Особенности конструкции и сферы применения
Назначение торцевой фрезы заключается в формировании плоскостей на обрабатываемой заготовке при различных видах обработки. Инструмент применяется для обработки деталей из чугуна и сталей различного назначения. Конструкция позволяет формировать уступы с разным наклоном стенки. Широкая номенклатура такой оснастки обеспечивает однопроходное фрезерование даже для крупногабаритных изделий.
В отличие от других типов фрез, торцевые модели имеют режущие кромки, установленные только со стороны торцевой части. При этом непосредственная обработка горизонтальной плоскости ведется вершинами режущих элементов и считается дополнительной. Основной съем металла производится боковой частью при продольной подаче. Большое количество режущих лезвий и геометрия их расположения обеспечивает поочередный контакт с металлом, что значительно улучшает режимы фрезерования и долговечность оснастки. Такой важный параметр, как угол резания в торцевых моделях зависит исключительно от диаметра инструмента, а не от величины припуска на обработку. Боковые поверхности лезвий также способны сформировать вертикальный уступ или наклонную грань. Высота уступа не должна превышать габаритов лезвия. В некоторых зарубежных модификациях на боковой поверхности корпуса предусматривается возможность установки дополнительных обрабатывающих лезвий, обеспечивающих значительную высоту фрезеруемой грани.
Торцевые фрезы конструктивно отличаются высокой жесткостью и выпускаются как левого, так и правого вращения. Учитывая расположение режущих лезвий по внешнему радиусу рабочей части, процесс обработки должен начинаться с края заготовки, либо проводится в предварительно выполненных выемках. Рабочие вертикальные подачи при торцевом фрезеровании используются редко.
По конструктивному исполнению, все торцевые фрезы подразделяются на монолитные и инструмент со сменными режущими элементами. Монолитные модели, при первом рассмотрении, напоминают обычные спиральные сверла. Металлорежущая часть из быстрорежущей стали и цилиндрический корпус в них выполнены в виде единого целого. При этом кромка лезвий со стороны торца не пересекает весь диаметр основания
Основным элементом конструкции торцевой фрезы со сменными ножами стала обрабатывающая головка. Она представляет собой фасонный металлический корпус, к которому закрепляются съемные режущие элементы. Для обеспечения требуемого профиля фрезерования ориентация лезвий образует рабочую кромку с боковой стороны. Инструмент со сменными лезвиями, по сравнению с монолитными вариантами, имеет значительную номенклатуру моделей, обеспечивающую разнообразные особенности обработки.
Также такая оснастка более проста в эксплуатации и не требует применения сложных операций при восстановлении изношенных режущих кромок.
Классификация торцевых фрез
Широкая область применения породила большое число вариантов проходных торцевых фрез. В первую очередь они отличаются способом крепления к шпинделю станка. Принято подразделять инструмент с хвостовиком и модели насадного исполнения. Также фрезы разделяют по способу установки и форме режущих элементов.
Фреза концевого типа выполняется в виде единой конструкции, включающей режущую часть и хвостовик. Последний может быть как цилиндрическим, так и конусным. Зарубежные производители также предлагают модификации с резьбовым хвостовиком. Особенностью концевых моделей является небольшой диаметр режущей части. Фрезы такого типа выполняются цельного исполнения, либо с небольшим числом сменных пластин. Их используют для работы с небольшими деталями, а также в труднодоступных местах.
Фреза насадная предназначается для установки на специальную оправку, для чего в конструкции предусмотрены разнообразные элементы крепления. Наиболее часто используется шпоночное соединение. Несколько реже, в исполнениях, предназначенных для крепления непосредственно на шпиндель станка, выполняется резьба. Насадная фреза может иметь значительный диаметр корпуса, в некоторых исполнениях доходящий до 630 мм. Это обеспечивает широкую зону обработки за один проход.
Способ крепления режущих частей должен обеспечивать высокую жесткость инструмента в целом и прочное крепление отдельного лезвия. Торцевые фрезы выполняются цельными, с вставными или со сменными ножами.
Торцевые фрезы цельного или монолитного типа отличаются небольшими диаметрами, обычно не превышающими 40мм. Зубья выполнены в виде твердосплавных напаек заодно с телом инструмента. Такой конструктив обеспечивает возможность переточки при выходе из строя режущей кромки. Спиральная конструкция с большим числом заходов, способствует удалению стружки. Цельные модели характеризуются невысокой долговечностью и сложностью заточки изношенных лезвий. По большинству параметров они уступают моделям со сменными элементами.
Фрезы с ножами вставного типа, иначе именуемые сборными фрезами, допускают замену всех или только отдельных режущих элементов. Крепление ножей к телу оснастки производится в предварительно выполненные пазы с помощью клиньев. Сами обрабатывающие элементы, напоминают по конструкции обычные резцы, состоят из оправки и напаянной твердосплавной пластины. Такая конструкция допускает простую заточку режущих кромок при восстановлении после износа. Форма резцов может быть выполнена под конкретные требования обработки.
Другой вариант фиксации резцов применяется на фрезах для обработки цветных металлов и мягких сплавов. Он заключается в установке резца в натяг в клинообразный паз. Резец, в этом случае, представляет собой цельную твердосплавную пластину.
Недостатком оснастки со вставными ножами считается большая длительность и относительно высокая сложность сборки инструмента. Для выполнения этих операций может потребоваться специализированный персонал. Еще одним недостатком является высокая вероятность разрушения вследствие вибраций в процессе работы.
Фрезы торцевые насадные с механическим креплением многогранных сменных ножей используются для широкого спектра работ. В процессе резания они способны реализовать большую величину снимаемого материала. Винтовой принцип крепления пластин обеспечивает высокую прочность и большую скорость замены изношенных элементов. Разные модели используют твердосплавные пластинки с числом граней равным трем, четырем или пяти. В некоторых импортных модификациях применяются шестигранные режущие элементы. Большую популярность получил инструмент с механическим креплением четырехгранных и пятигранных пластин. Большое число граней обеспечивает высокую долговечность оснастки и позволяет создавать модификации, обеспечивающие различные способы обработки.
Кроме количества граней фреза насадная торцевая со сменными пластинами также характеризуются углом установки обрабатывающих элементов. В зависимости от вертикального положения пластины, инструмент способен формировать боковую поверхность с разным наклоном. Широко используются модели, обеспечивающие фрезерование с углом 45, 75 или 90 градусов. Радиальное расположение пластин используется в большинстве моделей общего назначения. Для тяжелых работ, с большими значениями подач и глубин резания применяются модификации с тангенциальным расположением сменных элементов. В таком инструменте благодаря большему поперечному сечению ножа в направлении резания, обеспечивается высокое усилие обработки и снижение нагрузки на пластину.
Также встречается оснастка с пластинами круглой формы, применяемая при чистовом фрезеровании плоскостей с небольшими припусками на обработку. Благодаря форме пластин обеспечивается их бесступенчатое позиционирование при износе. Фрезы со сменными режущими элементами используются не только для получения горизонтальных плоскостей. С их помощью возможно формирование наклонных поверхностей, в том числе конической формы.
Типы фрез по металлу
Любому начинающему мастеру, столкнувшемуся с необходимостью обработки металла, приходится искать информацию о том, какие бывают фрезы. Опишем наиболее распространенные виды фрез по назначению.
Дисковые
Дисковая фреза
Дисковые фрезы используются для следующих типов работ:
- обрезки заготовок;
- прорезания пазов;
- выборки металла;
- снятия фасок и т.д.
Режущие элементы таких инструментов могут располагаться как с одной, так и с двух сторон. В зависимости от вида обработки (от предварительной до финишной) меняется размер фрезы и ее зубьев. Твердосплавные дисковые фрезы работают в самых сложных условиях при высокой вибрации и невозможности эффективно выводить стружку из области резания.
Из разновидностей таких инструментов можно выделить:
- пазовые;
- прорезные;
- отрезные;
- предназначенные для обработки детали из металла с двух или трех сторон.
Названия этих инструментов определяются их назначением: так, отрезные фрезы нужны для отрезки заготовок из металла на фрезерных станках, а с помощью прорезных производят прорезку пазов и шлицев.
Торцевые
Торцевые фрезы со сменными пластинами
Такие фрезы работают с плоскими и ступенчатыми поверхностями деталей из металла. Из самого названия понятно, что торцевая часть инструмента является рабочей, соответственно, ось его вращения перпендикулярна обрабатываемой плоскости детали. Чаще всего такие фрезы довольно массивны, благодаря чему в них удобно использовать сменные пластины. Большое количество зубьев на участке соприкосновения с деталью из металла позволяет добиться высокой скорости обработки и плавности работы инструмента.
Цилиндрические
Фрезы такого типа могут быть как с прямыми, так и с винтовыми зубьями. Первыми обрабатывают узкие плоскости, а вторые работают плавнее и потому получили универсальное применение.
Цилиндрическая фреза
Осевые усилия, возникающие при определенных режимах работы фрез с винтовыми зубьями, бывают весьма высокими. В этих случаях применяют сдвоенные инструменты, зубья которых расположены с разным направлением наклона. Благодаря этому решению возникающие в процессе резания осевые усилия уравновешиваются.
К этому типу также относятся рашпильные фрезы типа «кукуруза», с их помощью обрабатывают уступы и прорезают канавки.
Цилиндрическая фреза типа «кукуруза» в работе
Угловые
Край такой фрезы по металлу, используемой для обработки наклонных поверхностей, а также угловых пазов, имеет коническую поверхность. Существуют как одноугловые, так и двухугловые типы инструментов, отличающиеся между собой расположением режущей кромки (в двухугловых моделях они расположены на двух смежных конических поверхностях, а в одноугловых – на одной конической поверхности). С помощью таких фрез можно выполнять стружечные канавки в инструментах разного рода.
Угловая фреза типа «ласточкин хвост»
Для формирования пазов со скошенными боковыми поверхностями применяются одноугловые инструменты по металлу типа «ласточкин хвост» и перевернутый «ласточкин хвост».
Концевые
Чаще всего концевые (или пальчиковые) фрезы по металлу применяют для создания пазов, контурных уступов и выемок, обработки взаимно перпендикулярных плоскостей.
Концевые фрезы делятся на несколько разновидностей по следующим признакам:
- монолитные или припаянными режущими элементами;
- с коническим или цилиндрическим хвостовиком;
- для конечной обработки металла (мелкие зубцы) или для грубой (крупные зубцы).
Концевые фрезы
Концевые твердосплавные фрезы применяются для работы с плохо обрабатываемыми металлами – сталью, чугуном и др. Среди концевых фрез выделяют также сферические (шаровые), необходимые для обработки выемок сферической формы, радиусные, служащие для выборки пазов разнообразных форм, грибковые – твердосплавные фрезы для Т-образных пазов на заготовках из чугуна, стали, цветных металлов. К концевым также относятся граверы или фрезы для гравировки, которые используются для обработки драгоценных металлов, меди, латуни и других материалов.
Фасонные
Из названия становится ясно, что данный тип режущего инструмента призван обрабатывать фасонные поверхности. Такие фрезы активно применяются для обработки деталей из металла со значительным соотношением длины заготовки к ее ширине, так как фасонные поверхности деталей небольшой длины на крупных производствах чаще изготавливают методом протягивания. Фасонные фрезы с затылованным углом сложнее всего подвергать заточке.
Фасонная фреза
По типу зубьев фасонные фрезерные инструменты по металлу делятся на два типа:
- с остроконечными зубьями;
- с затылованными зубьями.
Червячные
Обработка выполняется методом обката за счет точечного касания заготовки инструментом. Червячные фрезы подразделяются на ряд подвидов по следующим параметрам:
- цельные или сборные;
- правые или левые (направление витков);
- много- или однозаходные;
- с нешлифованными или со шлифованными зубьями.
Червячная фреза
Кольцевые фрезы (или корончатые сверла)
Такие инструменты служат для получения отверстий, причем кольцевые фрезы обеспечивают более высокую скорость резания в сравнении со спиральными сверлами приблизительно в 4 раза.
Существуют фрезы по металлу не только для станков с ЧПУ, но и для дрели. Иначе их еще называют борфрезами. В их конструкции предусмотрена специальная шпилька для зажима в патроне дрели. В продаже борфрезы можно встретить только в виде комплектов, поскольку работа с металлом с помощью дрели требует точности и соответствующих конкретной задаче форм фрезы.
Кольцевые фрезы
Для ручного фрезера фрезы тоже покупают комплектом. Существуют кромочные инструменты с подшипником и без него. Первые применяются для обработки на ручном фрезере кромки детали, вторые могут быть использованы на любом участке заготовки, однако для более точной их работы требуются шаблоны. На отечественном рынке встречаются, как правило, китайские режущие инструменты для ручного фрезера, однако их качество можно оценить как достаточно высокое.
В домашних условиях для обработки металла можно использовать такой инструмент, как сверло-фреза. Однако применять его можно только для деталей небольшой толщины. Специалисты не рекомендуют вставлять его в ручной фрезер – оно должно использоваться только в электродрели.
