Фрезерные инструменты. Торцовые фрезы

         Фреза – металлорежущий инструмент, чаще всего имеющий несколько режущих зубьев, способный снимать стружку с заготовки, тем самым получая необходимую по конструкции деталь. Главное движение резания при обработке фрезами является вращение фрезы вокруг своей оси, вспомогательное движения – подача заготовки на фрезу.

         Фрезы торцовые предназначены для обработки плоскостей и уступов, а также для 3D обработки различных поверхностей типа штампов и прессформ. Данные фрезы работают с небольшой глубиной резания и большой шириной фрезерования, чаще всего применяются на фрезерных станках (горизонтально-фрезерных, вертикально-фрезерных, обрабатывающих центрах и т.д.).

Данные фрезы изготавливают с хвостовиком (рис. 1а) или насадными (рис. 1б)

Рис. 1а - фрезы с цилиндрическим хвостовиком

Рис. 1б - фрезы насадные торцовые

Торцовые фрезы предназначены:

• для обработки плоскостей на проход (рис. 2)
• для обработки уступов под 90° (рис. 3)
• для обработки профильных поверхностей (рис. 4)

Рис. 2 - фреза торцовая для обработки плоскостей

Рис. 3 - фреза торцовая для обработки уступов и пазов под 90 градусов

Рис. 4 - фреза торцовая для обработки профильных поверхностей

                Торцовые фрезы изготавливают с различными по форме и конфигурации режущими пластинами:

• квадратной формы
• треугольной
• круглой
• шестигранной
• восьмигранной и т.д.

          Каждый производитель инструмента старается сделать корпуса фреза и пластины отличные от других производителей, поэтому пластины и корпуса фрез разных производителей чаще всего не взаимозаменяемы между собой.

         Сменные многогранные режущие пластины имеют разные углы, различные стружколомы, геометрическую форму, а также износостойкие покрытия, что позволяет использовать один корпус фрезы для обработки различных материалов (конструкционных сталей, легированный сталей, инструментальных сталей, автоматных сталей, нержавеющих сталей, чугунов, цветных сплавов, титановых сплавов, пластмасс и т.д.), под каждый материал выбираются определенные пластины с положительной или отрицательной геометрией режущей кромки, в зависимости от того черновая или чистовая обработка и от свойств материала.

Хвостовики торцовых фрез могут быть изготовлены в нескольких вариантах:

• с цилиндрическим хвостовиком (закрепляется в цанговом патроне) – рис. 5
• с цилиндрическим хвостовиком с лыской тип «WELDON» (закрепляется в патроне WELDON) – рис. 6
• с резьбой на хвостовике (закрепляется в специальных оправках) – рис. 7

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Пластины на торцовых фрезах могут закреплятся разными способами:

• закрепление винтом (рис. 5) наиболее распространенный метод крепления, используются пластины с отверстием, идеально подходят для чистовых и получистовых операций.
• закрепление клином (рис. 2) используются пластины без отверстия, идеально подходят для операций черновой обдирки.
• закрепление винтом с дополнительным прижимом (рис. 4) используются пластины с отверстиями, идеально подходят для черновых и получистовых операций.

Торцовые фрезы бывают нескольких исполнений:

• с нормальным (средним) количеством зубьев, данные фрезы идеально подходят для станков имеющих хорошую жесткость системы СПИД и для операций получистовой обработки сталей и чугунов, корпус фрезы имеет достаточную глубины стружкоотводящей канавки, также снижается удар при входе пластин в резание и в работе участвует не меньше 2 пластин одновременно.
• с мелкими зубьями, данные фрезы идеально подходят для чистовых операций на станках с высокой скоростью и жесткостью системы СПИД, имеющих достаточную мощность шпинделя и крутящий момент, позволяют обрабатывать заготовки с высокой скоростью подачи в минуту, глубина стружкоотводящей канавки на данных фрезах минимальна, используют для обработки прерывистых плоскостей.
• с крупными зубьями, данные фрезы идеально подходят для черновых операций обработка стали и чугуна, для универсальных станков имеющих люфты в приводах подач, повышенное биение шпинделя и износ направляющих станка, имеющих большую мощность шпинделя, также данные фрезы применяются для обработки материалов, дающих сливную стружку, большие стружкоотводящие канавки позволяют легко эвакуировать стружку из зоны резания и предотвратить повторное резание стружки, исключить брак и поломкку пластин на фрезе, применяются для получения максимальной глубины резания.
• с неравномерным шагом зубьев, данные фрезы идеально подходят для обработки нежестких деталей и для снижения вибраций в процессе обработки, снижения усилий резания.

Технические рекомендации при работе торцовыми фрезами

          Рекомендуется

1. Чтобы диаметр фрезы был в 1,5 раза больше ширины фрезерования (например, если ширина обработки 100 мм, то выбирайте фрезы ф160 мм).

Рис. 8 – правильный выбор диаметра торцовой фрезы

2. Для обработки уступов под 90° и тонкостенных деталей необходимо применять фрезы с главным углом в плане 90°.

3. Фрезы с главным углом в плане 75° или 70° применяют для операций общего назначения и жестком креплении заготовки в приспосблении станочном. Обладают хорошим соотношением размера пластины и максимальной глубиной резания, снижена нагрузка при врезании пластин в заготовку.

4. Фрезы с главным углом в плане 45° применяют для обработки на проход. Обладают сбаланисрованными радиальными и осевыми силами резания, минимальный нагрузка при врезании пластин, образуется более тонкая стружка, есть возможность увеличит подачу, меньшая нагрузка на подшипники шпинделя.

5. Фрезы с главным углом в плане 15-30° применяют для обработки на проход с высокими подачами на зуб, за счет того, что образуется тонкая стружка, но при этом глубина резания минимальна, силы резания действуют в осевом направлении, что уменьшает нагрузку на подшипники шпинделя и на корпус фрезы.

6. Попутное фрезерование является наиболее предпочтительным методом фрезерования за счет: хорошего отвода тепла стружкой, дополнительного прижима заготовки к столу станка, минимальным наклепом обрабатываемой поверхности (рис. 9).

7. Встречное фрезерование (фрезерование против подачи) в большинстве случаев является не предпочтительным методом за счет: наклепа обрабатываемого материала, приваривания стружки на пластину, выров заготовки из приспособления зажимного (рис. 9).

Рис. 9 – методы фрезерования торцовыми фрезами

 Рис. 10 – формулы для расчета скорости и подачи фрезы

         Не рекомендуется

1. Чтобы диаметр фрезы был равен ширине фрезерования. В этом случае на входе и выходе из резания режущей пластины фрезы образуется тонкая стружка. Тонка стружка наименее эффективно отводит тепло из зоны резания, в результате чего происходит перегрев режущей кромки пластины и поверхностное упрочнение (наклеп) обрабатываемого материала на заготовке.

 Рис. 11 - влияние глубины резания на толщину стружки

Рис. 12 – влияние главного угла в плане на толщину стружки

Основные дефекты при фрезеровании