Для чего предназначаются фрезы по металлу
Фреза — это режущая деталь, которая используется в паре с электроинструментом. В качестве электрического инструмента используется фрезер. Другое название фрез по металлу — борфрезы и шарошки. Главное назначение рассматриваемых насадок в том, чтобы в процессе механического воздействия получить в итоге детали необходимых размеров и форм.
Фрезой называется насадка, состоящая из двух основных частей — хвостовик и рабочая зона. Хвостовик нужен для присоединения насадки к фрезерному станку, а рабочая часть входит в непосредственный контакт с обрабатываемой заготовкой. Рабочая зона оснащена острыми зубьями, посредством которых осуществляется снятие слоя металла с обрабатываемой заготовки.
Форма рабочей части влияет на результат, поэтому производители выпускают фрезы по металлу разных видов. На виды насадки классифицируются по внешнему виду и назначению. Применяются они в следующих сферах:
- Автомобилестроение и машиностроение — служат для изготовления разных отверстий, канавок и прочих углублений в составных деталях и механизмах будущих автомобилей
- Производство разного оборудования и инструментов
- Энергетика и строительство
- Производство судов
- Железнодорожный транспорт
В хозяйстве фрезы по металлу востребованы крайне редко, но при необходимости их использования, всегда можно применить шарошку для дрели.
Фрезами можно не только получать разного вида отверстия и выемки в заготовках, но еще и осуществлять зачистку сварочных швов, увеличивать имеющиеся отверстия, ровнять края, зачищать поверхности в труднодоступных местах. Особой популярностью такие насадки пользуются не только в промышленности, но еще и среди мастеров, занимающихся изготовлением разных металлоконструкций.
Это интересно! Фрезы не предназначены для применения с дрелями и шуруповертами, но многие их активно используют не по назначению. Главный недостаток применения фрез на дрели в том, что электродвигатель инструмента испытывает сильные боковые нагрузки, и при этом быстро выходит из строя. Применять на дрели можно насадки с цилиндрическим типом хвостовика.
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:
- Сварные — соединение рабочей части (резца) и хвостовика достигается посредством сварочного шва
- Цельные — изготавливаются путем литья готового изделия
- 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.
Изготовление фрезы своими руками
Некоторые мастера стараются сэкономить на приобретении инструментов для обработки металла дрелью, поэтому они изготавливают их самостоятельно на основе подручных материалов. Естественно, что с помощью такого инструмента работа не будет отличаться высоким качеством, но для элементарных задач его будет более чем достаточно.
Для работы потребуется старое рифленое колесико от кремниевой зажигалки или дюбель с режущими кромками на шляпке.
Микрофреза в виде колесика может применяться достаточно долго, а если она выйдет из строя, то ее легко можно заменить. А дюбеля с режущими кромками подойдут для изготовления маленькой отрезной фрезы, с помощью которого можно обрабатывать изделия на основе дерева, пластика и даже цветных металлов.
Фрезы по металлу — это необходимые инструменты для обработки изделий из металла и других материалов. Их можно сделать как самостоятельно, так и приобрести, если речь идет о более серьезных заготовках.
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.
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.
Справка! Режущие кромки делают из твердых сплавов с высокой износостойкостью. Хвостовики фрез из пластичного металла с высоким сопротивлением на кручение и удар: Ст 45, Ст 40Х, инструментальные У8, У10.
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.
Справка! При затыловке инструмента, диаметр фрезы уменьшается.
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.
1 Концевая фреза – виды, свойства и характеристики
Такой инструмент отличается от сверла своей геометрией и применением. Сверла, как известно, могут обрабатывать изделия исключительно в осевом направлении. А вот концевая фреза может вращаться во время работы с изделиями из металла в любую сторону. Лишь отдельные виды данного инструмента не способны совершать осевые вращения.
Концевая фреза
Фрезы концевого типа делят на несколько видов. Прежде всего, они могут иметь конический либо цилиндрический хвостовик. В обоих случаях показатели окружного шага зубьев у них будут неравномерными. Рассматриваемые фрезы бывают:
- для сегментных шпонок;
- с твердыми сплавами (шпоночные);
- с винтовыми твердосплавными пластинками и специальными коронками;
- для обработки пазов Т-образной формы;
- шпоночные с хвостовиками разных форм (конические, цилиндрические).
Разные концевые фрезы
Крепится концевая фреза в шпинделе фрезерного станка при помощи хвостовика. Различные фрезы могут иметь собственные характеристики своих отдельных частей. Они делятся на:
- косозубые, прямозубые и с зубцами винтовой формы;
- составные, цельные и сборные;
- затылованные и остро заточенные.
В рамках данной статьи нас интересует фреза с цилиндрическим хвостовиком, о которой и пойдет речь.
Виды
Оснастка для электроинструмента, промышленного оборудования делится на несколько видов. Основные из них — двухсторонние, трехсторонние, пазовые фрезы.
Двухсторонние
Двухсторонние дисковые фрезы используются для обработки разных уступов. Режущие кромки располагаются на цилиндрической части, одном из торцов.
Дисковая двухсторонняя фреза (Фото: Instagram / grindingcenter)
Трехсторонние
Оснастка с фигурной заточкой. Имеют режущие кромки, которые расположены с трех сторон. Нужны для создания шлицов или канавок.
Пазовые
Оснастка с обратной формой выборки. Она может быть цельной или со съемным хвостовиком. Применяется для вырезания пазов разной глубины.
Угловые — конструкция и применение
Для подготовки канавок с угловым профилем применяются угловые фрезы по металлу. С их помощью производится прорезка стружечных углублений, а также выполняется развертка и зенковка. Для изготовления насадок используется быстрорежущая сталь. Отличительная особенность угловой фрезы в том, что рабочая часть имеет коническую форму. Угловые насадки сочетают в себе конструкцию дисковых и концевых фрез. Типичный представитель угловой фрезы — насадка ласточкин хвост.
Рабочая часть состоит из зубьев, расположенных по окружности насадки. Торцевая часть оснастки имеет увеличенную форму зубьев, которые уменьшаются в сторону к хвостовой части. Угловые фрезы бывают цельными и разборными, и отличаются они еще по диаметрам.
Различаются они также по такому признаку, как расположение режущей кромки. На основании этого признака выделяют одноугловые и двухугловые фрезы. Отличаются они тем, что двухугловые модели имеют режущую кромку, расположенную на смежных конических поверхностях, в то время как на одноугловой они находятся на одной поверхности. Отличаются насадки по углу скоса зубьев. Угол скоса может быть разным 30, 45, 50, 55, 60 и более градусов. Все зависит от поставленных технологических задач.
Это интересно! Фреза, которая известна под названием «ласточкин хвост», относится не к дисковым и угловым режущим оснасткам.
https://youtube.com/watch?v=HO-XXKEhfGI%3F
Особенности конструкции
На фрезерном станке для работы пользуются в основном отрезными и прорезными фрезами дисковыми по металлу ГОСТ 2679-93. Они представляют собой тонкий диск с зубьями по кромке – наружному диаметру. Изготавливаются их высоколегированных сталей инструментальной группы. Основные элементы фрезы:
- ступица с посадочным отверстием;
- диск;
- зубья.
По толщине ступица одинаковая с диском или больше него в пределах 0,2 мм. Она имеет посадочное отверстие со шлицем или без него. Устанавливается инструмент на оправку, закрепленную на шпинделе станка. Фиксируется шайбой и гайкой. Для дисковых пил диаметром более 200 мм стандартом предусмотрены поводковые отверстия. Они сверлятся на втулке в количестве 4 штук.
По назначению дисковые фрезы делятся на 2 класса:
- отрезные – для выполнения отрезных и прорезных работ;
- прорезные – нарезка шлицев на валах, прорезка пазов.
Сами зубья могут быть цельными, нарезанными по краю диска, и вставными. Заточка производится:
- прямая, по режущей кромке;
- по 3 рабочим сторонам – торцевой и боковым;
- с затыловкой – режущая кромка и тыльная сторона зуба.
Способ заточки и форма зуба определяются назначением инструмента, твердостью и вязкостью металла, который обрабатывается, производительностью.
Отрезные
У круглой пилы по металлу – фрезы дисковой отрезной, зуб вырезается с тела инструмента. Размер наружного диаметра по ГОСТ 2679-93 от 20 мм до 315 мм. Отверстие может иметь шпоночный паз. Ступица в большинстве случаев отсутствует. Перепада по толщине отрезная фреза не имеет.
Профиль стружечных канавок зависит от типа дисковой фрезы и количества зубьев. Угол выдерживается 60 градусов, изменяется глубина канавки и угол заточки. На среднем и мелком зубе делается затыловка под углом до 20 градусов относительно касательной линии наружного диаметра диска. Чем мельче зуб, тем меньше подача инструмента, поскольку стружка должна истекать из паза и не забивать канавки.
На фрезах 3-го типа – с крупным зубом производится заточка боковых поверхностей режущей кромки. В сочетании с глубоким профилем канавок, это позволяет резать быстро, с большой подачей.
При работе дисковой пилы в зону реза подается охлаждающая жидкость. Она способствует истеканию стружки и не допускает перегрева, возникающего при срезании металла фрезой и трении металлических поверхностей.
Прорезные
Шпоночные пазы и канавки имеют определенную конфигурацию и требуют высокой точности и чистоты обработки. У фрезы дисковой прорезной эти параметры обеспечиваются формой зуба и заточкой по трем поверхностям. Режущая кромка по бокам образует прямой угол.
Установочное отверстие со шпоночным пазом, что позволяет резать с большим усилием, избегая проворачивания инструмента на оправке.
Зубья наборные – пластины вставляются в пазы в теле фрезы и припаиваются. На инструменте большого диаметра возможно крепление клиньями. Сборка производится на специальной инструментальной плите, обеспечивающей большую точность по плоскости наружных режущих кромок. После набора пластин и их крепления, дисковая фреза проверяется на торцевое и радиальное биение. Для этого она надевается на оправку и вращается. К торцу и радиусу поочередно подводится индикаторная головка.
Торцевые фрезы
Используются на станках фрезерных вертикального типа. Ось инструмента расположена перпендикулярно оси рабочей поверхности заготовки. Работают здесь в основном верхушки рабочих поверхностей зубьев. Торцевые части помогают, режут в основном боковые рабочие поверхности, находящиеся снаружи.
В связи с тем, что профилирующими являются только верхушки кромок, формы кромок отличаются разнообразием. Наиболее удобны инструменты с рабочими кромками в виде окружности или ломаной. С помощью торцового инструмента работа выполняется плавно при минимальном размере припуска. В данном случае величина припуска никак не влияет на угол соприкосновения с деталью, важны лишь диаметр инструмента и ширина фрезерования. По сравнению с другими видами торцовый может обладать большими габаритами и жесткостью, поэтому режущие зубья крепятся надежно и дополнены пластинами из твердых сплавов. Этот инструмент обладает большей производительностью, нежели цилиндрический.
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
Конструктивные особенности инструментов
Фрезы разного типа для дрели имеют свои конструктивные особенности, особенно разнообразны в этом отношении концевые инструменты. Каждый тип может иметь разные формы и виды зубьев.
Режущая часть в конструкции фрезы любого типа является ключевым элементом. Может применяться для обработки металла благодаря особенностям зубьев.
Если фреза имеет остроконечные зубья и их режущая кромка сформирована за счет плоской задней и передней поверхности, то она имеет существенный недостаток: такой инструмент перетачивается по задней поверхности, что впоследствии может нарушить геометрию зуба. Из-за этого инструмент нельзя очень часто перетачивать.
А конструкции с затылованными зубами имеют такую характерную особенность, как передняя плоская поверхность на зубьях, по которой выполняется переточка. Ее можно осуществлять очень часто, а геометрические особенности режущей части при этом останутся прежними.
По своим конструктивным особенностям изделия бывают как цельными, так и сборными. Так, если конструкция цельная, то каждая ее деталь делается на основе одной заготовки. Как режущая часть, так и тело, сделаны из одинакового материала. Такой подход к производству позволяет значительно сократить их стоимость, однако, эксплуатационные характеристики будут не самыми лучшими.
А для сборочных фрез при изготовлении используется недорогая сталь. Режущая ее часть при этом делается как твердосплавная пластина. Пластины на корпусе зафиксированы методом пайки. Такая конструкция обойдется дороже цельной, но она будет иметь перед ней преимущества:
- обладает более высокой надежностью;
- большая длительность эксплуатации;
- высокая точность обработки по сравнению с цельными конструкциями;
- достигается более чистое качество поверхности.
Принципы выбора
В многообразии оснастки может запутаться даже специалист. Поэтому при покупке насадок нужно учитывать каким критериям должны соответствовать дисковые фрезы.
Критерии
Критерии выбора дисковой фрезы по металлу:
- количество зубьев;
- материал.
Количество зубьев
От количества зубьев зависит чистота и точность резов, скорость обработки. С увеличением их количества повышается нагрузка на электродвигатель, замедляется процесс выведения металлической стружки из рабочей зоны.
Количество зубьев:
- малое — до 40;
- среднее — до 80;
- большое — более 90.
Для домашних работ нужно выбирать диски со средним количеством зубьев. Они производительные, не сильно напрягают электродвигатель, из рабочей зоны достаточно быстро выводится металлическая стружка.
Разные виды фрез (Фото: Instagram / grindingcenter)
Материал
Виды материалов:
- Чтобы разрезать металлы прочностью до 800 Мпа, нужно использовать оснастку, изготовленную из быстрорежущей стали, к которой добавляется до 5% молибдена.
- Чтобы обрабатывать металлы прочностью свыше 800 Мпа, рекомендуется применять фрезы из инструментальной стали, к которой добавляется до 5% кобальта.
- Для работы с нержавейкой подойдут специальные дисковые инструменты, на режущих частях которых закрепляются напайки, изготовленные из карбида вольфрама.
Преимущества
Положительные стороны:
- Качественная обработка заготовок.
- Получение резов высокой точности, чистоты при использовании дисков со множеством зубьев.
- Выполнение разных технологических операций.
- Универсальность применения. Можно использовать оснастку на станках разного производства.
Производители:
- Metabo;
- Корвет;
- Jet;
- «Инструмент-сервис»;
- Stayer;
- «Глобус».
Резка дисковой фрезой (Фото: Instagram / jet_tools_rus)
Особенности обработки металла
Фрезы, которые ставятся на электрические дрели, используются для обработки не только металлических, но и деревянных изделий. Специальные фрезы по металлу, используемые как насадки, имеют жесткую конструкцию, по сравнению с другими. Наиболее простые варианты, работающие с электрическими дрелями — это зенковка и шарошка. С их помощью производится расточка отверстия, а также черновая обработка металлических изделий.
Шарошка — это обдирочная фреза, которая снимает поверхностный слой с металлического изделия. А зенковка, которая по своей конструкции напоминает обычную фрезу, не только выполняет грубую обработку отверстий, но также и делает на поверхности углубления той или иной формы.