Типы фрез со сменными пластинами: классификация, применение, подбор
Содержание:
- Конструкция фрез со сменными пластинами
- Основные типы фрез со сменными пластинами
- Угол в плане, форма пластин и шаг зубьев
- Как выбрать фрезу и пластины
- Режимы резания и пробный проход
- Типовые проблемы при фрезеровании
- Подбор инструмента для производственной задачи
Фрезы со сменными пластинами применяют для обработки плоскостей, уступов, пазов, карманов и сложных поверхностей. Режущие свойства восстанавливают поворотом пластины на следующую кромку или ее заменой, а корпус продолжает работать. Конструкция требует точного подбора посадочного гнезда, геометрии и марки твердого сплава.
Выбор начинают с операции, материала заготовки и условий обработки. Одна фреза с СМП по-разному работает на жестком обрабатывающем центре и станке с изношенным шпинделем, при коротком и длинном вылете, на массивной детали и при фрезеровке тонкостенных и нежестких заготовок.
Конструкция фрез со сменными пластинами
Корпус фрезы воспринимает крутящий момент, радиальные и осевые силы. Для стабильного резания важны его жесткость, точность посадочных гнезд и минимальное биение. Хвостовой инструмент устанавливают цилиндрическим, Weldon- или коническим хвостовиком; насадные фрезы монтируют на оправку через посадочное отверстие.
Сменные многогранные пластины изготавливают из твердых сплавов, керамики, керметов и сверхтвердых композитов. Материал режущей части, покрытие, стружколом, фаска и подготовка кромки влияют на нагрев, стружкообразование, прочность и налипание.
Гнездо позиционирует пластину и передает нагрузку на корпус. Стружка или повреждение опорной поверхности меняют вылет режущего элемента, вызывают биение и ухудшают шероховатость поверхности. Перед индексацией гнездо очищают, а винт затягивают моментом из каталога производителя.
Пластины не нужно перетачивать, поэтому сборная конструкция удобна для средних и больших диаметров. При малом диаметре, сложном профиле и строгих требованиях к биению часто выбирают монолитный инструмент.
Основные типы фрез со сменными пластинами
|
Разновидность |
Основные операции |
Что учитывать |
|---|---|---|
|
Плоскости, уступы, пазы, карманы, контуры |
Диаметр, хвостовик или посадка, угол в плане, глубина резания |
|
|
Фрезерование пазов и канавок, прорезание, отрезка |
Ширина рабочей части, диаметр, глубина паза, отвод стружки |
|
|
Черновая обработка с небольшой ap и повышенной fz |
Жесткость системы, мощность станка, вылет |
|
|
Снятие фасок, притупление кромок, подготовка под сварку |
Угол, доступ к кромке, глубина и ширина фаски |
Торцевые и концевые фрезы
Торцевые фрезы используют для обработки плоскостей и уступов. Учитывают ширину фрезерования, диаметр, число пластин и расположение инструмента. Крупный диаметр уменьшает число проходов, но повышает потребную мощность резания.
Концевые фрезы со сменными пластинами имеют цилиндрический корпус с режущими фрагментами на конце и периферии. Они используются для обработки пазов, карманов, уступов и контуров. Для глубоких пазов и высоких уступов применяют длиннокромочные фрезы типа «кукуруза» с несколькими рядами пластин.
Дисковые и специальные фрезы
Дисковая фреза формирует паз заданной ширины периферийными и боковыми режущими элементами. Трехсторонние фрезы обрабатывают дно и обе стенки паза; отрезные требуют жесткого корпуса и свободного отвода стружки. Для фрезерования пазов под сегментные шпонки, Т-образных пазов, угловых канавок и резьбы применяют специализированный инструмент, соответствующий профилю детали.
Фасочные, сферические и профильные фрезы
Фасочная фреза формирует фаску, притупляет кромку или готовит соединение под сварку. Распространены углы 30°, 45° и 60°, но геометрия должна соответствовать чертежу. Сферические фрезы используют для чистовой и получистовой обработки криволинейных поверхностей, пресс-форм и плавных переходов. Для профильной обработки подходят и фрезы с круглыми пластинами: прочная режущая кромка допускает наклонное врезание, однако эффективный угол меняется с глубиной резания.
Угол в плане, форма пластин и шаг зубьев
Угол в плане определяет направление сил и толщину стружки. Фреза 90° формирует прямоугольный уступ и создает заметную радиальную нагрузку. Угол 45° распределяет усилия между радиальным и осевым направлениями и уменьшает толщину стружки при той же подаче на зуб. Угол 75° занимает промежуточное положение. Круглые пластины имеют прочную кромку, но допустимые ap и fz зависят от фактической зоны контакта.
Крупный шаг оставляет больше пространства для стружки и снижает число зубьев в резании. Его выбирают при ограниченной мощности, длинной стружке или недостаточной жесткости. Мелкий шаг увеличивает число рабочих кромок и потенциальную минутную подачу, но влияет на мощность резания. Неравномерный шаг меняет периодичность ударов зубьев и может снизить вибрации.
Форма пластины определяет прочность вершины и число доступных кромок. Круглые, квадратные, тригональные и ромбические пластины сравнивают по стоимости одной кромки, стойкости и риску скола. Позитивная геометрия обычно снижает силы резания; негативная дает прочную кромку и больше рабочих граней, но требует жесткой технологической системы.
Как выбрать фрезу и пластины
-
Определить операцию. Зафиксировать форму поверхности: плоскость, уступ, канавка, паз, карман, фаска, резьба или пространственный профиль. Указать припуск, допуск, требуемую шероховатость и черновой либо чистовой проход.
-
Оценить заготовку. Учитывают материал, твердость, окалину, прерывистое резание и склонность к налипанию. Обработка поверхности заготовок из стали, чугуна и алюминиевого сплава требует разных марок сплава, покрытий и стружколомов.
-
Проверить станок и оснастку. Важны мощность, момент, доступные обороты, интерфейс шпинделя, биение, вылет, жесткость приспособления и подача смазочно-охлаждающей жидкости — СОЖ. Большая величина съема и ширина фрезерования увеличивают нагрузку.
-
Выбрать корпус. Сопоставляют диаметр Dc, угол в плане, максимальные ap и ae, шаг зубьев, хвостовик или посадочное отверстие. Для пазов проверяют рабочую ширину, для уступов — высоту и возможность обработки стенки.
-
Проверить совместимость. Должны совпадать форма, размер, толщина, отверстие, радиус, крепление и каталожное обозначение пластины. Маркировку и размеры сверяют с каталогом производителя и применимыми ГОСТ или ISO. Установка внешне похожей пластины без проверки может повредить гнездо.
-
Оценить стоимость. Учитывают цену корпуса и пластин, число используемых кромок, стойкость и количество годных деталей. Высокая цена пластины не означает дорогую обработку, если все кромки используются стабильно.
Режимы резания и пробный проход
Скорость резания Vc, м/мин, частота вращения n, об/мин, подача на зуб fz, мм/зуб, и минутная подача Vf, мм/мин, — разные параметры. Для диаметра Dc в миллиметрах используют зависимости:
n = 1000 × Vc / (π × Dc)
Vf = fz × n × Zeff, где Zeff — число пластин, реально участвующих в резании.
Исходные Vc и fz берут из каталога производителя и корректируют под материал и твердость заготовки, покрытие, тип операции, ap, ae, вылет, жесткость технологической системы и применение СОЖ. Универсальных режимов для фрез со сменными многогранными пластинами нет.
При перегрузке шпинделя не следует автоматически снижать только подачу. Причиной могут быть чрезмерные ap и ae, большой диаметр, мелкий шаг или неподходящий угол в плане. Слишком малая fz также вредна: кромка трет поверхность вместо устойчивого срезания слоя, растут температура и износ. На пробном проходе контролируют звук, вибрации, стружку, нагрузку шпинделя, состояние кромки, размер и шероховатость. За один этап изменяют один параметр.
Типовые проблемы при фрезеровании
|
Признак |
Возможные причины |
Что проверить |
|---|---|---|
|
Вибрация, дробление поверхности |
Большой вылет, слабое закрепление, биение, много зубьев в резании |
Сократить вылет, проверить оправку, применить крупный или переменный шаг |
|
Скол кромки |
Ударная нагрузка, хрупкий сплав, завышенная fz, повторное перерезание стружки |
Выбрать более вязкую марку и усиленную геометрию, улучшить отвод стружки |
|
Быстрый износ |
Завышенная Vc, абразивный материал, неподходящее покрытие, малая толщина стружки |
Сверить режимы с каталогом, оценить охлаждение и фактическую fz |
|
Налипание |
Тупая кромка, неподходящая геометрия, недостаточная смазка |
Проверить остроту, покрытие, СОЖ и выход стружки |
|
Низкая чистота поверхности |
Биение пластин, поврежденное гнездо, неверная подача, слабая деталь |
Измерить биение, проверить опоры, крепление и кромки |
После разрушения пластины проверяют винт, опорную поверхность, гнездо и соседние режущие элементы. Повреждение посадки нарушает повторяемость вылета, поэтому новая пластина может работать с перегрузкой даже при прежних режимах.
Подбор инструмента для производственной задачи
Фрезы с СМП позволяют многократно использовать корпус и быстро восстанавливать режущие свойства, но не являются универсальным решением. Результат зависит от совместимости пластин, точности гнезд, материала режущей части, режима, траектории и жесткости системы. Для чистовой обработки, малого диаметра или сложного профиля сборная фреза может уступать монолитной по биению и доступной геометрии.
ПРОМГРУПП помогает подобрать металлорежущий инструмент под материал, операцию и оборудование, проверить совместимость корпуса и пластин, выбрать геометрию, сплав или покрытие и подобрать аналог. Для консультации нужны чертеж или описание поверхности, материал и твердость заготовки, данные станка, текущий инструмент, режимы и характер износа.
