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:
- Сварные.
- Цельные.
- Сборные.
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:
Отрезные.- Дисковые.
- Угловые и концевые. Предназначаются для обработки выемок, уступов, наклонных поверхностей и пазов.
- Шпоночные. Они похожи на сверло и выполняют те же функции, что и концевые.
- Торцовые. Применяются на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей.
- 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:
- Прорезные.
- Трёхсторонние.
- Пазовые.
- Двухсторонние.
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:
- С большими зубьями.
- С малыми.
- 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:
Фосфор и сера оказывают негативное воздействие на характеристики стальных быстрорежущих композиций. В сплаве их количество не должно превышать 0,03 и 0,015% соответственно.- Вольфрам и молибден являются основными легирующими добавками. Именно благодаря им обеспечивается высокая степень эксплуатационной и красностойкости стали.
- Хрома в сплаве должно содержаться не более 4%. Он придаёт повышенную прокаливаемость металлу.
- 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:
- 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.
- Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
- Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
- Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
- Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.
При термообработке нагрев производят:
В соляных специальных ваннах.- В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
- 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.
