Виды и типы фрез по металлу: что это такое, какие бывают разновидности и классификации

Понятие фрезы

Отвечая на вопрос о том, что такое фреза, важно будет упомянуть о понятии фрезы концевого типа. Это режущий инструмент, эксплуатируемый в фрезерных станках на промышленных предприятиях. Концевая фреза (КФ) имеет ряд характерных отличий от сверла, который можно отслеживать в применении, геометрии и процессе производства. Одним из ярких отличий служит способность КФ работать, двигаясь в любом направлении, в то время как сверло предназначено лишь для осевого движения. Этот ряд инструментов, например, еще может отличаться формой крепления в механизме шпинделя станка: крепление фрез производят, как правило, посредством использования хвоста цилиндрической или конической геометрической формы.

КФ разделяются на такие виды:

• стандартная, с зубчатым шагом неравномерного и окружного характера, а также с хвостиком, обладающим формой цилиндра или конуса;
• предназначенная для механизма с Т-образным пазом;
• используемая для сегментного ряда шпонок;
• оснащенная набором коронок и винтовых пластинок из твердых сплавов;
• шпоночная из твердого сплава;
• шпоночная с хвостовиком цилиндрической или конической формы.

Назначение фрез по металлу

Непосредственно сама фреза — это исходная часть движения, и при обработке заготовки соприкасается с ее поверхностью. Данный инструмент характеризуется большим количеством видов рабочей поверхности.

Благодаря тому, что существуют разные типы фрез по металлу, выборку материала можно выполнять даже на самых сложных участках. Но при этом крайне важно выбрать тот или иной тип инструмента, а также способ его подачи. Он может быть поступательно-вращательным, винтовым и т. д.

Режущие кромки делаются на основе таких материалов, как:

• некоторые сорта стали;
• твердые сплавы;
• алмазы;
• керамика;
• кардная проволока и т. д.

Далее мы рассмотрим ключевые типы фрез, предназначенные для обработки металлических заготовок и их характерные особенности.

Из чего делают насадки и какие бывают типы фрез

Все виды фрез имеют режущие кромки, посредством которых осуществляется обработка металла. Зубья контактируют с металлом, срезая при этом слои разной толщины. Чтобы достичь такого эффекта, немаловажно изготавливать насадки из высокопрочных материалов. Для изготовления фрез по металлу используются такие виды материалов:

• Быстрорежущая и углеродистая сталь
• Минеральная керамика
• Карданная проволока

Для обработки высокопрочных материалов применяются фрезы, имеющие алмазное напыление. Использование качественных материалов влияет на стоимость оснастки, поэтому хорошие фрезы никогда не будут стоить дешево. Низкокачественные насадки изготавливают из дешевых сплавов, что в итоге отражается на сроках службы оснастки. Именно поэтому перед покупкой фрезы по металлу нужно обратить внимание на производителя, а также на наличие сертификата качества, подтверждающих подлинность продукции.

По конструкции рассматриваемые насадки классифицируются на три основных типа:

1. Сварные — соединение рабочей части (резца) и хвостовика достигается посредством сварочного шва
2. Цельные — изготавливаются путем литья готового изделия
3. Сборные — их еще называют разборными. Их главное достоинство в том, что при притуплении зубьев режущей части, ее можно заменить

Сварные и цельные фрезы по металлу изготавливаются из разных материалов — хвостовик из одного материала, а рабочая часть из другого более прочного. Сборные также изготавливаются из разных материалов, а главное их отличие от сварных и цельных в том, что рабочая часть по мере износа может быть заменена. Соединение сборных фрез с хвостовой частью осуществляется разными способами, от чего применяются соответствующие соединители — болты, клинья или винты. 

Это интересно!Сборные фрезы по металлу стоят дороже, чем цельные и сварные. Самые дешевые — это сварные борфрезы, так как их главный недостаток в том, что они имеют слабое место — сварочное соединение. Сварные шарошки — это отличный вариант для домашнего применения.

Сталь для изготовления фрез

Для изготовления фрез применяются только и исключительно высококачественные материалы. К таковым материалам относятся высоколегированные стали, обладающие повышенной износостойкостью к температурному воздействию. Чтобы повысить прочность оснастки при нагреве, в состав сплава вводятся твердосплавные материалы — молибден, хром, ванадий, а также вольфрам.

Для достижения высокой твердости будущего изделия, в составе сплава должно присутствовать не менее 0,7% углерода. Если количество углерода меньше этого значения, значит готовая фреза будет недостаточно твердой. В состав сплава, из которого изготавливаются рассматриваемые типы оснастки, входят следующие вещества:

1. Вольфрам с молибденом — за счет этих твердосплавных материалов достигается особая прочность, высокая износостойкость и красностойкость стали
2. Хром — в состав сплава входит этот элемент, количество которого ограничивается до 4%. Хром в умеренном количестве позволяет получить повышенной прочности к прокаливанию металл
3. Кобальт — влияет положительно на красностойкость, но при этом его большое количество негативно отражается на прочности. Кобальт подавляет углерод, в результате чего снижается прочность
4. Сера и фосфор — в составе сплавов их количество должно быть ограниченным до значения 0,03%. Чем больше серы и фосфора в составе, тем ниже качество насадки

Для изготовления фрез применяются стали марки Р6М5, Р18 и Р12. Первая марка стали является самой дешевой, но при этом получаемая оснастка обладает низкой износостойкостью. Высокая износостойкость присуща для сплавов марки Р18, в составе которых содержится много вольфрама. Марка стали Р12 отличается повышенными показателями тепловой устойчивости. Разновидности рассматриваемых оснасток в работе показаны в видео ролике ниже.

Конструкция и принцип работы

Данный инструмент повсеместно используется на современном оборудовании с целью создания на заготовке среза любой формы. Это довольно оптимальное устройство, позволяющее делать отверстия, канавки, а также убирать лишний слой стали.

Инструментная единица создается из прочного инструментального сплава с соблюдением максимальной точности. Чтобы выполнить параметры, которые заявлены в ТУ, используется обработка торцовым инструментом с большим набором зубцов – резцовые вставки регулируют параметры до 1 мк.

Конструктивно резец имеет несколько рабочих острых граней. Вставки часто делаются из алмаза, керамики и кардной проволоки для прочности.

Конструкция состоит из:

• • Части для работы.
• • Хвостика.
• • Центрового отверстия.
• • Торцовых зубьев и канавок между ними.
• • Шейки посередине.

Каждый зубец обладает, в свою очередь, передней и задней поверхностью, режущей кромкой.

Принцип работы заключается в том, что инструмент быстро вращается. Одновременно движется заготовка. При соприкосновении механически под воздействием давления срезается верхний слой стали.

Устройство резца

На качество обработки влияет конфигурация и размеры оснастки. Вопрос, связанный с диаметром хвостовика, подробно рассмотрен в статье «Все о фрезерах. Выбираем со знанием дела», поэтому  здесь мы поговорим о других характеристиках.

Количество режущих кромок влияет на чистоту обработки. Чем их больше, тем точнее будет выполнена работа. Чем их меньше, тем быстрее идет фрезерование. Кромок может быть от 1 до 4. Чаще встречаются 2 кромки. Если в арсенале есть резец с одной кромкой, мастера рекомендуют использовать его для чернового фрезерования, с 3 кромками – для чистового.

Угол наклона режущей кромки бывает прямым или наклонным. Последний делает обработку более чистой. Наклонные подразделяются на правые и левые. Первые лучше отводят стружку, вторые делают более аккуратный рез.

Конструктивные особенности оснастки

Фрезы со сменными пластинами по конструкции значительно отличаются от остальных видов. Заточенные со всех сторон, твердосплавные резцы крепятся с помощью винтов. Если одна сторона затупится, резец переворачивают и продолжают работу. Такая особенность  делает оснастку выгодной при обработке древесных материалов, в состав которых входит смола: обычная оснастка в таких условиях быстро затупляется, и ее нужно менять, в то время как здесь переворачивают или заменяют только пластины.

Типы оснастки по профилю

Итак, перед нами ящик, полный различных фрез по дереву. Как разобраться, для чего подходит каждая? Со временем вы научитесь представлять профиль, который позволит получить оснастка. Сейчас же определим ее основные типы.

Пазовые

Самый востребованный вид фрез: применяются для выполнения соединений деталей. Имеют разный диаметр. Можно подбирать для каждого паза оснастку соответствующего размера или взять режущий инструмент меньшего диаметра.

• Галтельные – дают возможность изготавливать, кроме прямых пазов и фальцев, полукруглые пазы или канавки; к ним относится V-образная фреза, предназначенная для выполнения декоративной резьбы.
• Конструкционные пазовые – например, «ласточкин хвост», Т-образные, выпускаются для отдельных видов соединений.
• Фрезы для сращивания – необходимы для выполнения либо длинных деталей, либо широких щитов.
• Фасонные пазовые – придают обработанной поверхности углубления особый вид.

Кромочные

Фрезы с направляющим подшипником отличаются в работе. Направляющий подшипник позволяет выполнять обработку кромок без каких-либо дополнительных приспособлений. Оснастка на него упирается, когда движется вдоль заготовки. Единственное требование к ее использованию – край заготовки должен быть вертикальным и ровным. Оснастка без подшипника – ведомая по упору, применяется для большего числа операций. Используется только вместе с параллельным упором, копировальной втулкой или циркулем.

• Прямые кромочные (обрезные) – применяются для фрезерования по шаблону, а также чтобы отрезать ламинат, шпон.
• Конусные – дают возможность выполнять кромку под углом 45º.
• Калевочные – с помощью оснастки можно делать кромку округлой.
• Декоративные – каждая фигурная кромочная фреза придает  поверхности особую  форму.
• Дисковые – дают возможность изготовить паз по длине кромки или выбрать фальцы.

Профильные

Предназначены для декоративного фрезерования. Наибольший интерес представляют горизонтальные фигирейные фрезы, так как они применяются при изготовлении филенок.

Спиральные

Похожие на сверла, твердосплавные фрезы очень острые, дают чистый срез. Различают оснастку по наклону режущей кромки – правую и левую. Инструменты используются для выборки гнезда, изготовления паза. Среди них есть специальные для обработки металла. Фрезером со спиральной оснасткой сложнее управлять, поэтому для тех же работ рекомендуется выбирать прямые.

Основные принципы классификации инструмента

Фрезы – многолезвийный режущий инструмент, обрабатывающий детали при вращении вокруг своей оси. На фрезерных станках выполняется большой объем различных операций. Под каждый вид свой инструмент.

Фрезы классифицируют по нескольким признакам:

• размер – диаметр;
• количество лезвий;
• материал режущих кромок;
• направление;
• заточка;
• конструкция;
• крепление пластин;
• форма режущих кромок.

Независимо от конструкции, инструмент имеет рабочую часть, хвостовик, закрепляющийся в шпинделе или цанге и шейку – зауженный участок между ними.

Материал изготовления

Режущие кромки фрез изготавливают из инструментальных сталей:

• углеродистых;
• легированных;
• быстрорежущих.

Обработка заготовок из отожженных и нормализованных сталей – мягких и средней твердости, используют инструмент с рабочей частью из металла марки У12А, 9ХС, ХГ, ХВГ и ХВ5. Режим работы на малых подачах. Для обработки на ускоренной подаче, используют фрезы из Ст Р18 или заменяют их менее износостойкими из Ст Р9.

Высоколегированные, жаропрочные и нержавеющие стали обрабатывают фрезами из быстрорежущих сталей Р9К10 – основной легирующий элемент кобальт и Р18Ф2 с добавлением ванадия.

После закалки финишная обработка поверхности производится сборными фрезами с пластинами:

• металлокерамические;
• минералокерамические.

Пластины маркируются вольфрамовые ВК6, ВК8, титановольфрамовые ТК10, Т30К6

По диаметру хвостовика

Современные изготовители производят фрезы с хвостовиками разных размеров, например, 20, 22, 24, 25, 35, 55, 60, 64, 90, 93, 120 и 160. Наиболее востребованы фрезы с хвостовиком на 6, 8 или 12 мм. Изделия, выполненные за рубежом, обычно рассчитываются в дюймах и имеют полудюймовый либо четвертьдюймовый размер. Друг с другом они несовместимы, и если в миллиметровую цангу вставить дюймовый хвостик не получится, при высокой скорости реза любое биение может быть причиной порчи заготовок или даже травматизма.

Поэтому в работе очень важно применять исключительно соответствующие друг другу детали и рабочие элементы. А также в магазинах можно встретить фрезы с нетипичными параметрами хвостовика, к примеру, модели диаметром 7 и 5 мм. Они используются гораздо реже.

По типу лезвия

Обычно для изготовления лезвия используется углеродистая, а также легированная сталь. Для заготовок мягкой и средней степени твердости при обработке на низких подачах следует взять фрезу из сплава с маркировкой У12А, 9ХС, ХГ, а также ХВГ либо ХВ5. Для интенсивной обработки предпочтение лучше отдать моделям из сплава СтР18 либо СтР9. Быстрорежущие сплавы Р9К10 и Р18Ф2 актуальны для работы с заготовками из высоколегированных металлов, а также нержавейки.

Направление обработки

Направление вращения фрезы при обработке устанавливается:

• правое – по часовой стрелке;
• левое.

Оно определяется заточкой фрезы, позиционированием режущей кромке.

Справка! Если в маркировке фрезы не указано направление, то это стандартный инструмент с правым рабочим вращением.

Вид заточки

При заточке снимается слой твердого металла, восстанавливается острота режущей кромки и угол реза к. Толщину снятия определяют образовавшиеся во время работы сколы, зазубрины, заусенцы. Они должны полностью уйти. Большинство видов фрез имеют длинную линию режущей кромки. Необходимо выдержать конфигурацию и размер по всей длине. Ручная заточка инструмента невозможна.

В зависимости от формы зуба заточка производится разными способами:

• по передней поверхности;
• затыловка;
• контурная.

По передней поверхности затачиваются зубья с перпендикулярным расположением кромки относительно контура – впадины, у которых угол ɣ равен 0. Наклонный зуб с углом ɣ ˃ 0, затачивается по затыловочной поверхности.

Фасонные, торцевые и другие инструменты для обработки одновременно в 2 и более плоскостях, имеют несколько линий режущих кромок. Они затачиваются по контуру. Точность контура гарантирует применение шаблона или использование заточного оборудования с ЧПУ или специальной программой.

Важно!Некоторые фрезы, предназначенные для глубокой фрезеровки и создания сложных конфигураций, затачиваются по контуру или передней поверхности с затыловкой. Это обеспечивает свободный отвод стружки.

Конструкция

Конструкция инструмента зависит от его размеров и типа:

• цельные — монолитные;
• сборные – наборные;
• составные.

Цельные изготавливаются из одного куска инструментальной стали. К ним относится инструмент небольших размеров для обработки металла средней твердости. Сборные фрезы имеют корпус с легированной стали и приваренный к нему хвостовик с конусом. Зуб крепится механически. У составных фрез режущие пластины вставляются в пазы, и привариваются или припаиваются к корпусу.

Типы фрез по металлу

Любому начинающему мастеру, столкнувшемуся с необходимостью обработки металла, приходится искать информацию о том, какие бывают фрезы. Опишем наиболее распространенные виды фрез по назначению.

Дисковые

Ключевая особенность таких инструментов заключается в том, что в них режущие грани могут быть размещены как с одной, так и с обеих сторон. Размер конструкции определяет специфику обработки материала. Она может быть предварительной грубой или чистовой финишной. Также дисковые фрезы могут использоваться в сложных условиях, в частности, при повышенной вибрации или если имеется сложность отвода стружки металла.

Сферы применения такие:

• обрезка металлических заготовок;
• прорезка пазов;
• снятие фасок;
• выборка материала на узком сегменте и т. д.

Инструменты дискового типа имеют следующие разновидности:

• отрезные;
• прорезные;
• пазовые;
• для резки с 2 или 3 сторон.

У пазовых конструкций зубья размещены исключительно на цилиндрической поверхности, они применяются только для обработки неглубоких пазов. Фрезы двусторонние помимо торцевых зубьев оснащены зубьями, размещенными на поверхности.

Трехсторонние дисковые изделия характеризуются тем, что зубья размещаются не только на двух торцах, но также и на поверхности.

Несмотря на то что на таких инструментах часто зубья срезаны, они обладают высокой производительностью. Так, чтобы на заготовках прорезать узкие пазы или шлицы, применяют топкие фрезы, которые называются пилами. На них начинают затачивать фаски то с одного торца, то со второго. Фаска часто срезает половину длины режущей кромки, вследствие чего каждый зуб снимает стружку шириной меньше ширины прорезаемого паза. Благодаря этому стружка способна свободно находиться в зубной впадине, улучшается ее отвод.

А если срез по ширине будет соответствовать пазу, то торцы стружки будут соприкасаться со сторонами прорезаемого паза по бокам. Все это несколько затруднит свободное размещение стружки в зубной впадине, а сама фреза может выйти из строя.

Двухсторонние

Особенностью двусторонней дисковой модификации является двойное размещение рядов зубьев. Помимо режущих элементов, располагающихся на торцевой части, она имеет резцы, размещенные непосредственно на поверхности.

Трехсторонние

У трехстороннего инструмента (в отличие от двухстороннего исполнения) режущие зубцы находятся сразу в трех местах. Они размещаются на каждом из торцов, а также на поверхности инструментального основания.

Пазовые

У этой разновидности инструмента зубья располагаются лишь на рабочей поверхности. Они в основном применяются при выборке не очень глубоких пазов. Одна из модификаций этого инструмента называется ласточкин хвост.

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.

Торцевые и плунжерные с углом в плане 10-65

Предназначены для растачивания под воздействием осевых сил резания и этим отличаются от традиционных, у которых характер нагрузок преимущественно радиальный. Могут похвастаться сравнительно низкой мощностью потребления и малым уровнем шума. Эффективны при обработке глубоких, узких, закрытых пазов, а также углов карманов (после проведения черновых операций).

В эту же категорию входят модели с малым главным углом, которые интересны тем, что существенно повышают подачу без перегрузок пластины за счет тонкой стружки. Главное – не приближать лезвие к позиции, перпендикулярной поверхности заготовки, ведь в таком случае придется значительно увеличивать глубину проникновения в материал.

Фрезы для обработки торцов с углом в плане 45

Классически распространены в общих случаях – из-за следующих особенностей:

• Уровень вибраций сравнительно низок даже при нежесткой настройке, что особенно удобно при значительных вылетах.
• Есть эффект уменьшения толщины стружки, за счет которого можно совершенно безопасно повысить производительность выполняемых операций.

С углом в плане 90

Инструменты для более специфических ситуаций – с их помощью обрабатывают:

• заготовки, закрепленные не жестко;
• детали с тонкими стенками;
• уступы под прямым углом (перпендикулярно оси).

Отличаются небольшими действующими силами, поэтому нашли достаточно широкое применение.

С круглыми пластинами и большого радиуса

Значительно облегчают врезание под углом, поэтому подходят как для сложных случаев, так и для общей профильной обработки. Могут похвастать прочнейшими кромками, способными эффективно снимать даже слои жаропрочных сплавов категории ISO S. И это при плавном резании и сравнительно большой производительности. Сочетание столь полезных свойств и обусловило высокую степень универсальности данных инструментов.

Действующий ГОСТ

Технические условия торцевых фрез регулирует ГОСТ 26595–85. В нём описан инструмент регулируемый или не регулируемый в осевом направлении, с твердосплавными пластинами или вставками из минералокерамики. Насадные фрезы со вставными режущими элементами регулирует ГОСТ 24359-80. Также действует ГОСТ 9473-80 на насадные мелкозубый инструмент с твердосплавными вставками и другие стандарты.

Цилиндрические

Как можно догадаться по названию, данный вид фрез имеет форму цилиндра, соответственно, их высота превышает диаметр. Расположение режущих кромок цилиндрических устройств довольно необычно – они расположены по спирали. В качестве материала изготовления традиционно используют инструментальную сталь (особенно это касается именно рабочей части детали). Заточка изготавливается затыловкой, а крепление осуществляется на оправку. При помощи данной детали обычно осуществляют чистовую обработку.

С прямыми зубьями

Инструмент, в качестве режущих частей которого используются прямые зубья, востребован при обработке хорошо доступных участков в пределах заготовки, располагающейся параллельно линии размещения оснастки. Этот тип встречается крайне редко. Чаще всего предпочтение отдается образцам с винтовыми зубьями, отличающимся большей функциональностью.

С винтовыми зубьями

Зубья у оснастки этого типа располагаются по винтовой линии, имеющей заданный угол наклона. Указанный инструмент подходит больше для выборки материала на узких участках исходных заготовок.

Для уменьшения величины осевых нагрузок подходят фрезы, зубья которых выбраны под различными углами наклона рабочих граней.

Фрезы углового типа

На производстве одной из отдельных ветвей изготовления фрез выделяют угловые. Чаще всего их применяют для проведения фрезеровочных работ с канавками. Они различаются по наличию одной или двух головок.

Инструмент с одним углом находит свое применение в вырезании канавок прямого типа на фрезе или ином инструменте. Двухугловые с отсутствующей симметрией фрезы эксплуатируются для проведения фрезерования не только прямых но и винтовых прорезей. Обладающие симметрией применяют для механической обработки фасонного ряда канавок.

Монолитные

Второе название – цельнометаллические. Их суть в том, что вся конструкция выполняется из одного прочного материала. Дополнительное усовершенствование – наличие кольцевых канавок, которые позволяют беспрепятственно убирать образованную стружку.

Снапаянными режущими пластинами (коронками)

Здесь все просто, наконечники выбираются, а затем припаиваются к основанию. Сами зубцы изготавливаются из твердых сплавов, их модификаций многочисленное множество, распространенной является корончатый.

Для предварительной обработки

Это фрезы, которые не отличаются высокой точностью, а предназначены именно для грубого среза сразу большого объема металла.

Для финишной стадии

Они имеют более мелкие, неглубокие зубья из твердого сплава с добавлением других прочных абразивных веществ. Их не стоит путать со шлифовкой. Задача – достигнуть максимальной чистоты при металлообработке.

С хвостовиком цилиндрического типа

Хвостовая часть не является рабочей, она не взаимодействует с заготовкой, а служит для надежного крепления в крепеже основания. Когда хвост создан в форме цилиндра, то есть бочонка, то возможности довольно ограничены – движение может быть осуществлено только под одним углом, поэтому обрабатываются только прямые поверхности.

Для чего нужны фрезы с хвостовиком конического вида

Такая модификация имеет намного большую свободу действий только за счет приспособленности к наклону. За счет этого они более распространены, особенно при оснастке станков с ЧПУ.

Концевые

Применяются для формирования глубоких пазов в корпусных деталях, например, в контурных выемках.

Основную работу выполняют зубья фрезы, расположенные на ее цилиндрической поверхности.

Кроме того, присутствуют и вспомогательные рабочие кромки, которые зачищают дно образуемой канавки.

Зубья концевых фрез бывают винтовыми и наклонными.

Хвостовики

В соответствии ГОСТ 53937-2010 концевые фрезеры в зависимости от их назначения и области применения могут выпускаться со следующими видами хвостовиков различных типоразмеров:

• гладкий цилиндрический;
• цилиндрический с резьбой;
• цилиндрические с несколькими видами лысок;
• с конусами Морзе, дополненными резьбой и лысками;
• с конусами 7:24 для ручной и автоматической смены инструмента;
• с полым конусом HSK для ручной и автоматической смены инструмента.
  

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:

• напайкой;
• эксцентриками;
• винтами;
• специальными болтами с клиновидной головкой.

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.

По производственному назначению

В данном разделе основным признаком является вид и форма обрабатываемой поверхности. На основании этого выделяют следующие виды этого инструмента:

• общего применения;
• с торцевой режущей частью;
• для шпоночных пазов (в т.ч. для пазов сегментных шпонок);
• для фигурных пазов;
• для фигурных плоских профилей;
• копирные.

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:

• цилиндрическая;
• торцевая;
• шпоночная;
• фреза концевая радиусная;
• фреза радиусная вогнутая;
• Т-образная фреза;
• фреза для паза «ласточкин хвост»;
• угловая концевая фреза;
• концевые конические и цилиндрические фрезы с прямым и закругленным концом.

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.

Фасонные — назначение и типы

Для обработки фасонных поверхностей применяются соответствующие фрезы, которые так и называются — фасонные. Режущие насадки этого типа предназначены непосредственно для работы со сложными фасонными профилями. Свое применение они нашли в сфере металлообработки, так как они отличаются высокой рабочей эффективностью. С их помощью производится фрезеровка шестеренчатых и червячных деталей, оконных рам и багетов. Ниже представлен фасонный профиль, для обработки которого применяются фасонные фрезы.

По форме зубьев рассматриваемые фрезы делятся на два вида:

1. С остроконечными зубцами — концы зубьев имеют заточенные острые кромки. Главное достоинство таких насадок в том, что зубья подлежат заточке и корректировке
2. С затылочным расположением зубьев или затылованные — зубцы находятся на затылочной части. Применяются затылованные устройства для обрабатывания внутренних и скрытых кромок. В отличие от остроконечных, затылованные фасонные оснастки нельзя заточить и откорректировать

Острая заточка

Второе название – остроконечные. Их режущий край хорошо виден, а также прекрасно поддается повторной заточке. Их просто корректировать при необходимости.

Затылованные фрезы

В отличие от рассмотренных образцов такой инструмент востребован при обработке внутренних (скрытых) кромок. Его особенность – в том, что он с трудом поддается заточке и коррекции.

Червячные

Обработка таким инструментом осуществляется через точечное касание заготовки. Червячные фрезы бывают:

• сборными и цельными;
• в зависимости от направления витков – левыми и правыми;
• со шлифованными и нешлифованными зубьями.

Одно- и многозаходные

По сравнению с образцами, посредством которых делается только один заход, многозаходные инструменты отличаются большей производительностью. С другой стороны при увеличении числа заходов снижается точность, что вынуждает применять эту разновидность лишь для черновой обработки.

Такие фрезы обеспечивают высокую точность шага нарезания, поскольку по одному и тому же месту делается несколько проходов.

Шлифовальные и нешлифовальные зубья

Изделия с высоким классом обработки (как одно-, так и многозаходные) применяются для шлифовки нарезаемых поверхностей. Все остальные виды инструмента, не обладающие нужной точностью, можно отнести ко второй разновидности.

Цельные и сборные фрезы

Первая из этих модификаций представлена в виде цельной заготовки из монолита инструментального материала. В то время как составная фрезерная оснастка делается из двух частей. Одна из них – режущая (из сверхпрочного материала), к которой приварен хвостовик, сделанный из конструкционной стали.

Корончатые

Корончатые фрезы также часто называют кольцевыми. Они являются полыми и имеют цилиндрическую форму. Процедура заточки осуществляется по торцу, при этом применяются нити спиральных режущих кромок.

Трехсторонние

Фигурная заточка с режущими кромками с 3 сторон. Предназначены для выборки сквозных канавок, шлицов.

Пазовые

Для вырезки пазов применяют фрезы с обратной формой выборки. Модели цельные или с приваренным хвостовиком.

Концевые и угловые

Концевые и угловые модели имеют режущую кромку под углом 45⁰ и заточены по торцу. Предназначены для обработки торцов, снятия фасок, создания фигурных поверхностей.

Монолитные

Цельнометаллические концевые фрезерные оснастки изготавливаются обычно из конструкционной стали. Они оснащены отводящими материал кольцевыми канавками, навитыми по спирали в ту или иную сторону.

С напаянными коронками

Фрезы с напаянными вставками подразделяются в свою очередь по типу наконечника из твердосплавных зубьев, который может иметь множество различных исполнений. Одно из самых распространенных – корончатый наконечник.

Для предварительной обработки

Отдельно выделяются концевые и угловые инструменты, востребованные при предварительном фрезеровании материала. Они, как правило, не отличаются точностью обработки, которая реализуется чистовыми фрезами.

Для финишной обработки

Для окончательной «зачистки» отдельной заготовки используется особый тип инструмента. Одна из известных разновидностей такой оснастки носит название «радиусные» фрезы.

С хвостовиком цилиндрического типа

Фрезерная оснастка этого типа востребована при обработке простых плоских поверхностей. Область ее применения крайне ограничена.

С хвостовиком конического типа

Указанная модификация более распространена в производстве, чем ее аналог с хвостовиком в форме цилиндра. Все его отличие от рассмотренного выше многообразия типов фрез состоит в форме рабочей части (хвостовика).

Корончатые сверла

Их используют для создания отверстий. Можно применять классическую спиральную разновидность, но по степени точности они в 4 раза уступают рассматриваемому варианту. Их назначение – для станков с ЧПУ.

Можно услышать название борфрез. Это аналогичная оснастка, но крепится она в ручной электродрели, выполняет аналогичную функцию.

Шпоночные

Паз под шпонку оформляют фрезой с заточенными боковыми режущими поверхностями. На первых этапах работы эта фреза используется на манер сверла, обеспечивая необходимую глубину отверстия. А затем вращательно-поступательными движениями выбирают паз с требуемыми параметрами.

Конические

Или конусные. Имеют вид усеченного конуса и подходят не для прямых участков, а для округлых деталей. Одна из разновидностей – пальчиковая.

Сферические

Такой вид конусных приспособлений используют, если нужно добиться максимально высокой точности при обработке материала. В пользу подобного устройства свидетельствует еще и повышенная механическая стойкость. Оттого его можно спокойно применять даже при весьма серьезных нагрузках. В большинстве случаев предусматривается оснащение двумя либо тремя зубчатыми частями. Они могут прорезать прочные детали и заготовки достаточно эффективно, потому и востребованы широко.

Сферическое приспособление подходит и для черновых, и для чистовых манипуляций в одинаковой степени. Многие такие фрезы делают из сплавов с мелкозернистой структурой. Подобное решение обеспечивает надежность и удобство применения. Пользоваться мелкозернистой фрезерующей конструкцией не составляет труда даже неопытным мастерам. Необходимо только понимать, что за эти преимущества придется платить в прямом смысле слова.

С плоским торцем

Такое исполнение позволяет успешно использовать фрезу при обработке общемашиностроительных материалов различного типа. Стружка при этом эффективно выводится из зоны контакта. Что немаловажно, подобный подход гарантирует оптимальное выполнение черновой обработки. А вот при чистовой отделке поверхности позитивный результат обеспечен не всегда. Этот момент требуется уточнять у поставщиков особо.

В некоторых случаях модели с плоским торцом берут, чтобы выбирать и раскраивать материал. Подобное решение с плоским концом широко применяется и в промышленном, и в частном производстве. В описаниях отмечается способность справляться даже с самыми трудными для обработки материалами.

Не станут исключением и закаленные металлы. В большинстве случаев обработка фрезами с плоским наконечником идет в два этапа.

Необходимо понимать, что изделия по металлу получают главным образом на основе особо крепких сплавов. Для такого инструмента рекомендован особо малый угол заточки. Причина понятна — если затачивать приспособление под большим углом, то фреза начнет сильно тупиться при повышенных скоростях обработки. Модели по дереву чаще имеют заточку на 45 градусов и более (но обычно не выше 55 градусов). Требования к конструкционным материалам также уменьшены — и все же даже самое мягкое дерево практичнее обрабатывать качественной инструментальной сталью.

Наряду с ней, могут применяться твердые и быстрорежущие сплавы. Речь идет о металле, способном противостоять сильному нагреву и мало изнашиваться. В некоторых случаях в ход идут алмазы, комбинации минералов и керамики, различные порошковые смеси. Но все равно инструментальная сталь остается вне конкуренции. Фрезы с углом заточки 60 градусов поставляются многими крупными изготовителями, и использовать их для дерева не составляет особого труда. Но в ассортименте любых производителей можно найти и решения, рассчитанные на 90 градусов.

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).

Сферические

Не самые популярные, применяются при однопроходной металлообработке с целью создать довольно качественные пазы и фигурные уступы. Маленькие лезвия находятся со всех сторон рабочей сферы.

Под Т-образные выемки

Если говорить о строении таких фрез, то важно отметить, что режущие кромки данного элемента располагаются по бокам и на торцах нижней широкой части инструмента. При этом в обязательном порядке радиус фрезы под Т-образную выемку должен совпадать с шириной паза.

Сборные

Это очень удобный и многогранный инструментальный комплект, который состоит из основания и нескольких отверстий для крепежей нужных резцов. С одной стороны, это крайне эффективно, можно совместить в одном наконечнике массу функций. Но, как и любая универсальная вещь, она уступает узкоспециализированной.

Классификация фрез по некоторым характеристикам

Конечно, приведенные выше разграничения (по конфигурации, назначению) – это не единственные способы различать оснастку. Настоящий фрезеровщик имеет такой большой ассортимент изделий, что не без труда сможет его разложить. Какие еще бывают причины для классифицирования.

Типы по числу заходов

В зависимости от числа заходов фрезы подразделяются на несколько разновидностей:

• однозаходные;

• двухзаходные;

• четырехзаходные;

• другие (3, 5 или 6 режущих элементов).

На этот параметр важно обращать свое внимание в ходе выбора и покупки изделий, так как он является одним из решающих.

Тип удаления стружки

Здесь все просто — отход летит либо вверх, с таким направлением привыкли обращаться все фрезеровщики, либо вниз. Первый вариант наиболее удобен, если создаются пазы или глухое отверстие, поскольку металл не скапливается там. Но есть и минус – из всего «вылетевшего» часть может приземлиться опять на рабочую зону и препятствовать хорошему резанию. Второй вариант, соответственно, имеет более узкие возможности, но при некоторых видах работ более рекомендован.

Как правильно подобрать нужный тип?

Фрезы подбираются в зависимости от технологической операции, которую надо выполнить:

• грубая обдирка заготовки – торцовые наборные и концевые обдирочные;
• чистовая обработка по плоскости – цилиндрические;
• создание канавок – дисковая, торцевая;
• обработка углов и кромок – угловая, фигурная;
• выборка шпоночных пазов – шпоночные;
• вырезка сквозных пазов – Т-образная, угловая, фигурная.

Основной характеристикой инструмента является его размер и допуск.

Производители

Производством фрез по металлу занимается большое количество как отечественных, так и зарубежных компаний. Рассмотрим несколько популярных производителей.

• В Российской Федерации лидером рынка по производству фрез, предназначенных для работы по металлу, является Всероссийский научно-исследовательский институт инструмента, который располагается в Москве. Важно отметить тот факт, что большинство российских компаний осуществляют производство фрез по относительно устаревшим технологиям, однако высоким качеством отличается материал изготовления отечественной продукции.

• Bosch – это европейская компания, которая занимается производством не только фрез, но и большого количества других изделий. Бренд является одним из мировых лидеров и использует исключительно новые технологические и научные разработки

• На американском рынке особенного уважения и внимания заслуживает бренд JET. Эта компания является одной из старейших и производит свои товары исключительно из высококачественных материалов.

Приобретая фрезы по металлу, следует ориентироваться именно на производителей, которые были описаны выше.

Таким образом вы можете быть уверены в том, что купите изделия, которые будут соответствовать всем международным и государственными стандартам, а также обладать высоким качеством и длительным сроком службы.

Что учитывать при покупке

Каждому понятна рекомендация: покупайте оснастку только хорошего качества. Но как их отличить? Обращайте внимание на заточку инструмента. На фрезах не должно быть никаких повреждений. Проверяйте, крепко ли держатся твердосплавные напайки. Определенным признаком служит цена. Если планируется интенсивная работа, то на оснастке экономить не стоит. Если ваша задача – купить ручную фрезу, выбирайте комплект: в пересчете на каждую единицу он обходится дешевле. Из-за немалой стоимости рациональнее приобретать набор фрез от 3 до 15 штук. Для начала можно купить небольшой комплект, и по мере необходимости дополнять его специальными режущими инструментами.

Владельцу вертикальной машины могут потребоваться также цанги (для замены или переходные на меньший диаметр хвостовика) и копировальные втулки для фрезерования по шаблону.

Особенности выбора для станков с ЧПУ

На станках с ЧПУ производится предварительная и чистовая обработка деталей. Инструмент используется с коническим хвостовиком, типа:

• цилиндрические;
• шпоночные;
• дисковые;
• торцовые;
• фигурные.

Фрезы должны быстро меняться и выставляться в шпинделе с большой точностью. Фрезы по металлу отличаются размерами, от инструмента сечением в 2–3 мм, до огромных специальных конструкций, имеющих 600–800 мм в диаметре.

Они представлены большим количеством видов, позволяют изготавливать детали сложной формы. Необходимо правильно подобрать соответствующий инструмент, для создания элемента нужной конфигурации и размера.

Краткий анализ одного из методов

Рассмотрим для примера краткую характеристику вакуумно-дугового нанесения покрытия. Оно является физическим методом нанесения тонкой пленки в пространстве вакуума посредством использования конденсации на подложке материала, образованного плазменным потоком. Течение генерируется на мишени-катоде в пятне катода дуги вакуума, обладающего сильноточным и низковольтным разрядом. Эта форма покрытия развивается только в паре материала, из которого сделан электрод. Величина фрезы в мм может сильно варьироваться в зависимости от области ее применения и материала, с которым будет проводиться работа. Сам по себе процесс является довольно сложным в исполнении и проводится на специализированных аппаратах работниками с высокой квалификацией.

Правила использования и хранения

Важно не только правильно выбрать подходящий вам тип фрезы по металлу (при этом обязательно учитывать все характеристики и принципы выбора, описанные выше), но и правильно использовать деталь, а также хранить ее с учетом всех рекомендаций. Рассмотрим несколько советов специалистов.

• В первую очередь необходимо помнить о том, что разрешено использование фрезы исключительно по ее назначению. Не применяйте детали по вашему усмотрению – это может привести не только к поломке самого инструмента или его комплектующих, но также и к травмам.

• Традиционно при покупке фрезы вы получите стандартную комплектацию, в которую также входит и инструкция по эксплуатации для пользователя. Обязательно ознакомьтесь со всеми советами и рекомендациями производителя, и только после этого приступайте к использованию детали.

• Перед тем как отправлять фрезы на хранение, их в обязательном порядке нужно почистить и смазать. Благодаря этому вы продлите срок службы ваших изделий, соответственно, значительно сэкономите свой бюджет, так как не придется покупать новые взамен испорченных.

• Ни в коем случае нельзя хранить фрезы навалом – их обязательно следует аккуратно расставлять (например, на специально предназначенных подставках). При желании предметы также можно рассортировать по размеру (это значительно облегчит процесс поиска необходимой вам детали).

• Если вы заметили, что фреза начала приходить в негодность, то ее нужно немедленно заменить. Категорически запрещается эксплуатировать дефектный элемент – это может привести к поломке инструмента и даже к травмам пользователя.

• Обязательным является соблюдение правил техники безопасности. Например, для подстраховки рекомендуется использовать средства индивидуальной защиты: например, перчатки и очки.

Фрезы по металлу – это устройства, которые являются незаменимыми в процессе осуществления большого разнообразия строительных и ремонтных работ.

Следует максимально внимательно подходить к выбору данных рабочих деталей, а также соблюдать все правила и рекомендации по их использованию и хранению, чтобы продлить срок службы приобретенных вами изделий.

Как ухаживать за фрезами?

Чтобы фреза служила как можно дольше, очень важно следить за надежностью ее фиксации на станке. Любые проявления биения на повышенных оборотах приводят к расколу лезвия. Чтобы этого не допустить, нужно крепко зажать фрезу перед работой, а затем в процессе обработки детали время от времени останавливаться и проверять крепость её фиксации, так как во время обработки заготовок она может ослабеть. Нужно правильно подбирать инструмент. Не стоит использовать фрезу, плотность которой соответствует жесткости обрабатываемой поверхности. В этом случае интенсивность стирания будет идентичной, и режущая кромка очень быстро сядет. Еще одним требованием является корректный подбор скорости. Обычно на упаковке инструмента производитель указывает допустимую частоту вращения. Если разогнаться до большего уровня, это приведет к отколу зуба или перегреванию металла.

Не стоит забывать о том, что во время обработки металл имеет свойство нагреваться. Поэтому время от времени нужно останавливать станок для полного остывания. При обработке металлических заготовок дополнительно можно использовать смазку. По завершении работ необходимо очищать лезвия от налипшей стружки. Хранить инструмент нужно в герметичном боксе, не допуская контакта с водой и влажным воздухом. Если инструмент утратил свою остроту, использовать его нельзя. Затупленное лезвие приводит к быстрому перегреву металла, и это вызывает порчу всего инструмента в целом – в этом случае никакая заточка его уже не спасёт.

Как сделать своими руками?

Изготовление фрезы своими руками возможно только в том случае, если вы имеете навык работы с металлом, и у вас есть доступ к специальному токарному инструменту. В домашних условиях изготовление фрез с для работы по металлу ограничивается изменением диаметра режущей части или перешлифовкой лезвия. Любое более глубокое вмешательство требует применения промышленного оборудования, поскольку в этом случае придется выполнить такие сложные процедуры, как:

• отпуск металла;
• придание формы, заточка и затылование на станке;
• закалка фрезы.

Для выполнения таких работ требуется профессиональная подготовка и навыки подобных работ, мало кто из домашних мастеров соответствует этим требованиям. Поэтому в быту обычно ограничиваются только самыми доступными процедурами, предполагающими изменение исходного состояния заготовки.

Важно: самодельные фрезы никак нельзя назвать безопасным инструментом, их эксплуатация может стать причиной травматизма.

Возможности фрезерных станков

Современное фрезерное оборудование становится все более универсальным и эффективным. Самой продвинутой его разновидностью, безусловно, являются роботизированные комплексы, которые производят комплексную обработку металлических заготовок, самостоятельно выбирая нужных тип оснастки для различных операций, а также устанавливая оптимальный алгоритм вытачивания той или иной поверхности или отверстия.

Фрезерный инструмент способен обрабатывать все типы металлов и сплавов (черных и цветных), а применение инновационных датчиков и комплексных программных методов управления производственным циклом станков позволяет оптимизировать изнашиваемость инструмента и расход машино-часов оборудования.