Особенности фрез по металлу, режущий инструмент, обработка чугуна

Чтобы иметь возможность обрабатывать стальные заготовки, придавая им нужную форму, на производстве широко используют фрезерные станки. Благодаря фрезам по металлу для фрезерных станков получают изделия в точном соответствии с инженерным проектом. Типы фрез, представленные сегодня на отечественном рынке, отличаются большим разнообразием, что позволяет подобрать наиболее подходящий для конкретного случая вариант.

Основные разновидности фрез

Принципы классификации фрез по металлу

Различные виды фрезерных станков обусловлены конструкцией и назначением инструмента, а также способом подачи фрезы, среди которых можно выделить винтовой, вращательный и прямолинейный. Рабочие кромки режущего инструмента, каждая из которых, по сути, представляет из себя резец, изготавливаются из особо твердых сплавов стали или из таких материалов, как керамика, алмаз, кардная проволока и прочих.

Разнообразие фрез дает возможность осуществлять выборку материала на самых сложных участках, в результате чего заготовке придается требуемая форма и она превращается в конкретную деталь.

Множество видов фрез на одном фото

Классификация фрез производится по следующим параметрам:

  • расположение зубьев (резцов);
  • конструкция (сборная, цельная);
  • конструкция зубьев;
  • направление зубьев;
  • способ крепления режущих элементов;
  • материал режущих элементов.

Типы фрез по металлу

Любому начинающему мастеру, столкнувшемуся с необходимостью обработки металла, приходится искать информацию о том, какие бывают фрезы. Опишем наиболее распространенные виды фрез по назначению.

Дисковые

Дисковая фреза

Дисковые фрезы используются для следующих типов работ:

  • обрезки заготовок;
  • прорезания пазов;
  • выборки металла;
  • снятия фасок и т.д.

Режущие элементы таких инструментов могут располагаться как с одной, так и с двух сторон. В зависимости от вида обработки (от предварительной до финишной) меняется размер фрезы и ее зубьев. Твердосплавные дисковые фрезы работают в самых сложных условиях при высокой вибрации и невозможности эффективно выводить стружку из области резания.

Из разновидностей таких инструментов можно выделить:

  • пазовые;
  • прорезные;
  • отрезные;
  • предназначенные для обработки детали из металла с двух или трех сторон.

Названия этих инструментов определяются их назначением: так, отрезные фрезы нужны для отрезки заготовок из металла на фрезерных станках, а с помощью прорезных производят прорезку пазов и шлицев.

Торцевые

Торцевые фрезы со сменными пластинами

Такие фрезы работают с плоскими и ступенчатыми поверхностями деталей из металла. Из самого названия понятно, что торцевая часть инструмента является рабочей, соответственно, ось его вращения перпендикулярна обрабатываемой плоскости детали. Чаще всего такие фрезы довольно массивны, благодаря чему в них удобно использовать сменные пластины. Большое количество зубьев на участке соприкосновения с деталью из металла позволяет добиться высокой скорости обработки и плавности работы инструмента.

Цилиндрические

Фрезы такого типа могут быть как с прямыми, так и с винтовыми зубьями. Первыми обрабатывают узкие плоскости, а вторые работают плавнее и потому получили универсальное применение.

Цилиндрическая фреза

Осевые усилия, возникающие при определенных режимах работы фрез с винтовыми зубьями, бывают весьма высокими. В этих случаях применяют сдвоенные инструменты, зубья которых расположены с разным направлением наклона. Благодаря этому решению возникающие в процессе резания осевые усилия уравновешиваются.

К этому типу также относятся рашпильные фрезы типа «кукуруза», с их помощью обрабатывают уступы и прорезают канавки.

Цилиндрическая фреза

типа «кукуруза» в работе

Угловые

Край такой фрезы по металлу, используемой для обработки наклонных поверхностей, а также угловых пазов, имеет коническую поверхность. Существуют как одноугловые, так и двухугловые типы инструментов, отличающиеся между собой расположением режущей кромки (в двухугловых моделях они расположены на двух смежных конических поверхностях, а в одноугловых – на одной конической поверхности). С помощью таких фрез можно выполнять стружечные канавки в инструментах разного рода.

Угловая фреза типа «ласточкин хвост»

Для формирования пазов со скошенными боковыми поверхностями применяются одноугловые инструменты по металлу типа «ласточкин хвост» и перевернутый «ласточкин хвост».

Концевые

Чаще всего концевые (или пальчиковые) фрезы по металлу применяют для создания пазов, контурных уступов и выемок, обработки взаимно перпендикулярных плоскостей.

Концевые фрезы делятся на несколько разновидностей по следующим признакам:

  • монолитные или припаянными режущими элементами;
  • с коническим или цилиндрическим хвостовиком;
  • для конечной обработки металла (мелкие зубцы) или для грубой (крупные зубцы).

Концевые фрезы

Концевые твердосплавные фрезы применяются для работы с плохо обрабатываемыми металлами – сталью, чугуном и др. Среди концевых фрез выделяют также сферические (шаровые), необходимые для обработки выемок сферической формы, радиусные, служащие для выборки пазов разнообразных форм, грибковые – твердосплавные фрезы для Т-образных пазов на заготовках из чугуна, стали, цветных металлов. К концевым также относятся граверы или фрезы для гравировки, которые используются для обработки драгоценных металлов, меди, латуни и других материалов.

Фасонные

Из названия становится ясно, что данный тип режущего инструмента призван обрабатывать фасонные поверхности. Такие фрезы активно применяются для обработки деталей из металла со значительным соотношением длины заготовки к ее ширине, так как фасонные поверхности деталей небольшой длины на крупных производствах чаще изготавливают методом протягивания. Фасонные фрезы с затылованным углом сложнее всего подвергать заточке.

Фасонная фреза

По типу зубьев фасонные фрезерные инструменты по металлу делятся на два типа:

  • с остроконечными зубьями;
  • с затылованными зубьями.

Червячные

Обработка выполняется методом обката за счет точечного касания заготовки инструментом. Червячные фрезы подразделяются на ряд подвидов по следующим параметрам:

  • цельные или сборные;
  • правые или левые (направление витков);
  • много- или однозаходные;
  • с нешлифованными или со шлифованными зубьями.

Червячная фреза

Кольцевые фрезы (или корончатые сверла)

Такие инструменты служат для получения отверстий, причем кольцевые фрезы обеспечивают более высокую скорость резания в сравнении со спиральными сверлами приблизительно в 4 раза.

Существуют фрезы по металлу не только для станков с ЧПУ, но и для дрели. Иначе их еще называют борфрезами. В их конструкции предусмотрена специальная шпилька для зажима в патроне дрели. В продаже борфрезы можно встретить только в виде комплектов, поскольку работа с металлом с помощью дрели требует точности и соответствующих конкретной задаче форм фрезы.

Кольцевые фрезы

Для ручного фрезера фрезы тоже покупают комплектом. Существуют кромочные инструменты с подшипником и без него. Первые применяются для обработки на ручном фрезере кромки детали, вторые могут быть использованы на любом участке заготовки, однако для более точной их работы требуются шаблоны. На отечественном рынке встречаются, как правило, китайские режущие инструменты для ручного фрезера, однако их качество можно оценить как достаточно высокое.

В домашних условиях для обработки металла можно использовать такой инструмент, как сверло-фреза. Однако применять его можно только для деталей небольшой толщины. Специалисты не рекомендуют вставлять его в ручной фрезер – оно должно использоваться только в электродрели.

Широкие возможности фрезерных станков

Следует отметить, что современные фрезы позволяют работать практически со всеми видами металлов и сплавов, включая сталь, чугун, алюминий, медь и так далее. Современные фрезерные станки отличаются хорошей эргономичной конструкцией, высокой безопасностью и наличием большого числа датчиков, контролирующих температуру двигателя, скорость вращения фрезы и прочие параметры.

Правильный выбор и своевременная заточка инструмента позволяют работать с максимальной отдачей и высокой точностью, придавая детали требуемую форму.

Для изготовления сложных и объемных деталей с множеством пазов, плоскостей – часто используют чугун. Ведь именно он обладает требуемой прочностью и свойствами, которые необходимы для изготовления ключевых деталей, таких как, например, станины станков. Обработка чугуна может вестись и на станках с ЧПУ.

Виды чугуна

Чугун по своей классификации может быть следующих видов: белый, серый и с шаровидным графитом.

Но также, можно еще выделить несколько видов, которые были приняты не так давно: высокопрочный чугун с изотермическим отжигом и чугун с вермикулярным графитом.

Материал на станках следует обрабатывать, учитывая прочность и вид обрабатываемого чугуна. Допустим, серый чугун – один из самых используемых и недорогих. В своем составе имеет пластинчатые частицы графит, а, следовательно, весьма хороши амортизирующие свойства. И такой чугун кстати для изготовления деталей двигателя. Серый чугун один из самых хорошо обрабатываемых.

А вот вермикулярный чугун содержит включения графита червеобразной формы. Благодаря этому, является прочнее и легче серого чугуна. Из такого вида чугуна в основном изготавливают детали, на которые будут действовать механические и тепловые нагрузки.

Чугун с шаровидным графитом состоит из включений графита, имеющих сфероидальную форму. Данный вид чугуна обладает рядом полезных свойств: высокая пластичность, хорошая усталостная прочность, износостойкость.

Если говорить о том, какой чугун сложнее всего обрабатывать, то естественно, на ум приходит закаленный ковкий чугун. Несмотря на то, что ввиду сложной термообработке, имеет хорошую усталостную прочность, износостойкость и удлинение до разрушения, имеется ряд недостатков: большая прочность и упругость – как следствие низкая обрабатываемость чугуна.

Токарная обработка чугуна

Токарная обработка чугуна должна определять число операций, нужных для достижения поставленной цели.

Вот, если, например, свойства заготовки неизвестны, то как поступать? Обычно, просто включают еще один этап – чистовую обработку (к слову, это влияет на срок обработки продукта). Для сокращения количества операций, необходимо тщательно подбирать инструмент для обработки детали.

Если случилось так, что заготовка в отлитом состоянии не соответствует техническим требованиям, то все равно она подлежит обработке, хоть это и затратно.

Фрезерная обработка чугуна

Допустим, нужно изготовить станину станка из чугуна. С чего начать и как поступать? Очевидно, что с точки зрения экономии, изготовление всей массивной детали с высокой точностью, невыгодно попросту. Именно поэтому, существуют специальные формы невысокой точности, в которые отливают чугун. А вот уже потом, идет выполнение операции обработки фрезерованием, например.

Чугун достаточно легко обрабатывать фрезерованием, так как в его составе имеется графит, который способствует получению рассыпчатой короткой стружки и обладает смазывающим свойством.

Если обработка производится с помощью концевых фрез, то передний угол режущей кромки – отрицательный, либо с небольшим положительным значением.

Также необходимо учесть, что фрезы должны иметь износостойкое покрытие, так как резец фрезы, обычно, при обработке чугуна может претерпевать абразивный износ. Отметим и сложности, возникающие при данном виде обработки чугуна. Как говорилось выше, заготовки часто получаются путем литья, а, значит, при фрезеровании имеются следующие недостатки:

— припуск на отливках неравномерный;

— имеется литейная корка, препятствующая обработке;

— песок, попадающий из литейной формы, способствует износу инструмента.

Для обработки чугуна на станках с ЧПУ необходимо учитывать характерные свойства чугуна, чтобы правильно подобрать инструмент для обработки данного материала и улучшить качество обработки, сократив время на операции.