Классификация фрез по металлу

Классификация фрез

Многообразие выпускаемых промышленностью конструктивных разновидностей фрез можно разделить на следующие типы:

В зависимости от формы образующей рабочей поверхности, на которой нанесены зубья:

дисковые – односторонние (отрезные), двухсторонние и трехсторонние;

по конструкции инструмента:

цельные, когда зубья выполнены за одно целое с корпусом;

сборные (со вставными ножами);

фрезы наборные или комплектные, состоящие из набора нескольких универсальных и специальных фрез, предназначенных для одновременной обработки нескольких поверхностей.

по способу установки на станке:

хвостовые (с коническим или цилиндрическим хвостовиком);

насадные, имеющие отверстие под оправку.

по роду материала рабочей части:

быстрорежущие (зубья изготовлены из сталей Р6М3, Р6М5К5 и др.);

твёрдосплавные (зубья изготовлены из сплавов ВК8, ВК10, Т14К8);

по направлению вращения:

по форме режущей кромки:

с винтовым зубом.

по форме задней поверхности зуба:

Рис. 3.2. Концевая фреза с цилиндрическим хвостовиком

Рис.3.3 Отрезные и прорезные фрезы

Элементы режима резания и срезаемого слоя

Главное движение D_Г при фрезеровании – вращательное движение фрезы, движение подачи D_S – поступательное или вращательное перемещение заготовки, закрепленной на столе станка.

Скорость резания v – (м/мин) – окружная скорость наиболее удаленной от оси вращения точки режущей кромки фрезы:

, (3.1)

где D – диаметр фрезы, мм;

n – частота вращения фрезы, об/мин.

Подача S – отношение расстояния, пройденного рассматриваемой точкой режущей кромки или заготовки вдоль траектории этой точки в движении подачи, к соответствующему числу циклов или определённых долей цикла другого движения во время резания.

Различают следующие подачи при фрезеровании:

подача на один зуб фрезы – S_Z (мм/зуб);

подача на один оборот фрезы – S (мм/оборот);

Между ними существует соотношение:

, (3.2)

где z – число зубьев фрезы.

Глубина резания t – расстояние между обрабатываемой и обработанной поверхностями, измеренная перпендикулярно последней (рис. 3.1).

Ширина фрезерования В – ширина обрабатываемой поверхности в направлении, параллельном оси фрезы. У цилиндрических фрез ширина фрезерования совпадает с шириной обрабатываемой заготовки, у дисковых фрез – с шириной паза, у торцевых и концевых фрез – с глубиной срезаемого слоя.

Геометрические параметры цилиндрической фрезы

Цилиндрические фрезы применяют для обработки плоскостей на горизонтально-фрезерных станках и изготовляют диаметром D=10…250 мм, длиной L до 160 мм цельной и сборной конструкции.

Цилиндрическая фреза представляет собой цилиндрическое тело, на поверхности которого в продольном направлении прорезаны канавки для размещения стружки. Пересечение канавки с цилиндрической поверхностью образует режущие кромки. Для плавной работы фрезы и для увеличения числа одновременно работающих зубьев стружечные канавки делают винтовыми. На каждом ее зубе имеется одна режущая кромка. Часть стружечной канавки у режущей кромки является передней поверхностью, а поверхность цилиндра – задней. Зуб фрезы может быть остроконечным (острозаточенным) или затылованным (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Формы зубьев фрезы:

а, б, в – остроконечная; г – затылованная

Острозаточенные зубья фрез перетачиваются по задней поверхности. Спинка зуба может быть выполнена по прямой (рис. 3.4,а), ломаной (рис. 3.4,б) или параболе (рис. 3.4,в).

Каждый режущий зуб имеет такие же элементы и углы, как и токарный резец.

Геометрические параметры цилиндрической фрезы рассматривают в следующих плоскостях (рис. 3.5)

1. Основная плоскость Р_υ – координатная плоскость, проведенная через рассматриваемую точку режущей кромки перпендикулярно направлению скорости главного (υ) или результирующего движения резания в этой точке;

2. Плоскость резания Р_n – координатная плоскость, касательная к режущей кромке в рассматриваемой точке и перпендикулярная основной плоскости;

3. Главная секущая плоскость Р_τ – координатная плоскость, перпендикулярная линии пересечения основной плоскости и плоскости резания;

4. Нормальная секущая плоскость Р_н – плоскость, перпендикулярная режущей кромке в рассматриваемой точке.

Рис. 3.5. Координатные плоскости при фрезеровании

Главный передний угол – угол между касательной к передней поверхности и основной плоскостью, проходящей через ось фрезы и рассматриваемую точку режущей кромки (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Геометрические параметры режущей части цилиндрической фрезы

Этот угол обеспечивает сход стружки по передней поверхности и измеряется в плоскости, перпендикулярной режущей кромке (N-N). В этой же плоскости измеряют нормальный задний угол_N.

Главный задний угол  – угол между касательной к задней поверхности фрезы и плоскостью резания. Траектория движения рассматриваемой точки режущей кромки, определяющая положение плоскости резания, принимается за дугу окружности, поэтому главный угол измеряется в плоскости, перпендикулярной к оси фрезы (M-M) (рис. 3.6). В этой же плоскости измеряется передний угол _т. Если фреза с винтовыми зубьями, то режущие кромки являются винтовыми линиями. Угол их наклона к оси фрезы называют углом наклона винтовой канавки . Между передними углами существует следующее соотношение

(3.3)

У фрез также рассматривают:

Окружной шаг фрезы t_Т в торцовой плоскости (длина дуги по торцу фрезы между двумя соседними зубьями):

(3.4)

где D – диаметр фрезы; z – число зубьев фрезы.

Какие бывают фрезы по металлу?

Фрезы по металлу — инструмент, функциональным назначением которого является резка стального массива для придания ему требуемых форм. Работа этого инструмента производится вращательно-поступательными движениями. Иногда вращение при обработке бывает эксцентричным (с разными условными центрами вращения), а иногда производится сразу в нескольких плоскостях. Всю нагрузку при обработке металлической поверхности берет на себя именно оснастка.

Есть множество разновидностей фрез по металлу. Рассмотрим их подробнее в этой статье.

Принципы классификации

Для обработки металлических заготовок фрезы для станков бывают разные, в зависимости от следующих характерных особенностей:

• в зависимости от материала, из которого они изготовлены;
• по направлению обработки металла (бывают наклонные, винтовые);
• по виду заточки;
• в зависимости от конструкции инструмента (выделяют монолитные, сборные или же составные);
• по месту нахождения режущих кромок и по виду их крепления (если составные).

Эти условные разделения необходимы, чтобы можно было точно выбрать тот тип фрезы, которым было бы максимально удобно обрабатывать металлическую заготовку, чтобы придать ей требуемую форму. Однако определяющая классификация оснасток связана с их формой. Об этом далее.

Виды

Фрезы для металлообработки классифицируют в зависимости от формы, которая зависит от направления приложения усилия к режущей кромке. Выделяют следующие типы:

• дисковые;
• торцевые;
• цилиндрические;
• угловые;
• концевые;
• фасонные;
• червячные;
• кольцевые.

Рассмотрим все разновидности последовательно.

Дисковые

Этот тип инструмента получил широкое применение на профильных станках, а также на автоматах продольного вытачивания заготовок. Выделяют следующие разновидности дискового инструмента:

С помощью дисковых фрез делают прорези в заготовке, а также делят ее по длине (для отрезания). Выбирая подходящий тип оснастки, нужно уделять внимание следующим параметрам:

• Диаметр. При прорезях в заготовке диаметр фрез определяется в зависимости от максимальной глубины паза от поверхности заготовки. В случае отрезания заготовки диаметр инструмента подбирается по глубине реза.
• Ширина. Здесь все зависит от того, паз какой ширины нужно выточить. Требуется минимизировать расходы станочных машино-часов, а также износ инструмента. Исходя из этих соображений, выбирается та ширина, которая будет оптимальной для формирования требуемой конструкционной особенности формируемой детали.

Материал дисковой фрезы. Здесь различают:

Принцип простой: металл обрабатывается инструментом, сделанным из более твердого металла.

Количество зубьев на диске. В зависимости от того, какой материал требуется обработать, определяется сплав, из которого должна быть сделана фреза, а также ее необходимая форма (минимальное количество зубьев). От этого зависит ее стоимость.

Торцевые

Они используются на оборудовании для формирования у заготовок плоских и ступенчатых поверхностей.

Каждый ее зуб представляет собой стандартный резец, при этом его режущие кромки размещаются исключительно в торцевой поверхности.

Ось фрезы располагается перпендикулярно по отношению к обрабатываемой плоскости заготовки.

Основную нагрузку несут боковые режущие кромки. При этом ее зубья воздействуют на деталь не все вместе и сразу, а по очереди (то есть, упор производится не всей плоскостью инструмента). Это дает возможность обрабатывать заготовки равномерно.

Особенности торцевого инструмента:

• наличие большого количества режущих кромок (лезвий);
• повышенная жесткость, что требует и жесткости закрепления инструмента в шпинделе станка.

Эти черты позволяют обеспечивать торцевым фрезам повышенную производительность обработки металла (если сравнивать, к примеру, с цилиндрическими). Однако для торцевого инструмента требуется корректно подобрать охлаждающую и смазывающую жидкость. В связи с его потенциально более высокой производительностью, более качественное охлаждение и смазка нужны здесь для сохранения его режущей способности.

Цилиндрические

Такой тип фрез предназначается для горизонтально-фрезерного оборудования для обработки поверхностей заготовок. Различают следующие разновидности цилиндрического инструмента:

• с прямыми зубьями;
• с винтовыми зубьями.

Особенность фрезы с винтовыми зубьями отличается плавностью обработки заготовки, а потому они весьма распространены на предприятиях. Инструменты с прямыми зубьями в основном применяется для фрезерования узких плоскостей.

Угловые

Они используются для обработки угловых пазов и наклонных плоскостей у заготовки. Такие фрезы бывают:

1. одноугловые: оснащаются рабочими кромками, которые располагаются на торце конической поверхности;
2. двуугловые: кромки расположены на двух конических поверхностях.

С их помощью ускоряется процесс обработки заготовки детали и, соответственно, экономятся машино-часы оборудования.

Концевые

Применяются для формирования глубоких пазов в корпусных деталях, например, в контурных выемках.

Основную работу выполняют зубья фрезы, расположенные на ее цилиндрической поверхности.

Кроме того, присутствуют и вспомогательные рабочие кромки, которые зачищают дно образуемой канавки.

Зубья концевых фрез бывают винтовыми и наклонными.

Фасонные

Фасонные фрезы используются для придания профиля поверхностям незамкнутого типа. Кроме того, они подходят для формирования канавок. С помощью фасонного инструмента можно создать сложный профиль, в том числе для заготовок, которые имеют существенную разницу между своими габаритными размерами, между длиной и шириной. Фасонные фрезы имеют 2 типа зубьев:

Чтобы получить пазы или выступы полукруглой формы, а также других скруглений на детали, обычно используют радиусные, выпуклые и вогнутые фасонные фрезы.

• радиусная: с ее помощью можно делать не только отрезку различных частей заготовки, но и фигурные вырезы на ее поверхности;
• выпуклая: применяется для формирования относительно простых скругленных пазов и выступов;
• вогнутая: такой инструмент часто применяется на производстве для формирования металлорежущих изделий – резцов.

Червячные

Обработка таким инструментом осуществляется через точечное касание заготовки. Червячные фрезы бывают:

• сборными и цельными;
• в зависимости от направления витков – левыми и правыми;
• со шлифованными и нешлифованными зубьями.

Кольцевые

Такой инструмент – уже нечто среднее между фрезой и сверлом. Они предназначены для получения отверстий большего диаметра, чем это может обеспечить сверлильный станок. Кроме того, кольцевой инструмент имеет более высокую скорость резки по сравнению со сверлами (почти в 4 раза). Такой тип оснасти выпускается не только для станков, но и для ручных дрелей (другое их название – борфрезы).

Возможности фрезерных станков

Современное фрезерное оборудование становится все более универсальным и эффективным. Самой продвинутой его разновидностью, безусловно, являются роботизированные комплексы, которые производят комплексную обработку металлических заготовок, самостоятельно выбирая нужных тип оснастки для различных операций, а также устанавливая оптимальный алгоритм вытачивания той или иной поверхности или отверстия.

Фрезерный инструмент способен обрабатывать все типы металлов и сплавов (черных и цветных), а применение инновационных датчиков и комплексных программных методов управления производственным циклом станков позволяет оптимизировать изнашиваемость инструмента и расход машино-часов оборудования.

Все разновидности фрез по металлу для фрезерного станка и их назначение

Эта разновидность режущего инструмента представлена в большом ассортименте. С его помощью можно проводить различные технологические операции. Сам процесс заключается в медленной подаче быстровращающейся фрезы в рабочую область. По точности обработки заготовок такая методика лишь не намного хуже наружного протягивания металла.

Разнообразие фрез по металлу позволяет производить выборку материала на самых сложных участках. Главное – определить нужный вид инструмента и способ его подачи (например, винтовой, поступательно-вращательный). Его режущие кромки изготавливаются из особых сортов стали, керамики, твердых сплавов, алмазов и ряда других материалов (кардная проволока и так далее). Рассмотрим основные разновидности фрез по металлу для фрезерного станка и их назначение.

Классификация фрез по металлу

По расположению режущих частей (зубьев). По их заточке. По направлению (наклонные, винтовые и так далее). По конструкции инструмента (монолитный, сборный, составной). По креплению режущих элементов. По их материалу.

Поэтому перечислить все разновидности данного инструмента, с учетом специфики его исполнения и особенностей применения, несколько затруднительно.

Виды фрез

Каждая из них используется лишь на определенном технологическом этапе обработки металла, в зависимости от задачи, которую необходимо решить.

Цилиндрические

Имеется 2 разновидности данного инструмента – с зубьями прямыми и винтовыми. Фрезы в первом исполнении применяются для более простых операций, как правило, на ограниченных (узких) участках.

Изделия с режущими винтовыми частями более универсальные.

Но так как осевые усилия бывают значительными, то их использование ограничивается углом наклона режущей грани (не более 450). Поэтому в подобных ситуациях устанавливаются фрезы цилиндрические сдвоенные. Особенность их исполнения в том, что режущие части в процессе работы «перекрывают» место стыка половинок инструмента.

Дисковые

Прорезка пазов. Выборка металла на узком сегменте. Обрезка заготовок. Снятие фасок и для других целей.

Особенности – режущие грани могут располагаться или с одной, или с обеих сторон. Их размеры определяют специфику обработки металла – грубая она (предварительная) или финишная (чистовая). Такой инструмент эксплуатируется в довольно сложных условиях – повышенная вибрация, сложность отвода металлической стружки.

Разновидности:

Прорезные. Отрезные. Пазовые. Для резания с двух или трех сторон.

Торцевые

В основном применяются для обработки деталей с поверхностями ступенчатыми или плоскими. Инструмент ставится так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна обрабатываемой поверхности.

Особенности – повышенная плотность зубьев на участке соприкосновения с заготовкой. Это обеспечивает равномерность и высокую скорость обработки металла. Наличие дополнительных режущих кромок (в торцевой части) позволяет добиться более «чистой» поверхности при обработке на фрезерном станке.

Червячные

Имеют специфическое применение. Обработка материала производится методом обката.

Особенность – выборка металла происходит в процессе точечного касания фрезы заготовки.

Разновидности

Левые или правые (в зависимости от направления витков). Одно- или многозаходные. Сборные или цельные. С зубьями шлифованными или нешлифованными.

Концевые

Для обработки пазов, уступов и так далее.

Разновидности

Хвостовик – конический или цилиндрический. Для предварительной (крупные зубья) или финишной (мелкие) обработки материала. Монолитные или с напаянными режущими пластинами (коронками).

Обдирочные фрезы предназначены для обработки сплавов, полученных способом литья или ковки.

Шпоночные – разновидности концевых, которыми производится выборка Т-профилей. Оснащены двумя зубьями, один из которых расположен на конце, а другой – на срединной части инструмента. Интервал между ними и определяет параметры зоны выборки металла.

Отрезные

Предназначение понятно из названия. Обрезка заготовки может быть полной или частичной (секторальной). Режущие кромки – только на верхних гранях зубьев (на торцах отсутствуют).

Разновидности

Группируются по размерам зубьев:

Мелкие. Средние. Крупные.

Особенности – первые две разновидности режущего инструмента служат для работы с чугуном и сталями, последняя – с легкими сплавами (на основе магния, алюминия и тому подобное).

Классификация фрез

Применяемые в производстве фрезы можно классифицировать по ряду признаков:

по назначению — на фрезы общего назначения (цилиндрические, торцовые, концевые, отрезные, пазовые, дисковые двух-и трехсторонние, угловые) (рис. 8) и специализированные (резьбовые, зуборезные, фасонные, Т-образные и др.) — для определенных видов работ;

по направлению зубьев — на прямозубые и косозубые (винтовые);

по форме зубьев — на остроконечные и затылованные;

по направлению резания — на праворежущие и леворежущие;

по конструкции — на цельные и сборные;

по способу установки на станке — на насадные и хвостовые;

по величине зубьев — на мелкозубые и крупнозубые;

по материалу режущей части — на быстрорежущие и оснащенные твердым сплавом.

Фрезы с винтовым расположением зубьев к осевой плоскости (см. рис. 8, а и в) обеспечивают плавное и равномерное фрезерование, так как они врезаются в металл не одновременно всей длиной зуба, а постепенно.

В практике работы на фрезерных станках наибольшее распространение получили фрезы с остроконечными зубьями, которые по форме спинки делятся на простые (рис. 9, а), с ломаной спинкой (рис. 9, б), с криволинейной спинкой (рис. 9, в) и затачиваются в основном только по задним поверхностям. Затылованная форма зуба (рис. 9, г) отличается криволинейной задней поверхностью, выполненной по спирали Архимеда, и применяется для фасонных фрез с целью сохранения профиля режущей кромки при затачивании зубьев только по передним поверхностям.

Направление резания свойственно только для торцовых, концевых и двусторонних дисковых фрез, имеющих один рабочий торец. Такие фрезы в большинстве случаев выполняются праворежущими — в процессе работы они вращаются по направлению хода часовой стрелки (если смотреть со стороны нерабочего торца или хвостовика фрезы).

Для экономии дорогостоящих инструментальных материалов цельными изготавливаются только фрезы небольшого диаметра. В остальных случаях их выполняют сборными, состоящими из корпуса, в пазах которого различными способами крепятся ножи или резцы (см. рис. 8, а и б).

Насадные фрезы снабжены посадочными отверстиями стандартных диаметров, хвостовые имеют конический или цилиндрический хвостовик.

Крупнозубые фрезы предназначены главным образом для чернового фрезерования, мелкозубые — для чистового.

Фрезы из быстрорежущих сталей после термообработки способны сохранять режущие свойства при температуре до 600 °C (873 К). Наиболее часто их изготавливают из стали марки Р6М5, в обозначении которой первая цифра указывает среднее содержание вольфрама, вторая — молибдена (в процентах).

Твердые сплавы в виде небольших пластинок припаиваются или механически крепятся к ножам, резцам или корпусу фрезы. Они выдерживают температуру нагрева до 1000 °C (1273 К), имеют высокую твердость, не нуждаются в дополнительной термообработке и допускают скорости резания в 4. 5 раз выше, чем для фрез из быстрорежущих сталей. Однако твердые сплавы обладают повышенной хрупкостью и склонны к образованию трещин при резких изменениях температуры, что следует учитывать при эксплуатации фрез, оснащенных ими.

При обработке чугуна и цветных металлов наиболее часто применяются фрезы, оснащенные пластинками из вольфрамовых сплавов марки ВК8, а для обработки сталей — из титано-вольфрамовых, у которых компоненты и их содержание (кроме карбида вольфрама) обозначены буквами и цифрами. Например, сплав Т15К6 содержит 15 % карбида титана, 6 % кобальта и 79 % карбида вольфрама.