Фрезерные станки: типы, материалы и советы по выбору

Фрезерные инструменты используются для удаления материала с поверхности заготовки, помогая придать металлу или пластику желаемую форму. Эти инструменты бывают разных конструкций и размеров, каждый из которых подходит для определенной задачи. В этом руководстве мы познакомим вас с различными виды фрезерования фрезы, материалы, из которых они изготовлены, и практические советы по выбору подходящего инструмента для вашего проекта.

Что такое фрезерный инструмент?

Фрезы — это вращающиеся инструменты, прикрепленные к фрезерным станкам. Эти станки вращают фрезу на высоких скоростях, одновременно подавая ее в заготовку для удаления материала. Цель состоит в том, чтобы придать заготовке форму, срезав нежелательные области, как на поверхности, так и в глубине материала.

Как работают фрезы во фрезерных станках

Фреза функционирует, вращаясь с высокой скоростью, в то время как режущие кромки на ее периферии и торце входят в зацепление с заготовкой. В отличие от сверла, которое режет только в осевом направлении, многие фрезы могут снимать материал в нескольких направлениях благодаря своим канавкам — или спиральным канавкам — которые отводят стружку из зоны резания.

Типичная фрезерная установка удерживает резец в шпинделе, который может принимать однозубые или многозубые инструменты. Заготовка перемещается относительно резца вдоль одной или нескольких осей — часто X, Y и Z — для выполнения таких операций, как прорезание пазов, торцевание, профильное фрезерованиеи контурная обработка. Современные фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) могут синхронизировать эти оси с точностью, что позволяет обрабатывать сложные трехмерные формы.

Типы фрезерных инструментов

Производители делят фрезы на несколько категорий в зависимости от их формы, ориентации режущих кромок и предполагаемого применения. Шесть основных категорий:

1. Торцевые фрезы
2. Летучие резаки
3. Конец Миллс
4. Фрезы с Т-образными пазами
5. Формовочные мельницы
6. продольно-резательные пилы

Каждая категория содержит специализированные подтипы, предназначенные для определенных задач. В следующих разделах эти параметры описываются подробно.

Торцевые фрезы

Торцевые фрезы имеют несколько гнезд для вставок по внешнему диаметру. Каждая вставка имеет режущую кромку, которая входит в зацепление с заготовкой во время горизонтального реза. Торцевое фрезерование обеспечивает плоские, ровные поверхности на больших площадях. Вставки располагаются на периферии фрезы, что позволяет инструментам большого диаметра снимать широкие полосы материала за меньшее количество проходов. Операторы часто выбирают торцевые фрезы для первичной обработки поверхности и удаления большого количества материала.

Летучие резаки

Летучие катера состоят из одного или двух одноточечных режущих инструментов, установленных на вращающейся оправке. Они работают во многом как токарный инструмент, разрезающий поверхность заготовки. Летучие фрезы оставляют характерную фестончатую отделку, которую машинисты могут минимизировать, используя малые значения глубины резания и более высокие скорости шпинделя. Летучие фрезы подходят для легких операций торцевого фрезерования, особенно в цехах, где стоимость инструмента должна оставаться низкой.

Подтипы включают:

1. Роторные резцы для резьбы по дереву

Вращающийся резак-летучая фреза имеет небольшую вращающуюся головку инструмента вместо простого острия. Эти резцы вырезают сложные узоры на дереве или пластике. Эти резцы также гравируют неглубокие узоры на стекле или мягких материалах.

2. Многослойные вращающиеся фрезы

Многослойный летучий резак удерживает несколько вращающихся наконечников на одной и той же руке. Эти резаки режут несколько слоев тонкого материала, например, ткани или композитных листов, за один проход. Эти резаки сохраняют профиль реза без искажений.

3. Точечные фрезы

Фреза-летучая точечная фреза использует один наконечник из карбида или быстрорежущей стали. Эти инструменты режут крошечным наконечником, обеспечивая высокое качество отделки и минимальное дрожание.

Конец Миллс

An концевая фреза имеет несколько режущих кромок на конце и по бокам. Эти инструменты могут резать аксиально (в заготовку) и радиально (вдоль стороны). Эти особенности делают концевые фрезы более универсальными, чем сверла, которые режут только аксиально.

Существуют различные подтипы концевых фрез:

1. Плоские (квадратные) концевые фрезы

Фреза с плоским концом, также называемая квадратной концевой фрезой, имеет прямую режущую кромку под углом 90 градусов к ее сторонам. Эти инструменты выполняют операции прорезки пазов, профилирования и врезания. Эти инструменты создают четкие углы и плоские дна в карманах.

2. Концевые фрезы для скругления углов

Концевая фреза для скругления углов имеет небольшой радиус на кончике. Эти фрезы создают слегка скругленные края на профиле детали. Эти скругленные края помогают повысить прочность детали и уменьшить концентраторы напряжений.

3. Концевые фрезы со сферическим концом

Концевые шаровидные фрезы имеют закругленный кончик. Механики используют их для обработки 3D-контуров и криволинейных поверхностей, поскольку круглое дно оставляет гладкую поверхность. Шаровидная форма равномерно распределяет силы резания и уменьшает гребни на заготовке.

4. Радиусные концевые фрезы

Радиусная концевая фреза имеет закругленные углы по краям. Эти инструменты снижают концентрацию напряжения на резце и углах заготовки. Эти особенности помогают предотвратить сколы и продлить срок службы инструмента.

5. Концевые фрезы с угловым радиусом

Концевая фреза с угловым радиусом, иногда называемая фрезой-дробиком, имеет несколько зубчатых канавок и выраженный радиус. Эти инструменты удаляют большие объемы материала при черновой обработке. Эти фрезы достигают высоких скоростей подачи и оставляют грубую поверхность, которую зачищают большинство финишных инструментов.

6. Концевые фрезы с подрезкой (леденцовыми)

Подрезающая концевая фреза, также известная как леденцовая фреза, имеет сферическую режущую часть, смещенную относительно центральной линии инструмента. Эти фрезы погружаются в заготовки для обработки подрезов и скрытых элементов.

Фрезы с Т-образными пазами

Фрезы для Т-образных пазов, также известные как фрезы Вудраффа, вырезают Т-образные пазы в заготовках. Наклонные зубья на периферии создают дно и вертикальные стенки паза. Производители обычно используют эти фрезы для подготовки пластин крепления, столов станков и структурных опор, требующих надежных головок болтов или скользящих шпонок.

Формовочные мельницы

Фрезерование формы Фрезы имеют уникальные профили, которые соответствуют желаемому контуру на заготовке. Обработка винтовых зубчатых колес, полостей пресс-форм и подробных контуров зависит от фасонных фрез. Подтипы включают:

1. Фрезы для закругления углов

Угловые радиусные фрезы, также называемые радиусными фрезами, режут закругленные профили и фаски. Механики используют их для декоративных кромок и переходных элементов.

2. Фрезы с вставными зубьями

Фреза со вставными зубьями использует сменные карбидные или стальные вставки, установленные на стальном корпусе. Эти фрезы обеспечивают простоту обслуживания и быструю индексацию при износе зуба.

3. Фрезы выпуклой формы

Фреза выпуклой формы имеет профиль, изогнутый наружу. Эти фрезы производят внутренние канавки на заготовке. Эти формы появляются в декоративных молдингах и механических кулачках.

Пилы для продольной резки металла

Продольная пила — это тонкий дисковый резак, который режет материал. Эти инструменты отлично подходят для резки узких пазов и отрезания частей заготовки. Вариации включают:

1. Цилиндрические фрезы

Это толстые прорезные пилы, имеющие только периферийные зубья, предназначенные для интенсивной прорезки пазов и высокой скорости съема материала.

2. Продольно-фрезерные пилы

Простая прорезная пила имеет режущие зубья только на внешнем крае. Эти пилы работают на высокой скорости, разрезая цветные металлы и стали. Эти инструменты часто имеют вогнутый рельеф с каждой стороны, чтобы избежать трения.

3. Пилы с боковыми зубьями

Пила с боковыми зубьями имеет режущие зубья как по окружности, так и по граням. Эти инструменты более точно поддерживают ширину паза при резке глубоких пазов.

4. Фрезы плоские (плоские)

Эти инструменты, также известные как слябрезные фрезы, имеют спиральные или прямые зубья на диске большого диаметра. Механики используют их для легкого фрезерования плоских поверхностей параллельно шпинделю.

5. Вогнутые (радиусные) прорезные пилы

Вогнутые отрезные пилы имеют изогнутую кромку, которая создает выпуклую форму на заготовке. Эти пилы вырезают гладкие полукруглые канавки.

Если вы не уверены, какую фрезу использовать для вашего следующего проекта, всегда полезно проконсультироваться с экспертом по обработке. BOYI TECHNOLOGY имеет 20-летний опыт работы в области обработки и специализируется на предоставлении Услуги фрезерования с ЧПУ. Если ваша работа продолжится, пожалуйста напишите нам для получения профессиональной информации и расценок на фрезерную обработку деталей.

Как правильно выбрать фрезерный инструмент

Выбор оптимального резака подразумевает учет соотношения материала заготовки, производительности станка, требований к качеству поверхности и экономических факторов.

Количество зубов

Большее количество канавок увеличивает скорость съема материала и качество обработки поверхности, но уменьшает зазор для стружки. Используйте меньше канавок (2–3) для алюминия, чтобы предотвратить уплотнение стружки, и больше (4–6) для стали, чтобы улучшить скорость подачи. Более высокие углы наклона спирали обеспечивают более плавное резание, но снижают осевую жесткость. Выберите спираль 30°–45° для общего фрезерования.

Размер и диаметр инструмента

Большие диаметры снимают больше материала за проход, но требуют большей мощности шпинделя. Для торцевого фрезерования часто рекомендуется фреза в 1.5 раза больше диаметра шпинделя. Высокие отношения L/D увеличивают отклонение инструмента. По возможности поддерживайте L/D ≤ ​​3:1.

Оптимизация параметров резки

Обратитесь к данным поставщиков инструмента для определения начальных точек отсчета, затем отрегулируйте на основе износа инструмента и качества поверхности. Черновые проходы могут удалять до 50% диаметра фрезы; чистовые проходы не должны превышать 15%.

Стратегия покрытия инструмента и охлаждения

Поток охлаждающей жидкости или туман высокого давления могут помочь удалить стружку и снизить температуру резака. Однако некоторые операции (например, чистовая обработка чугуна) выигрывают от сухой резки. Подберите покрытие к материалу. Алмазные покрытия отлично подходят для композитов и алюминия; AlTiN обрабатывает жаропрочные стали.

Учет держателя инструмента и биения

Чрезмерное биение сокращает срок службы фрезы и ухудшает качество обработки. Механик должен использовать прецизионные держатели инструмента и проверять конусность посадки. Для очень маленьких инструментов (менее 5 мм) даже небольшое биение может привести к поломке фрезы.

Какие материалы используются для изготовления фрез?

Производительность фрезы зависит не только от ее формы, но и от материала, из которого она изготовлена. Вот наиболее распространенные используемые материалы:

Быстрорежущая сталь (HSS)

HSS — это улучшенная версия углеродистой стали, в состав которой входят такие элементы, как вольфрам, хром и молибден. Она более износостойкая и сохраняет твердость до температуры около 650°C. Широко используется для фрезерных инструментов общего назначения.

Углеродистая инструментальная сталь

Углеродистая инструментальная сталь содержит 0.6–1.5% углерода и небольшое количество кремния и марганца. Из этих материалов делают резцы, которые легко затачивать и которые экономичны в производстве. Эти резцы хорошо работают при скоростях ниже 250 °C. Эти резцы подходят для низкоскоростной обработки мягких металлов, таких как алюминий, латунь и магний. Эти резцы быстро теряют твердость выше 250 °C, поэтому им требуется охлаждающая жидкость и частая повторная заточка.

стеллит

Стеллит — это сплав на основе кобальта, который остается стабильным при высоких температурах. Он обычно используется в крупносерийном производстве, например, при производстве деталей двигателей. Инструменты из стеллита прочные и износостойкие, но дорогие и их трудно обрабатывать.

Производители керамической посуды

Керамические фрезы используют керамику из оксида алюминия или нитрида кремния. Эти фрезы выдерживают тепло и износ лучше, чем карбид или металлокерамика. Эти фрезы режут суперсплавы, закаленные стали и экзотические материалы при очень высоких температурах. Эти фрезы остаются острыми при 1000 °C, но требуют жестких станков и стабильных настроек, чтобы избежать сколов.

цементированной карбидной

Твердый сплав объединяет частицы карбида вольфрама с кобальтовым связующим. Этот материал остается твердым при температурах до 1,000 °C. Механики используют твердосплавные фрезы для высокоскоростной черновой и чистовой обработки стали и нержавеющих сплавов. Они часто покрывают твердосплавные инструменты нитридом титана (TiN) или оксидом алюминия (Al₂O₃) для дополнительной износостойкости.

Получите решения для фрезерной обработки с ЧПУ

Чтобы узнать больше о наших услугах фрезерования с ЧПУ или о любых других наших услугах ЧПУ производства, не стесняйтесь обращаться к БОЙИ ТЕХНОЛОГИИ Команда экспертов в любое время. Если вам требуется сложная обработка деталей или крупносерийное производство, мы подберем идеальное решение для ваших нужд. Отправьте свои спецификации или чертежи сегодня, чтобы получить профессиональное руководство и бесплатная цитата!

Вывод

Фрезы бывают разных форм, материалов и размеров. Каждый тип фрезы подходит для определенной геометрии и состояния материала. Правильный выбор также зависит от мощности станка, скорости вращения шпинделя, использования охлаждающей жидкости и точности удержания инструмента. В случае сомнений, изучение каталогов производителей инструментов и тестирование небольших партий может помочь уточнить лучший выбор для конкретного фрезерного применения.

FAQ