Фреза по металлу: принцип работы, виды и выбор инструмента. Кольцевые фрезы из быстрорежущей стали Из какой стали изготавливают фрезы

К атегория:

Фрезерные работы

Материалы, применяемые для изготовления фрез

Материалы, применяемые для изготовления фрез, должны обладать следующими свойствами: высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплостойкостью, высокой механической прочностью. Для изготовле-

ния режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минерало-керамику, сверхтвердые материалы, синтетические и естественные алмазы.

Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углерод-истые стали следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 (буква У указывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие минимальное количество вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д. Углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами. Режущие инструменты, изготовленные из такой стали, позволяют вести обработку при температуре в зоне резания до 200-250 °С и при скоростях резания в пределах 10- 15 м/мин.

Легированная инструментальная сталь по химическому составу отличается от углеродистой инструментальной стали лишь наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Чаще всего для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров применяют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ . Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300-350 °С, скорость резания 20- 25 м/мин).

Быстрорежущая инструментальная стальв отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большой теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550-600 °С)

В СССР установлены единые условные обозначения (из букв и цифр) химического состава стали. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода, буквами обозначают легированные элементы (В - вольфрам, Ф - ванадий, К - кобальт, М - молибден и т. д.), а цифрами справа от буквы - их среднее содержание (в процентах). Буквой Р обозначают быстрорежущую сталь.

В настоящее время наибольшее применение для изготовления всех видов цежущего инстру-. мента при обработке обычных конструкционных материалов применяются следующие марки стали: Р6М5, Р6МЗ и Р12. В последнее время УкрНИИспецсталь разработал новую марку быстрорежущей стали 11АРЗМЗФ2 с пониженным содержанием вольфрама (1,1% углерода, азот, ванадий, молибден).

Для обработки высокопрочных нержавею-щих сталей и сплавов в условиях повышенного j разогрева режущих кромок, а также для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости при работе с ударами применяют I следующие марки стали: Р18КФ2, Р10К5ФЗ, Р9К5, Р6М5К5, Р12Ф2К8МЗ, Р9М4К8 и др. Эти марки часто применяются также для изготовления зуборезного инструмента.

Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5- 10 раз скорости обработки быстрорежущими I инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 80 °С и выше. Металлокерамические твердые сплавы I состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ , ВКЗМ , ВК6, ВК6М, ВК5Н, ВК10, ВК10М, ВК15М, ВК8, ВК6-ОМ, ВК8-ОМ, ВКЮ -ОМ, ВК15-ОМ и др.) и титаново-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т60К6 и др.). Цифры после букв указывают процентное содержание в сплаве кобальта и титана.

Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.

Выпускают трехкарбидные твердые сплавы, состоящие из кобальта (связки) и карбидов вольфрама, титана, тантала. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу в 1,5-2 раза большими подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных форм и размеров.

Вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки хрупких материалов: чугуна, бронзы, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Твердые сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены главным образом для обработки сталей. Сплав ТТ20К9 специально предназначен для фрезерования стали (например, для фрезерования глубоких пазов). Он отличается повышенным сопротивлением тепловым и механическим циклическим нагрузкам. Наиболее прочными сплавами при черновой обработке стали являются сплавы марок ТТ7К12 и Т5К12Б.

С уменьшением размеров зерен карбидов вольфрама износостойкость и твердость сплава увеличиваются. Эту закономерность используют при создании сплавов различного назначения с требуемыми свойствами. Первыми мелкозернистыми сплавами были сплавы марок ВКЗМ и ВК6М. В последнее время разработаны твердые сплавы с особо мелкозернистой (ОМ) структурой - ВК6-ОМ, ВКЮ -ОМ и ВК15-ОМ.

Стойкость твердосплавного инструмента повышается при нанесении на его поверхность изностойких слоев (5-15 мкм) карбидов (титана, ниобия), боридов, нитридов и др.

Минерал о керамическ ие спла-в ы приготовляют на основе окиси алюминия А/203 (корунда) путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров. В настоящее время промышленное применение имеют две марки минеральной керамики: ЦМ-332 и ВЗ. Минеральная керамика марки ВЗ обладает большей (в 1,5-2 раза) прочностью по сравнению с керамикой марки ЦМ-332. В состав керамики марки ВЗ помимо окиси алюминия входят сложные карбиды тугоплавких металлов.

Минералокерамические пластинки обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минералокерамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками) с неперетачиваемыми пластинками.

Сверхтвердые материалы (СТМ ) являются поликристаллическим образованием на основе кубического нитрида бора. В эту группу входят композит 01 (эльбор-Р), композит 05 и композит 10 (гексанит-Р), ПТНБ (поликристалл твердого нитрида бора), «зубр», «бел-бор» и др.

Сверхтвердые материалы значительно превосходят минеральную керамику и твердые сплавы по термоусталостной прочности. Эль-бор-Р, гексанит-Р, ПТНБ и др. применяют для оснащения резцов, фрез, а также при изготовлении абразивного инструмента для заточки металлического (лезвийного) инструмента.

Сверхтвердые материалы для металлического инструмента выпускаются в виде цилиндрических вставок диаметром от 4 до 8 мм и длиной от 4 до 8 мм.

Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора химически инертны к черным металлам, а материалы на основе углерода (алмазы) к ним химически активны. Это различие и определяет область их применения: сверхтвердые материалы применяются для обработки сталей, чугу-нов, ряда труднообрабатываемых сплавов; поликристаллические алмазы - для обработки цветных металлов, титановых сплавов, стеклопластиков и др. Для обработки сверхтвердых материалов можно применять только алмазы, которые превосходят их по твердости.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «баллас») выпускаются в виде порошков и кристаллов. Из синтетических

алмазных порошков изготовляют алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов (в том числе и фрез), а также для шлифования и доводки драгоценных камней, в том числе и самого алмаза. Алмазные резцы и фрезы применяют в основном в качестве чистового (отделочного) инструмента при резании цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.

Одно из основных условий высокопроизводительной работы режущего инструмента -

правильный выбор инструментального ма­териала. Для изготовления режущих

элементов фрезерного инст­румента в деревообработке применяют

инструментальные стали (легированные, быстрорежущие), твердые сплавы,

металлокерамические материалы. Для изготовления корпусов инструментов

ис­пользуют конструкционную качественную сталь, конструкционную легированную

сталь, а также специальные легкие сплавы.

Легированные инструментальные стали. Эти стали в своем со­ставе содержат

легирующие элементы (хром X, вольфрам В, ва­надий Ф и др.), повышающие их

режущие и другие свойства (на­пример, износостойкость возрастает в 2-2,5 раза

по сравнению с износостойкостью углеродистых инструментальных сталей). Для

изготовления цельных насадных фрез, а также сменных резцов и ножей в сборных

фрезах широко используют хромовольфрамованадиевые стали марок Х6ВФ и 9Х5ВФ.

Быстрорежущие инструментальные стали. Эти стали обладают более высокими

режущими свойствами по сравнению с обычными легированными сталями вследствие

дереворежущих инструментов используют следующие марки быстрорежущих ста­лей:

Р4, Р9, Р12, Р18, Р6МЗ, Р6М5. Вольфрамомолибденовые стали марок 6РМЗ и Р6М5

значительно повышают прочность и изно­состойкость инструмента. Вследствие

значительного содержания молибдена режущие свойства этих сталей близки к

режущим свой­ствам быстрорежущих сталей Р12 и Р18, несмотря на то, что

со­держание вольфрама в них в 2-3 раза меньше.

Твердые металлокерамические сплавы. Основные компоненты твердых сплавов -

карбиды вольфрама, титана и тантала. Ко­бальт в составе твердых сплавов играет

роль цементирующей связки. В деревообработке наибольшее распространение

получили однокарбидные металлокерамические твердые сплавы, содержа­щие карбиды

вольфрама (марки ВК6, ВК6М, ВК8, ВК8В, ВК15).

При изготовлении инструмента с пластинками твердого спла­ва, как правило,

используют стандартные пластинки, которые крепят к державке или корпусу

методом пайки или механичес­кими устройствами.

Насадные фрезы

Для фрезерования древесины и древесных материалов ши­роко используют насадные

фрезы, отличительная особенность ко­торых- отверстия для насадки на шпиндель

станка или непосред­ственно на вал электродвигателя.

Насадные фрезы в зависимости от конструктивного исполнения разделяют на

цельные и сборные. В свою очередь цельные насад­ные фрезы могут быть

одинарными и в виде наборов фрез (составные). Набор цельных фрез чаще всего

представляет собой группу фрез, подобранных для обработки профилей деталей,

получение которых одинарными фрезами трудно, непроизводительно или

не­возможно. Набор цельных фрез закрепляют на одном общем валу. В набор могут

входить фрезы одинаковые по параметрам или раз­ные. Цельные, фрезы

изготавливают из одной заготовки легиро­ванной стали или из конструкционной

стали с припаянными пла­стинками твердого сплава или легированной стали. По

оформлению задней поверхности зуба дельные фрезы разделяют на затылованные и

с прямой задней гранью (с остроконечными зубьями). Затылованные цельные фрезы

чаще всего предназначены для фасонного фрезерования различных профилей,

режущая кромка у них фа­сонная.

В зависимости от формы режущих кромок получается тот или иной профиль

обрабатываемых деталей. Зубья фасонных затылованных фрез имеют плоскую

переднюю грань; заднюю их грань чаще всего оформляют по кривым архимедовой

спирали или по дугам окружности, проведенным из смещенного центра.

Особен­ность затылованных фрез в том, что при переточках по передней грани

они сохраняют постоянство профиля режущей кромки в осе­вом сечении зуба

Диаметры посадочного отверстия d у фрез цельных фасонных составляют 22;

27 и 32 мм, что в большинстве случаев совпадает с соответствующими размерами

оправок фрезерных станков. Внеш­ний диаметр D фасонных фрез 80; 100 и

Фасонные цельные затылованные фрезы имеют ряд достоинств: сохраняют угловые

параметры за весь срок службы инструмента, что обеспечивает постоянство

профиля обрабатываемых деталей, удобны в эксплуатации, хорошо сбалансированы.

Однако имеют и недостатки, основной из которых - нерациональное использование

легированной инструментальной стали: эффективно используется не более 10-20 %

массы фрезы.

У фрез с остроконечными зубьями передняя и задняя грани имеют плоскую форму в

плоскостях перпендикулярных оси вра­щения фрезы. Конструкции фрез данного

типа довольно разнооб­разны. К группе фрез с остроконечными зубьями относятся

фрезы для фасонного фрезерования, пазовые, для фрезерования шипов и др. В

зависимости от назначения и конструкции фрезы с ост­роконечными зубьями

затачивают по передней или задней грани. Эти фрезы могут быть изготовлены

целиком из легированной или конструкционной стали (корпус) с припаянными

пластинками бы­строрежущей стали или твердого сплава на зубьях фрезы. В

за­висимости от вида выполняемых работ и сложности профиля дета­ли фрезы с

остроконечными зубьями могут быть одинарными, со­ставными (составлены из

разных фрез) или в виде комплектов из нескольких однотипных фрез.

Боковые режущие кромки фрез, обеспечивающие размер по ши­рине В паза,

имеют задний угол 3°. Для сохранения ширины В постоянной зубья

затачивают по задним граням. Пазовые фрезы для поперечных пазов кроме основных

зубьев, форми­рующих размер В, имеют с двух сторон подрезающие зубья с

пе­редним углом 45°. Подрезающие зубья (подрезатели) выступают над основной

окружностью резания на 0,5 мм и служат для обес­печения качественной обработки.

Существуют аналогичные по кон­струкции пазовые фрезы, оснащенные пластинками

твердого сплава.

Для плоского цилиндрического фрезерования применяют фрезы с остроконечными

зубьями, оснащенными пластинками твердого сплава. Эти фрезы чаще всего

используют в мебельном производ­стве при обработке щитов, облицованных

шпоном, пластиками и другими материалами. Для повышения качества обработки со

сто­роны облицовочного слоя (устранения сколов) зубья имеют на­клон к оси

вращения. Наклон режущей кромки выбирают таким образом, чтобы сила Р была

направлена в глубь массива. При фрезеровании плит, облицованных с двух

сторон, применяют фре­зы с двусторонним наклоном режущих кромок, что

обеспечивают составные фрезы, состоящие из двух одинаковых фрез, но с раз­ным

наклоном зубьев, или одинарные фрезы с двумя рядами зубьев. Угол наклона

зубьев к оси фрезы обычно 15-20°.

При фрезеровании древесных материалов (ДСтП, ДВП, пла­стиков и др.)

рационально использовать твердый сплав в качестве инструментального

материала. В зависимости от профиля обраба­тываемой детали могут быть

применены стандартные пластинки или пластинки из пластифицированного твердого

сплава. Доволь­но часто приходится перешлифовывать стандартные пластинки

твердого сплава, чтобы придать им требуемую форму и размеры. Перешлифовку

Делают алмазными кругами повышенной произво­дительности. В целях

рационального использования твердого спла­ва, а также в зависимости от

профиля режущей кромки пластин­ки припаивают по передней или задней грани

зуба. Так, для фрез, предназначенных для плоского или углового фрезерования,

более экономичное использование пластинки будет при располо­жении ее по

задней грани, однако при этом должна быть обеспе­чена надлежащая прочность

припайки. У фрез для фасонной об­работки пластинки твердого сплава, как

правило, припаивают к передней грани.

Окончательное профилирование режущих кромок фрезы дела­ют после припайки

пластинок. Очертание профильных режущих кромок у фасонных фрез, оснащенных

твердым сплавом, может быть самым разнообразным.

Для фрезерных станков наибольшее распространение получили конструкции сборных

насадных фрез, представленные на рис. 9. Дисковая пазовая фреза предназначена

для фрезеро­вания пазов и проушин на станках с шипорезной кареткой. Такая фреза

содержит вставные ножи 1, укрепляемые в клиновых пазах корпуса 4

клиньями 2 и распорными винтами 3. Внешний диаметр D

фрез 200; 250; 320 и 360 мм. Ножи изготавливают из стали или оснащают

пластинками твердого сплава длиной 50 мм и шири­ной 8; 12; 16; 20 мм. Диаметр

посадочного отверстия 32 и 40 мм.

Цилиндрическая сборная фреза с прямыми ножами (рис. 9,6) имеет

центробежно-клиновой способ крепления ножей. Фреза со­стоит из корпуса 4,

ножей 1, клиньев 2 и распорных болтов 3: При

вывинчивании болтов 3 клинья 2 прочно закрепляют ножи в

корпусе. Для надежного крепления ножей усилие затяжки со­ставляет 30-40 Н при

длине ключа 120-140 мм. Во время вра­щения фрезы под действием центробежных сил

усилие зажима ножа в корпусе возрастает.

Фрезы выпускают в двух исполнениях: исполнение А - с плос­кими стальными

ножами длиной 40; 60; 90; ПО; 130; 170 и 200 мм; исполнение Б - с ножами,

оснащенными пластинками твердого сплава ВК15. Внешний диаметр фрез 80; 100;

125; 140; 160 и 180 мм. Существуют аналогичные конструкции фрез для

про­фильного фрезерования, а также нарезки шипов.

Составные фрезы собирают (составляют) из двух и более цель­ных фрез для

обработки сложных (двухсторонних) профилей, имеющих участки, расположенные в

плоскости вращения фрезы. Сборные насадные фрезы имеют сменные режущие

элементы - резцы или ножи. В этом их основная особенность. Сборные насад­ные

фрезы состоят из корпуса, режущих элементов в виде ножей или резцов, деталей

крепления, регулирования, центрирования и зажатия на шпинделе станка. Сборные

насадные фрезы обеспе­чивают постоянство диаметра резания независимо от

переточек.

Концевые фрезы

В отличие от насадных фрез у концевых нет посадочного от­верстия, а есть

хвостовик, которым они закрепляются на шпин­деле станка. Хвостовики бывают

цилиндрические, конусные или резьбовые. Фрезы закрепляют в конусном или

резьбовом гнезде шпинделя, патроне или цанге. В зависимости от формы

поверхно­сти, описываемой режущими кромками при вращении инструмента, фрезы

подразделяют на цилиндрические и фасонные.

Концевые фрезы применяют для выборки гнезд и пазов, обра­ботки деталей по

контуру, фасонной обработки боковых поверхно­стей деталей, снятия свесов у

щитов, облицованных различными материалами, объемного копирования и т. п. В

отличие от насад­ных концевые фрезы имеют небольшой диаметр (практически от 3

до 60 мм). В связи с этим для обеспечения необходимых скоростей резания

концевые фрезы работают при частоте вращения 9000- 24000 мин- 1 . При

таких частотах вращения и сравнительно не­больших скоростях подачи (5-10 м/мин)

подача на один зуб (при 2=1... 2) незначительна, что обеспечивает высокое

качество об­работки.

Концевые фрезы изготавливают в основном цельными, но суще­ствуют конструкции

и сборных концевых фрез. При выборке про­дольных пазов, фрезеровании

четверти, обработке внутренних кон­туров деталей (для заглубления) концевые

фрезы кроме боковых режущих кромок должны иметь и торцовые режущие кромки.

В зависимости от оформления задних поверхностей зубьев конце­вые фрезы

разделяются на затылованные, незатылованные и с остроконечными зубьями.

Сведения о затылованных фрезах и фрезах с остроконечными зубьями приведены

выше. Под незатылованными здесь понимаются фрезы, у которых задняя

поверхность для любой точки боковой режущей кромки оформлена по дуге

окруж­ностей из центра фрезы. Для создания необходимых углов резания

незатылованные фрезы устанавливают в эксцентриковый зажим­ной патрон. По мере

переточек уменьшается масса инструмента, поэтому незатылованные концевые

фрезы необходимо периодиче­ски балансировать вместе с патроном. Балансируют

их также и при изменении установочных углов в патроне.

Цельные концевые фрезы могут быть изготовлены целиком из легированной или

быстрорежущей стали с припаянными пластин­ками из твердого сплава, монолитными

(целиком из твердого спла­ва), в виде монолитной рабочей части из твердого

сплава и напаян­ным хвостовиком из конструкционной стали. Фрезы концевые

ци­линдрические из легированной стали марок Х6ВФ и 8Х4В4Ф1 (Р4) изготавливают

трех типов (рис. 10): незатылованные для фрезерования по контуру (а);

затылованные для фрезерования по контуру (б); для выборки гнезд (в).

Фрезы типов -а и б- однорезцовые, типа в - двухрезцовые. Диаметр

фрез типа а 3- 20 мм с градацией через 1 мм до диаметра 8 мм и через 2

им­евшие 8 мм. Диаметр фрез типов б и в. 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20 и 25 мм. Для

уменьшения" трения торцовых кромок о древесину при выборке пазов и гнезд дается

поднутрение к центру фрезы под углом 2...3 0 . Задний угол торцевых

кромок 20-25°. Угловые параметры для боковых режущих кромок следующие: а=10

15°; у = 30;..35°.

Для фрезерования различных древесных материалов (ДСтП,

ДВП, пластики и др.) следует применять концевые фрезы, осна- щенные

пластинками твердого сплава. На рис. 10, г показана одно-резцовая

незатылованная фреза, корпус которой изготовлен из стали 40Х или стали 45, а

пластинка - из твердого сплава ВК15. Диаметр таких фрез 8-18 мм с градацией

через 2 мм, диаметр посадочной шейки 8 и 10 мм, длина 55-70 мм. Эти фрезы

изго­тавливают Сестрорецкий и Томский инструментальные заводы.

Похожая информация.

Фреза представляет собой инструмент, на внешней поверхности которой расположены зубья. При вращении фрезы зубья, соприкасаясь с деталью, обрабатывают её, придавая необходимую форму.

Фреза может отличаться и формой, прямой или криволинейной, и задней поверхностью ножей. Для профильных работ фреза затылована и оборудована спиралевидными ножами. Существуют остроконечные фрезы, которые имеют форму цилиндра с режущими выступающими кромками. От вида фрезы зависит цена на её изготовление.

Фреза может быть концевой или насадной, в зависимости от предусмотренного способа насадки. Концевые или хвостовые закрепляются цангой и патроном, а насадные ввинчиваются в шпиндель. Цена фрезы формируется из нескольких компонентов, один из них – это материал, из которого она изготовлена. А металл, который идёт на изготовление фрез, выбирается с учётом того, какой материал предстоит обрабатывать.

Наша компания изготавливает различные виды фрез: цилиндрические, торцовые, дисковые, угловые, концевые,фасонные, шпоночные.

Фасонные фрезы применяют для обработки разных фасонных поверхностей.

Фасонные фрезы получили значительное распространение при обработке разнообразных фасонных поверхностей. Преимущества применения фасонных фрез особенно сильно проявляются при обработке заготовок с большим отношением длины к ширине фрезеруемых поверхностей. Короткие фасонные поверхности в условиях крупносерийного производства лучше обрабатывать протягиванием.

Компания ВолгаТулз изготавливает на заказ фрезы с затылованными зубьями, и с острозаточенными. Цена на фрезы будет зависеть от сложности изготовления, мы можем сделать расчёты и изготовить и сборную фасонную фрезу строго по Вашему заказу.

Концевые фрезы применяются для обработки глубоких пазов в корпусных деталях контурных выемок, уступов, взаимно перпендикулярных плоскостей. Концевые фрезы в шпинделе станка крепятся коническим или цилиндрическим хвостовиком.

Концевые фрезы изготавливают с винтовыми или наклонными зубьями. Угол наклона зубьев доходит до 30-45 градусов. Диаметр концевых фрез выбирают меньшим (до 0,1 мм) ширины канавки, так как при фрезеровании наблюдается разбивание канавки.

Разновидностью концевых фрез являются шпоночные двухзубые фрезы . Они, подобно сверлу, могут углубляться в материал заготовки при осевом движении подачи и высверливать отверстие, а затем двигаться вдоль канавки.

Переточка фрез производится по задним поверхностям торцовых кромок, поэтому при переточках их диаметр сохраняется неизменным.

Угловые фрезы используются при фрезеровании угловых пазов и наклонных плоскостей.

Одноугловые фрезы имеют режущие кромки, расположенные на конической поверхности и торце. Двухугловые фрезы имеют режущие кромки, расположенные на двух смежных конических поверхностях. Угловые фрезы находят широкое применение в инструментальном производстве для фрезерования стружечных канавок различных инструментов.

Угловые фрезы малых размеров изготавливают концевыми с цилиндрическим или коническим хвостовиком.

Дисковые фрезы применяются при фрезеровании канавок и лазов.

Стандартные двухсторонние дисковые фрезы со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава, имеют диаметр от 100 до 315 мм, ширину от 18 до 32 мм и число зубьев 8-20.

Компания ВолгаТулз изготавливает пазовые дисковые фрезы для выемки неглубоких пазов, а также дисковые фрезы двух и трёхсторонние, которые имеют зубья как на поверхности цилиндра, так и на торцах.

Фрезы торцовые применяются на станках вертикально-фрезерных, они более производительны, чем цилиндрические. У таких фрез ведущую роль играют вершины режущей кромки, а вспомогательную - режущие кромки зубьев, находящиеся с торца. В основном режут материал боковые кромки, идущие по наружной поверхности фрезы.

Торцовая фреза предназначается для работы с плоской поверхностью, и верхушки режущих кромок могут быть разной формы: окружности, ломаной. Торцовая фреза работает плавно при небольшом припуске, потому, что от него не зависит угол контакта с обрабатываемой поверхностью.

Цилиндрические фрезы применяются при обработке плоскостей на горизонтально-фрезерных станках.

Они могут быть с прямыми зубьями, которые используются при обработке узких поверхностей. Фрезы с винтовыми зубьями используют для изделий с широкой плоскостью. Для снижения влияния больших осевых усилий, возникающих при работе изготавливают сдвоенные фрезы с винтовыми зубьями имеющие различные направления наклона. Те места, где фрезы стыкуются, режущие кромки одной фрезы перекрываются другой.

Изготовление фрез цилиндрических происходит с применением быстрорежущей стали с твёрдосплавными пластинками винтовыми, и плоскими.

Компания ВолгаТулз занимается производством и продажей различных инструментов, среди которых изготовление фрез - одно из приоритетных.

Возможности достижения высокой производительности фрезерной обработки при интенсификации режимов резания в большой степени определяются качеством инструментальных материалов.

Быстрорежущие стали

При фрезеровании давно применяют быстрорежущие вольфрамовые и вольфрамомолибденовые стали нормальной стойкости марок Р9, Р12 и Р18. Разработка новых марок быстрорежущих сталей ведется по пути уменьшения содержания вольфрама и создания многокомпонентных композиций, содержащих значительный процент углерода. Высокая стойкость сталей с пониженным содержанием вольфрама достигается легированием их молибденом, кобальтом, а в некоторых марках также ванадием при значительном содержании углерода.

Твердые сплавы

Углеродистая сталь

Углеродистую инструментальную сталь (например, марки У12А) при фрезеровании применяют редко, так как такими фрезами можно работать только на низких скоростях резания. Из углеродистой стали изготовляют только мелкие фрезы, в том числе зуборезные мелкомодульные.

Легированные стали

Легированные инструментальные стали (9ХС, ХГ, ХВГ и др.) используют в основном для изготовления фасонных фрез, работающих на малых скоростях резания при небольшой глубине резания и подаче.

Области применения быстрорежущей стали

Быстрорежущие стали имеют следующие основные области применения.

P18 и Р9 - давно известные и широко распространенные марки быстрорежущих сталей. Обладая довольно высокой красностойкостью (600-650° С) и твердостью (до HRC 64), они пригодны для всех видов лезвийных инструментов. Сталь Р9 примерно вдвое дешевле стали Р18 вследствие меньшего содержания вольфрама, но обладает меньшей прочностью. Стали Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5, Р10Ф5К5 имеют повышенное содержание ванадия или кобальта (или обоих легирующих элементов), что благоприятно сказывается на их красностойкости и износостойкости. Эти стали можно применять при обработке материалов повышенной твердости и прочности, в том числе жаропрочных. С повышением содержания кобальта более 5% возрастает теплостойкость, но вместе с тем и хрупкость стали, поэтому такие стали нецелесообразно использовать при фрезеровании со значительной ударной нагрузкой на инструмент. Высокованадиевые стали отличаются особо высокой износостойкостью, но ограниченной прочностью. Их целесообразно применять при чистовой обработке высокоуглеродистых и высокохромистых сталей.

Стали Р6МЗ, Р9М, Р6М5, Р18Ф2К8М характерны повышенным содержанием молибдена, способствующего значительному увеличению теплостойкости, износостойкости; эти стали отличаются также повышенной прочностью и находят применение для фрезерования жаропрочных и высокопрочных сплавов и сталей.

Стали Р9К5, Р9КЮ с невысоким содержанием вольфрама, легированные кобальтом, целесообразно использовать при обработке конструкционных сталей средней прочности при значительных скоростях резания (50-70 м/мин). Эти стали также применяют при фрезеровании жаропрочных сплавов. В этом случае по сравнению со сталью Р18 обеспечивается повышение стойкости фрез в 2-2,5 раза.

Рациональность применения

На основании обобщения результатов исследований и опыта отечественной промышленности можно сделать следующие выводы о наиболее рациональном применении инструментальных сталей.

1. При обработке конструкционных сталей средней прочности, серого и ковкого чугуна, алюминиевых сплавов при скоростях резания 50-70 м/мин торцовыми, цилиндрическими, концевыми и дисковыми острозаточенными фрезами наиболее целесообразно применять стали Р6М5, Р18, Р6М5К5 и Р9М4К8.
2. При фрезеровании тех же материалов фасонными затылованными фрезами рекомендуется использовать стали Р6М5, Р18, Р18К5Ф и Р9К10.
3. Для фрезерования жаропрочных, нержавеющих сталей и сплавов, сталей повышенной прочности с аустенитной структурой наиболее успешно применяют стали Р14Ф4, Р8МЗК6С, Р9К10, Р9М4К8, Р6М5К5, Р9Ф5, Р10Ф5К5, а также Р12Ф2К8МЗ, Р18Ф2М Р6ФК8М5 и им подобные.

2017-08-01

Изготовление фрез на разных предприятиях ведется по полному и неполному циклу. Первый вариант актуален для заводов в России, второй — для специализированных производств на Западе и отдельных отечественных компаний, как правило, входящих в международные холдинги.

• Полный цикл производства. Предполагает исполнение заготовок и проведение кузнечных операций, термическую обработку сталей, нанесение гальванического покрытия и механосборочные процессы. На заводе есть все необходимые участки: штамповочные, пресс-форм, термической обработки и т. п.
• Узкоспециализированные предприятия. На производстве установлены современные программно-вычислительные машины. Предприятие выполняет только механическую обработку и сборку. Заготовки поступают с других подразделений (как правило, это импорт).

Производство фрез: особенности технологических процессов

Материалы, из которых изготавливают фрезы

Материал для изготовления фрез должен обладать следующими характеристиками:

• твердость, превышающая аналогичный показатель обрабатываемых изделий;
• высокая стойкость на износ;
• механическая прочность.

Традиционно для выпуска режущих инструментов применяют углеродистые инструментальные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы, керамику, искусственные и природные алмазы.

Инструментальные углеродистые стали

На производство фрез идут инструментальные стали марок У7, У8, УО, У10, У11, У12, У13. Материалы, которые содержат минимум примесей, дополнительно маркируются литерой А (У10А, У8А).

Недостаток углеродистой стали — малые режущие свойства. Инструменты, выполненные из таких заготовок, могут обрабатывать детали при температуре до 200-250 градусов. Максимальная скорость резания — 10-15 м/мин.

Легированные инструментальные стали

На изготовление прорезных, фасонных и концевых фрез идет сталь марок ХГ, ХВ5, ОХС и ХВГ. Этот материал имеет улучшенные (по сравнению с углеродистой сталью) режущие свойства. Возможна обработка деталей при температуре до 300-350 градусов и скорости операций 20-25 м/мин.

Быстрорежущие инструментальные стали

Материал по уровню сопротивляемости износу и теплоемкости превосходит углеродистое и легированное сырье. Быстрорежущая сталь не утрачивает исходных свойств даже при достижении красного каления (550-600 градусов).

На производстве используют быстрорежущие стали марок Р18, Р12, РО, Р18М, РОМ, Р6М5, Р18Ф2 (нормальная производительность) и Р18Ф2К5, РОФ2К5, РОФ2К5, РОФ2К10, РОФ5, Р14Ф4, Р6МЗ, Р10Ф5К5 (повышенная производительность). Материал легируется кобальтом, ванадием, молибденом.

Твердые сплавы из металлокерамики

В составе материала карбид вольфрама, титан, кобальт. Наиболее широкое распространение получили карбидные сплавы марок Т5К12В, ТТ7К12, ТТ7К5, ТТ10К8Б. Их основное отличие — повышенная прочность, поэтому из них изготавливают режущие пластины на инструмент.

Сплавы из минералокерамики

Материал готовят из корунда методом тонкого размола, прессования и спекания. Из твердых сплавов делают режущие пластины. Основное отличие подобных изделий от изготовленных из металлокерамических сплавов — пониженная прочность и хрупкость. По этой причине минеральную керамику применяют только для тонкого чистового фрезерования.

Оборудование для производства фрез

На предприятиях используют следующее оборудование для производства фрез:

• токарно-карусельные и токарные станки;
• печи;
• фрезерные станки;
• сборочные стенды.

Этапы производства

Технологический процесс изготовления фрезы выглядит следующим образом.

1. Ковка. Заготовку делают путем ковки материала. Затем ее подвергают обдирке на токарно-карусельном станке, оставляя припуски по 10 мм.
2. Черновая обработка. Деталь обтачивают с припуском 5 мм, ориентируясь на чертеж. Затем сверяют ее размеры и отправляют на термическую обработку (закалку и отпуск).
3. Обточка резцов. На токарном станке точат резцы, наружный диаметр и основные поверхности, оставляя припуски в 0,3 мм.
4. Снятие напряжения. После черновой обработки деталь подвергают процессу старения для снятия внутреннего напряжения. Для этого ее нагревают до 550-570 градусов и охлаждают.
5. Шлифовка. Торцы и поверхности, а также наружный диаметр детали обрабатывают на шлифовальном станке.
6. Фрезерование. Заготовку обрабатывают на фрезерном станке с припусками 0,2-0,3 мм на каждую сторону. После чего притупляют кромки, удаляют стружку и заусенцы.
7. Окончательная обработка. Деталь фрезеруют по наружному диаметру соответственно размерам, указанным в чертеже, затем шлифуют и отправляют на контроль качества.

Азотирование

Производство фрез по металлу предполагает прохождение процедуры азотирования, в процессе которой поверхность стали насыщается азотом. Операция повышает твердость изделий и предел выносливости, а также уровень сопротивляемости коррозионным процессам. Перед азотированием деталь отправляют на термообработку. В заключение заготовку шлифуют для получения окончательных размеров.

Виды фрез

Возможно изготовление фрез по металлу пяти основных типов.

• Цилиндрические. Используются для фрезерования плоских поверхностей на горизонтальных станках. Бывают с прямыми и винтовыми зубьями. На изделия идет быстрорежущая сталь.

Фотография № 1:

• Торцевые. Предназначены для обработки плоскостей на вертикальных станках. Инструменты отличаются плавной работой и хорошей производительностью.

Фотография № 2:

• Дисковые. Используются для нарезания пазов.

Фотография № 3:

• Угловые. Подходят для обработки наклонных плоскостей и угловых канавок.

Фотография № 4:

• Концевые. Адаптированы для нарезания глубоких пазов, выемок и уступов. Имеют винтовые/наклонные зубья.

Фотография № 5:

Фрезы российского производства и стран СНГ

Производство фрез в России и странах СНГ идет по старым технологиям. Однако такие изделия отличаются оптимальным качеством заготовок без применения низкосортных добавок. На территории нашей страны расположены:

• бывшие цехи крупных производственных комплексов;
• инструментальные цехи заводов, ставшие отдельными подразделениями;
• вновь образованные предприятия.

Основные заводы по производству фрез: «Белгородский завод фрез», «Винницкий инструментальный завод», «Львовский инструментальный завод», «Томский инструментальный завод», московское предприятие «Фрезер».

Фрезы импортного производства

Цена на изготовление фрез в Европе и США выше, чем в России. Это связано с оплатой таможенных пошлин при ввозе деталей на территорию страны. Лидером по производству режущего инструмента считается Европа. Изделия американских компаний приравнивают по качеству к европейским, однако они стоят дороже из-за расходов на транспортировку.

Зарубежные производственные компании используют прогрессивные технологии. В частности, станочный парк предприятий практически на 90 % состоит из оборудования с ЧПУ. Производство имеет узкоспециализированных характер.

Возможно изготовление фрез на заказ и покупка типового оборудования в компаниях Ceratizit, Emuge Franken, Guhring, Sandvik, Sekira.