Особенности фрез по металлу, режущий инструмент, обработка чугуна

К подгруппе 22 относятся фрезы: цилиндрические, торцовые, концевые, дисковые пазовые, отрезные и прорезные, угловые и фасонные (табл. 34).

Рис. 11. Части и элементы фрезы:

1 —торцовый зуб; 2—зуб; канавка; 4 — режущая кромка; 5 — задняя поверхность; 6 — затылочная поверхность; 7 — передняя поверхность; 8—вставной зуб; 9 корпус; 10 — торцовый шпоночный паз

В инструментальном производстве находят широкое применение угловые фрезы для фрезерования прямых и винтовых стружечных канавок инструмента. Государственный стандарт на угловые фрезы не разработан.

Фрезы имеют общие для данного вида инструмента части и элементы (рис. 11). Поверхности зубьев фрезы, лежащих под определенными углами в пространстве, и значения этих углов, которые непосредственно влияют на процесс фрезерования, носят название 

геометрических параметров режущей части данного инструмента.

Основными углами, характеризующими режущую часть зуба фрезы, являются (рис. 12): αп — главный задний угол; γ — передний угол;

Рис. 12. Основные углы режущей части зуба фрезы

Таблица 34

Формы основных типов фрез

Технические требования к фрезам. Цельные фрезы и  ножи сборных фрез изготовляют из быстрорежущей стали. Твердость цельных фрез и ножей должна быть HRC 62—64, корпусов фрез HRC 30—40 и клиньев HRC 40—50.

Корпуса сборных фрез выполняются из сталей 40Х, 40 и 45, клинья — из сталей 40Х, У7, У8 или 45, а ножи, оснащенные пластинками твердых сплавов, — из стали У8. Хвостовики концевых фрез изготовляют из стали 45 или 50. Твердость цилиндрического хвостовика и торцовой части конического хвостовика должна быть HRC 30—40.

Для сборных конструкций стандартных фрез со вставными ножами требования к состоянию поверхностей следующие: на рабочей части ножей не должно быть обезуглероженных мест и мест с пониженной твердостью; передняя и задняя поверхности режущей части, а также поверхности торцов и посадочного отверстия фрез должны быть шлифованные.

Для передних и задних поверхностей режущей части шероховатость должна быть не ниже 7 или 8-го класса, поверхности опорных торцов и поверхности посадочного отверстия — не ниже 7-го класса. Для опорных поверхностей пазов корпуса и клиньев, а также задней и опорной поверхностей ножей шероховатость должна быть не ниже 6 или 7-го класса.

На ножах, клиньях и корпусах фрез не допускаются поверхностные трещины, выкрошенные места, заусенцы, прижоги, следы коррозии, а на шлифованных поверхностях — черновины и цвета побежалости.

Поверхности деталей фрез, не обработанные шлифованием, должны быть после термической обработки очищены.

Требования к точности изготовления ограничиваются отклонениями по размерам: наружных диаметров, ширины, общей длины диаметров посадочных отверстий и хвостовиков фрез.

Для наружных диаметров фрез (за исключением мерных) установлен 8-й класс точности (В8), для общей длины — 9-й класс (В9), для внутренних диаметров посадочных отверстий — 2-й класс (А), для диаметров цилиндрических хвостовиков — 3-й класс (С3).

Большое внимание необходимо уделить допускаемым величинам биения режущих кромок и опорных торцов. Так, например, биение опорных торцов насадных торцовых фрез при проверке на оправке не должно превышать 0,02 мм, а торцовое биение режущих кромок торцовых зубьев 0,03—0,04 мм.

Быстрорежущие фрезы. Для изготовления фрез применяют в основном быстрорежущую сталь Р18. Эти фрезы дают высокую производительность при обработке сталей σв = 90÷100 кГ /мм2- и чугунов с твердостью НВ 270—290.

Для обработки жаропрочных сплавов изготовляют фрезы из сталей Р18Ф2К5, Р10Ф5К5, Р14Ф4, Р9Ф5.

Твердость после термической обработки фрез из сталей Р18 и Р9 составляет HRC 62—64, а твердость фрез из кобальтованадиевых сталей — HRC 66—68.

Типы и основные размеры быстрорежущих фрез приведены в табл. 35. Геометрические параметры фрез из быстрорежущей стали показаны на рис. 13. Рекомендуемые величины параметров быстрорежущих фрез приведены в табл. 36 и 37.

Рис. 13. Геометрические параметры быстрорежущих фрез

У фрез цилиндрических с углом наклона зубьев свыше 30° передний угол у при обработке стали с σв < 60 кГ/мм2 берется равным 15°. При обработке жаропрочных сталей торцовыми фрезами следует брать верхние значения передних углов, а при обработке концевыми и цилиндрическими — нижние и средние значения. На задней поверхности фрез при заточке необходимо оставлять ленточку шириной не более 0,1 мм. Зубья у фрез концевых и отрезных пил затачивают без оставления ленточки.

Угловые быстрорежущие фрезы находят широкое применение в инструментальном производстве для фрезерования различных канавок у инструментов. Наиболее распространенные угловые фрезы приведены в табл. 38.

Если угловые фрезы работают в комплекте, то номинальные размеры диаметров фрез не должны превышать 0,2 мм, а шпоночный паз для каждой следующей фрезы в комплекте должен быть смещен на угол

Наружный диаметр фрез выполняют с отклонением по В8 (ОСТ 1010). Биение опорных торцов должно быть не более 0,02 . Торцовое биение режущих кромок не более 0,05 мм. Радиальное биение для фрез диаметром

Таблица 35

Типы и основные размеры быстрорежущих фрез

Таблица 36

Геометрические параметры режущей части фрез из стали Р18

Таблица 37

Рекомендуемые значения угла наклона винтовых канавок быстрорежущих фрез

Торцовые фрезы с механическим креплением пятигранных пластинок (рис. 14, а) изготовляют диаметром D = 63÷200 мм с числом зубьев z= 5÷12 взамен фрез по ГОСТу 8529—57. Эти фрезы предназначены для обработки различных сталей и при снятии припусков до глубины резания t = 9 мм.

Торцовые фрезы с механическим креплением круглых пластинок (рис. 14, б) изготовляют диаметром D = 50÷160 мм с числом зубьев z= 0,1D; они предназначены для получистовых и чистовых работ при снятии припуска не более 3—4 мм. Фрезы целесообразно применять при обработке прерывистых поверхностей и для снятия малых припусков, так как они имеют большое количество зубьев и малые углы в плане, что обеспечивает повышенную производительность и стойкость.

Торцовые фрезы (рис. 14) состоят из корпуса 1, державок ножей 2 с запрессованными в них штифтами 3, на которые свободно надеваются сменные пластинки 4, колец 5 и винтов 6 для закрепления пластинок и одновременно державок ножей. Пружина 7 предназначена для предварительного нажатия пластинок к базовым поверхностям корпуса.

Геометрия режущей части фрез образуется соответствующим расположением пластинки относительно основных координатных осей корпуса.

Таблица 38

Основные размеры угловых фрез

Принятое расположение опорной поверхности под пластинку на державке ножа и ее положение в корпусе фрезы обеспечивают задние углы α = 8÷ 10°, а передние γ = (—8°)÷(—10°). Для получения положительных передних углов пластинку затачивают вдоль лезвия по передней поверхности.

Торцовые фрезы с шестигранными пластинками предназначены для обработки деталей с припуском до 6 мм. При обработке труднообрабатываемых материалов целесообразно применять фрезы с главным углом в плане φ = 40÷ 45° и вспомогательным φ1 = 15÷ 20°.

Смотрите также

  • Резцы
  • Фрезы
  • Сверла, зенкеры и развертки
  • Протяжки и прошивки
  • Резьбонарезной инструмент
  • Абразивный инструмент

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).

Любые фрезы по металлу для фрезерного станка – это инструмент, используемый во время нарезки и обработки металлических заготовок. Процесс фрезерования характеризуется высокой производительностью. В рамках обработки деталей требуется выполнение различных манипуляций.

Конструкция и принцип работы

В основе работы станка лежит вращательно-поступательное движение. Фрезы в рамках обработки на небольшой скорости продвигаются вперед, активно вращаясь вокруг своей оси. В итоге обрабатываемая деталь приобретает требуемую поверхность. Она может быть гладкой или с пазами, канавками или др., в зависимости от типа прямолинейных движений в конкретном случае. Полученная форма будет определяться видом используемого инструмента, его расположением и типом движений.

Любая фреза по металлу имеет собственный корпус, на котором закрепляются специальные зубья. В нем выделяются зоны:

  • шейка (переходная);
  • рабочая;
  • хвостовая.

Хвостовая фреза

Для различной обработки исходной заготовки и работы в самых сложных и труднодоступных ее участках, существует широкий выбор фрез. В каждом случае, ориентируясь на металл и его свойства, для желаемого результата выбирается оптимальный тип инструмента, вариант его подачи.

Классификационные признаки

Многообразные виды фрезерных станков зависят от назначения и конструкционных особенностей агрегата, вариантов подачи самой фрезы. Он бывает:

  • вращательным;
  • винтовым;
  • прямолинейным.

Всегда рабочие зубья на режущей кромке производятся строго из наиболее прочных стальных сплавов либо кардной проволоки, алмаза и других.

Классификационные признаки для фрез следующие:

  • конструкционные особенности (цельный, сборный);
  • направленность рабочих зубцов;
  • материал на режущей кромке;
  • положение резцов;
  • вид зубьев;
  • вариант крепления элементов в области режущей кромки.

Популярные разновидности

На сегодняшний день наибольшее практическое применение получили следующие типы фрез:

  • цилиндрическая;
  • дисковая;
  • фасонная;
  • для нанесения Т-образных углублений;
  • торцевая;
  • угловая;
  • концевая;
  • шпоночная;
  • насадная (цельный и составной).

Для работы с наиболее сложными формами заготовок применяются составные типы на фрезерный станок. А для точных манипуляций подойдут исключительно цельные насадные фрезы, отличающиеся своей уравновешенностью.

Цилиндрические

Они производятся из стали быстрорежущего типа и активно применяются с горизонтальными станками, которые специализируются на обработке плоскости заготовки.

Цилиндрическая фреза

В них могут присутствовать зубья:

  • прямые;
  • винтовые.

Чаще на практике требуется вторая разновидность, так как инструмент с прямыми зубцами подходит только для узкой детали.

Торцовые

Эта разновидность подходит для вертикально-фрезерных агрегатов. У нее рабочая часть – это вершина кромки заостренных зубцов. Причем основную работу выполняют боковые кромки, а торцевые отвечают за дополнительные манипуляции.

За счет зависимости между шириной рабочей зоны, диаметром режущей фрезы и угла соприкосновения достигается ровная работа.

Относительно представителей цилиндрического типа указанные инструменты массивнее и отличаются повышенной жесткостью. Поэтому их дополняют режущие зубцы из твердосплавного материала.

Основная масса процессов фрезеровки происходит с участием торцевых инструментов, что объясняется их высокой производительностью.

Торцевые фрезы

Червячные

Практическое использование их весьма специфично. За счет обката детали происходит ее обработка. При точечном соприкосновении заготовки с фрезой осуществляется выборка металла.

Возможные варианты:

  • однозаходные и многозаходные;
  • шлифованные или нешлифованные зубцы;
  • правые и левые;
  • цельные, сборные.

Дисковые

Этот вид характеризуется высокими показателями производительности. Предназначается дисковая фреза для фрезерования пазов и различных канавок. Она бывает:

  • двухсторонней;
  • трехсторонней;
  • пазовой.

Для нанесения мелких пазов применяются пазовые фрезы, снабженные зубьями по цилиндрической их поверхности.

Фреза дисковая пазовая

Остальные две разновидности дополняются зубцами на поверхности, а также на одном или двух торцах.

Часто на практике обращаются к пилам – топким фрезам. Они необходимы для нарезания на заготовках узких пазов и шлицев.

Отрезные

Этот тип необходим для обрезки детали. Ее можно выполнить как секторально, так и полностью. У такой фрезы нет резцов на торцах – все они сосредоточены исключительно на верхней поверхности зубьев.

Она бывает:

  • крупной;
  • средней;
  • мелкой.

Первая рассчитана на обработку деталей из легких сплавов, в том числе алюминия, а две последние необходимы для резки стали и чугуна.

Фрезы отрезные

Концевые и угловые

Для работы с глубокими пазами, расположенными в контурных выемках или уступах корпуса, заготовки используется фреза концевого типа. Зубцы здесь могут быть наклонного либо винтового типа. Цилиндрическая ее поверхность содержит основную режущую кромку. Для зачистки дна в имеющемся пазу предполагаются вспомогательные режущие кромки.

Они бывают:

  • монолитного типа либо с напаянными коронками;
  • для предварительной либо финишной обработки (отличаются высотой зубцов);
  • с хвостовиком цилиндрического либо конического типа.

Для фрезерования углового паза и любой наклонной поверхности подойдет угловой инструмент. Режущие кромки на паре конических поверхностей находятся у двухуглового типа. Они отличаются наибольшей плавностью в работе.

Этот тип нашел применение для производства стружечных углублений в металле. Верхняя часть такого инструмента обычно имеет закругленную форму. Это не допускает скорого стачивания фрезы.

Фреза под Т-образные выемки

Часто на заготовке встречается выемка особой, Т-образной формы. Чтобы ее обработать, на станок устанавливается специальная фреза.

Она характеризуется небольшим сроком службы. Объясняется это плохим отводом стружки во время работы.

Особенность этого инструмента в поочередном и разнонаправленном положении зубцов с каждой его стороны.

Шпоночные

Это вариация фрезы концевого типа. Двузубый шпоночный инструмент, внешне схожий с обычными сверлами. Благодаря своим особенностям он эффективно углубляется в деталь при осуществлении осевой подачи, после чего начинает движение уже по направлению вдоль паза. При осевой подаче осевые кромки производят резательные движения.

С течением времени диаметр такого инструмента не будет сокращаться, так как во время затачивания его идет работа исключительно с рабочими задними кромками.

Фасонные

Их применяют для фасонных элементов заготовки. Этот инструмент незаменим в случаях, когда между длиной и шириной детали оказывается слишком большая разница в размере. Методика протягивания используется для коротких поверхностей.

Зубья подобной фрезы могут иметь острую заточку или быть затылованными.

Для первого типа характерно меньшее истирание во время работы наряду с хорошей чистотой обработки. Но наточить их получится исключительно посредством специальных приспособлений, обеспечивающих нужную конфигурацию режущей поверхности.

Этим объясняется практическое применение фасонных фрез преимущественно в условиях наиболее крупных производств.

На настоящий момент разработано множество вариаций фрез, благодаря практическому применению которых обеспечивается возможность обработки деталей всевозможного типа, выполненных из различных материалов. Они могут работать с чистыми металлами либо их сплавами – медью, сталью, алюминием, чугуном и прочими.

Современные фрезерные агрегаты безопасны и производительны, эргономичны и удобны в пользовании. В них предусматривается большое количество датчиков для контроля основных рабочих параметров – температуры, скорости вращения и других.

Чтобы обеспечить максимальную производительность для каждого вида обработки, важно правильно подобрать фрезу, которая и придаст заготовке нужные формы.

Видео по теме: Как подготовить идеальную фрезу