Фреза торцевая для чего
Фреза торцевая
Содержание: Скрыть Открыть
Фреза торцевая – это металлорежущий инструмент цилиндрической формы с большим количеством рабочих лезвий расположенных на торце и боковой части. При этом каждый зуб является отдельным резцом что позволяет, при высокой скорости вращения, производить чистовое фрезерование и получать высокое качество поверхности. Особенностью применения является поочередный контакт зубьев с материалом в процессе обработки и более высокая производительность в сравнении с цилиндрическими фрезами.
Сфера применения и особенности
Торцевые фрезы применяются на вертикально-фрезерных станках для чистовой обработки плоскостей, пазов, уступов, а также различных фасонных поверхностей сложной конфигурации. Основной сферой применения является машиностроение – расточка валов, зубчатых колес и других деталей. Инструмент позволяет одновременно производить обработку двух поверхностей расположенных под прямым углом относительно друг друга благодаря режущим кромкам на торцевой и цилиндрической поверхностях. Для повышения эффективности обработки необходим грамотный подбор корпуса, скорости резания, сменных пластин, смазки и охлаждающих жидкостей.
В процессе обработки профилирующими являются только верхушки кромок. Формы режущих элементов могут быть разнообразными, чаще всего они выполнены в виде окружности или ломанной. Форма и расположение режущих частей позволяет производить плавную обработку с минимальным припуском, величина которого не влияет на угол контакта с заготовкой. Главными параметрами являются диаметр фрезы и ширина реза. Необходимым условием торцевой обработки являются высокая жесткость и габариты инструмента, поэтому особо прочным является крепление зуба и сменных пластин.
Виды инструмента
На торцевые фрезы приходится большой объём работ, что требует разнообразия вариантов исполнения для решения поставленной задачи. В первую очередь фрезы подразделяются по материалу режущей части фрезы, в качестве которого используются:
В зависимости от конструкции фрезы могут быть сборными или цельными. Первые имеют съёмные твердосплавные зубья или пластины, что позволяет производить заточку или замену по мере износа. По форме вершин зубьев инструмент может быть скругленным или прямолинейным. Скругленные имеют более высокие эксплуатационные характеристики благодаря минимальному биению кромок при резании и высокой износостойкости. Зубья со скругленными вершинами используются для черновой или получистовой обработки.
В зависимости от способа крепления торцевые фрезы подразделяются на концевые и насадные. При концевом креплении производится монтаж на хвостовик, насадные монтируются на оправу со шпонкой. Последние обычно используются для работы со стальными и чугунными деталями, для подготовки уступов и плоскостей. Материалом насадных фрез обычно является быстрорежущая сталь.
Действующий ГОСТ
Технические условия торцевых фрез регулирует ГОСТ 26595–85. В нём описан инструмент регулируемый или не регулируемый в осевом направлении, с твердосплавными пластинами или вставками из минералокерамики. Насадные фрезы со вставными режущими элементами регулирует ГОСТ 24359-80. Также действует ГОСТ 9473-80 на насадные мелкозубый инструмент с твердосплавными вставками и другие стандарты.
Фреза торцевая по металлу
При выполнении плоскостей на стальных или чугунных заготовках можно использовать разные виды оснастки. В зависимости от используемого оборудования применяются концевые, дисковые или торцевые варианты. Самый эффективный вариант — фреза торцевая по металлу. Благодаря своей конструкции она обеспечивает высокую производительность и хорошее качество работ на различных режимах.
Особенности конструкции и сферы применения
Назначение торцевой фрезы заключается в формировании плоскостей на обрабатываемой заготовке при различных видах обработки. Инструмент применяется для обработки деталей из чугуна и сталей различного назначения. Конструкция позволяет формировать уступы с разным наклоном стенки. Широкая номенклатура такой оснастки обеспечивает однопроходное фрезерование даже для крупногабаритных изделий.
В отличие от других типов фрез, торцевые модели имеют режущие кромки, установленные только со стороны торцевой части. При этом непосредственная обработка горизонтальной плоскости ведется вершинами режущих элементов и считается дополнительной. Основной съем металла производится боковой частью при продольной подаче. Большое количество режущих лезвий и геометрия их расположения обеспечивает поочередный контакт с металлом, что значительно улучшает режимы фрезерования и долговечность оснастки. Такой важный параметр, как угол резания в торцевых моделях зависит исключительно от диаметра инструмента, а не от величины припуска на обработку. Боковые поверхности лезвий также способны сформировать вертикальный уступ или наклонную грань. Высота уступа не должна превышать габаритов лезвия. В некоторых зарубежных модификациях на боковой поверхности корпуса предусматривается возможность установки дополнительных обрабатывающих лезвий, обеспечивающих значительную высоту фрезеруемой грани.
Торцевые фрезы конструктивно отличаются высокой жесткостью и выпускаются как левого, так и правого вращения. Учитывая расположение режущих лезвий по внешнему радиусу рабочей части, процесс обработки должен начинаться с края заготовки, либо проводится в предварительно выполненных выемках. Рабочие вертикальные подачи при торцевом фрезеровании используются редко.
По конструктивному исполнению, все торцевые фрезы подразделяются на монолитные и инструмент со сменными режущими элементами. Монолитные модели, при первом рассмотрении, напоминают обычные спиральные сверла. Металлорежущая часть из быстрорежущей стали и цилиндрический корпус в них выполнены в виде единого целого. При этом кромка лезвий со стороны торца не пересекает весь диаметр основания
Основным элементом конструкции торцевой фрезы со сменными ножами стала обрабатывающая головка. Она представляет собой фасонный металлический корпус, к которому закрепляются съемные режущие элементы. Для обеспечения требуемого профиля фрезерования ориентация лезвий образует рабочую кромку с боковой стороны. Инструмент со сменными лезвиями, по сравнению с монолитными вариантами, имеет значительную номенклатуру моделей, обеспечивающую разнообразные особенности обработки.
Также такая оснастка более проста в эксплуатации и не требует применения сложных операций при восстановлении изношенных режущих кромок.
Классификация торцевых фрез
Широкая область применения породила большое число вариантов проходных торцевых фрез. В первую очередь они отличаются способом крепления к шпинделю станка. Принято подразделять инструмент с хвостовиком и модели насадного исполнения. Также фрезы разделяют по способу установки и форме режущих элементов.
Фреза концевого типа выполняется в виде единой конструкции, включающей режущую часть и хвостовик. Последний может быть как цилиндрическим, так и конусным. Зарубежные производители также предлагают модификации с резьбовым хвостовиком. Особенностью концевых моделей является небольшой диаметр режущей части. Фрезы такого типа выполняются цельного исполнения, либо с небольшим числом сменных пластин. Их используют для работы с небольшими деталями, а также в труднодоступных местах.
Фреза насадная предназначается для установки на специальную оправку, для чего в конструкции предусмотрены разнообразные элементы крепления. Наиболее часто используется шпоночное соединение. Несколько реже, в исполнениях, предназначенных для крепления непосредственно на шпиндель станка, выполняется резьба. Насадная фреза может иметь значительный диаметр корпуса, в некоторых исполнениях доходящий до 630 мм. Это обеспечивает широкую зону обработки за один проход.
Способ крепления режущих частей должен обеспечивать высокую жесткость инструмента в целом и прочное крепление отдельного лезвия. Торцевые фрезы выполняются цельными, с вставными или со сменными ножами.
Торцевые фрезы цельного или монолитного типа отличаются небольшими диаметрами, обычно не превышающими 40мм. Зубья выполнены в виде твердосплавных напаек заодно с телом инструмента. Такой конструктив обеспечивает возможность переточки при выходе из строя режущей кромки. Спиральная конструкция с большим числом заходов, способствует удалению стружки. Цельные модели характеризуются невысокой долговечностью и сложностью заточки изношенных лезвий. По большинству параметров они уступают моделям со сменными элементами.
Фрезы с ножами вставного типа, иначе именуемые сборными фрезами, допускают замену всех или только отдельных режущих элементов. Крепление ножей к телу оснастки производится в предварительно выполненные пазы с помощью клиньев. Сами обрабатывающие элементы, напоминают по конструкции обычные резцы, состоят из оправки и напаянной твердосплавной пластины. Такая конструкция допускает простую заточку режущих кромок при восстановлении после износа. Форма резцов может быть выполнена под конкретные требования обработки.
Другой вариант фиксации резцов применяется на фрезах для обработки цветных металлов и мягких сплавов. Он заключается в установке резца в натяг в клинообразный паз. Резец, в этом случае, представляет собой цельную твердосплавную пластину.
Недостатком оснастки со вставными ножами считается большая длительность и относительно высокая сложность сборки инструмента. Для выполнения этих операций может потребоваться специализированный персонал. Еще одним недостатком является высокая вероятность разрушения вследствие вибраций в процессе работы.
Фрезы торцевые насадные с механическим креплением многогранных сменных ножей используются для широкого спектра работ. В процессе резания они способны реализовать большую величину снимаемого материала. Винтовой принцип крепления пластин обеспечивает высокую прочность и большую скорость замены изношенных элементов. Разные модели используют твердосплавные пластинки с числом граней равным трем, четырем или пяти. В некоторых импортных модификациях применяются шестигранные режущие элементы. Большую популярность получил инструмент с механическим креплением четырехгранных и пятигранных пластин. Большое число граней обеспечивает высокую долговечность оснастки и позволяет создавать модификации, обеспечивающие различные способы обработки.
Кроме количества граней фреза насадная торцевая со сменными пластинами также характеризуются углом установки обрабатывающих элементов. В зависимости от вертикального положения пластины, инструмент способен формировать боковую поверхность с разным наклоном. Широко используются модели, обеспечивающие фрезерование с углом 45, 75 или 90 градусов. Радиальное расположение пластин используется в большинстве моделей общего назначения. Для тяжелых работ, с большими значениями подач и глубин резания применяются модификации с тангенциальным расположением сменных элементов. В таком инструменте благодаря большему поперечному сечению ножа в направлении резания, обеспечивается высокое усилие обработки и снижение нагрузки на пластину.
Также встречается оснастка с пластинами круглой формы, применяемая при чистовом фрезеровании плоскостей с небольшими припусками на обработку. Благодаря форме пластин обеспечивается их бесступенчатое позиционирование при износе. Фрезы со сменными режущими элементами используются не только для получения горизонтальных плоскостей. С их помощью возможно формирование наклонных поверхностей, в том числе конической формы.
Государственные стандарты
Большое количество видов и назначения фрезерной оснастки, потребовало разработки значительного числа нормативных документов. Они определяют требования к фрезам различных исполнений, а также подразделяют отдельные виды инструментов, нацеленных на работу с различными металлами и сплавами. Торцевые фрезы, используемые при работе со сталями и тяжелыми сплавами, описываются в стандартах, приведенных ниже.
ГОСТ 9304-69 «Фрезы торцовые насадные» описывает монолитные фрезы с твердосплавными напайками и диаметром рабочей части от 40 до 100 мм. Документ предусматривает два исполнения, отличающихся крупным или мелким зубом.
ГОСТ 24359-80 «Фрезы торцовые насадные со вставными ножами, оснащенными пластинами из твердого сплава» нормирует конструкцию и размерные параметры насадных инструментов со вставными ножами. Документ предусматривает варианты корпусов, имеющие диаметр от 100 до 630 мм. Дальнейшее развитие стандарт получил в ГОСТ 24360-2016. Опираясь на конструкцию из предыдущего документа, он устанавливает основные требования к используемым в конструкции материалам и качеству изготовления оснастки. Еще один ГОСТ 9473-80 описывает модели с диаметром корпуса от 100 до 612 мм. Главное отличие от предыдущих стандартов – уменьшенный габарит ножей и их увеличенное количество.
Присоединительные размеры насадного инструмента, всех диаметров установлены ГОСТ 27066-86 «Фрезы торцевые насадные. Типы и присоединительные размеры».
ГОСТ 26595-85 «Фрезы торцевые с механическим креплением многогранных пластин» рассматривает инструмент со всеми вариантами насадных креплений к шпинделю станка. Документ предусматривает использование всех вариантов пластин, в том числе и круглых. Размер корпуса инструмента варьируется по диаметру от 100 до 500 мм.
ГОСТ 22087-76 «Фрезы торцовые концевые с механическим креплением пятигранных твердосплавных пластин» ориентирован на инструмент, использующий пятигранные режущие элементы. Рассматриваются модели, предназначенные для обработки сталей и чугуна, оснащенные хвостовиком, имеющие диаметр режущей части 63 и 80 мм.
Зарубежные фирмы, предлагающие станочную оснастку, не придерживаются каких-либо строго определенных стандартов. Каждый производитель формирует собственные требования к инструменту и применяет уникальную систему маркировки. Стандарты иной государственной принадлежности нормируют в основном, присоединительные элементы и вспомогательные части оснастки.
Назначение фрез
Фрезерованием называется процесс механической обработки различных поверхностей, с целью получения изделия необходимого размера, типа и класса шероховатости. Данный процесс возможен с помощью специальных высокопрочных многолезвийных режущих устройств – фрезеров или фрезеровальных машин.
Фреза представляет собой динамическое тело, на поверхности которого находятся острые зубья. Внешний вид фрезы зависит от формы обрабатываемой поверхности. Металлические зубья могут быть расположены как на цилиндрической части, так и на боковине. Рабочую поверхность фрез изготавливают из следующих материалов: углеродистых сталей, быстрорежущих сталей, твердых и минералокерамических сплавов.
При выборе типа фрезы следует учитывать материал, из которого изготовлены его резцы. Прочность композита должна быть прямо пропорциональна площади обрабатываемого материала. Чтобы избежать приобретения низкокачественных фрез, необходимо выбирать проверенные марки с подлинным сертификатом качества.
Краткие сведения (виды фрез и их применение):
Отрасли применения: производство оборудования для нефтегазовой отрасли, производство трубопроводной арматуры, аэрокосмическая промышленность, производство инструментов и форм (POS-материалов, наружной рекламы, плоских и объёмных букв, табличек, логотипов, указателей, мебели и предметов интерьера, рельефных изображений, барельефов, скульптур, 3D объектов и т.д.), автомобильная промышленность, общее машиностроение, строительство, энергетика, производство железнодорожного транспорта, судостроение, медицинская промышленность и т.д.
Цилиндрические фрезы
Область применения – для обработки открытых поверхностей на горизонтально-фрезерных машинах. Бывают с прямыми и винтовыми лезвиями. В основном изготовляются из углеродистой, быстрорежущей и легированной стали.
Цилиндрические фрезы в основном употребляются для обработки сложной многослойчатой поверхности, а также при работе с нержавеющей жаропрочной сталью, конструкционной сталью, серого чугуна, легкообрабатываемых материалов (медь, алюминий), органического стекла, слоистых пластмасс и стеклопластиков. Наиболее часто применяются с винтовыми зубьями, т.к. они более функциональны, и обработка выполняется более качественно. При разработке фрез с винтовыми зубьями мастеру необходимо учитывать нагрузку на конструкцию – это обеспечивает более точную и качественную работу инструмента.
Широко применяются в строительстве для изготовления погонажных изделий. Профили ножей используются различной формы, в зависимости от конечного результата.
Виды погонажных изделий:
Торцевые фрезы
При помощи торцевых фрез обрабатывают плоские поверхности на вертикальных и горизонтальных фрезерных станках. Подходят для обработки стали и прерывистых плоскостей. Корпус изготавливается из углеродистой, быстрорежущей и легированной стали.
Режущие элементы находятся на цилиндрической и боковой поверхностях фрезы, что позволяет работать с двумя перпендикулярными плоскостями одновременно.
Лезвие фрезы имеет три элемента: главное, переходное и вспомогательное.
В контактной поверхности работает большое число зубьев, что позволяет сдерживать излишние вибрации – соответственно, повышается качество обработки детали. Основное назначение – это 3D обработка различных поверхностей типа штампов и пресс-форм.
Данный вид фрез массово применяется в автомобилестроении для изготовления картера коробки передач. Картеры для высокоэффективных КПП изготавливаются, как правило, из доэвтектических алюминиевых или магниевых сплавов. Основными требованиями при изготовлении этих деталей являются строгое соблюдение заданных размеров и минимальное машинное время. Для высокоточной и экономически эффективной обработки этих сложных деталей применяют торцевые фрезы с большим количеством зубьев. За счет регулировки резцовых вставок с точностью до микрон и оптимальной геометрии режущих кромок достигается высокое качество обработки и исключительная стойкость.
Концевые фрезы
Концевыми фрезами высекают канавки, сквозные пазы, окна, карманы, шпоночные канавки и многое другое. Материал изготовления преимущественно быстрорежущая и легированная сталь. Остроконечные лезвия в таких фрезах располагаются на цилиндрической поверхности – ими осуществляется основная фрезеровка. На боковине в основном зачищается дно канавки. Лезвия в данных фрезах бывают винтовыми или наклонными.
При изготовлении электроэнергетического оборудования, а также в процессе сооружения и эксплуатации электростанций, применяется большое количество изделий со стандартными и специальными резьбами. Для производства турбин большой мощности, помимо прочего инструмента, масштабно используются концевые фрезы с пластинами типа U. Это позволяет обеспечить безопасность и надежность работы готового изделия, при этом увеличивая КПД на более чем 50%, при уменьшении времени на обработку готового продукта.
Дисковые фрезы
Дисковые фрезы применяются для обработки пазов, канавок и разрезки металлических и других элементов. Основное их назначение – это распил деревянных заготовок. В основном изготовляются из быстрорежущей и легированной стали. Этот вид фрез имеет высокую эффективность, несмотря на то, что у них часто иссечены зубья.
Основное применение дисковых фрез – фасонное фрезерование, отрезка деталей, прорезка шпоночных пазов и т.д. Преимущества конструкции очень ярко выражаются при обработке крупногабаритных изделий и пакетной обработке. Поэтому для изготовления зубчатых колес в машиностроении стали применять специальные твердосплавные дисковые призматические фрезы с углами 60 и 90 градусов, радиус на вершине зуба 0,03 мм, охватываемые диаметры фрез – от 15 до 80 мм. Данные фрезы дают возможность обрабатывать зубчатые колеса внешнего зацепления, зубчатые рейки, наружные шлицы, звездочки цепных передач и другие детали с зубчатыми элементами. Применяя дисковые фрезы можно добиться высочайшей производительности, позволяя сократить продолжительность цикла обработки не менее чем на 50% по сравнению с любыми другими методами нарезания зубчатых колес.
Угловые фрезы
Угловые фрезы используют для обработки канавок с угловым профилем. Основное назначение – это инструментальная промышленность, где фрезы применяют для прорезки стружечных углублений, разверток, зенкеров и прочее. Изготавливаются угловые фрезы цельными конструкциями из быстрорежущей стали.
Исходя из конструкции угловых фрез, их массово применяют для фрезерования стружечных пазов самых различных металлорежущих инструментов, в том числе и самих фрез (пазы типа «ласточкин хвост») и конструкций двух сопряженных плоскостей. Использование данного вида фрез позволяет увеличить скорость фрезерования и сэкономить время на обработку изделия.
Шпоночные фрезы
Главная и отличительная особенность – это фрезерование, как в одну, так и в другую сторону. Материал изготовления – легированная сталь. Применяются на вертикально фрезерных станках или на станках с маятниковой подачей.
Используются в основном для выполнения проемов в металлических изделиях. В работе участвуют только боковые кромки.
Соединения шпоночного типа можно встретить в самых разных приспособлениях. Чаще всего они применяются в машиностроительной отрасли. Шпонки для таких устройств бывают клиновыми, сегментными и призматическими. Основным инструментом для обработки шпоночных пазов на фрезере являются шпоночные фрезы, выпускаемые по Госстандарту 9140. Они располагают двумя резцами с режущими торцовыми основаниями, имеют хвостовик конической либо цилиндрической формы. Для обработки шпоночного паза они идеальны, так как боковые кромки данных фрез направлены непосредственно в корпус инструмента, а не в наружную часть. Шпоночные фрезы работают и с продольной, и с осевой подачей. Они гарантируют необходимый квалитет шероховатости уступов и пазов после обработки.
Фасонные фрезы
Фасонные фрезы применяются для обработки плоскостей и канавок усложненного фасонного профиля. Изготавливают из быстрорежущей и легированной стали. В отличие от стандартных, фасонные фрезы являются специальными, и проектируются с учетом габаритных размеров и профиля рабочей поверхности.
Фасонные фрезы широко применяются в металлообработке, т.к. обеспечивают высокую рабочую эффективность и позволяют низкоквалифицированному персоналу предприятий обрабатывать поверхности сложного профиля. С помощью фасонных фрез делается фасонное фрезерование профильных плоскостей — червяков, шестерен, оконных рам, багетов.
Так как фасонные фрезы являются специальными и предварительно проектируются под требования заказчика, они массово используются при производстве оборудования для нефтегазовой отрасли. Тем самым они идеально подходят для решения специфичных технологических задач. Например, для серийного выпуска муфт необходим большой ресурс работы инструмента. Данный вид фрез выполняет эту задачу на 100%, при этом сокращая время на обработку изделия.
Фрезы в мировых масштабах являются самым популярным приспособлением, которые используют для обработки различных поверхностей материалов. В составной части могут одновременно использоваться несколько вариантов лезвий, зубьев и режущих кромок. Отличительной чертой этого инструмента считается широкое разнообразие размеров, профилей, типов, форм и сфер применения для практически любой технологической задачи. Тем самым на сегодняшний день, фрезы являются незаменимыми, и широко используются в различных отраслях промышленности. Но наиболее важно знать для правильной эксплуатации – это как точно подобрать нужный вид инструмента и правильно его использовать, чтобы получить заготовку нужной формы и размера, и не повредить при этом фрезы.