Фреза по металлу: особенности, типы, конструкция, принцип работы

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:

Вольфрам с молибденом — за счет этих твердосплавных материалов достигается особая прочность, высокая износостойкость и красностойкость стали
Хром — в состав сплава входит этот элемент, количество которого ограничивается до 4%. Хром в умеренном количестве позволяет получить повышенной прочности к прокаливанию металл
Кобальт — влияет положительно на красностойкость, но при этом его большое количество негативно отражается на прочности. Кобальт подавляет углерод, в результате чего снижается прочность
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.

https://youtube.com/watch?v=6kiNFGZFZ2s%3F

Подводя итог, нужно отметить, что фрезы по металлу стоят достаточно дорого, поэтому покупать устройства без предварительного выяснения его назначения, крайне нерационально. Каждый вид фрезы имеет не только предназначение, но и характерные технические параметры, которые нужно учитывать, перед тем, как купить насадку для обработки металлических заготовок. Зная о том, какие основные виды фрез по металлу выпускаются современными производителями, не составит большого труда выбрать их для выполнения соответствующих манипуляций.

Устройство и принцип работы инструмента

Из всех видов инструментов для обработки металла, фрезы представляют самую большую и разнообразную группу. Их конструкция и принцип работы отличается от всех остальных резцов и сверл. Инструмент, закрепленный на шпинделе, вращается. Деталь перемещается относительно него поступательно по трем осям и под углом в любом направлении. Острые кромки и пластины снимают стружку. В результате на заготовке:

обрабатываются плоскости,
зачищаются и делаются фигурные торцы,
вырезаются шпоночные пазы,
делаются прорези,
отрезаются части проката и детали,
снимаются фаски,
нарезаются зубья и шлицы,
делаются т-образные и фигурные пазы,
сверлятся и растачиваются отверстия.

Фреза относится к многорезцовым инструментам и состоит из корпуса, на котором расположены режущие кромки. Для крепления в патрон имеется конусный или цилиндрический хвостовик. На оправке деталь крепится шайбами, надевая для вращения пазом на выступ. Она может иметь для фрезеровки по металлу вставные пластины и режущие кромки, заточенные из цельной заготовки.

Какие бывают фрезы по металлу

Фреза по металлу — это специальный инструмент, с помощью которого режут металлические заготовки. Это делается посредством поступательно-вращательных движений. Данный вид имеет большое количество разновидностей, благодаря чему спектр выполняемых операций с его помощью очень большой.

Сегодня мы расскажем принцип работы такого инструмента и узнаем, какие существуют виды 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.

Классификация

Фрезы по металлу отличаются друг от друга по таким признакам:

по размещению своих режущих частей (или зубьев);
по типу заточки;
по направлению (винтовые, наклонные или другие);
по конструкции (составные, монолитные или сборные);
по материалу;
по креплению режущих инструментов.

Существует больше видов с учетом разных особенностей, однако перечислять все без исключения будет достаточно долго.

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.

Другие типы инструментов

Червячные фрезы имеют специфическую сферу применения. В этом случае материал обрабатывается посредством метода обката. Выборка заготовок выполняется в процессе точечного касания их фрезой. В зависимости от направления их винтов они бывают правыми или левыми, также они могут быть одно- или же многозаходными, цельными или сборными, иметь шлифованные или нешлифованные зубья.

Концевые изделия применяются с целью обработки уступов, пазов и не только. Их хвостовки могут иметь цилиндрическую или коническую форму. Также они предназначаются для предварительной обработки материалов (с крупными зубьями) или же финишной, с мелкими зубьями. Могут оснащаться напаянными режущими пластинами или быть монолитными.

Обдирочные концевые инструменты используются для обработки кованых или литых сплавов. А с помощью шпоночных изделий выполняется выборка Т-профилей. Они имеют два зуба, один при этом находится на конце, а второй — посередине. Параметры зоны выборки заготовки определяются интервалом между ними.

Еще один тип подобного инструмента — отрезной. С их помощью производят полную или частичную обрезку металлических заготовок. Режущие кромки размещены лишь на верхних гранях зубьев, а вот на кромках их нет.

В зависимости от размеров зубьев, отрезные фрезы бывают:

крупными;
средними;
мелкими.

При этом мелкие и средние используются для обрезки стали и чугуна, а крупные — для обработки легких магниевых, алюминиевых и других сплавов.

Для обработки изделия из металлов чаще всего мастера используют именно фрезу. При этом она может быть одновременно оснащена несколькими видами зубьев, режущих кромок или лезвий. Данный инструмент может иметь разные профили, формы, типы, размеры и сферы применения. Некоторые виды фрез по металлу и особенности их применения и работы мы уже рассмотрели выше.

Как сделать правильный выбор фрезы по металлу

Чтобы получить конструкции из металла правильной формы, с соблюдением параметров, указанных в проекте, предварительно проводят обработку всех ее элементов. Для этого существует несколько способов, наиболее востребованный из которых — фрезерование. Точность выполненной работы напрямую зависит от правильно подобранной фрезы — непосредственно режущего материала.

Назначение фрез по металлу

Большинство образцов фрезерного инструмента относятся к конкретному типу. Например, торцевые фрезы используются, в частности, в следующих производственных областях:

В автомобильной промышленности (например, для обработки коробок передач).
При изготовлении оборудования, используемого в нефтегазовой отрасли, а также арматуры для трубопроводов и других видов линейных коммуникаций.
При производстве специального инструмента, фурнитуры и других строительных форм.

Также они востребованы при производстве заготовок, входящих в состав сложного оборудования в таких отраслях, как общее машиностроение, энергетика и строительство.

Нюансы подбора оборудования

Выбрать для себя подходящий инструмент несложно, необходимо лишь знать характеристики и параметры оборудования. К таким параметрам относят число зубьев и материал, из которого выполнено изделие. Ключевым моментом для выбора материал изделия является прочность металла, который вы собираетесь резать.

Требуемое число зубьев

От того, какое количество зубьев у инструмента, зависит скорость обработки и чистота среза. Чем больше их количество, тем место спила будет чище. Но при этом сильно возрастает нагрузка на электромотор, процесс отвода из места распила стружки ухудшается. А из-за этих причин падает скорость вхождения в толщину металла и вращения инструмента. Если количество зубцов небольшое, то между ними увеличивается размер пазух. Эти факторы ускоряют распилку и облегчают вывод стружки. Но на торцах останутся бороздки, которые дополнительно следует зачищать.

Больше зубцов делают отрезным фрезам с отрицательным значением угла и габаритным поперечником. Меньшее число зубьев будет у устройства с положительным значением угла и небольшим поперечником.

Малое число зубов колеблется в пределах 10−40 штук, среднее — 40−80, а большое — 80−90. Именно образцы со средним числом зубьев подходят для различных видов распила. Именно такие образцы наиболее эффективны для работы по материалам разной твёрдости.

Для чистового фрезерования применяют режущие дисковые инструменты с мелкими зубцами, а для первичного — с крупными. Диски, предназначенные для черновой работы, отличаются беспрепятственным и быстрым отводом излишков стружки из глубоких зон распила.

Как подобрать материал

Для резки металлов с прочностью от 500 до 800 МПа применяются фрезы из быстрорежущей стали с добавлением молибдена, количество которого составляет примерно 5%. Для работы с металлами, прочность которых превышает 800 МПа, выбирают инструмент с содержанием кобальта до 5%. Для работы с драгоценными металлами изготавливают высокоточные фрезы из быстрорежущей стали наилучшего качества.

Для обработки нержавеющей стали применяются дисковые инструменты с напайками из карбида вольфрама. Такие зубцы не перетачивают, они покрыты слоем PVD.

https://youtube.com/watch?v=Ldx3QrUGoyQ

Виды фрез по металлу

Электродрель со вставленной фрезой может заменить ручной фрезер по металлу. Фрезеровать дрелью не так удобно как специальным инструментом, но выполнять многие работы можно. Виды фрез по металлу для ручного фрезера:

Торцевые. Это наиболее часто применяемый вид инструмента по металлу. Ось вращения торцевой фрезы располагается вертикально. Фрезеровке подвергаются плоские поверхности, с которых снимается слой металла.
Дисковые. Это инструмент для образования различных канавок и пазов. Зубья могут располагаться как на боковой, так и на торцевой поверхности инструмента.
Цилиндрические. Ось вращения такого инструмента располагается горизонтально. Зубья находятся на боковой поверхности. Они могут быть прямыми или винтовыми. Винтовые зубья обеспечивают более точную и плавную работу инструмента.
Концевые фрезы обрабатывают пазы, выемки, уступы. Имеют зубья как на боковой поверхности, так и в торце.
Фасонные и угловые фрезы служат для обработки фасонных и угловых поверхностей. Это реже всего применяемые виды инструмента.

Назначение инструмента

Фрезы отрезные прорезные, выпускаемые по ГОСТ 2679-93 предназначены для обработки чугунных и стальных заготовок и деталей. Они выполняют отрезку, подрезку, фрезерование канавок и шлицевых пазов на наружных поверхностях. Дисковую фрезу по металлу используют при различных операциях:

отрезка мерных заготовок из проката;
обрезка литейных припусков и прибылей на малых деталях;
прорезка канавок для фиксации деталей;
фрезеровка шпоночных и шлицевых пазов.

Круглые гладкие оси в цепи конвейера не выпадают из своих втулок только благодаря тому, что в узкую прорезь, сделанную дисковой пилой, вставлена пластина.

Пазы по торцу корончатой гайки имеют переменное сечение. Их стороны образованы лучами от центра радиуса. Поэтому они вырезаются за 2 прохода, сначала по касательной одной стороны, затем дорезается в размер второй торец выборки короны.

Прорезка шлицов осуществляется прямоугольными зубьями с высокой точностью размера по H6 и H7. Ширина и глубина шлица нормализована, и инструмент изготавливается соответствующего размера и конфигурации.

Методы повышения износостойкости

Высокие эксплуатационные характеристики гарантирует качественная термическая обработка оборудования. Фрезу могут подвергать различным вариантам закалки, которые увеличивают их износостойкость. Выполняется закалка следующими методиками:

Светлая. Это разновидность термической ступенчатой обработки. Чтобы её осуществить, необходимо охладить сталь специальными соединениями. В основном для этих целей применяется смесь расплавленной щёлочи и воды.
Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.

При термообработке нагрев производят:

В соляных специальных ваннах.
В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
Высокочастотными токами.

Фрезы необходимы для обработки металлических изделий и прорезывания в них канавок и прочих отверстий, именно поэтому правильно подойдите к её выбору. Учтите все нюансы последующего процесса обработки и тип металла, с которым вы собираетесь работать.

https://youtube.com/watch?v=w_YyLNXzenE

Правила хранения и испытания

Проверка дисковых отрезных фрез на работоспособность и стойкость происходит на образцах, которые изготовлены из стали 45, со скоростью резания 20−100 метров за минуту. Проводятся испытания на фрезерных станках с применением спецоправки и правочных колец. Общая длина фрезерования каждого инструмента, который подвергается проверке по металлу, составляет 25−50 см.

Проверочную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости, водного раствора эмульсола. После того как испытание будет завершено, явления окрашивания на режущих частях отрезных дисковых фрез должны отсутствовать. Если после тестирования фреза готова к дальнейшей эксплуатации, считается, что испытание на работоспособность она прошла.

Внешний вид оборудования анализируется, согласно ГОСТу, визуально. Осуществляется осмотр с помощью лупы с четырёхкратным увеличением. Твёрдость проверяется по стандарту 9013, а шероховатость — 9378.

Разновидности

Определённый вид фрезы предусмотрен для отдельной работы. Они подразделяются на следующие виды:

Отрезные.
Дисковые.
Угловые и концевые. Предназначаются для обработки выемок, уступов, наклонных поверхностей и пазов.
Шпоночные. Они похожи на сверло и выполняют те же функции, что и концевые.
Торцовые. Применяются на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей.
Цилиндрические. Могут иметь винтовые или прямые зубцы, устанавливаются на станки горизонтального типа. Ими режут плоские поверхности.

К самой применяемой и широко распространённой группе относят отрезные и дисковые фрезы, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Дисковая фреза

Этот тип оборудования является одним из самых производительных, он используется для выполнения уступов, отрезания заготовки, выделки разных выемок, канавок и пазов. У их зубцов на концах имеются дополнительные рабочие кромки, диаметр которых сильно превышает длину самого инструмента.

Этот тип фрезы был создан для работы с металлом в более сложных условиях, с зажатием и вибрацией. Вибрация может быть связана с маленькой жёсткостью тела оборудования или плохого отхода стружки из рабочей зоны.

Фреза по металлу дисковая делится на следующие разновидности:

Прорезные.
Трёхсторонние.
Пазовые.
Двухсторонние.

В пазовых дисковых фрезах имеются режущие зубцы только по внешней цилиндрической поверхности. Для фрезерования мелких канавок они очень удобны. У двухсторонних имеются и поверхностные, и торцовые зубья. У трёхстороннего оборудования зубцы покрывают поверхности и два торца, с их помощью можно одновременно обрабатывать несколько перпендикулярных плоскостей в уступах или пазах.

Чтобы на заготовках выполнять шпицы и узкие канавки, используют топкие дисковые инструменты, их ещё называют «пила». Фаски у них на торцах затачивают поочерёдно. В основном фаской снимается 50% рабочей кромки. Именно по этой причине слой металла, который срезается зубцами, меньше ширины будущей канавки. Подобная конструкция оборудования предусматривает промежутки между зубцами для стружки, которая за счёт этого легче выводится. Если ширина реза будет такой же, как у канавки, то стружка зацепится за стенки и застрянет, что может вызвать поломку режущей поверхности.

Отрезные фрезы

Фреза отрезная является разновидностью дисковой. Созданы они для деления целой заготовки на части и отрезания фрагментов болванок. Рабочих острых кромок на торцах нет, так как они размещены по периферии. По размерам зубьев различают такие типы отрезных фрез:

С большими зубьями.
С малыми.
Со средними (нормальными).

Многие отрезные фрезы относятся к классу «В» по точности и имеют толщину больше 1 мм. Инструменты со средними и малыми зубцами применяются для фрезерования чугуна и стали, а с большими — для лёгких и мягких металлов.

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.

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:

С остроконечными зубцами — концы зубьев имеют заточенные острые кромки. Главное достоинство таких насадок в том, что зубья подлежат заточке и корректировке
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

Конструкция фасонной затылочной фрезы представлена выше.

Как работает фреза

Фрезер по металлу

Область применения данной разновидности инструментов по обработке металла – образование углублений конкретной формы, либо поверхностная обработка железной заготовки.

Для возможности выполнения вышеуказанных функций предусмотрены индивидуальные конструктивные характеристики таких фрез.

Сегодня можно рассматривать несколько основных разновидностей фрез по металлу, определяемых по характеру назначения.

Чтобы укомплектовать ручной фрезер необходимой фрезой, используются специальные пальчиковые модели.

Конструктивные характеристики этих приспособлений визуально напоминают сверла, состоят из главной и хвостовой рабочих частей. Основной отличительной особенностью считается способ движения детали, а также инструмента. Обрабатывающая часть по металлу всегда будет вращаться, а железная заготовка – подставляться под фрезу.

При помощи пальчиковых комплектующих могут быть выполнены такие разновидности обработки металлических заготовок:

Шлифовка кромки осуществляется для возможности скрепления разнообразных заготовок друг с другом. Таким образом может быть создан узел по принципу шип/паз.
Подготовка детали к установке фурнитуры.
Поверхность плоских заготовок может быть обработана таким образом, чтобы им была предана некая объемная форма. В большинстве примеров так обрабатываются изделия сложной конфигурации.

Опытные мастера, практикующие обработку металлических изделий при помощи специальных инструментов, могут назвать множество различных методов применения пальчиковых фрез. Однако для того, чтобы правильно выбрать подходящую фрезу, желательно ознакомиться с имеющейся на сегодняшний день классификацией этих приспособлений.

Виды фрез

Всего существует несколько видов режущего инструмента. К таковому относится: цилиндрический, концевой, дисковый, торцевой и пазовый.

По виду предназначения:

угловой;
фасонный;
шпоночный;
для обеспечения пазов вида Т.

По поверхности:

пластмассе;
дереву;
металлической;
стеклу;
иные.

Затачивание сложно, так как протяженность режущего основания большая. Поэтому используются специализированные инструменты. А некоторых случаях шлифование осуществляется вручную, но работник, выполняющий эти работы должен обладать опытом. Не имеющий навыков сотрудник может допустить брак и на зубьях появятся дефекты: трещины, заусеницы или раковины, в связи, с чем инструмент нужно будет шлифовать повторно, а это приведет к уменьшению размера.

Критерии выбора инструмента

При выборе заточки для станка внимание следует обращать на разные факторы. Опытные работники сформировали правила выбора фрез:

Производитель. Рекомендуется остановить свой выбор на проверенных временем брендах. Фрез по металлу, купленный у именитого производителя, гарантирует качественную обработку, долгий срок службы и точность резьбы. Именитыми считаются следующие компании: Bosh, JET, Stayer, Metabo, Глобус, Корвет, Инструмент–сервис;
Принцип работы станка

На этот параметр также следует обращать внимание. Предназначение заточки рекомендуется устанавливать у продавца

На современном этапе в сфере обработки металла используются станки такого типа: полуавтоматические, автоматические и ручные;
Внутреннее крепление. Неплотно прилегающая деталь может вырваться и покалечить оператора либо снизить качество обработки заготовки (в лучшем случае). Обязательно уточните у продавца, имеется ли в наличии шпон;
Диаметр. Этот параметр подбирается индивидуально: кому-то удобнее работать с большим инструментом, а кому-то, наоборот – с миниатюрной моделью;
Качество заточки – один из важнейших параметров. Качественно заточенная фреза по металлу позволяет увеличить эффективность обработки металлических изделий и сократить время на работу с заготовкой. Заметим, что производители часто экспериментируют, создавая уникальные заточки. Практика показала, что для домашнего станка лучше подбирать «классические» варианты фрез, а не уникальные авторскиеработы;

Материал. Срок службы инструмента по металлу зависит от используемого материала. Крайне не рекомендуется выбирать фрезы из мягких сплавов, предпочтение лучше отдать твердосплавным конструкциям или закаленной стали. Эти материалы отлично переносят воздействие высоких температур. Отлично себя зарекомендовали фрезы по металлу из титана, легированной и нержавеющей стали и чугуна;

Стоит отметить, что для домашних работ можно выбирать фрезы по металлу из низкокачественных материалов, поскольку покупка титанового или чугунного товара выльется в круглую сумму, если инструмент нужен всего лишь для одного использования.

Методы повышения износостойкости

Светлая. Это разновидность термической ступенчатой обработки. Чтобы её осуществить, необходимо охладить сталь специальными соединениями. В основном для этих целей применяется смесь расплавленной щёлочи и воды.
Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.

При термообработке нагрев производят:

В соляных специальных ваннах.
В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
Высокочастотными токами.