые фрезы	Используется для контурной и 3D-обработки.	Полусферический наконечник, плавное режущее действие.	Обработка галтелей, вогнутых поверхностей, криволинейных профилей.
	Чистовая концевая фреза	Обеспечивает высокое качество обработки поверхности и жесткие допуски.	Большой угол наклона спирали, оптимизированный для низких усилий резания.	Окончательная обработка высокоточных деталей.

Выбор правильной концевой фрезы?

Выбор правильной концевой фрезы зависит от задачи обработки, свойств материала и желаемого результата. чистота поверхности. Факторы, которые следует учитывать, включают:

Тип материала	Рекомендуемые концевые фрезы	Соображения
Липкие материалы (алюминиевые сплавы)	Концевые фрезы с большим углом наклона спирали и переменным профилем канавки.	Улучшает эвакуацию стружки.
Хрупкие материалы (керамика)	Специализированные низкоскоростные концевые фрезы.	Минимизируйте риск появления трещин.
Мягкие материалы (алюминий, пластик)	HSS, твердый сплав без покрытия, острозаточенные инструменты.	Предотвращайте скопление и плавление материала.
Абразивные материалы (композиты)	Инструменты с алмазным покрытием, PCD.	Не допускайте чрезмерного износа инструмента.
Жаропрочные сплавы	Концевые фрезы с покрытием (AlTiN, TiCN).	Уменьшите трение и выделение тепла.
Твердые материалы (сталь, титан)	Концевые фрезы с покрытием из карбида, DLC или AlTiN.	Высокая износостойкость и долговечность.

Преимущества и недостатки концевого фрезерования

Преимущества концевого фрезерования

• Обеспечивает жесткие допуски и повторяемость.
• Подходит для различных материалов и многократных операций.
• Можно создавать сложные профили, карманы и контуры.
• Снижает необходимость дополнительных отделочных операций.
• Черновые концевые фрезы обеспечивают быстрый съем материала.
• Повышает производительность при минимальном ручном вмешательстве.
• Для решения конкретных задач доступны различные концевые фрезы.

Недостатки концевого фрезерования

• Станки с ЧПУ и качественные инструменты стоят дорого.
• Твердые материалы и неправильные настройки сокращают срок службы инструмента.
• Влияет на производительность инструмента и качество обработки поверхности.
• Не подходит для глубоких резов за один проход.
• Программирование с ЧПУ и необходимы экспертные знания в области ручного труда.
• Ненадлежащее крепление заготовки может привести к вибрации и неточности.

Когда следует выбирать концевую фрезеровку

Вам следует рассмотреть возможность использования концевой фрезы, если ваша операция подразумевает сложную и точную резку, особенно в случаях, когда требуется высокая точность, возможность работы со сложной геометрией и эффективное удаление материала.

Ниже приведены типичные операции, требующие концевого фрезерования.

• Долбление
• оконтуривание
• погружение
• Профильное фрезерование
• Традиционная черновая обработка
• Трассирующее фрезерование и т.д.

Различия между торцевым и концевым фрезерованием

Как торцевое фрезерование, так и торцевое фрезерование являются важными процессами обработки, используемыми для удаления материала с заготовки. Хотя они имеют некоторые сходства, они предназначены для разных применений и предлагают различные преимущества и ограничения. Ниже приведено сравнение двух процессов:

Различия	Торцевое фрезерование	Концевое фрезерование
Описание	Торцевое фрезерование лучше всего подходит для быстрого удаления материала и получения плоских поверхностей.	Концевое фрезерование лучше подходит для сложных разрезов и глубоких элементов.
Используйте	Создает ровные поверхности, выравнивает края и делает карманы/углубления.	Вырезает пазы, карманы, профили и сложные геометрические формы.
Плюсы	– Более тонкая обработка поверхности (0.4 мкм Ra). – Быстрое удаление материала. – Подходит для различных материалов.	– Универсальность для различных разрезов и материалов – Может выполнять более глубокие разрезы, чем торцевое фрезерование – Идеально подходит для подробных характеристик
Минусы	– Ограниченная глубина реза (до 2.8 мм). – Можно обрезать только закругленные углы. – Требуется охлаждающая жидкость.	– Более медленная скорость подачи – Более дорогой и требует высокой скорости вращения шпинделя – Обеспечивает менее качественную отделку поверхности, чем торцевое фрезерование
Главные преимущества	– Работает на ровных поверхностях. – Обеспечивает среднюю чистоту поверхности. – Для некоторых приложений может быть выполнено за один проход, хотя обычно используется несколько проходов. – Подходит для инструментов большого диаметра. – Эффективно для быстрого удаления большого количества материала.	– Выполняет как осевые, так и перпендикулярные разрезы. – Создает широкий спектр сложных элементов (карманы, прорези и т. д.). – Может выполнять сложные и детальные разрезы. – Позволяет делать более глубокие разрезы по сравнению с торцевым фрезерованием. – Требует более медленной скорости подачи по сравнению с торцевым фрезерованием.

Заключение

Понимая основы процесса, выбирая правильные инструменты и параметры и идя в ногу с технологическими достижениями, производители могут оптимизировать свои операции и поддерживать конкурентное преимущество. Сравниваете ли вы торцевое фрезерование с торцевым фрезерованием или устраняете неполадки при обработке, идеи в этом руководстве обеспечивают надежную основу для овладения искусством и наукой торцевого фрезерования.

At бойы, мы фокусируемся на предоставлении высококачественных, точных Услуги фрезерования с ЧПУ. Наша команда экспертов гарантирует, что ваши проекты будут оптимизированы для выбора материалов и отделки. Благодаря передовым станкам с ЧПУ мы работаем как с индивидуальными, так и со сложными проектами, предлагая быстрый цикл от прототипов до полномасштабного производства.