для чего коническая фреза
Концевые фрезы с коническим хвостовиком
Концевые фрезы с коническим хвостовиком – это режущий многолезвийный инструмент для фрезерования пазов, уступов и выемок на корпусе заготовки. Инструмент делится на две части: лезвие и хвостовик (так называемый конус Морзе). Режущие кромки приспособления делятся на основные и вспомогательные. Основные рабочие расположены на цилиндре, а другие на торце инструмента, которые не фрезеруют, а, как правило, защищают канавку от механических повреждений. Данный вид имеет как крупные резцы на кромке, так и нормальные. Первые применяют при черновой обработке, вторые – в получистовой и чистовой обработке уступов и пазов. В массовом производстве существуют в двух исполнениях: с цилиндрической ленточкой или заточенные наостро. Подходят для фрезерования дерева, мягкого металла, графита, чугуна и стали. Для производства рабочих кромок данной фрезы используют углеродистые, легированные, быстрорежущие стали и другие сплавы.
Данный многолезвийный инструмент характеризуется отличной прочностью и способен выдерживать колоссальные нагрузки при фрезеровании заготовок. Также его отличительная особенность – это минимальные вибрации, почти не приводящие к шероховатости поверхности материала.
При производстве режущего инструмента малого диаметра (до 12 мм), фрезы изготавливают цельными, а при большом, как правило, сварными. В рабочей зоне не допускается наличия секторов с пониженным показателем твердости и обезуглероженных слоев. ГОСТ твердости удлиненного и обычного инструмента подразделяется: 2–51,5 ед. по шкале HRC (торцовый участок хвостовика) и 62–65 HRC (рабочая часть фрезы).
В зависимости от типа конструкции концевые фрезы с конусом Морзе подразделяются на:
Тип направления вектора канавок:
По внешней организации фрезы делятся на:
концевые, оснащённые коронками и винтовыми пластинками из твёрдого сплава;
Масштабно стали выпускать патроны для закрепления концевых фрез с конусом Морзе, позволяющие эксплуатировать фрезу с нестабильным эксцентриситетом, другими словами – с корректируемым биением, позволяющим получать точные пазы на поверхности материала фрезой, даже после многих переточек. Как правило, концевые фрезы данного типа имеют хвостовик, не совпадающий по размеру с коническим проемом шпинделя станка, поэтому для их крепежа в шпинделе применяют переходные втулки. Внешний корпус такой втулки соответствует конусу просвета шпинделя станка, а внутренняя часть — конической форме хвостовика фрезы. Концевую фрезу устанавливают конусом Морзе в коническую выемку втулки и затем инсталлируют в шпиндель, с прессовкой шомпола.
На что обратить внимание при выборе концевых фрез с коническим хвостовиком:
Концевая фреза: назначение, классификация, ГОСТы
В механообработке термин «концевая» употребляется в двух контекстах: конструктивном и технологическом. Согласно п.4 ГОСТ 3855-2013 все используемые в механообработке фрезерные инструменты по своим конструктивным особенностям делятся на два основных вида: концевой и насадной. Концевая фреза выполнена воедино с поводком (цилиндрическим или коническим хвостовиком) и для ее применения не требуется дополнительная оснастка. Насадные фрезеры перед использованием монтируют на стандартные цилиндрические или конические оправки.
В соответствии с п. 2.2 того же стандарта концевое фрезерование является одним из пяти видов фрезерной обработки. При его выполнении припуск с обрабатываемой заготовки снимается режущими кромками, расположенными на цилиндрической поверхности инструмента. Концевая фреза стандартного типа имеет режущие зубья и на стороне торцевой поверхности, но они выполняют только вспомогательную роль. Помимо стандартных существует множество других разновидностей, у которых режущими являются как цилиндрическая, так и торцевая поверхность. Но это особый подвид и применяется он в узкоспециализированных целях.
Назначение инструмента
Ось вращения концевого фрезера направлена под прямым углом к плоскости заглубления. При этом его основные режущие кромки располагаются на боковой цилиндрической поверхности, т. е. резание происходит по лини их соприкосновения с плоскостью обработки. На торцевом конце также находятся режущие кромки, расположенные под углом к оси вращения, которые выполняет вспомогательную функцию. Режущая поверхность такого фрезера выполнена в виде спиральных или наклонных зубьев, при этом угол наклона может составлять 30-45°.
Особенности и применение
Конструктивно концевые фрезы по металлу делятся на два вида: цельнометаллические (из твердых сплавов) и со вставными режущими элементами. Самыми распространенными являются монолитные твердосплавные концевые фрезеры. Они характеризуется высокой жесткостью, стабильностью параметров и оптимальным соотношением цены и технологических возможностей. Фрезеры с вставными режущими элементами из специальных сплавов с напылением используют при специальных режимах резания, например, фрезеровке по нержавейке, сплавам титана и другим сложным материалам.
Основная область применения концевого фрезерования — это продольная обработка плоскостей параллельных оси вращения инструмента. Типичным примером такой технологической операции является фрезеровка линейных и контурных пазов и канавок, формирование ступенчатых плоскостей, а также выборка прямолинейных и фигурных выемок различной глубины. При этом для глубоких поверхностей применяют фрезы концевые с цилиндрическим или коническим хвостовиком, удлиненные до нужного размера. Основные виды изделий, обрабатываемых концевым фрезерованием — это:
Размерные ряды концевых фрезеров определены государственными стандартами. Изделия из быстрорежущей стали с цилиндрическим хвостовиком имею размерный ряд 3-32 мм и устанавливаются на оборудование с помощью зажимных патронов и цанг. Инструмент среднего и большого диаметра выпускаются в диапазоне размеров 14-63 мм с хвостовиком в виде конуса и используются на промышленном оборудовании. Фрезы для станков с ЧПУ имеют свой размерный ряд — 14-50 мм.
Специальные виды
Кроме цилиндрических концевых фрезеров выпускается большая номенклатура фрезерного инструмента, которая относится к этой же группе, но имеет другие формы и состав режущих поверхностей. Сюда же относят торцевые фрезеры небольшого размера, которые обычно являются насадными, но при малых диаметрах изготавливаются цельнометаллическими и классифицируются как концевые.
Все специальные виды концевых фрезеров выпускаются как с конусными, так и с цилиндрическими хвостовиками.
Наиболее распространены следующие виды:
Кроме этого существует множество видов фасонных концевых фрезеров, которые способны за один проход сформировать многоступенчатые прямоугольные и округлые профили. Такой фрезерный инструмент применяется в основном в столярных производствах и при обработке пластиков.
Конструкция концевых фрез
В общем виде концевая фреза представляет собой монолитный металлический цилиндр, состоящий из двух частей: поводка (хвостовика) для установки в оборудование и фрезерной части с расположенными по спирали режущими элементами (зубьями). Ее основные геометрические параметры — это общая длина, диаметр режущей части, а также диаметр, тип и длина хвостовика.
Хвостовики
В соответствии ГОСТ 53937-2010 концевые фрезеры в зависимости от их назначения и области применения могут выпускаться со следующими видами хвостовиков различных типоразмеров:
Для закрепления концевого фрезера в шпиндели и патроны с другими посадочными отверстиями применяют переходные втулки. На практике в обозначениях хвостовиков часто применяют сокращения, например, «фреза концевая к/х» означает «с конусным хвостовиком», а «КМ2» — это инструмент с конусом Морзе N2.
Режущая часть
Конструкция режущей части бывает двух типов: цельнометаллическая и со вставными режущими элементами. Режущие плоскости и разделяющие их канавки для отвода стружки огибают цилиндрическую поверхность по спирали в правом направлении (выпускается инструмент и с левым вращением). На их верхней части находится либо острая режущая кромка, либо ближе к ее концу закреплены вставные режущие пластины. Цельнометаллические фрезеры, как правило, изготавливают из быстрорежущей стали. Твердосплавные зубья с покрытием крепятся к корпусу концевого фрезера следующими способами:
Количество режущих плоскостей определяет сколько резов металла за один оборот (заход) совершает фрезерный инструмент. Самыми распространенными являются одно-, двух- и трехзаходные концевые фрезеры (их также называют «фрезы концевые одно- (двух-, трех- и т.д.) перьевые»). Концевые фрезеры с большим числом заходов применяется для чистовой обработки, а также для фрезеровки твердых и хрупких материалов.
Как уже говорилось ранее, малые торцевые фрезеры относятся к группе концевых. У этого вида фрезерного инструмента боковая режущая поверхность дополнена вспомогательными режущими кромками, расположенными на торце фрезы.
Также дополнительные режущие поверхности имеют пазовые, копирные и шпоночные фрезеры.
Классификация концевых фрез
Специальной расширенной классификации для концевых фрезеров не существует, поэтому они классифицируются по общим для фрезерного инструмента перечням с добавлением характерных для них признаков. Ниже приведены основные разделы классификации, применяемой для различных видов концевых фрез по металлу:
По производственному назначению
В данном разделе основным признаком является вид и форма обрабатываемой поверхности. На основании этого выделяют следующие виды этого инструмента:
По конструктивному признаку
ГОСТ обязывает производителей выпускать концевые фрезы двух типов длин: нормальной и длинной и определяет соотношение размеров хвостовика и режущей части. Но помимо этого на рынке присутствуют фрезы концевые как удлиненные, так и очень короткого размера (народное название — «пальчиковые»). Кроме типов и соотношений длин ГОСТом определяются виды хвостовиков (различные типы конических и цилиндрических), а также размерные ряды диаметров. Чаще всего в промышленном производстве применяется фреза концевая с коническим хвостовиком.
Государственные стандарты определяют только общие требования к фрезерному инструменту. Вместе тем мировые производители предлагают различные новаторские конструкции. Их примером могут служить концевые модульные фрезы, в которых режущая часть крепится к хвостовику с помощью высокоточного винтового соединения. Другая интересная разработка — концевая шестизубая обгонная фреза с верхними и нижними подшипниками для чистовой обработки пазов по шаблону.
По форме режущих поверхностей
Для формирования специфических профилей поверхностей обрабатываемых изделий в дополнение к инструменту общего назначения была создана большая группа фасонных концевых фрез. Среди них основными являются радиусные и фигурные пазовые фрезерные инструменты, а также фрезеры для 2D и 3D обработки. Основные виды концевых фрезеров, классифицированные по форме режущих поверхностей — это:
По количеству режущих кромок и направлению вращения
Процесс заглубления в металл режущей кромки и снятия ею одного слоя припуска называется «заходом». Чем больше режущих поверхностей у фрезера, тем больше заходов он совершает за один оборот. Концевой фрезерный инструмент с одной режущей поверхностью является однозаходным. Если поверхностей больше одной, то инструмент многозаходный (одно-, двухзаходные фрезы и т.д.).
Кроме этого существует обширная классификация концевых фрезеров, основанная на геометрии и формах режущих поверхностей, зубов и кромок.
Государственные стандарты
Общие требования к конструкции и характеристикам концевых фрез изложены в ГОСТ 17024-82 «Фрезы концевые. Технические условия». В дополнение к этому существует около сорока государственных стандартов, которые регулируют требования к характеристикам отдельных видов концевых фрез. Помимо прочего, они включают группу ГОСТов, регламентирующих параметры различных видов концевых фрезеров, предназначенных для обработки специализированных материалов на станках с ручным управлением и ЧПУ: легких сплавов, труднообрабатываемых сталей, титановых сплавов (ГОСТ 16225-81, ГОСТ 16225-81, ГОСТ 18938-73 и пр.). Другие ГОСТы определяют размерные ряды диаметров: для концевых фрез с цилиндрическим хвостовиком — ГОСТ 17025-71, а для концевых фрез с коническим хвостовиком — ГОСТ 17026-71.
Помимо государственных стандартов, требования к этому инструменту регламентируются техническими условиями, например, ТУ 2-035-0222232.3-90 определяет ряд диаметров для станков с ЧПУ.
Концевые фрезы являются разновидностью фрез используемых на фрезерных станках и необходимы для обработки узких плоскостей, пазов, уступов и контурной обработки. Концевое фрезерование является одной из наиболее распространенных процедур в промышленной обработке. Этот процесс отличается от других операций наличием режущих зубьев по бокам и на конце фрезы, что является основным отличием от других фрез.
Фрезерный станок, выполняющий пазовое фрезерование
Однако, когда дело доходит до выбора подходящей концевой фрезы, это может оказаться непосильной задачей: HSS, твердый сплав, шаровидная фреза, фреза с хвостовиком bull-nose, клиновидная фреза, центральная кромка, канавки. Знаете ли вы, что означают все эти термины? В этой статье вы найдете полный обзор типов концевых фрез, областей их применения и руководство по выбору подходящей.
1. Разница между концевыми фрезами и сверлами
Люди, не знакомые с режущими инструментами, могут быть немного озадачены разницей между концевыми фрезами и сверлами. Все довольно просто: основное различие становится понятным при более внимательном рассмотрении формы и геометрии сверл и их канавок.
Сверла предназначены для сверления непосредственно в материале и создания отверстий только в осевом направлении. Концевые фрезы могут врезаться в материал в боковом направлении и создавать пазы или профили. Некоторые типы концевых фрез могут резать во всех направлениях и позволяют выполнять профильное, трассирующее или торцевое фрезерование, врезание, контурирование, пазовое фрезерование, сверление и рассверливание.
2. Основные характеристики и терминология
Основная структура и терминология
На рисунке выше вы можете увидеть наиболее важные технические характеристики для четкого описания концевых фрез. Кроме того, мы можем классифицировать их по типу (например, шаровидные, квадратные и т.д.), количеству канавок, а также материалу и покрытию.
Типичное описание продукта может выглядеть следующим образом:
Типовая характеристика концевой фрезы
Все характеристики определяют, для каких целей подходит концевая фреза с точки зрения скорости, формы, тонкости обработки и общей производительности. Поэтому очень важно знать основы, прежде чем выбирать набор концевых фрез для своей работы. Далее мы расскажем вам о самых важных типах.
Набор концевых и других фрез
3. Типы и применение
Ниже мы собрали основные характеристики наиболее распространенных типов концевых фрез. Этот список не является исчерпывающим. Существуют более специализированные продукты для нестандартного применения.
Фрезы с шаровым наконечником
Концевые фрезы с шаровым наконечником имеют закругленный кончик. Они в основном используются для трехмерного фрезерования контурных поверхностей, округления канавок, прорезки карманов, неглубокого паза и других операций контурного фрезерования. Могут использоваться в качестве завершающей фрезы для некоторых «финишных штрихов».
Квадратный конец/плоский конец
Квадратные или плоские концевые фрезы являются наиболее часто используемым типом. Это высок универсальные фрезы для всех видов работ, таких как профилирование, пазование, боковое и торцевое фрезерование и т.д. Плоские концевые фрезы обеспечивают идеальные угловые срезы под углом 90 градусов на вашей заготовке. В зависимости от заготовки они могут применяться как для черновой, так и для чистовой обработки.
Фреза рыбий хвост
Фреза концевая радиусная бычий нос
Черновые концевые фрезы
V-образная фреза
Конические концевые фрезы
Эти центровочные резцы могут использоваться для врезания и предназначены они для обработки угловых пазов. Обычно они используются в литье под давлением и пресс-формах.
4. Твердый сплав против быстрорежущей стали
Твердый сплав
Вот что вы получите, заплатив за более дорогие твердосплавные концевые фрезы: повышенную жесткость, высокую теплостойкость и значительно более высокую скорость резания по сравнению с HSS. Это не только повышает производительность, но и позволяет резать более широкий спектр (более твердых) материалов. Твердосплавные концевые фрезы часто используются для чистовой обработки.
5. Как же выбрать правильную концевую фрезу?
Правда заключается в том, что не существует универсального решения.
Мы рекомендуем вам задать себе несколько важных вопросов, прежде чем принимать решение:
Ответив на эти и другие вопросы, вы сможете лучше понять, какой тип концевой фрезы необходим для ваших задач. Итак, давайте подробнее рассмотрим наиболее важные аспекты, которые вам необходимо принять во внимание.
Материалы для резки
Сначала спросите себя, какие материалы вы хотите резать с помощью нового набора концевых фрез. Это значительно сузит круг «потенциальных кандидатов», поскольку некоторые типы концевых фрез специально изготавливаются для определенных металлов/материалов. Для цветных материалов, таких как алюминий, вам потребуются другие формы, материалы и размеры инструмента, чем, например, для стали.
Конечно, технически вы можете попытаться разрезать любой материал одной и той же концевой фрезой, но производительность резания и качество обработки заготовки будут варьироваться от превосходных до неприемлемых. Использование неправильной фрезы также довольно быстро приведет к поломке инструмента. Мы уверены, что вы хотели бы избежать этого.
Сколько зубьев должно быть у фрезы?
Количество зубьев также влияет на скорость подачи фрезы, качество обработки поверхности заготовки и способность фрезы удалять стружку. Чем больше число зубьев у вашей концевой фрезы, тем большую скорость подачи вам придется использовать или уменьшить скорость вращения. Поэтому обязательно проверьте скоростные возможности вашей фрезы и вашего шпинделя, так как это напрямую влияет на тип концевой фрезы, которую вы можете использовать.
Размеры концевой фрезы
Помимо количества зубьев, есть еще несколько размеров и характеристик концевых фрез, на которые следует обратить внимание: диаметр фрезы, глубина реза и длина, а также профиль инструмента.
Инженерный чертеж и размеры
Диаметр фрезы определяет ширину паза, который вы можете создать с помощью вашей концевой фрезы. Он также влияет на объем удаления стружки при боковом фрезеровании. Поэтому перед покупкой и/или установкой фрезы для резки убедитесь, что выбрали концевую фрезу с соответствующим диаметром, чтобы получившаяся деталь соответствовала техническим требованиям.
Глубина резания и длина контакта
Требуемая наибольшая длина контакта определяет глубину реза, необходимую для вашей концевой фрезы. В идеале нужно выбирать длину, достаточную для предотвращения свеса и обеспечения жесткого и точного процесса резания. Простой прием заключается в том, чтобы умножить диаметр фрезы на пять. Если это число больше, чем требуемая глубина резания, можно рассмотреть вариант с выступом.
Ваша фреза, вероятно, имеет угол спирали около 30 градусов. Если вы хотите уменьшить силу резания для минимизации тепловыделения и вибрации, вам необходимо использовать фрезы с большим углом спирали. Такие концевые фрезы также обеспечат лучшую чистоту поверхности. Однако вам придется пойти на некоторые компромиссы в отношении скорости подачи, с которой вы можете резать, и глубины резания.
И наконец, рассмотрим профиль инструмента концевой фрезы. Квадратный, фреза рыбий хвост, с шаровым наконечником и т.д. служат для различных целей. Это просто напоминание, поскольку мы рассмотрели каждый тип выше.
Концевые фрезы с центровым отверстием и без
Концевые фрезы с центральным резцом могут погружаться в материал вертикально. Некоторые фрезы не могут этого делать, потому что у них нет режущей кромки посередине. Они могут выполнять резание только вниз под углом примерно 45 градусов. Пока все просто. Так почему же существуют конструкции с центральным резцом и без него?
При резании фрезой без отверстия в центре также имеется место для большего количества зубьев, что в среднем может позволить увеличить скорость подачи при сохранении той же нагрузки на стружку.
Нужна ли мне фреза с покрытием?
Стоит ли приобретать набор концевых фрез с покрытием или нет, зависит, опять же, от области применения. Фреза с покрытием может значительно повысить производительность резания. Вы можете установить более агрессивные параметры обработки, например, SFM (Surface Feet per Minute), поскольку твердость поверхности инструмента с покрытием намного выше. Обычно также улучшается удаление стружки и увеличивается срок службы инструмента. Наиболее распространенными покрытиями являются нитрид титана (TiN), карбонитрид титана (TiCN) и нитрид титана алюминия (AlTiN).
Фрезы с титановым покрытием
Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!
Применение концевых фрез: какие и для чего?
Из всех видов оборудования с программным управлением фрезерно-гравировальные станки имеют наибольший охват в плане выполняемых операций и производственных отраслей. Этому способствует большой ассортимент режущего инструмента, который можно зафиксировать в шпинделе, высокая скорость обработки и прецизионная точность исполнения команд. В отличие от ручного, компьютерное управление станком сводит к минимуму появление любого брака и обеспечивает максимальную идентичность серийных заготовок и изделий.
Ассортимент режущего инструмента для фрезерно-гравировального оборудования с ЧПУ
Концевые фрезы: какие бывают и для чего применяют
Прямые концевые фрезы, которые наиболее часто устанавливают на станки с ЧПУ
Концевая фреза наиболее часто используется при обработке материалов и представляет собой тело вращения с острозаточенными элементами на нем. Хвостовая часть инструмента зажимается в цанговом патроне шпинделя, а другая, оснащенная режущими кромками, воздействует на поверхность заготовки. Большой выбор форм и сырья, из которого изготавливают концевые фрезы, позволяет подобрать подходящий инструмент практически для всех типов работ по любым материалам: от картона до металла. Основными критериями, на которые следует обращать внимание при приобретении концевой фрезы являются следующие:
материал для работы
Концевые фрезы делятся на две большие группы:
– для металлов – выполнены из сверхтвердых сплавов и имеют малый угол заточки. Это необходимо для того, чтобы фреза максимально долго не тупилась при любых скоростных режимах, так как в ходе обработки металла инструмент испытывает повышенные нагрузки;
– для древесины – угол заточки в таких фрезах больше и составляет 45-55°C, а материалом изготовления может выступать даже спрессованный металлический порошок (хотя, несмотря на относительную мягкость сырья, для древесины все же предпочтительна инструментальная сталь). При такой заточке не повреждается структура материала заготовки, а после чистовой фрезеровки остаются ровные и гладкие стенки.
материал фрезы
Основными требованиями к материалам, которые используются при производстве концевых фрез, являются термостойкость и устойчивость к износу. При изготовлении фрезерного инструмента наиболее часто применяют инструментальные, твердосплавные и быстрорежущие стали. Это материалы повышенной твердости и прочности, которые в состоянии длительное время выдерживать механическую и высокотемпературную нагрузки. Кроме того, исходным сырьем могут выступать искусственные и натуральные алмазы, минерало-керамика и порошковые смеси. Однако большая часть фрез производится из быстрорежущей инструментальной стали, которая отличается максимальной износостойкостью и по твердости в 3-5 раз превосходит углеродистую;
цель обработки
Фрезерная обработка подразделяется на черновую и чистовую. В первом случае работа заключается в снятии поверхностного слоя материала без высокой детализации. Для этого используются фрезы с небольшими зубцами на режущих кромках, которые хорошо измельчают стружку. Для чистовой обработки применяют острозаточенный инструмент нужной формы и диаметра, который доводит рельеф заготовки до конечного результата;
Концевая фреза для черновой обработки с характерными бороздками на кромках
количество режущих поверхностей
Основным функциональном элементом любой концевой фрезы является острая кромка, которая вырезает из материала все излишки. Каждая поверхность совершает один рез за один оборот, соответственно, чем больше кромок, тем выше и точнее скорость обработки. Таких поверхностей может быть более пяти, но чаще всего используют двух-, трех- и четырехкромочные фрезы. В большинстве фрез режущие элементы размещены спирально, а расстояние между ними и угол заточки каждой кромки зависит от размера инструмента и его назначения;
геометрия
Классическая концевая фреза имеет сверлоподобную форму с центрорежущими зубьями, что позволяет заглублять инструмент в материал без предварительной подготовки. Это самый распространенный тип инструмента, всего же существует множество вариантов фрез, например, сферические, для 3D гравировки, угловые, с коническим телом, канавочные, профильные и прочие;
Центрорежущая и нецентрорежущая фрезы
стружкоотведение
Очень важный параметр, облегчающий работу с материалами, склонными к повышенному стружкообразованию (алюминий, пластики, дерево и т.д.). Наличие специальных канавок между выемками фрезы, отводящих стружки вверх, снижает вероятность перегрева инструмента, предотвращает затупление режущей кромки и облегчает контроль за исполнением процесса обработки. Существуют также фрезы с отводом стружки вниз, но они менее удобные, так как в этом случае отходы забивают готовые отверстия, пазы и прочие выемки.