Курс лекций по дисциплине МДК.01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин» Лекция 43. «Назначение видов фрезерной обработки поверхностей».

Фрезы по металлу — инструмент, функциональным назначением которого является резка стального массива для придания ему требуемых форм. Работа этого инструмента производится вращательно-поступательными движениями. Иногда вращение при обработке бывает эксцентричным (с разными условными центрами вращения), а иногда производится сразу в нескольких плоскостях. Всю нагрузку при обработке металлической поверхности берет на себя именно оснастка.

Есть множество разновидностей фрез по металлу. Рассмотрим их подробнее в этой статье.

Принципы классификации

Для обработки металлических заготовок фрезы для станков бывают разные, в зависимости от следующих характерных особенностей:

• в зависимости от материала, из которого они изготовлены;
• по направлению обработки металла (бывают наклонные, винтовые);
• по виду заточки;
• в зависимости от конструкции инструмента (выделяют монолитные, сборные или же составные);
• по месту нахождения режущих кромок и по виду их крепления (если составные).

Эти условные разделения необходимы, чтобы можно было точно выбрать тот тип фрезы, которым было бы максимально удобно обрабатывать металлическую заготовку, чтобы придать ей требуемую форму. Однако определяющая классификация оснасток связана с их формой. Об этом далее.

Конструкция и принцип работы

Основные требования, предъявляемые к инструменту этого класса – строгое соблюдение параметров, заявленных в технических условиях или ТУ. Для этого потребуется высокоточная обработка элементов фрезы, которую удается реализовать лишь с помощью торцевого инструмента с большим набором зубьев. Высокая чистота выборки (до микрона) обеспечивается за счет специальных регулируемых резцовых вставок.

К особенностям их конструкции следует отнести наличие рабочих граней, представляющих собой отдельный твердосплавный резец.

Важно! При изготовлении вставок применяются такие сверхпрочные материалы, как алмазы, керамика, а также специальная кардная проволока и подобные им.

Большой ассортимент фрезерного инструмента, отличающегося конструктивными деталями, позволяет выбрать образец, подходящий для тех или иных условий обработки. Добавим, что по конструкции его принято делить на цельный и разборный.

Принцип работы состоит в точной выборке металла на наиболее сложных участках обрабатываемой заготовки, что позволяет придать ей нужную форму. После этого исходная болванка превращается в изделие или деталь, пригодную для дальнейшей обработки.

Виды

Основные типы фрез
Фрезы для металлообработки классифицируют в зависимости от формы, которая зависит от направления приложения усилия к режущей кромке. Выделяют следующие типы:

• дисковые;
• торцевые;
• цилиндрические;
• угловые;
• концевые;
• фасонные;
• червячные;
• кольцевые.

Рассмотрим все разновидности последовательно.

Дисковые

Этот тип инструмента получил широкое применение на профильных станках, а также на автоматах продольного вытачивания заготовок. Выделяют следующие разновидности дискового инструмента:

1. пазовые.
2. Двусторонние
3. Трехсторонние.

С помощью дисковых фрез делают прорези в заготовке, а также делят ее по длине (для отрезания). Выбирая подходящий тип оснастки, нужно уделять внимание следующим параметрам:

• Диаметр. При прорезях в заготовке диаметр фрез определяется в зависимости от максимальной глубины паза от поверхности заготовки. В случае отрезания заготовки диаметр инструмента подбирается по глубине реза.
• Ширина. Здесь все зависит от того, паз какой ширины нужно выточить. Требуется минимизировать расходы станочных машино-часов, а также износ инструмента. Исходя из этих соображений, выбирается та ширина, которая будет оптимальной для формирования требуемой конструкционной особенности формируемой детали.

Материал дисковой фрезы. Здесь различают:

• HSS;
• HSSCo;
• твердосплавные дисковые.

Принцип простой: металл обрабатывается инструментом, сделанным из более твердого металла.

Количество зубьев на диске. В зависимости от того, какой материал требуется обработать, определяется сплав, из которого должна быть сделана фреза, а также ее необходимая форма (минимальное количество зубьев). От этого зависит ее стоимость.

Торцевые

Они используются на оборудовании для формирования у заготовок плоских и ступенчатых поверхностей.

Каждый ее зуб представляет собой стандартный резец, при этом его режущие кромки размещаются исключительно в торцевой поверхности.

Ось фрезы располагается перпендикулярно по отношению к обрабатываемой плоскости заготовки.

Основную нагрузку несут боковые режущие кромки. При этом ее зубья воздействуют на деталь не все вместе и сразу, а по очереди (то есть, упор производится не всей плоскостью инструмента). Это дает возможность обрабатывать заготовки равномерно.

Особенности торцевого инструмента:

• наличие большого количества режущих кромок (лезвий);
• повышенная жесткость, что требует и жесткости закрепления инструмента в шпинделе станка.

Эти черты позволяют обеспечивать торцевым фрезам повышенную производительность обработки металла (если сравнивать, к примеру, с цилиндрическими). Однако для торцевого инструмента требуется корректно подобрать охлаждающую и смазывающую жидкость. В связи с его потенциально более высокой производительностью, более качественное охлаждение и смазка нужны здесь для сохранения его режущей способности.

Разновидности и применение

Каждый вид фрезы применяется только на определенном технологическом этапе обработки материалов. Здесь все зависит от того, какая поставлена задача.

Например, цилиндрические бывают двух видов:

• винтовые;
• с прямыми зубьями.

Последний тип применяется для более примитивных задач и преимущественно на узких ограниченных участках. А вот фрезы с режущими винтовыми частями имеют более универсальное назначение.

Но поскольку осевые усилия могут быть значительными, то применение такого инструмента ограничено углом наклона режущей грани, а это не больше 450. Именно в таких случаях требуется устанавливать цилиндрические сдвоенные инструменты. Такое исполнение характерно тем, что в процессе обработки материалов режущие части перекрывают место стыка половин.

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.

Торцевые

Такие инструменты преимущественно используются для обработки изделий с плоской или ступенчатой поверхностью. Ставить его следует таким образом, чтобы продольная ось располагалась перпендикулярно поверхности, подверженной обработки.

Характерная особенность торцевых инструментов — это то, что на участке их соприкосновения с заготовкой зубья имеют повышенную плотность. Благодаря этому материал можно обрабатывать равномерно и на высокой скорости. А дополнительные торцевые кромки позволяют сделать поверхность более «частой» при обработке посредством фрезерного станка.

Эти кромки выполняют дополнительные функции, а вот ключевая работа выполняется с помощью заостренных кромок по бокам, которые размещены снаружи детали. И даже с учетом небольшой величины припуска это позволяет выполнить работу достаточно ровно. Это достигается за счет того, что угол соприкосновения у торцевых фрез с материалом зависит от диаметра режущего инструмента, а также ширины процесса фрезеровки.

Если сравнивать торцевую с цилиндрической, то она более массивная и жесткая. Режущие инструменты надежно закреплены и удобно размещены.

\

Торцевой тип фрезерования имеет высокую производительность, и сегодня большинство плоскостей, которые подвергаются фрезеровке, обрабатываются именно таким методом.

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.

Назначение фрез по металлу

Назначение большинства образцов фрезерного инструмента определяется их типом. Так, торцевые фрезы, в частности, применяются в следующих производственных областях:

• В автомобилестроении (при обработке картеров коробок передач, например).
• При изготовлении оборудования, эксплуатируемого в нефтегазовой отрасли, а также арматуры для трубопроводов и других типов магистральных коммуникаций.
• При производстве специального инструмента, оснастки и других конструктивных форм.

Они востребованы и при производстве заготовок, входящих в состав сложного оборудования таких отраслей как общее машиностроение, энергетика и строительство.

Без фрезерных операций трудно обойтись и в таких важных отраслях, как судостроение и изготовление медицинских приборов.

Рекомендации по эксплуатации

Производительность инструмента напрямую зависит от правильного подбора и соблюдения технологии обработки, в первую очередь от соблюдения скоростного режима. В процессе работы фреза затупляется – образуется площадка износа на задней поверхности зуба с постоянно увеличивающейся шириной и, от воздействия стружки, лунка на передней поверхности.

В процессе работы необходимо тщательно следить за износом, своевременно производить заточку и не допускать соединения лунки и задней площадки. Последнее приводит к катастрофическому износу инструмента и для восстановления понадобится снять большой слой металла. Признаками износа являются вибрация, неровная обрабатываемая поверхность и чрезмерный износ фрезы.

Значительно уменьшить износ и продлить срок эксплуатации поможет охлаждение в процессе фрезерования. Для этого необходимы специальные охлаждающие жидкости, некоторые из которых выполняют и функции смазки. Выбор охлаждающей жидкости зависит от типа фрезерования и материала заготовки. Подвод жидкости должен осуществлять непрерывно (струйно или туманом) с первых секунд работы.

Виды инструмента

В машиностроении применяются следующие виды дисковых зуборезных фрез:

• •черновые дисковые;
• •стандартные нормального ряда состоящие из 8, 15 или 26 номеров;
• •специальные чистовые для нарезки определенного типа зуба.

Черновые фрезы снимают значительный слой металла и формируют предварительный профиль колеса. Стандартные фрезы нормального ряда используются при изготовлении шестерен с количеством зубьев менее 12 или имеющим циклоидальный профиль. В остальных случаях используются комплекты состоящие из 8, 15 или 26 инструментов, каждый из которых обеспечивает обработку профиля в определенных границах.

Специальные модульные фрезы применяются для нарезания одного профиля и в точности соответствуют конфигурации зуба нарезаемой детали. Для повышения прочности и производительности данный тип фрез имеет увеличенный наружный диаметр и большее количество зубьев в сравнении со стандартными дисковыми фрезами.

Принцип работы фрез

Ассортимент фрез по дереву

Область назначения этого типа инструментов по дереву – формирование углублений определенной формы или тонкая обработка поверхности заготовки. Для выполнения этих функций они обладают индивидуальными конструктивными особенностями.

В настоящее время есть несколько принципиальных отличий фрез по дереву различного назначения. Для комплектации ручного фрезера применяются так называемые пальчиковые модели. Конструктивно они схожи со сверлами — имеют хвостовую, основную и рабочую часть. Однако на этом схожесть заканчивается. Главным отличием является тип движения детали и инструмента. Обрабатывающая часть по дереву имеет вращательный момент, а заготовка – поступательный.

С помощью пальчиковых инструментов можно выполнять следующие типы обработки деревянных заготовок:

• обработка по кромке. Необходима для сопряжения различных заготовок между собой. Фактически формируется узел шип/паз;
• врезка петель или других фурнитурных элементов;
• декоративная функция. С помощью ручного фрезера по дереву можно делать объемные формы на поверхности плоских изделий или сложных по конфигурации заготовок.

На практике любой профессиональный мастер может перечислить несколько десятков способов применения пальчиковых фрез по дереву или металлу. Но для правильного выбора определенного набора инструментов необходимо ознакомиться с официальной классификацией.

Кроме обрабатывающего инструмента на качество работы влияет комплектация и тип ручного фрезера. В частности – набор дополнительных упоров и шаблонов.

Основные характеристики

Поскольку пальчиковые фрезы предназначены для обрабатывания любых поверхностей, то соответственно имеются свои особенности по каждой из них. К ним относится:

Концевая фреза по дереву

Фрезеровальный инструмент по обработке древесины изготавливается из стали, что обладает повышенной прочностью и имеет точную форму узора рабочей части. Но стоит отметить, что в зависимости от обрабатываемой поверхности необходимо подбирать соответствующий вид фрезы. К примеру, для работы с фанерой потребуется режущая часть с более твердых сплавов благодаря чему увеличивается рабочий процесс.

Кроме этого, они также имеют несколько разновидностей, а именно они бывают цельными и сборными. Последние обладают достаточно весомым преимуществом, поскольку имеют возможность выставление ножиков на требуемый размер и их очень легко заменить при необходимости.

Одним из достоинств его является то, что при его помощи можно делать врезку дверных петель. В первую очередь требуется:

1. Произвести разметку петли для этого ее нужно приложить к месту размещения и отметить, лучше всего малярным ножом. Но при этом рекомендуется прикрепить петли на несколько саморезов чтобы не было никаких смещений.
2. Затем следует прижать к двери два небольших бруска, тем самым сделав место, куда будет опираться подошвы фрезы.
3. После этого в инструмент заряжается фреза пазовая с прямой насадкой. При этом работу нужно проводить аккуратно, чтобы не выйти за обозначенные линии разметки.
4. Для установления нужного вреза петли на ручной фрезе необходимо выставить соответствующую глубину. Правильность можно проверить на любом деревянном бруске, а уже после производить действия на поверхности двери.
5. После вырезки дверной петли необходимо произвести обработку сделанной выемки стамеской, если это понадобится.
6. Когда все пазы для петли будут сделаны, можно устанавливать двери.

Для ПВХ и алюминия

Данная разновидность предназначена для обработки этих материалов и применяется для:

• фрезерования дренажных поверхностей;
• фрезерование паза под замок;
• обработки ПВХ и алюминиевых профилей;
• зачистка пазов под уплотнение.

Что касается фрезы по алюминию, то она имеет специфическое строение, поскольку данный материал обладает определенными особенностями, а именно налипание стружки, что затрудняет процесс. Благодаря своей специфике, такой инструмент позволяет устранить возможность неточностей или искривлений по отношению заданных параметров.

По металлу

В основном такое оборудование применяется на производстве и считается просто незаменимым инструментом. Главным его назначением является:

1. Фрезерование пазов для замков.
2. Зачистка пазов и специальных канавок, в которые после будет укладываться уплотнитель.
3. Создание дренажных отверстий.
4. Кроме этого, его широко используют в автомобильной промышленности для проведения работ, требующих фрезерования.

Алмазные фрезы

Любые работы по обработке поверхностей требуют соблюдения ГОСТ, что, в свою очередь, повышает качество. Особое внимание уделяется действиям, связанным с бетонными и каменными поверхностями как внутренней, так и внешней отделки.

Поэтому алмазные фрезы как нельзя лучше подходят для проведения шлифовальных действий. Благодаря этому инструменту работа с такими поверхностями производится максимально качественно, при этом затрачивается весьма мало времени.

Среди разновидностей этого вида алмазная пальчиковая фреза используется для поведения работ по граниту и мрамору. Данный материал достаточно крепкий по структуре, а при правильном подборе инструмента можно производить работы не только по граниту и мрамору, но и других каменных породах. Кроме этого, фреза алмазная достаточно прочная, что позволяет сэкономить денежные средства на частую замену износившейся рабочей части инструмента.

Независимо от производимых работ стоит учитывать тот факт, что под каждый вид, используемого материала необходима соответствующая фреза. Все дело в том, в зависимости от структуры, а также твердости материала необходимо подбирать соответствующий диаметр инструмента. Кроме этого, очень важно учитывать скорость его оборотов. Это обусловлено тем, что чем больше скорость, тем сильнее происходит нагрев инструмента.

К примеру, если обрабатывается сталь с прочностью HRC 38-47, а фреза по металлу имеет размер 3 или 6 мм, то скорость оборотов должна составлять 25-25 м/мин. А вот, если необходимо произвести на жаропрочных сплавах с прочностью выше HRC 47, а диаметр фрезы аналогичен, то обороты необходимо снизить до 10-15 м/мин.

Видео: заточка пальчиковых фрез для ручного фрезера.