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.
Кольцевая фреза (или корончатое сверло) из быстрорежущей стали изготавливается целиком из одной заготовки. Полость фрезы и хвостовик вытачиваются, стружкоотводящие канавки фрезеруются, а потом прошлифовываются. Корпус кольцевой фрезы подвергается сложному процессу термообработки, при котором твердость режущих кромок достигает 55-62 единиц по шкале Роквелла, а хвостовик и удаленная от режущих кромок часть корпуса 44-46 единиц. Для производства корончатых сверл из быстрорежущей стали используют различные ее виды, в основном применяя сталь типа М2, аналогичную отечественной марке Р6М5 или Р18. Для корончатых сверл способных сверлить нержавеющую сталь берут кобальтовую сталь М35 или М42. Качественные китайские кольцевые фрезы делают из аналогов стали М2, которые называются HSSE или HSS XE .
Внутри кольцевой фрезы есть цилиндрическая полость, диаметр которой у режущих кромок несколько меньше, чем в глубине. Этот прием позволяет снизить трение между стенкой фрезы и боковой поверхностью керна, образовывающегося при сверлении. Если затачивать кольцевую фрезу многократно и таким образом срезать это обнижение диаметра отверстия, то возникает риск заклинивания фрезы. Сужение диаметра отверстия организуется примерно на глубину не более 12-15 мм от начала сверла, то есть, затачивать корончатое сверло больше чем на эту величину от первоначального размера не имеет смысла.
Хвостовик отверстия кольцевой фрезы из быстрорежущей стали оборудован отверстием для выталкивающего штифта (пилота). Диаметр штифта для сверл быстрорезов обычно 6,34 мм. Отверстие калибровано, чтобы обеспечить точное прицеливание и надежную экстракцию керна после отсверливания. Некоторые производители сверл низкого качества не могут обеспечить повторяемость отверстий в хвостовике и прибегают к такому решению, как комплектация каждого корончатого сверла отдельным пилотом. Это конечно не от хорошей жизни. Как правило, для обеспечения требований минимальной толщины стенки, штифты у кольцевых фрез диаметром 12-14 мм тоньше, до 4 мм диаметром.
Поскольку пластичность режущих кромок у кольцевых фрез из стали M 2 выше, чем у твердосплавных сверл, на них не применяется тройная заточка. Значит, зубья затачиваются либо по одному шаблону, либо применяется двойная заточка, при которой каждый второй зуб имеет одинаковую форму.
ПРОИЗВОДСТВО КОЛЬЦЕВЫХ ФРЕЗ
Во всем мире относительно много производителей кольцевых фрез из быстрорежущей стали. Самым сложным оборудованием для их производства являются вакуумные печи для термообработки и нанесения износостойких покрытий, а также многоосевые шлифовальные обрабатывающие центры.
ПРЕИМУЩЕСТВО КОЛЬЦЕВЫХ ФРЕЗ БЫСТРОРЕЗОВ
Как уже было сказано, главным преимуществом быстрорежущих кольцевых фрез является большая пластичность корпуса и, главное режущих кромок. Пластичность корпуса понятие относительное, это подтвердят пользователи, которые видели обломки корпусов поломанных фрез. Ломаются кольцевые фрезы в основном от неправильного обращения и этого легко избежать, если придерживаться правил .
Другое преимущество проистекает из технологии производства. Проще выточить фрезу из заготовки целиком, чем припаивать зубья к ее корпусу. При небольшом объеме внутренней полости, отходов ценной быстрорежущей стали не много, поэтому себестоимость кольцевых фрез диаметром до 33 мм невысока.
Кольцевые фрезы из быстрорежущей стали хорошо поддаются заточке. Для этого существуют не сложные в освоении заточные станки. Заточка одного сверла на таком станке производится за 15-20 минут.
НЕДОСТАТКИ
Главный недостаток, как обычно, есть продолжение достоинств. Низкая, по сравнению с твердым сплавом, твердость и невысокая термостойкость, делают кольцевые фрезы из быстрорежущей стали неустойчивыми при сверлении легированных сталей и особенно жаростойких хромоникелевых сталей. Ниже ресурс, ниже рекомендованные скорости резания. Соответственно ниже производительность.
РЕКОМЕНДОВАННАЯ ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ HSS -КОЛЬЦЕВЫХ ФРЕЗ
H . S . S Кольцевые фрезы |
|||
Материал |
Легированная сталь |
Низколегированная сталь |
Конструкционная сталь |
Скорость резания (Vc) |
|||
Диаметр фрезы, мм |
|||
12-15 |
530-470-430 |
800-710-640 |
930-830-740 |
16-20 |
400-350-320 |
600-530-480 |
700-620-560 |
21-25 |
300-280-260 |
460-420-380 |
530-490-450 |
26-30 |
250-230-210 |
370-340-320 |
430-400-370 |
31-35 |
200-190-180 |
310-290-270 |
360-340-320 |
36-40 |
180-170-160 |
270-250-240 |
310-290-280 |
41-45 |
160-150-140 |
230-220-210 |
270-260-250 |
46-50 |
140-135-130 |
210-200-190 |
240-230-220 |
51-60 |
125-120-110 |
190-170-160 |
220-200-190 |
61-70 |
100-95-90 |
160-150-140 |
180-170-160 |
H.S.S Annular Cutter | |||
Material | Alloy Steel | Mild Steel | Iron Plate |
Cutting Speed (Vc) | 20 | 30 | 35 |
Diameter(㎜) | Recommended RPM | ||
12-15 | 530-470-430 | 800-710-640 | 930-830-740 |
16-20 | 400-350-320 | 600-530-480 | 700-620-560 |
21-25 | 300-280-260 | 460-420-380 | 530-490-450 |
26-30 | 250-230-210 | 370-340-320 | 430-400-370 |
31-35 | 200-190-180 | 310-290-270 | 360-340-320 |
36-40 | 180-170-160 | 270-250-240 | 310-290-280 |
41-45 | 160-150-140 | 230-220-210 | 270-260-250 |
46-50 | 140-135-130 | 210-200-190 | 240-230-220 |
51-60 | 125-120-110 | 190-170-160 | 220-200-190 |
61-70 | 100-95-90 | 160-150-140 | 180-170-160 |
Фреза является разновидностью режущих инструментов. Она изготавливается в форме блина, а на её торцевой части располагаются зубцы. Применяется она для создания канавок определённой толщины и глубины, а также для отпиливания заготовок из стальных сплавов и чёрных металлов.
Устройство и принцип работы инструмента
Металл обрабатывается благодаря множеству лезвий , которые располагаются на зубчатом теле фрезы. При вращении инструмента происходит фрезерование, во время которого одновременно несколько зубцов контактируют с материалом, срезая слои различной толщины.
Изготавливаются рабочие зубцы из твёрдых металлов, быстрорежущей стали, кардной проволоки или минеральной керамики. В некоторых случаях фрезу делают с алмазным напылением.
В зависимости от вида зубцов и устройства оборудования различают такие типы фрез:
- Сварные.
- Цельные.
- Сборные.
Цельное приспособление состоит из единого металла. Основными их частями являются рабочий участок (у концевых) или тело дисковой формы (у насадочных) и корпус-хвостовик.
К типу насадочному относят отрезные и дисковые инструменты. Они, в свою очередь, могут быть сварными или цельными. У сварных инструментов хвостовик и рабочая часть изготавливаются из различных металлов и друг к другу крепятся при помощи сварки.
Сборное оборудование тоже изготавливается из нескольких металлов (чаще всего двух), но они не намертво прикреплены друг к другу. Их части фиксируются при помощи болтов, винтов или клиньев. Основной частью сборных фрез является корпус, а вот резцы можно точить или заменять. Резцы чаще всего выполнены с твердосплавными напайками или из быстрорежущей стали.
Разновидности
Определённый вид фрезы предусмотрен для отдельной работы. Они подразделяются на следующие виды:
![](https://i0.wp.com/tokar.guru/images/350127/raznovidnosti_frez.jpg)
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.
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.
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.
Оборудование выполняют из быстрорежущих сплавов , к которым относятся высоколегированные марки стали с повышенной теплостойкостью. Подобная отличительная черта достигается введением в сплав молибдена, хрома и ванадия в сочетании с вольфрамом. Для производства отрезных фрез в основном берут сталь таких марок: Р6М5, Р12, Р18.
На заводы для изготовления режущего инструмента сплавы поступают в виде стальных заготовок (в поковках).
Когда фрезы подвергают нагреву под закалку , в сплаве начинает формироваться аустенит. Он содержит относительно небольшое количество углерода и активно легируется. Режущий инструмент получает особую структуру после закалки и состоит из мартенсита с меленькими иглами, различных карбидов и остаточного аустенита.
Основными легирующими добавками для быстрорежущих сталей служат ванадий, вольфрам, молибден и кобальт. Именно эти элементы способны обеспечить нужную красностойкость материала. В подобные сплавы обязательно добавляют хром. Особое внимание уделяется количеству в стали углерода: его число должно быть таким, чтобы в сплаве могли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если количество углерода будет меньше 0,7%, то готовая фреза не будет иметь нужную твёрдость.
Как на свойства сплавов влияют легирующие элементы:
![](https://i2.wp.com/tokar.guru/images/350140/stal_izgotovleniya_frez.jpg)
Чаще всего инструмент изготавливают из стали марки Р6М5. Её стоимость ниже, но и фреза получается менее износостойкой, чем из материалов марок Р18 и р12.
Максимальная износостойкость у сплава Р18: в нём наибольшее количество вольфрама, отсюда и высокая стоимость. А по показателям теплостойкости лучшим считается инструмент, изготовленный из стали Р12.
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:
![](https://i2.wp.com/tokar.guru/images/350143/metody_povysheniya_iznosostoykosti.jpg)
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.
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.
- 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.
- При фрезеровании тех же материалов фасонными затылованными фрезами рекомендуется использовать стали Р6М5, Р18, Р18К5Ф и Р9К10.
- 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.
6.Приспособления и инструменты применяемые при обработке
Разработана и используется широкая номенклатура стандартных и специальных фрез.
Фрезы классифицируются по следующим признакам. По конструкции зубьев - с остроконечными и с затылованними зубьями c.128. .
По форме поверхности - цилиндрические (рис.6.1а); дисковые (рис, 6.1,б,г); фасонные с зубьями на фасонной поверхности тел вращения (рис 6.1 д); трехсторонние с зубьями расположенными на цилиндрической и двух торцевых поверхностях (рис. 6.1е). Кроме того, фрезы могут быть двусторонние, у которых зубья расположены на цилиндрической и одной из торцевых поверхностей;угловые-с зубьями, расположенными на конической и торцевой поверхностях (рис.6.1 ж).
По форме зубьев : с винтовыми (рис. 6.1 а, з, и, л), с прямыми зубьями (рис. 6.1, б, в, г, е, ж).По конструкции : цельные с зубьями, выполненными на корпусе фрезы; наборные (или комплектные), состоящие из нескольких фрез, установленных и закрепленных по оправке и применяемых для одновременной обработки нескольких поверхностей (рис.6.1г) со вставными зубьями (рис 6.1 к) составные состоящие из двух половинок и прокладки между ними, для восстановления первоначальной ширины фрезы после переточки
Рис 6.1 Типы фрез
По способу крепления : концевые с коническим или цилиндрическим хвостовиком; насадные с отверстиями для установкии закрепления на оправке. Государственными стандартами предусмотрены дисковые фрезы следующих типов: пазовые острозубые и затылованные. трехсторонние цельные, сборные со вставными ножами из быстрорежущей стали и оснащенные пластинками твердых сплавов, отрезные. У трехсторонних фрез при переточке изменяется размер по ширине. Для устранения этого недостатка применяются регулируемые трехсторонние фрезы состоящие из половинок одинаковой толщины с зубьями переменного направления на цилиндрической поверхности. Между половинками фрезы закладывается прокладочное кольцо требуемой толщины. Половинки фрезы соединяются посредством замка, состоящего из впа дин и выступов.Фрезы с,пластинками из твердого сплавацелесообразно применятьна всех видахфрезерных работ.Препятствием к их использованиюможет явиться недостаточная мощность станков.Особенношироко оснащаются твердым сплавомторцевые фрезы и фрезерные головки
С пластинками твердого сплава применяются также дисковые,концевые, шпоночные и фасонные фрезы, а в последнее время и цилиндрические фрезы с винтовыми твердосплавными зубьями. Последниеобеспечивают производительность в 2-5, а стойкость в 3 раза более высокую по сравнению с фрезами, имеющими быстрорежущие пластинки
6.1. Материалы для изготовления фрез
Материалы, применяемые для изготовления инструментов, называются инструментальными материалами. Фрезы могут выполняться либо полностью из них, либо иметь только более твердую режущую часть. С повышением твердости повышается хрупкость инструмента что приводит к его выкрашиванию; при высоких температурах твердость, прочность и режущие свойства снижаются. Способность инструмента сохранять свою твердость при нагреве называется красностойкостью. C.73..
Для изготовления фрез применяются углеродистые, легированные быстрорежущие стали, металлокерамические твердые сплавы и минералокерамика. Углеродистые стали обладают низкой теплостойкостью.Фрезами из них можно пользоваться при температуре в зоне резания 200-225°. Углеродистые стали (марки У7, У8) применяются для изготовления второстепенных частей сборных фрез. Фрезы из стали У12А могут работать со скоростью резания до 30 м/мин или с подачами до 0,05 м/зуб . Легированные стали отличаются от углеродистых тем, что имеют добавки легирующих элементов, таких, как хром, вольфрам, молибден ванадий, кремний и марганец. Легированные стали марок ХГ, ХВ5 9ХС применяются для изготовления прорезных, фасонных и концевые.фрез малых диаметров. Наибольшее распространение получила стали марки 9ХС, так как она хорошо закаливается в масле и.в меньшей степени подвергается деформации и короблению при термической обработке.
Быстрорежущие стали с. высоким содержанием вольфрама в сочетании с другими примесями обладают красностойкостью. Фрезы из них позволяют работать при температуре в зоне резания до 560 ˚ . Из быстрорежущей стали изготовляют цилиндрические, торцевые, дисковые. концевые и фасонные фрезы. Марка быстрорежущей стали P18 |лучше обрабатывается при шлифовании, имеет большую износостойкость по сравнению с маркой Р9.