Что такое фреза: конструкция, виды

СОДЕРЖАНИЕ

• Что такое фреза
• Способ крепления фрез на станке
• Насадные фрезы
• Цанговый патрон
• Виды фрез по конструкции
• Спиральные
• Дисковые
• Торцевые
• Цилиндрические
• Угловые
• Концевые и шпоночные
• Пазовые Т-образные
• Фасонные
• Шлицевые
• Кольцевые или корончатые
• Червячные или зуборезные
• Резьбовые
• Фрезерные головки или барабаны
• Правила работы с фрезами

Что такое фреза

Фрезерная обработка заготовок и изделий относится к наиболее распространенным способам изготовления различных деталей. С помощью вращательного режущего инструмента изготавливают элементы машин, столярных изделий и строительных конструкций.

Приведем определение, которое поможет разобраться, что такое фреза. Такое название получил вращательный инструмент, имеющий зубья или режущую кромку (одну или несколько). Фреза входит в категорию динамических тел. Резка материалов с ее помощью выполняется при высокоскоростном вращении, которое обеспечивает электромотор.

В настоящее время для производства различных изделий используется свыше десяти вариантов фрез. Их классификация осуществляется с учетом вида операций, обрабатываемого материала, количества и формы режущих кромок, варианта крепления ножей и т. д.

С помощью фрезы снимается лишний слой материала заготовки. Подобно скульптору, такой инструмент отсекает ненужные объемы, а также формирует канавки, фаски, отверстия и другие элементы, чтобы придать готовому изделию необходимую форму.

Читайте также: «Расчет металлоконструкций»

Такой инструмент производят из сверхпрочных сплавов, которые проходят специальную обработку. Чтобы обеспечить точность резки и другие параметры, предусмотренные техническими условиями, режущие элементы фрезы и зубья могут допускать погрешность по размерам не более 1 мкм.

Как было отмечено ранее, для изготовления фрезы применяют сплавы инструментальной и быстрорежущей стали. Обработка такого материала производится механическими пилами и другими видами оборудования с небольшими допусками.

Когда уже вырезана нужная форма тела фрезы, высверливается ее посадочное место и проводится термическая обработка изделия: его закаливают и отпускают в определенных температурных режимах. После этого будущая фреза по металлу подлежит заточке, шлифовке и полировке.

Читайте также: «Для чего нужен гидравлический пресс »

Чтобы увеличить стойкость режущих кромок и зубьев к истиранию и деформации, на них напыляют, в том числе вакуумными методами PVD, покрытия еще более твердыми сплавами на основе:

• нитрида титана;
• нитрида титана-алюминия;
• цианида титана и пр.

Конструкция фрезы включает некоторое количество острых режущих граней. Их могут изготавливать с применением алмазных, керамических вставок или кардной проволоки. Такая технология увеличивает прочность режущих элементов.

Читайте также: «Коррозия металлоконструкций»

Рассматривая, что такое фреза, следует уделить внимание конструкцию этого инструмента. Она включает:

• Рабочие части.
• Хвостик.
• Центровое посадочное отверстие.
• Торцовые зубья и канавки, расположенные между ними.
• Шейки.

В конструкции зубьев фрезы присутствуют задняя и передняя поверхности, а также режущая кромка.

Читайте также: «Металлические перила»

Что такое фреза по принципу обработки материалов? Это вращающийся с определенной скоростью инструмент. При этом к нему плавно подается заготовка. Фреза соприкасается с обрабатываемой деталью, механически воздействует на нее и в результате давления снимается верхний слой материала заготовки.

Способ крепления фрез на станке

Существуют два варианта крепления фрез: насадка на вал и установка в патрон.

Насадные фрезы

Такие инструменты имеют форму диска или барабана с разными размерными параметрами. В центральной части фрезы есть специальное отверстие для насадки на рабочий вал станка. Для ее фиксации предусмотрено резьбовое соединение и специальная шпонка, под которую на валу по высоте посадочного отверстия делается паз.

Цанговый патрон

Фрезерные станки с ЧПУ или ручное оборудование для обработки древесины предусматривают установку пальчиковых фрез. Хвостовик такого инструмента напрямую или посредством переходника крепится в цанговом патроне, стандартный диаметр которого составляет 12 мм. Если оборудование предусматривает работу с мини-фрезами, хвостовик которых может иметь сечение 6 мм или 8 мм, то их установка производится с помощью цанговых переходников.

Читайте также: «Металлические ограждения для лестниц»

Виды фрез по конструкции

Как сказано выше, существуют десятки видов фрез с разной конструкцией. Четкую классификацию режущего инструмента по данному признаку сделать невозможно. Некоторые фрезы конструкционно могут быть отнесены сразу к нескольким группам. Кроме того, существует большое количество подкатегорий такого инструмента.

К примеру, Т-мини-фрезы входят в группу пазовых, а сами пазовые относятся к концевым, имеющим хвостовик или конус Морзе, с помощью которого осуществляется установка в патрон станка. Рассмотрим основные категории такого инструмента.

Спиральные

Здесь следует разобраться, что такое компрессионная фреза, так как она входит в эту категорию инструмента, отличающегося наличием спиральных канавок для отвода стружки. Это важно при глубоком внедрении в материал. Такие фрезы, врезаясь в заготовку, формируют гладкие стенки отверстия даже при наличии небольшого люфта в станке.

Дисковые

С помощью такого инструмента можно вырезать на поверхности заготовки не очень глубокие канавки и открытые пазы. Дисковые фрезы напоминают утолщенную циркулярную пилу небольшого диаметра. Для снижения коэффициента трения такой инструмент имеет клиновидные торцы, сужающиеся к центру от наружного радиуса. Существует несколько подвидов дисковых фрез:

1. Односторонние (пазовые) отличаются размещением зубьев исключительно на цилиндрической поверхности.
2. Двухсторонние, у которых заточена лишь одна из боковых кромок. Такой инструмент почти не используется для основной резки. Он применяется для дополнительных операций.
3. Трехсторонние имеют форму цилиндра, у которого зубья расположены на обеих боковых поверхностях.

Режущие элементы дисковых фрез могут быть наклонными или прямыми.

Торцевые

Этот инструмент позволяет выполнять обработку различных поверхностей. Его ось вращения располагается перпендикулярно заготовке. Профилирующими у таких фрез являются лишь вершины зубьев (к примеру, у цилиндрических рабочей поверхностью будет вся площадь кромки зуба). Отметим, что такой инструмент, как калевочная фреза, также попадает в данную группу. Основную работу по резке здесь выполняют боковые зубья, которые находятся на торце.

Читайте также: «Ограждения пожарных лестниц»

Торцевые фрезы могут иметь зубья в виде кривой или ломаной линии. Выбор угла заточки для такого инструмента зависит от необходимой точности резания и его вибростойкости, а также прочности материала. В сравнении с цилиндрическими торцевые фрезы более жесткие и массивные и имеют повышенную производительность. Последнее качество часто определяет выбор именно в пользу торцевого инструмента.

Цилиндрические

Чаще всего их используют для выравнивания и обработки плоских или формирования параллельных плоскостей. Если цилиндрические фрезы использовать в комбинации с другими видами режущего инструмента, то можно производить детали со сложной конфигурацией поверхности. Они могут быть с винтовыми или прямыми режущими кромками.

Сдвоенные фрезы этой категории имеют разный наклон зубьев с одинаковой заточкой для выравнивания возникающих усилий. Для изготовления торцевых фрез используются быстрорежущие сплавы из материалов с повышенной твердостью.

Угловые

Фрезы этого вида применяют для обработки наклонных поверхностей и фасок. Отличительной особенностью такого инструмента является наклон режущей кромки относительно горизонтальной оси. Различают одно- и двухугловые фрезы.

Первый вариант инструмента имеет клинья на торцах и боковых поверхностях. При обработке заготовки этой фрезой формируется угловое усилие.

Читайте также: «Лестница на металлическом каркасе»

У двухуглового инструмента клинья находятся по разным сторонам от центра симметрии. Кроме того, фрезы этого вида могут быть симметричными и несимметричными (с разным углом наклона режущих кромок по двум сторонам). В этом случае формируется стружка с максимальной толщиной в центре и минимальной по краям.

Угловые фрезы применяются в станкостроении для создания стружечных канавок в различном обрабатывающем инструменте.

Концевые и шпоночные

Что такое концевая фреза? Это режущий инструмент, применяемый для формирования канавок, глубоких пазов и различных уступов. Основным рабочим элементом таких фрез выступают боковые зубья, а торцевые лишь подчищают нижнюю плоскость канавки. Для закрепления в станке такой инструмент оснащен хвостовиком в форме конуса или цилиндра. Зубья концевых фрез могут быть прямыми или винтовыми.

Читайте также: «Полочные стеллажи»

Подвидом фрезерного инструмента этого вида выступают шпоночные двузубые мини-фрезы. Они отличаются торцевой рабочей кромкой, позволяющей засверлиться в материал и затем перемещать фрезу вдоль его поверхности, формируя закрытые канавки.

Пазовые Т-образные

Этот инструмент также можно отнести к подвиду концевых фрез. С его помощью осуществляют выборку пазов Т-образной формы. Поскольку здесь отсутствует качественный отвод стружки, такие фрезы нередко ломаются. В некоторых случаях, перед использованием этого инструмента предварительно формируют канавку другими фрезами. В итоге Т-образный паз прорезают при втором проходе с помощью специальной мини-фрезы. Зубья такого инструмента за один оборот дважды снимают стружку.

Фасонные

Применяют для обработки фасонных и фигурных поверхностей. Чаще всего с помощью такого инструмента формируют продольные канавки, имеющие полукруглый или сложный профиль. Отметим, что такое же решение обеспечивает обгонная фреза.

Подвиды инструмента этой категории могут иметь тупые (затылованные) или остроконечные зубья. Второй вариант отличается высокой износоустойчивостью, но такие фрезы сложнее производить и затачивать. Для серийного изготовления определенных деталей чаще применяют инструмент с остроконечными и сборными зубьями (в форме сменных пластин из сплавов с высокой твердостью).

Читайте также: «Токарная обработка деталей»

Шлицевые (прорезные)

Этот инструмент можно назвать подвидом червячной фрезы. Он снабжен реечными канавками для ускоренного отвода стружки. Шлицевые (прорезные) фрезы используют для изготовления валов с разной центровкой. Конструкционно их рабочая кромка бывает с усиками или без них. Первый вариант может использоваться для обработки на низкой скорости, так как усики не отличаются устойчивостью к высоким нагрузкам.

Кольцевые или корончатые

С помощью таких фрез вырезают отверстия круглой формы в древесине или листах стали, а также производят сверление посадочных мест для подрозетников. Внешне они напоминают пустотелую трубу, у которой по всей длине расположены режущие зубья, а в центре есть сверло для удержания инструмента в нужном месте заготовки при ее обработке.

Червячные или зуборезные

Что такое червячная фреза? Это наиболее длинный или широкий инструмент для фрезерной обработки, который часто называют «кукурузой» или «червяком». С его помощью на зуборезных станках осуществляют выборку материала на большой площади заготовок. Отметим, что такое же может обеспечить и модульная фреза. Таким инструментом нарезают зубья шестерен и косозубых колес.

Читайте также: «Подводная сварка»

Существуют левосторонние и правосторонние фрезы этих видов. Кроме того, их зубья могут быть монолитными или сменными. Отметим, что такая фреза может быть реверсной, одно- и многозаходной. В зависимости от качества обработки поверхности различают черновой, прецизионный и чистовой режущий инструмент.

Резьбовые

Применяют для обустройства резьбы разного вида: метрической, цилиндрической, трапецеидальной и пр.

Фрезерные головки или барабаны

Такие фрезы имеют сменные ножи различной формы (к примеру, прямые для строгания древесины, профильные для обработки плинтусов и т. д.). Их чаще всего используют в деревообработке.

Правила работы с фрезами

Первое правило. Увеличить срок службы фрезы можно, если систематически контролировать надежность ее крепления в станке. Если инструмент будет закреплен плохо, на высоких скоростях возникнет биение, что приводит к сколам режущей части и ускоренному износу. Важно не просто проверить, как зажата фреза перед началом работ, но и периодически останавливать станок для контроля ее фиксации.

Второе важное правило предполагает грамотный выбор фрезы для конкретных работ. Нельзя использовать режущий инструмент, изготовленный из материала, который по твердости почти не уступает заготовке. Игнорирование этого требования приводит к тому, что фреза и обрабатываемая деталь будут стираться с одинаковой интенсивностью. В результате быстро износится режущая кромка фрезы, а ее материал потеряет прочность из-за перегрева.

Правило третье – правильный подбор скорости резания. На упаковке инструмента, как правило, всегда указана оптимальная частота его вращения. На более высоких оборотах фреза будет перегреваться со всеми вытекающими последствиями (потеря прочности, сколы и др.).

Четвертое правило – не допускать перегрева фрезы. Чтобы этого избежать, следует периодически останавливать станок, чтобы дать остыть фрезе. Кроме того, особенно в случае обработки заготовок из металла следует использовать смазочно-охлаждающую жидкость.

Читайте также: «Сварочные технологии»

Пятое правило касается своевременной очистки фрезы от налипающей стружки и ее правильного хранения. Режущий инструмент нередко производят из марок стали, не отличающихся устойчивостью к коррозии, поэтому хранить его нужно в герметичном чехле, чтобы избежать контакта с влагой.

Шестое правило – нельзя использовать режущий инструмент, утративший свою остроту, без предварительной заточки. Из-за тупой режущей кромки фреза будет перегреваться в процессе работы. В конечном итоге это приведет к изменению ее прочности. После этого даже заточка не поможет восстановить режущие способности инструмента. Кроме того, в процессе обработки не следует слишком сильно прижимать фрезу к заготовке, так как это приводит к ее ускоренному перегреву.

В списке инструмента, используемого для обработки заготовок из различных материалов, фреза сегодня занимает лидирующие позиции по уровню востребованности. Составная часть такого инструмента может одновременно содержать несколько видов зубьев, лезвий и режущих кромок. Преимущество фрезы определяется большим разнообразим типов, форм, размеров и областей использования.

Читайте также: «Напыление металла»

С помощью такого инструмента можно обеспечивать практически любые варианты обработки материалов, предусмотренные технологическими картами. Все эти достоинства позволяют говорить о незаменимости фрезы в разных производственных сферах.

Чтобы эффективно использовать такой инструмент, следует строго придерживаться эксплуатационных требований, правил выбора его типа и формы с учетом вида предстоящих работ. При соблюдении таких условий можно обеспечить необходимую точность обработки и длительный срок службы фрезы.