Что за инструмент фреза — виды и способы применения

Окружающие нас вещи: машины, приборы, предметы мебели имеют сложную форму, состоят из десятков – тысяч компонентов. Большинство из них представлены простейшими геометрическими фигурами: обработанными конусами, цилиндрами, плоскими. Во многих случаях для изменения формы металлических, полимерных, деревянных заготовок применяются фрезы, которые вставляются во фрезерные станки.

Что такое фреза

Фрезерование деталей и заготовок применяется повсеместно при обработке древесины, металлов. Большинство машин, станков, предметов мебели, деревянных домов не выполняется без этой режуще оснастки. В материале рассказано, что они собой представляют, какими бывают, чем отличаются от пил, как классифицируются.

Фреза – это режущий инструмент с одним и более режущими кромками или зубьями. Относится к динамическим телам – режет материал вследствие вращения с высокой скоростью, которую ей придаёт электрический двигатель. В производстве нашли применение свыше десятка видов фрез. Классифицируются они, исходя из формы, назначения – какой материал могут обрабатывать, состава – из чего изготовлены, конструкции, количества режущих кромок, способа крепления ножей.

Применяются фрезы для снятия материала, как это делают скульпторы, придания деталям определённой формы путём отсекания ненужных областей заготовки – шлицы, фаски, канавки, отверстия, пазы.

Чем дисковая фреза отличается от пилы

Даже специалисты не могут однозначно отнести инструмент к дисковым пильным полотнам или фрезам. Специализированная литература не содержит чётких критериев, по которым режущий инструмент можно отнести к той или иной категории. Принципиальных отличий или обязательных критериев нет. К пилам условно относят инструмент, соответствующий следующим требованиям:

• Представлена тонким диском – толщиной несколько миллиметров.
• Зубья имеют развод, если конструкция монолитная – характерно для пил с быстрорежущей, инструментальной стали либо они припаяны – например, твердосплавные напайки.

Иногда к фрезам относят маленькие диски, даже соответствующие двум критериям выше. Также порой учитывается высота зуба – у дисковых пил они крупные по отношению к диаметру полотна.

Классификация

Разнообразие фрез огромно, для простоты работы их классифицируют по ряду критериев: форма, материал изготовления, способ установки, тип и число режущих кромок, форма, расположение зубьев.

Шарошки

Шарошки – режущий инструмент, выполненный в виде полного или усечённого конуса, шара или цилиндра с нарезанными или напаянными твёрдосплавными зубьями.

По конструкции

Конструктивно фрезы разделяют на три группы:

• Цельные, монолитные – сделаны с одной заготовки из инструментальной стали.

• Составные – к корпусу из конструкционной стали припаиваются твёрдосплавные зубья с повышенной износостойкостью. Они дорогие, но производительные и долговечные.

С напайками

• Сборные – модульная конструкция позволяет оператору самостоятельно менять и закреплять ножи, изменять их положение.

Обрабатываемый материал

Большая часть фрез предназначена для обработки металлов. Причем выпускаются как универсальные, так и заточенные под резание определённых металлов, их сплавов: медь, калёная, кованная или нержавеющая сталь, алюминий, чугун. Это прочные износоустойчивые инструменты.

Фрезы по дереву – это менее многочисленная категория насадок, их можно изготавливать из менее прочных марок сталей – сила сопротивления резанию у дерева ниже, чем у металла. Однако, к ним также выдвигаются особые требования: одинаковое поведения при обработке различных пород дерева, которое по своей структуре неоднородное – содержит пороки, рядом могут находиться волокна с разной твёрдостью.

Насадки для обработки пластика мало отличаются от предыдущих, их разнообразие и распространённость невысоки.

Число ножей

Количество режущих кромок или ножей в фрезах колеблется от одного до нескольких десятков. У пальчиковых может быть одна режущая пластина, в шарошках и барабанах – более сотни.

Материал режущей части

Тело фрезы изготавливается из прочных сплавов на основе стали. Заготовки из легированной, инструментальной или быстрорежущей стали нарезаются с небольшим припуском на станках, при помощи мех пилы или иным способом. После придания нужного профиля, сверления посадочного места они проходят термическую обработку – закаляются, затем – отпускаются. Далее – шлифуются, затачиваются, полируются.

Для повышения износостойкости зубья режущей оснастки изготавливают из твёрдых сплавов, их тела – покрывают путём напыления:

• нитрида алюминия-титана;
• нитрида титана;
• PVD покрытия;
• цианида титана

и прочих материалов.

Режущие кромки фрез для обработки калёной стали и чугуна делают из искусственного алмаза, нитрида бора.

Способ крепления на станке

Распространено два способа крепления фрез: установка в патрон и установка на вал.

Насадные

Насадные фрезы выглядят как барабаны или диски с различными размерами, конфигурацией. В центре имеют посадочное отверстие для установки на вал станка. Крепятся посредством резьбового соединения. Для надёжности фиксации применяется шпонка, для которой на валу и вдоль высоты посадочного отверстия оснастки проделывается паз.

Цанговый патрон

В ручных фрезерных станках для обработки дерева и агрегатах с ЧПУ применяются пальчиковые фрезы, хвостовики которых закрепляются в цанговый патрон напрямую либо через переходники. Классический посадочный диаметр цангового патрона – 12 мм. Для установки минифрез с хвостовиком 6 или 8 мм применяются цанговые переходники соответствующего диаметра.

Классификация фрез по конструкции

Конструкционно существует десятки разновидностей фрез. Часть тяжело отнести к конкретной категории – многие по характеристикам примыкают к двум-трём разновидностям. Многие рассмотренные типы содержат в себе подтипы, например, Т-образные минифрезы относятся к пазовым, пазовые – к концевым с хвостовиком для крепления в патроне или посредством конуса Морзе.

Спиральные

Оснащены спиральными канавками для отвода стружки. Демонстрируют эффективность при глубоком погружении режущей части в материал. Формируют гладкие стенки детали даже если станок слегка люфтит.

Дисковые

Способны вырезать неглубокие открытые пазы, продольные канавки. Имеют небольшой диаметр и толщину – напоминают маленькую, но толстую циркулярную пилу. Для уменьшения трения торцы затачиваются в виде клина, сужающегося от наружи к центру. Бывают:

• Односторонними или пазовыми – зубья расположены только на цилиндрической поверхности.
• Двухсторонними – заточена одна из боковых кромок – выполняют вспомогательную роль, в резании участия практически не применяют.
• Трехсторонними – цилиндрическая и обе боковые поверхности покрыты зубьями.

Дисковые фрезы оснащаются наклонными или прямыми режущими поверхностями.

Торцевые

Применяются для обработки плоскостей. Осью устанавливаются перпендикулярно заготовке. У торцевых фрез профилирующие только вершины зубьев, в отличие от цилиндрических, где поверхность формируется всей площадью кромки зуба. Основная работа полагается на боковые зубья, расположенные на торцевой поверхности.

Встречаются модели с зубьями в виде кривой либо ломанной, угол заточки может сильно отличаться – зависит от прочности и виброустойчивости инструмента, точности резания. Делаются более массивными и жёсткими, чем цилиндрические, нередко вытесняют их благодаря повышенной производительности.

Цилиндрические

Наиболее распространены при обработке плоских поверхностей для их выравнивания, создания параллельных плоскостей. В сочетании с другими фрезами позволяют формировать поверхности со сложной конфигурацией. Бывают с винтовыми либо прямыми режущими кромками.

Сдвоенные цилиндрические фрезы с разным наклоном зубьев выравнивают возникающие при одинаковой заточке усилие. Производятся из быстрорежущих марок стали, оснащаются пластинами из твердого сплава.

 Угловые

Угловыми фрезами обрабатывают наклонные поверхности, снимают фаски. Они характеризуются наклоном кромки относительно горизонтальной оси.

Одноугловые экземпляры оснащаются клиньями на торце и боковых поверхностях. При резании возникают угловые усилия.

Клинья двухугловых располагаются по разные стороны от центра симметрии инструмента. Фрезы бывают симметричными и несимметричным – углы наклона кромок по обе стороны отличаются. Толщина стружки в центре максимальная, к краям она уменьшается.

Нашли применение в станкостроении и производстве инструментов для формирования стружечных канавок.

Концевые и шпоночные

Формируют глубокие пазы, канавки, уступы в заготовках. Основная работа выполняется боковыми зубьями, вспомогательные торцевые разве подчищают дно канавки. Оснащаются коническим либо цилиндрическим хвостовиком для установки на станок. Зубья делаются винтовыми либо прямыми.

Шпоночные двузубые минифрезы – подвид концевых. Благодаря торцевой режущей кромке могут засверливать материал – погружаться в него, затем перемещаться для формирования закрытых канавок.

Пазовые Т-образные

Разновидность концевых фрез для выборки Т-образных пазов. Из-за плохого отвода стружки часто ломаются. Иногда перед ними работают торцевыми или иными фрезами для формирования канавки, сам Т-образный паз режется за второй проход Т-образной минифрезой. Зубья снимают стружку по два раза за оборот.

Фасонные

Используются для формирования фасонных или фигурных поверхностей. Ими режут преимущественно продольные канавки с полукруглым или сложным профилем.

Классифицируются по форме зуба: затылованные и остроконечные. Последние более стойкие к износу и повреждениям, но их изготовление и заточка производится на более сложном оборудовании, чем в случае с затылованными фрезами. В серийном производстве распространены остроконечные фрезы и сборные – зубья представлены сменными пластинками из твёрдого сплава.

Шлицевые (прорезные)

Разновидность червячной фрезы с реечными канавками, обеспечивающими шустрый отвод стружки. Применяются для обработки валов с различной центровкой. По конструкции различают режущую оснастку с усиками и без. Первые работают при небольшой подаче на малых скоростях – усики часто не выдерживают нагрузки.

Кольцевые или корончатые

Распространены при сверлении посадочных мест под подрозетники, вырезания круглых отверстий в древесных материалах, листовом металле. Выглядят как пустотелая труба с зубьями по всей длине и сверлом в центре для удержания коронки во время работы.

Червячные или зуборезные

Самые длинные или широкие фрезы, нередко называемые «червяком» или «кукурузой». Выбирают материал на большой площади на зуборезных станках – в основном применяются для нарезания зубьев на шестернях, косозубых колёсах. Различают лево- и правосторонние, с цельными или сменными зубьями, одно- и многозаходные. По чистоте обработки поверхности – черновыми, прецизионными, чистовыми.

Резьбовые

Назначены для нарезания резьбы различной конфигурации: метрическая, цилиндрическая, трапецеидальная и прочие.

Фрезерные головки или барабаны

Барабан оснащается сменными ножами: прямыми, например, для строгания дерева или профилированными – для придания «рисунка» плинтусам. Применятся преимущественно для обработки пиломатериалов.

Фрезы – второй по распространённости станочный режущий инструмент для формирования разнообразных технологических прорезей, отверстий, пазов, снятия лишнего материала. Они отличаются конструкцией, размером, материалами изготовления, назначением.