Фрезерование и фрезы: общие понятия
Фрезерование – способ механической обработки заготовок резанием. Он превосходит другие способы обработки, в частности строгание, по уровню производительности, уступает лишь наружному протягиванию в условиях крупносерийного производства.
Путем фрезерования в машиностроении обрабатывают плоскости, канавки различного сечения, уступы, пазы, фасонные поверхности и др. Его также применяют для резания прутков, нарезания резьбы и зубофрезерования. Это универсальный и один из самых распространенных методов обработки в промышленности.
Кинематика фрезерования состоит из двух видов движений: вращательного и поступательного. Основное вращательное движение резания с постоянным радиусом траектории сообщается режущему инструменту. Движение подачи направлено перпендикулярно оси основного движения.
Подачи может быть с вращательным, винтовым и прямолинейно-поступательным движением. При вращательном движении обрабатывают поверхности вращения, при винтовом – впадины косозубых колес, стружечные канавки и другие винтовые поверхности.
Чаще используют прямолинейное движении подачи, посредством которого фрезой обрабатывают цилиндрические поверхности: канавки, пазы, плоскости, фасонные заготовки и пр.
Фрезы и их виды
Фрезерование осуществляется с помощью многолезвийного инструмента – фрезы. Несмотря на существование различных видов и типов фрез, в основе их устройства лежит простейший резец. Основные компоненты и элементы режущей части фрез представлены на рисунке.
В связи с универсальным применение фрезерных станков существует множество типов, форм и размеров фрез для обработки заготовок из различных материалов. Их классифицируют по множеству параметров:
- по назначению;
- по обрабатываемому материалу;
- по материалу режущей части;
- по особенностям конструкции;
- по способу закрепления на станке;
- по конструкции, расположению и направлению зубьев и пр.
Фрезы используются для обработки таких материалов:
- дерево,
- сталь,
- нержавеющая сталь,
- закаленная сталь,
- чугун,
- медь,
- алюминий и др.
Виды фрез по назначению
Цилиндрические фрезы цельные и сборные применяют для обработки открытых участков плоскостей на фрезерных станках горизонтального типа.
Торцовые фрезы используют на вертикальных и специальных станках для обработки прерывистых и сплошных плоскостей. Твердосплавные ножи позволяют достичь высокой производительности обработки. Для работы с сопряженными разноуровневыми, наклонными и параллельными плоскостями предназначены насадные торцовые фрезы цельные и со вставными ножами. Например, для обработки скосов, граней куба, уступов, шестигранников и др.
Дисковые фрезы нужны для обработки канавок и пазов, они бывают пазовые, двух- и трехсторонние. Угловые фрезы предназначены для фрезерования винтовых и прямых канавок между зубьями. Их используют при изготовление инструмента: зенкеров, фрез, разверток и т.п.
Концевые фрезы используют для фрезерования полуоткрытых плоскостей, копировальных работ и обработки канавок.
Шлицевые, отрезные и прорезные фрезы нужны для прорезки узких щелей и шлицев.
Шпоночные фрезы применяют при работе с закрытыми шпоночными канавками.
Фасонные фрезы необходимы при работе с фасонными поверхностями.
Отдельно можно выделить фрезы для обработки Т-образных пазов, «ласточкин хвост» и другие.
По конструкции различают фрезы:
- цельные,
- составные,
- сборные,
- наборные.
Каждый тип фрез имеет различные подвиды, варианты исполнений и размеры. Подробнее о типах фрез читайте в других статья на Металлгирз.
Назначение фрез
Фрезерованием называется процесс механической обработки различных поверхностей, с целью получения изделия необходимого размера, типа и класса шероховатости. Данный процесс возможен с помощью специальных высокопрочных многолезвийных режущих устройств – фрезеров или фрезеровальных машин.
Фреза представляет собой динамическое тело, на поверхности которого находятся острые зубья.
Внешний вид фрезы зависит от формы обрабатываемой поверхности. Металлические зубья могут быть расположены как на цилиндрической части, так и на боковине. Рабочую поверхность фрез изготавливают из следующих материалов: углеродистых сталей, быстрорежущих сталей, твердых и минералокерамических сплавов.
При выборе типа фрезы следует учитывать материал, из которого изготовлены его резцы. Прочность композита должна быть прямо пропорциональна площади обрабатываемого материала. Чтобы избежать приобретения низкокачественных фрез, необходимо выбирать проверенные марки с подлинным сертификатом качества.
Краткие сведения (виды фрез и их применение):
Отрасли применения: производство оборудования для нефтегазовой отрасли, производство трубопроводной арматуры, аэрокосмическая промышленность, производство инструментов и форм (POS-материалов, наружной рекламы, плоских и объёмных букв, табличек, логотипов, указателей, мебели и предметов интерьера, рельефных изображений, барельефов, скульптур, 3D объектов и т.
д.), автомобильная промышленность, общее машиностроение, строительство, энергетика, производство железнодорожного транспорта, судостроение, медицинская промышленность и т.д.
Цилиндрические фрезы
Область применения – для обработки открытых поверхностей на горизонтально-фрезерных машинах. Бывают с прямыми и винтовыми лезвиями. В основном изготовляются из углеродистой, быстрорежущей и легированной стали.
Цилиндрические фрезы в основном употребляются для обработки сложной многослойчатой поверхности, а также при работе с нержавеющей жаропрочной сталью, конструкционной сталью, серого чугуна, легкообрабатываемых материалов (медь, алюминий), органического стекла, слоистых пластмасс и стеклопластиков. Наиболее часто применяются с винтовыми зубьями, т.к. они более функциональны, и обработка выполняется более качественно. При разработке фрез с винтовыми зубьями мастеру необходимо учитывать нагрузку на конструкцию – это обеспечивает более точную и качественную работу инструмента.
Широко применяются в строительстве для изготовления погонажных изделий. Профили ножей используются различной формы, в зависимости от конечного результата.
Виды погонажных изделий:
- Наличник – это специальное профилированное приспособление, с помощью которого обрабатывают дверные и оконные рамки.
- Плинтус — это планка для перекрытия проема между напольным покрытием и стеной.
- Галтель – в основном используется для стыковки потолка и стены. Широко применяется в мебельном производстве.
- Рейка – представляет собой узкий деревянный брусок. В строительстве или ремонте незаменимая деталь.
- Вагонка – это узкая прочная доска для отделки потолка и стен в домах, банях и других сооружений.
- Уголок – это деревянное изделие с угловым торцом. Используется как элемент декора в отделочных работах.
Торцевые фрезы
При помощи торцевых фрез обрабатывают плоские поверхности на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках.
Режущие элементы находятся на цилиндрической и боковой поверхностях фрезы, что позволяет работать с двумя перпендикулярными плоскостями одновременно.
Лезвие фрезы имеет три элемента: главное, переходное и вспомогательное.
В контактной поверхности работает большое число зубьев, что позволяет сдерживать излишние вибрации – соответственно, повышается качество обработки детали. Основное назначение – это 3D обработка различных поверхностей типа штампов и пресс-форм.
Данный вид фрез массово применяется в автомобилестроении для изготовления картера коробки передач. Картеры для высокоэффективных КПП изготавливаются, как правило, из доэвтектических алюминиевых или магниевых сплавов. Основными требованиями при изготовлении этих деталей являются строгое соблюдение заданных размеров и минимальное машинное время. Для высокоточной и экономически эффективной обработки этих сложных деталей применяют торцевые фрезы с большим количеством зубьев.
Концевые фрезы
Концевыми фрезами высекают канавки, сквозные пазы, окна, карманы, шпоночные канавки и многое другое. Материал изготовления преимущественно быстрорежущая и легированная сталь. Остроконечные лезвия в таких фрезах располагаются на цилиндрической поверхности – ими осуществляется основная фрезеровка. На боковине в основном зачищается дно канавки. Лезвия в данных фрезах бывают винтовыми или наклонными.
При изготовлении электроэнергетического оборудования, а также в процессе сооружения и эксплуатации электростанций, применяется большое количество изделий со стандартными и специальными резьбами. Для производства турбин большой мощности, помимо прочего инструмента, масштабно используются концевые фрезы с пластинами типа U. Это позволяет обеспечить безопасность и надежность работы готового изделия, при этом увеличивая КПД на более чем 50%, при уменьшении времени на обработку готового продукта.
Дисковые фрезы
Дисковые фрезы применяются для обработки пазов, канавок и разрезки металлических и других элементов. Основное их назначение – это распил деревянных заготовок. В основном изготовляются из быстрорежущей и легированной стали. Этот вид фрез имеет высокую эффективность, несмотря на то, что у них часто иссечены зубья.
Основное применение дисковых фрез – фасонное фрезерование, отрезка деталей, прорезка шпоночных пазов и т.д. Преимущества конструкции очень ярко выражаются при обработке крупногабаритных изделий и пакетной обработке. Поэтому для изготовления зубчатых колес в машиностроении стали применять специальные твердосплавные дисковые призматические фрезы с углами 60 и 90 градусов, радиус на вершине зуба 0,03 мм, охватываемые диаметры фрез – от 15 до 80 мм. Данные фрезы дают возможность обрабатывать зубчатые колеса внешнего зацепления, зубчатые рейки, наружные шлицы, звездочки цепных передач и другие детали с зубчатыми элементами.
Угловые фрезы
Угловые фрезы используют для обработки канавок с угловым профилем. Основное назначение – это инструментальная промышленность, где фрезы применяют для прорезки стружечных углублений, разверток, зенкеров и прочее. Изготавливаются угловые фрезы цельными конструкциями из быстрорежущей стали.
Исходя из конструкции угловых фрез, их массово применяют для фрезерования стружечных пазов самых различных металлорежущих инструментов, в том числе и самих фрез (пазы типа «ласточкин хвост») и конструкций двух сопряженных плоскостей. Использование данного вида фрез позволяет увеличить скорость фрезерования и сэкономить время на обработку изделия.
Шпоночные фрезы
Главная и отличительная особенность – это фрезерование, как в одну, так и в другую сторону.
Материал изготовления – легированная сталь. Применяются на вертикально фрезерных станках или на станках с маятниковой подачей.
Используются в основном для выполнения проемов в металлических изделиях. В работе участвуют только боковые кромки.
Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных приспособлениях. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких устройств бывают клиновыми, сегментными и призматическими. Основным инструментом для обработки шпоночных пазов на фрезере являются шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя резцами с режущими торцовыми основаниями, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как боковые кромки данных фрез направлены непосредственно в корпус инструмента, а не в наружную часть. Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей. Они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки.
Фасонные фрезы
Фасонные фрезы применяются для обработки плоскостей и канавок усложненного фасонного профиля. Изготавливают из быстрорежущей и легированной стали. В отличие от стандартных, фасонные фрезы являются специальными, и проектируются с учетом габаритных размеров и профиля рабочей поверхности.
Фасонные фрезы широко применяются в металлообработке, т.к. обеспечивают высокую рабочую эффективность и позволяют низкоквалифицированному персоналу предприятий обрабатывать поверхности сложного профиля. С помощью фасонных фрез делается фасонное фрезерование профильных плоскостей — червяков, шестерен, оконных рам, багетов.
Так как фасонные фрезы являются специальными и предварительно проектируются под требования заказчика, они массово используются при производстве оборудования для нефтегазовой отрасли. Тем самым они идеально подходят для решения специфичных технологических задач. Например, для серийного выпуска муфт необходим большой ресурс работы инструмента.
