Дисковые фрезы по металлу разных размеров

Особенности применения дисковых и отрезных фрез по металлу

Фрезы — это разновидность режущих инструментов, которые используют для отрезания, обработки плоских и криволинейных поверхностей, выборки канавок, уступов, прорезки, нарезания резьбы и зубцов.

Дисковые и отрезные фрезы относятся к наиболее распространенной и широко используемой группе инструментов.

Принцип работы и устройство фрезы

Процесс обработки металла осуществляется множеством лезвий, расположенных на зубчатом теле фрезы. Инструмент вращается и происходит фрезерование, при котором с материалом одновременно контактирует несколько зубцов, срезающих слои различной толщины.

Рабочие зубцы изготавливаются из быстрорежущей стали, твердых металлов, минеральной керамики либо кардной проволоки. Иногда делают фрезы с алмазным напылением.

В зависимости от устройства инструмента и вида зубцов выделяют сборные, цельные и сварные фрезы. Цельные состоят из единого металла. Их главные части это корпус-хвостовик и рабочий участок (у концевых) либо тело в форме диска (у насадных). К насадному типу относятся дисковые и отрезные инструменты, они могут быть цельными или сварными. Рабочая часть и хвостовик выполняются из разных металлов и прикрепляются друг к другу сваркой у сварных инструментов. Сборные тоже выполняют из нескольких металлов (обычно двух), однако они не прикреплены друг к другу намертво. Фиксация осуществляется клиньями, винтами или болтиками. У сборных фрез основная часть это корпус, резцы же можно заменять или точить. Чаще всего резцы выполнены из быстрорежущих типов стали или с твердосплавными напайками.

Для каждого типа работ предусмотрен свой вид фрезы:

• цилиндрические — устанавливаются на станки горизонтального типа и режут плоские поверхности. Могут быть с прямыми или винтовыми зубцами;
• торцовые — работают на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей;
• концевые и угловые — предназначены для обработки пазов, наклонных поверхностей, уступов, выемок;
• шпоночные — можно отнести к разряду концевых, похожи на сверло и используются для подобных целей;
• дисковые и отрезные — об этом виде более подробно.

Дисковые фрезы

Это один из наиболее производительных видов режущих инструментов, которые применяются для выделки пазов, канавок и различных выемок, отрезания заготовки или выполнения уступов. Их зубцы оснащены дополнительными рабочими кромками на торцах (или одном из них). Диаметр кромок значительно превышает длину инструмента.

Этот тип фрез создан для работы по металлу в особо сложных условиях, с вибрацией, зажатием. Вибрация возможна в связи с малой жесткостью тела инструмента, а также плохого отхода стружки из зоны пиления.

Различают три типа дисковых инструментов:

Пазовые оснащены режущими зубцами лишь по цилиндрической внешней поверхности, они удобны для фрезерования мелких канавок. Двусторонние имеют и торцевые, и поверхностные зубья. У трехсторонних зубцы покрывают два торца и поверхности, они могут обрабатывать в пазах или уступах несколько перпендикулярных друг другу плоскостей.

Чтобы выполнять узкие канавки и шлицы за заготовках, применяют дисковые топкие инструменты, их еще именуют пилами. Фаски у них затачивают на торцах поочередно. Как правило, фаска снимает приблизительно 50% рабочей кромки. Поэтому слой металла, срезаемый зубцами, меньше чем ширина будущей канавки. Такая конструкция инструмента предусматривает промежутки для стружки между зубцами, за счет чего она легче выводится. Если рез будет равняться по ширине канавке, стружка зацепится за стенки и застрянет, что может привести к поломке режущих поверхностей.

Отрезные фрезы

Отрезные фрезы являются разновидностью дисковых, они созданы для отрезания частей болванок, деления целой заготовки на части. Острые рабочие кромки этих инструментов размещены по периферии и их совсем нет на торцах.

Различают три разновидности отрезных дисковых инструментов по размеру зубца: с малым, большим и средним или нормальным. Большинство отрезных инструментов относятся по точности к классу «В» и имеют толщину более 1 миллиметра. Инструменты с малым и средним размером зубцов используются для фрезерования стали и чугуна, а с большим — для мягких и легких металлов.

Выбор дисковой и отрезной фрезы

Как подобрать число зубцов

От количества зубцов зависит чистота среза и скорость обработки. Чем их больше, тем чище будет место пиления. Вместе с тем, серьезно увеличивается нагрузка на электромотор, ухудшается процесс отвода стружки из места распила. Поэтому падает скорость вращения инструмента и вхождения его в толщу металла. При небольшом количестве зубцов размер пазух между ними увеличивается, что облегчает вывод стружки и ускоряет пиление. Однако на торцах останутся бороздки, нуждающиеся в дополнительной зачистке.

Большее количество зубцов делают отрезным фрезам со значительным поперечником и отрицательным углом. Малое количество зубцов — у отрезных фрез с небольшим поперечником и положительным углом.

Малым количеством считается число зубцов на фрезе 10 — 40, большим 80 — 90. Среднее число зубцов от 40 до 80, такие образцы подходят для самых разных типов пиления, ими можно работать достаточно эффективно по материалам различной твердости.

Для первичного фрезерования используют дисковые режущие инструменты с крупными зубцами, для чистового — с мелкими. Диски для черновой работы отличаются быстрым и беспрепятственным отводом обилия стружки из глубоких зон пиления.

Как подобрать материал

Для резки металлов с прочностью от 500 до 800 используются фрезы из стали быстрорежущего типа с добавкой молибдена около 5%. Чтобы работать по металлам с прочностью более 800 лучше выбрать инструмент с добавкой кобальта (до 5%).

Высокоточные фрезы для работы с драгоценными металлами изготавливают из быстрорежущей стали самого лучшего качества.

Дисковые инструменты с напайками из карбида вольфрама используются для работ по нержавеющей стали. Карбидвольфрамовые зубцы не перетачивают, они покрыты специальным слоем PVD.

Несколько видеороликов о работе дисковых фрез и их заточке:

Виды фрез по металлу для фрезерного станка – классификация, особенности

Чтобы иметь возможность обрабатывать стальные заготовки, придавая им нужную форму, на производстве широко используют фрезерные станки. Благодаря фрезам по металлу для фрезерных станков получают изделия в точном соответствии с инженерным проектом. Типы фрез, представленные сегодня на отечественном рынке, отличаются большим разнообразием, что позволяет подобрать наиболее подходящий для конкретного случая вариант.

Основные разновидности фрез

Принципы классификации фрез по металлу

Различные виды фрезерных станков обусловлены конструкцией и назначением инструмента, а также способом подачи фрезы, среди которых можно выделить винтовой, вращательный и прямолинейный. Рабочие кромки режущего инструмента, каждая из которых, по сути, представляет из себя резец, изготавливаются из особо твердых сплавов стали или из таких материалов, как керамика, алмаз, кардная проволока и прочих.

Разнообразие фрез дает возможность осуществлять выборку материала на самых сложных участках, в результате чего заготовке придается требуемая форма и она превращается в конкретную деталь.

Множество видов фрез на одном фото

Классификация фрез производится по следующим параметрам:

• расположение зубьев (резцов);
• конструкция (сборная, цельная);
• конструкция зубьев;
• направление зубьев;
• способ крепления режущих элементов;
• материал режущих элементов.

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 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 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.

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.

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

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».

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 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.

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.

По типу зубьев фасонные фрезерные инструменты по металлу делятся на два типа:

• с остроконечными зубьями;
• с затылованными зубьями.

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.

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.

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.

Широкие возможности фрезерных станков

Следует отметить, что современные фрезы позволяют работать практически со всеми видами металлов и сплавов, включая сталь, чугун, алюминий, медь и так далее. Современные фрезерные станки отличаются хорошей эргономичной конструкцией, высокой безопасностью и наличием большого числа датчиков, контролирующих температуру двигателя, скорость вращения фрезы и прочие параметры.

Правильный выбор и своевременная заточка инструмента позволяют работать с максимальной отдачей и высокой точностью, придавая детали требуемую форму.

Дисковые фрезы

Дисковые фрезы предназначены для обработки узких поверхностей, прорезки пазов, подрезки уступов, отрезки заготовок и т.п. Дисковые фрезы работают в тяжелых условиях несвободного (закрытого с нескольких сторон) резания; процесс фрезерования часто сопровождается вибрациями.

Рис. 4.28. Виды дисковых фрез: а – двухсторонние; б – трехсторонние; в – трехсторонние с разнонаправленными эубьями; г – пазовые; — угол поднутрения

Различают следующие виды дисковых фрез: двухсторонние, трехсторонние, пазовые, прорезные и отрезные (рис. 4.28).
У двухсторонних дисковых фрез (рис. рис. 4.28, а) зубья размещены на цилиндрической и одной торцовой поверхностях, а у трехсторонних (рис. 4.28, б) – на обоих торцах. Соответственно эти фрезы могут обрабатывать две или три взаимно перпендикулярные поверхности в пазах и уступах. Фрезы изготавливаются с крупными зубьями (для черновой обработки) и мелкими (для чистовой обработки). Первые характеризуются удалением больших объемов металла из глубоких пазов, выемок, поэтому они имеют большой объем стружечных канавок. Зубья у этих фрез при малой ширине режущих кромок или прямые, или наклонные к оси. Наклонные зубья к тому же обеспечивают более равномерное фрезерование, имеют благоприятную геометрию торцовых зубьев и лучшее удаление стружки.
Трехсторониие фрезы изготавливают с разнонаправленными зубьями, что позволяет создать на торцовых режущих кромках положительные передние углы γ>0 (рис. 4.28, в). При переточке ширина такой фрезы уменьшается, поэтому используют также сдвоенные фрезы, состоящие из двух половинок, между которыми закладывают мерное кольцо. Геометрические параметры трехсторонней дисковой фрезы с равнонаправленными зубьями показаны на рис. 4.29.

Рис. 4.29. Трехсторонняя дисковая фреза с равнонаправленными зубьями

Цельные фрезы изготавливают диаметром d = 63…125 мм и шириной B = 6…28 мм, а сборные со вставными ножами диаметром d = 75…200 мм и шириной B = 12…60 мм. Такие фрезы изготавливают из быстрорежущей стали с креплением в клиновидных пазах с помощью рифлений (рис. 4.28, в). Дисковая фреза со вставными ножами показана на рис. 4.30.

Дисковые фрезы, оснащенные твердосплавными пластинами с механическим креплением, в последние годы получили большое распространение. В конструкциях этих фрез используются способы крепления пластин конструктивно по аналогии с торцовыми фрезами. Однако здесь возникают дополнительные трудности, связанных с необходимостью размещения элементов крепления в узких корпусах фрез. У трехсторонних фрез необходимо также обеспечить надежный отвод стружки и положительные передние углы на торцовых режущих кромках.

Рис. 4.30. Трехсторонняя дисковая фреза, оснащенная пластинами твердого сплава

Рис. 4.31. Дисковые фрезы, оснащенные СМП: а – трехсторонняя с «от-крытыми» базами под пластины; б – трехсторонняя с базированием пластин во вкладышах; в – с креплением пластин и вкладышей винтами; г – с тангенциальным креплением пластин; д – со специальными пластинами для отрезных работ (слева показана схема снятия пла-стины)

На рис. 4.31, а показан вариант дисковой фрезы, у которой трехгранные пластины 2 (без отверстия) крепятся в корпусе 1 с помощью клиньев 3 и винтов 4, а также колец 1 и служат одной из баз под режущие пластины. Другой базой являются открытые пазы в корпусе фрезы с разным направлением наклона к оси смежных зубьев, обеспечивающим надежный отвод стружки и положительные передние углы на торцовых режущих кромках.

На рис. 4.31, б показана схема крепления трехгранных пластин 2 во вкладышах 5 клиньями 3 и винтами 4. Вкладыши 3 имеют V-образные пазы под пластины и располагаются со стороны передней поверхности пластин 2. Они крепятся в корпусе 1 винтами 6. У таких фрез вкладыши сменные, корпус хорошо предохраняется от повреждений, обеспечивается нормальный отвод стружки, но они могут успешно применяться только при относительно небольших глубинах резания.

На рис. 4.31, в показан вариант крепления пластин 2 винтами с конической головкой через отверстие к вкладышу 3. Крепление вкладыша в корпусе производится клином 4 и винтом 5.
Схема крепления пластин дисковых фрез, работающих с небольшими глубинами и шириной среза, показана на рис. 4.31, г. Специально разработанные пластины, имеющие положительные передние углы, крепятся непосредственно к корпусу винтами с двух его сторон.
Замена пластин при поломках или выкрашевании производится с помощью специального ключа (рис. 4.31, д).
Специальная форма передней грани пластин обеспечивает хорошее дробление стружки, наименьшие силы резания и высокую надежность фрез.
На рис. 4.32 показана дисковая трехсторонняя фреза с механическим креплением трехгранных пластин с задними углами.
Фреза представляет собой корпус 1, в пазах которого помещаются вставки с трехгранными режущими пластинами 3. Режущие пластины 3 прикреплены к вставкам винтами 6 , а сами вставки крепятся к корпусу крепежными винтами 4, 5.
В дисковых фрезах большое внимание уделяется повышению надежности крепления режущих пластин, их размещению и регулированию. На рис. 4.33 представлена схема трехсторонней дисковой фрезы с регулируемыми пластинами 2 (типа параллегограммма), расположенными в корпусе 1.

Рис. 4.32. Дисковая трехсторонняя фреза с механическим креплением трехгранных пластин с задними углами

Рис. 4.33. Схема трехсторонней дисковой фрезы с регулируемыми пла-стинами: 1 – корпус; 2 – режущие пластины; 3 – регулировочный штифт и винт; 5 – крепежный винт

За счет перемещения регулировочного штифта 3 и скоса, а также винтов 4, регулируется положение пластин в осевом направлении. Фиксируется их положение винтом 5.

Пазовые фрезы (рис. 4.34, г) предназначены для фрезерования пазов точных по ширине. Пазовые фрезы имеют меньшую длину режущих кромок с геометрическими параметрами зубьев γ=10…15 о , α=20 о . Вспомогательные режущие кромки на торцах получают заточкой с углом в плане φ₁=1…2 о . Пазовые фрезы изготавливают диаметром 50…100 мм и шириной 3…16 мм.

Рис. 4.34. Фрезы прорезные и отрезные: а – прорезная (шлицевая) и отрезная цельная; б – отрезная сборная (пила со вставными ножами); в – сегментные; d- диаметр фрезы; φ₁— угол поднутрения

Фрезы прорезные и отрезные по форме зуба подобны пазовым и используются для прорезки неглубоких и узких пазов шириной В = 0,2…6,0 мм, а также для разрезки заготовок любого профиля и толщины. Цельные фрезы диаметром 20…315 мм изготавливают с мелкими, средними и круп>ными зубьями, у которых углы γ=0…10 o , α=20 o , φ₁=30 / …1 o (рис. 4.34, а).

Сборные фрезы диаметром 250…2000 мм оснащаются вставными ножами (рис. 4.34, б) или сегментами из быстрорежущей стали. Сегменты состоят из 4…8 зубьев и закрепляются заклепками на диске пилы, который изготавливается из обычной конструкционной стали (рис. 4.34, в).

Условия работы прорезных и отрезных фрез достаточно сложные, что связано с их небольшой шириной и недостаточной жесткостью. Для повышения стойкости фрез их зубья, которые могут иметь форму без ленточки (рис. 4.35, а) и с ленточкой (рис. 4.35, б) затачиваются без ленточки. Угол торцового поднутрения составляет от 1 0 30 / до 5 0 . Угол торцового поднутрения φ₁ составляет от 1 o 30 / до 5 o .

Рис. 4.35. Формы зуба отрезной фрезы; без ленточки (а); с ленточкой(б)

Отрезные фрезы изготавливаются с мелким зубом (1 тип), со средним зубом (2 тип) и крупным зубом (3 тип). Тип 3 позволяет создать условия разделения стружки и улучшить условия резания, особенно при разрезке заготовок значительных размеров. Путем перераспределения усилий резания между зубьями можно повысить стойкость фрез и производительность обработки.
Сегментные фрезы (пилы) являются разновидностью отрезных фрез (рис. 4.36). Сегментные фрезы предназначены для разрезки крупных заготовок, поэтому при диаметре заготовки более 250 мм становится целесообразным их изготавливать сборными – из отдельных сегментов. Фактически сегментные фрезы больше похожи на пилы (спинка зуба выполняется по дуге, передний угол γ выбирается от 0 до 25 о , задний угол α= 12…16 о , высота зуба h=0,5*S, где S – шаг между зубьями). Однако в отличие от пилы в сегментных фрезах отсутствует разводка зубьев.

Рис. 4.36. Схема сегментной отрезной фрезы (пилы) из быстрорежущей стали: а – внешний вид пилы; б – сегмент; в – геометрия сегмента

Фреза по металлу: принцип работы, виды и выбор инструмента

Фреза является разновидностью режущих инструментов. Она изготавливается в форме блина, а на её торцевой части располагаются зубцы. Применяется она для создания канавок определённой толщины и глубины, а также для отпиливания заготовок из стальных сплавов и чёрных металлов.

Устройство и принцип работы инструмента

Металл обрабатывается благодаря множеству лезвий, которые располагаются на зубчатом теле фрезы. При вращении инструмента происходит фрезерование, во время которого одновременно несколько зубцов контактируют с материалом, срезая слои различной толщины.

Изготавливаются рабочие зубцы из твёрдых металлов, быстрорежущей стали, кардной проволоки или минеральной керамики. В некоторых случаях фрезу делают с алмазным напылением.

В зависимости от вида зубцов и устройства оборудования различают такие типы фрез:

Цельное приспособление состоит из единого металла. Основными их частями являются рабочий участок (у концевых) или тело дисковой формы (у насадочных) и корпус-хвостовик.

К типу насадочному относят отрезные и дисковые инструменты. Они, в свою очередь, могут быть сварными или цельными. У сварных инструментов хвостовик и рабочая часть изготавливаются из различных металлов и друг к другу крепятся при помощи сварки.

Сборное оборудование тоже изготавливается из нескольких металлов (чаще всего двух), но они не намертво прикреплены друг к другу. Их части фиксируются при помощи болтов, винтов или клиньев. Основной частью сборных фрез является корпус, а вот резцы можно точить или заменять. Резцы чаще всего выполнены с твердосплавными напайками или из быстрорежущей стали.

Разновидности

Определённый вид фрезы предусмотрен для отдельной работы. Они подразделяются на следующие виды:

1. Отрезные.
2. Дисковые.
3. Угловые и концевые. Предназначаются для обработки выемок, уступов, наклонных поверхностей и пазов.
4. Шпоночные. Они похожи на сверло и выполняют те же функции, что и концевые.
5. Торцовые. Применяются на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей.
6. Цилиндрические. Могут иметь винтовые или прямые зубцы, устанавливаются на станки горизонтального типа. Ими режут плоские поверхности.

К самой применяемой и широко распространённой группе относят отрезные и дисковые фрезы, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Дисковая фреза

Этот тип оборудования является одним из самых производительных, он используется для выполнения уступов, отрезания заготовки, выделки разных выемок, канавок и пазов. У их зубцов на концах имеются дополнительные рабочие кромки, диаметр которых сильно превышает длину самого инструмента.

Этот тип фрезы был создан для работы с металлом в более сложных условиях, с зажатием и вибрацией. Вибрация может быть связана с маленькой жёсткостью тела оборудования или плохого отхода стружки из рабочей зоны.

Фреза по металлу дисковая делится на следующие разновидности:

В пазовых дисковых фрезах имеются режущие зубцы только по внешней цилиндрической поверхности. Для фрезерования мелких канавок они очень удобны. У двухсторонних имеются и поверхностные, и торцовые зубья. У трёхстороннего оборудования зубцы покрывают поверхности и два торца, с их помощью можно одновременно обрабатывать несколько перпендикулярных плоскостей в уступах или пазах.

Чтобы на заготовках выполнять шпицы и узкие канавки, используют топкие дисковые инструменты, их ещё называют «пила». Фаски у них на торцах затачивают поочерёдно. В основном фаской снимается 50% рабочей кромки. Именно по этой причине слой металла, который срезается зубцами, меньше ширины будущей канавки. Подобная конструкция оборудования предусматривает промежутки между зубцами для стружки, которая за счёт этого легче выводится. Если ширина реза будет такой же, как у канавки, то стружка зацепится за стенки и застрянет, что может вызвать поломку режущей поверхности.

Отрезные фрезы

Фреза отрезная является разновидностью дисковой. Созданы они для деления целой заготовки на части и отрезания фрагментов болванок. Рабочих острых кромок на торцах нет, так как они размещены по периферии. По размерам зубьев различают такие типы отрезных фрез:

1. С большими зубьями.
2. С малыми.
3. Со средними (нормальными).

Многие отрезные фрезы относятся к классу «В» по точности и имеют толщину больше 1 мм. Инструменты со средними и малыми зубцами применяются для фрезерования чугуна и стали, а с большими — для лёгких и мягких металлов.

Нюансы подбора оборудования

Выбрать для себя подходящий инструмент несложно, необходимо лишь знать характеристики и параметры оборудования. К таким параметрам относят число зубьев и материал, из которого выполнено изделие. Ключевым моментом для выбора материал изделия является прочность металла, который вы собираетесь резать.

Требуемое число зубьев

От того, какое количество зубьев у инструмента, зависит скорость обработки и чистота среза. Чем больше их количество, тем место спила будет чище. Но при этом сильно возрастает нагрузка на электромотор, процесс отвода из места распила стружки ухудшается. А из-за этих причин падает скорость вхождения в толщину металла и вращения инструмента. Если количество зубцов небольшое, то между ними увеличивается размер пазух. Эти факторы ускоряют распилку и облегчают вывод стружки. Но на торцах останутся бороздки, которые дополнительно следует зачищать.

Больше зубцов делают отрезным фрезам с отрицательным значением угла и габаритным поперечником. Меньшее число зубьев будет у устройства с положительным значением угла и небольшим поперечником.

Малое число зубов колеблется в пределах 10−40 штук, среднее — 40−80, а большое — 80−90. Именно образцы со средним числом зубьев подходят для различных видов распила. Именно такие образцы наиболее эффективны для работы по материалам разной твёрдости.

Для чистового фрезерования применяют режущие дисковые инструменты с мелкими зубцами, а для первичного — с крупными. Диски, предназначенные для черновой работы, отличаются беспрепятственным и быстрым отводом излишков стружки из глубоких зон распила.

Как подобрать материал

Для резки металлов с прочностью от 500 до 800 МПа применяются фрезы из быстрорежущей стали с добавлением молибдена, количество которого составляет примерно 5%. Для работы с металлами, прочность которых превышает 800 МПа, выбирают инструмент с содержанием кобальта до 5%. Для работы с драгоценными металлами изготавливают высокоточные фрезы из быстрорежущей стали наилучшего качества.

Для обработки нержавеющей стали применяются дисковые инструменты с напайками из карбида вольфрама. Такие зубцы не перетачивают, они покрыты слоем PVD.

Правила хранения и испытания

Проверка дисковых отрезных фрез на работоспособность и стойкость происходит на образцах, которые изготовлены из стали 45, со скоростью резания 20−100 метров за минуту. Проводятся испытания на фрезерных станках с применением спецоправки и правочных колец. Общая длина фрезерования каждого инструмента, который подвергается проверке по металлу, составляет 25−50 см.

Проверочную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости, водного раствора эмульсола. После того как испытание будет завершено, явления окрашивания на режущих частях отрезных дисковых фрез должны отсутствовать. Если после тестирования фреза готова к дальнейшей эксплуатации, считается, что испытание на работоспособность она прошла.

Внешний вид оборудования анализируется, согласно ГОСТу, визуально. Осуществляется осмотр с помощью лупы с четырёхкратным увеличением. Твёрдость проверяется по стандарту 9013, а шероховатость — 9378.

Особенности стали для изготовления фрез

Оборудование выполняют из быстрорежущих сплавов, к которым относятся высоколегированные марки стали с повышенной теплостойкостью. Подобная отличительная черта достигается введением в сплав молибдена, хрома и ванадия в сочетании с вольфрамом. Для производства отрезных фрез в основном берут сталь таких марок: Р6М5, Р12, Р18.

На заводы для изготовления режущего инструмента сплавы поступают в виде стальных заготовок (в поковках).

Когда фрезы подвергают нагреву под закалку, в сплаве начинает формироваться аустенит. Он содержит относительно небольшое количество углерода и активно легируется. Режущий инструмент получает особую структуру после закалки и состоит из мартенсита с меленькими иглами, различных карбидов и остаточного аустенита.

Основными легирующими добавками для быстрорежущих сталей служат ванадий, вольфрам, молибден и кобальт. Именно эти элементы способны обеспечить нужную красностойкость материала. В подобные сплавы обязательно добавляют хром. Особое внимание уделяется количеству в стали углерода: его число должно быть таким, чтобы в сплаве могли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если количество углерода будет меньше 0,7%, то готовая фреза не будет иметь нужную твёрдость.

Как на свойства сплавов влияют легирующие элементы:

1. Фосфор и сера оказывают негативное воздействие на характеристики стальных быстрорежущих композиций. В сплаве их количество не должно превышать 0,03 и 0,015% соответственно.
2. Вольфрам и молибден являются основными легирующими добавками. Именно благодаря им обеспечивается высокая степень эксплуатационной и красностойкости стали.
3. Хрома в сплаве должно содержаться не более 4%. Он придаёт повышенную прокаливаемость металлу.
4. Кобальт повышает красностойкость, но удаляет углерод из стали и понижает её прочность и вязкость.

Чаще всего инструмент изготавливают из стали марки Р6М5. Её стоимость ниже, но и фреза получается менее износостойкой, чем из материалов марок Р18 и р12.

Максимальная износостойкость у сплава Р18: в нём наибольшее количество вольфрама, отсюда и высокая стоимость. А по показателям теплостойкости лучшим считается инструмент, изготовленный из стали Р12.

Методы повышения износостойкости

Высокие эксплуатационные характеристики гарантирует качественная термическая обработка оборудования. Фрезу могут подвергать различным вариантам закалки, которые увеличивают их износостойкость. Выполняется закалка следующими методиками:

1. Светлая. Это разновидность термической ступенчатой обработки. Чтобы её осуществить, необходимо охладить сталь специальными соединениями. В основном для этих целей применяется смесь расплавленной щёлочи и воды.
2. Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
3. Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
4. Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
5. Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.

При термообработке нагрев производят:

1. В соляных специальных ваннах.
2. В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
3. Высокочастотными токами.

Фрезы необходимы для обработки металлических изделий и прорезывания в них канавок и прочих отверстий, именно поэтому правильно подойдите к её выбору. Учтите все нюансы последующего процесса обработки и тип металла, с которым вы собираетесь работать.

Отрезная дисковая фреза – очень прочный и устойчивый к износу инструмент

Дисковая отрезная фреза (ДОФ) изготавливается в форме «блина», торцевая часть которого оснащается зубцами. Она применяется для создания канавок заданной глубины и толщины, а также для отпиливания заготовок из черных металлов и стальных сплавов.

1 Госстандарт 2679–73 – главный документ для изготовления ДОФ

Указанный ГОСТ подразделяет все дисковые отрезные фрезы на два класса — для отрезных работ и для выполнения шлицев, и на три типа – с мелким, средним и крупным зубом. Маркировка таких фрез – 2254-0698–2254-1556. К основным их характеристикам ГОСТ относит следующие величины (в миллиметрах):

• ширина – 0,2–6;
• диаметр – 20–315;
• сечение посадочного отверстия – 5–40;
• сечение ступицы – 10–80;
• шаг – 0,8–25.

Количество зубьев ДОФ по металлу варьируется в пределах 18–200.

ГОСТ 2679 разрешает изготавливать фрезы:

• с шириной ступицы больше на 0,2 мм по сравнению с величиной режущей части инструмента;
• без ступицы.

Исходным материалом для производства отрезных фрез является быстрорежущая сталь. Она должна отвечать требованиям ГОСТ 19265.

Шероховатость готового инструмента для фрезерования должна быть не более:

• 8 мкм (передняя поверхность зубцов);
• 1,25 мкм (торцовые боковые части);
• 10 мкм (спинка зубцов);
• 6,3 мкм (задняя часть зубцов и посадочное отверстие).

Твердость ДОФ по ГОСТу приведена далее:

• 62–66 HRC (для изделий шириной более 1 мм);
• 61–65 (ширина до 1 мм).

Обратите внимание! Твердость замеряется на торцах инструмента на дистанции до 5 мм от его рабочих кромок. Если фрезы выпускаются из сплавов с большим содержанием кобальта и ванадия (5 и 3 % соответственно), показатели их твердости следует увеличить на несколько единиц.

Торцовое биение фрез имеет допуск от 0,04 до 0,4 мм, радиальное – 0,05–0,1 мм (для смежных зубцов) и 0,08–0,16 (для зубцов, расположенных в противоположных направлениях). Эти допуски замеряются на предмет их соответствия ГОСТу посредством специальной оправки.

Период стойкости отрезного инструмента измеряется в минутах. Он должен отвечать таким требованиям:

• 140 мин (фрезы сечением более 160 мм);
• 110 мин (110–160 мм);
• 70 мин (63–100 мм);
• 55 мин (до 63 мм).

Затупление отрезных фрез определяется по особому критерию. Под ним понимают износ (допустимый), который составляет 0,4 мм для инструмента сечением более 63 мм и 0,2 мм для фрез до 63 мм.

2 Правила испытаний и хранения фрез

Проверка ДОФ на стойкость и работоспособность осуществляется на образцах, изготовленных из стали 45, на скорости резания от 20 до 100 м/мин. Испытания выполняются с использованием проставочных колец и спецоправки на фрезерных станках. Длина (общая) фрезерования каждого проверяемого инструмента по металлу при этом составляет 25–50 см.

Проверочную фрезерную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости. В качестве таковой ГОСТ требует использовать водный раствор эмульсола (содержание по массе – 5 %).

После завершения испытаний на режущих частях ДОФ должны отсутствовать явления выкрашивания. Если фреза после проверочного фрезерования готова к дальнейшему применению, она считается прошедшей проверку на работоспособность.

Внешний вид изделий анализируется по ГОСТу визуально. Осмотр осуществляется при помощи лупы с четырехкратным увеличением. Твердость ДОФ проверяют по стандарту 9013, шероховатость – по ГОСТ 9378.

Важный момент. При анализе характеристик отрезных фрез по металлу допускается применять средства измерения со следующими максимальными погрешностями:

• 35 % величины допуска при замере углов;
• 25 % при анализе расположения поверхностей и контроле форм инструмента.

Правила перевозки фрез, а также их хранения подробно описаны в ГОСТ 18088.

3 Об особенностях сталей для изготовления дисковых фрез – важные моменты

Как было сказано, интересующий нас дисковый инструмент делают из быстрорежущих сплавов. К таким принято относить высоколегированные стали с повышенной теплостойкостью. Эта их отличительная особенность достигается за счет введения в сплав ванадия, хрома, молибдена (карбидообразующие добавки) в сочетании с вольфрамом.

Чаще всего для производства отрезных фрез используют сталь следующих марок – Р18, Р12, Р6М5.

На заводы, где изготавливается режущий инструмент, эти сплавы поступают в поковках (так принято называть стальные заготовки). Их структура – карбиды плюс перлит сорбитообразного вида.

Когда фрезы нагревают под закалку, в сплавах формируется аустенит. Он имеет небольшое (относительно) содержание углерода и весьма активно легируется. После закалочной процедуры режущий инструмент получает особую структуру. Она состоит из остаточного аустенита, различных карбидов и мартенсита с мелкими иглами.

Главными легирующими добавками для сталей быстрорежущей группы являются кобальт, молибден, вольфрам и ванадий. Эти элементы обеспечивают требуемую красностойкость материала. Обязательно в подобные сплавы добавляют и хром. Особое внимание при этом обращают на количество углерода в стали. Его должно быть столько, чтобы в сплаве смогли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если, например, углерода в стали будет менее 0,7 %, готовые фрезы не будут обладать необходимой твердостью.

Влияние легирующих элементов на свойства сплавов, применяемых для выпуска дисковых фрез:

• Кобальт увеличивает красностойкость, но при этом удаляет из стали углерод, а также снижает ее вязкость и прочность.
• Хром придает металлу повышенную прокаливаемость. Его вводят в количестве не более 3,5–4 %.
• Молибден и вольфрам – главные легирующие добавки. Они обеспечивают высокую степень красно- и эксплуатационной износостойкости стали.
• Негативное влияние на характеристики быстрорежущих стальных композиций (а значит, и на продукцию, получаемую из них) оказывает сера и фосфор. Эти элементы должны содержаться в сплавах в количествах до 0,015 и 0,03 % соответственно.

В большинстве случаев отрезной дисковый инструмент сейчас изготавливается из стали Р6М5. Фрезы из нее получаются менее износостойкими, чем из сплавов Р12 и Р18. Но зато стоимость Р6М5 ощутимо ниже.

Максимальной износостойкостью характеризуются фрезы из стали Р18. По цене они самые дорогие, так как содержат наибольшее количество дорогостоящего вольфрама. А вот инструмент из стали Р12 считается самым лучшим по показателю теплостойкости.

4 Закалка и отпуск – основные методы повышения износостойкости отрезных фрез

Качественная термическая обработка дискового инструмента гарантирует его высокие эксплуатационные характеристики. Фрезы подвергаются разным вариантам закалки. Это существенно увеличивает их износостойкость. Закалка выполняется по таким методикам:

• Ступенчатая. Операция предполагает охлаждение заготовок в горячей (около +600 °С) атмосфере, а после этого на открытом воздухе.
• Непрерывная. Этот вид закалки применяется редко, так как он выполняется с ускоренным охлаждением, что нередко приводит к появлению трещин на инструменте.
• Прерывистая. Популярная технология, исключающая риск появления трещин в готовых изделиях.
• Светлая. Разновидность ступенчатой термической обработки. Для ее осуществления нужно охлаждать сталь специальными соединениями (чаще всего – смеси воды и расплавленных щелочей).

В редких случаях используются методики изотермической закалки (полной и неполной), а также индукционного нагрева.

Нагрев заготовок при термообработке производится:

• высокочастотными токами;
• в защитной среде в электрических и газовых агрегатах;
• в специальных соляных ваннах.

Отпуск фрез из быстрорежущих сплавов выполняют так, чтобы содержание аустенита (остаточного) было снижено до минимума. Добиться этого несложно. Используется технология многократного отпуска. Количество операций определяется техусловиями осуществления процедуры и типом применяемой стали. Оптимальными вариантами отпуска принято считать следующие схемы:

1. 2–3-кратная операция при температуре 600° с обязательной выдержкой заготовок между этапами отпуска в течение 15–30 мин.
2. Стандартная процедура при температуре 560°. В этом случае инструмент выдерживается в течение 60 минут после каждой стадии его термической обработки.

Важно! Отрезной инструмент всегда подвергается тщательной очистке и последующей мойке после выполнения операций термообработки.

5 Технология производства фрез – схема процесса

Процедура изготовления интересующего нас отрезного инструмента в целом выглядит следующим образом:

1. Анализ быстрорежущих сплавов на чистоту, показатель твердости и химсостав. Последний определяется по ГОСТ 19265.
2. Штамповка заготовок. Эта операция выполняется на кузнечном участке предприятия.
3. Шлифовка боковых торцов инструмента и зачистка заусенцев по всей их поверхности.
4. Анализ деталей на наличие поверхностных изъянов и на соответствие их геометрических параметров и конфигурации.
5. Просушивание фрез. Процедура осуществляется при температуре не выше 200° на протяжении получаса (максимум).
6. Закалка по одной из методик, описанной выше.
7. Двойной либо тройной отпуск, нужный для обеспечения требуемых технологических характеристик фрез.
8. Анализ готового режущего инструмента на наличие волосовин и трещин, а также на величину твердости.

Финал работ – финишная обработка (механическими способами) отрезных фрез. Под таковой понимают заточку их режущих частей и окончательной тонкое шлифование этих участков инструмента.

В последнее время процесс изготовления ДОФ на отечественных предприятиях был существенно модернизирован. Производители интенсифицируют все операции посредством таких современных методик:

• Применение магнитных полей и ультразвуковых волн на этапах отпуска, очистки загрязнений на поверхности фрез и их закалки.
• Проведение дополнительных спецмероприятий при термообработке инструмента (отжиг, нормализация, охлаждение в изотермической горячей атмосфере, а также в особых по конфигурации валках и штампах).
• Использование высокоскоростных технологий нагрева заготовок и новейших методов термомеханической высокотемпературной обработки инструмента из сплавов быстрорежущей группы.

Благодаря новым технологиям готовые фрезы, о которых мы говорили в статье, получаются по-настоящему тепло- и износостойкими.