Фрезерная обработка фрезами со сменными пластинами

Многолезвийный инструмент – фреза по металлу, предназначена для фрезеровки заготовок из чугуна, стали и сплавов, снимая слой за слоем для придания им нужной формы. Это оптимальный инструмент для изготовления отверстий, канавок, уступов, пазов, фасок. В современной обработке металла монолитная (цельная) фреза повсеместно применяется наряду с режущим инструментом в виде твердосплавной сменной многогранной пластины (СМП). Это значительно ускоряет процесс фрезерной обработки, расширяя ее возможности и снижая затраты на производство.

Сменные твердосплавные многогранные пластины имеют различную геометрическую форму в следующем обозначении:

• W – тригональные;
• R – круглые;
• S – квадратные;
• А – параллелограммные;
• М – ромбические;
• Р – пятигранные;
• О – восьмигранная;
• Z – другой формы.

Для увеличения износостойкости и срока службы твердосплавные пластины покрывают нитридом циркония, составом на основе титана, оксидом алюминия и другими покрытиями.

Методика работы

Применение пластин оправдывает себя при обработке деталей – сверлении, протачивании, фрезеровании, зенкеровке и других операциях. Для фрез подбираются пластины с учетом вида обработки (черновая или чистовая) и в зависимости от обрабатываемого материала. Технология изготовления пластин основана на прессовании и последующей термической обработке. Сырьем служат карбид вольфрама или карбид титана, кобальта, нитрид кремния, преобразованные в порошок, а также твердые сплавы.

Твердосплавные пластины имеют главный признак отличия – метод фиксации. Существует два метода – это напайный и механически закрепленный. По первому методу цельная фреза поворачивается в зависимости от изношенных фрагментов или применяется одноразовая часть с несколькими гранями. Второй – предполагает быструю замену режущего инструмента (пластины) и многократное ее применение.

Фрезерные пластины из твердых сплавов обозначаются в своей системе по ГОСТ 26476-86 в соответствии с международной классификацией ISO. Изготовление фрез, оснащенных четырехгранными СМП регламентируется по ГОСТу 22086-76, пятигранный вариант СМП – ГОСТ 22087-76, круглыми СМП по ГОСТу 22088-76. Диаметры фрез 60, 63 и 80 мм. Насадные фрезы, оснащенные СМП, выпускаются с диаметрами 80 – 200 мм и более по ГОСТу 26595-85.

Разновидности фрез, методы обработки

Фреза представляет собой металлорежущий инструмент с несколькими режущими зубьями, снимающими стружку с заготовки, получая в итоге заданную форму детали. При обработке детали фреза вращается по оси, подавая заготовку вдоль оси в качестве вспомогательного движения. Фрезы со сменными пластинами классифицируются с учетом методов обработки следующим образом:

Торцевые фрезы с механическим креплением СМП

Оснащение круглыми пластинами делает их универсальными. Они способны выполнить врезание под углом, сложное торцевое фрезерование или профильную обработку. Изготавливаются насадными и с коническим хвостовиком, помимо круглых пластин оснащаются параллелограммными и пятигранными.
Торцевые фрезы имеют разные углы в плане, то есть между обрабатываемой поверхностью и режущей кромкой инструмента, что влияет на мощность резания и получаемую толщину стружки. Если угол стремится к минимуму, то возрастает мощность резания и уменьшается толщина стружки. От угла зависит и возможность работы фрезы в разных направлениях. Например, при угле в 45 градусов можно обрабатывать заготовки из чугуна, стали и нержавейки кроме тонкостенных. Для них подходит фреза с углом в 90 градусов, которая также обрабатывает уступы и плоскости;

Торцово-цилиндрические фрезы

Другими словами «кукуруза», предназначены для выработки высоких уступов и пазов на фрезерных станках с вертикальным шпинделем. Снабжаются несколькими рядами пластин параллелограммного вида и относятся к длиннокромочным фрезам. Основным преимуществом является то, что пластины не требуют переточки при смене, на фрезу можно установить пластины для обработки разных металлов, вершина режущей части сменная, выполняет криволинейные пазы и закрытые пазы;

Концевые фрезы с СМП

Используются при обработке плоскостей, уступов и пазов. Имеют цилиндрический хвостовик по ГОСТу 17025-71 диаметром от 2 до 28 мм. Как вариант может использоваться конический хвостовик диаметром от 10 до 63 мм по ГОСТу 17026-71. Фрезы монолитные цельные с СМП используют с вертикальной подачей и прерывистым ходом реза пазов, уступов, карманов. Оснащаются пятигранной пластиной;

Шпоночные фрезы

Выполняют срезку при осевой и продольной подачах, имея для этого углы (задние и передние) на торце и на образующей. Двухзубая конструкция имеет вспомогательный угол торцовых зубьев в плане в пределах 5 ° для лучшего врезания в обрабатываемую поверхность;

Фрезы для обработки Т-образных пазов

Применяют для выполнения пазов и уступов в чугуне и стали с использованием квадратных пластин. С их помощью можно фрезеровать пазы под сегментные шпонки при ремонте и изготовлении столов для станков;

Дисковые фрезы

С их помощью прорезают пазы, канавки, используют для разрезания металла. Могут изготовляться в двух вариантах – цельномонолитными и сборными со сменными пластинами. Разновидностью дисковых являются отрезные фрезы. Их конструкция зависит от наружного диаметра и ширины рабочей части. В зависимости от этих параметров они могут быть изготовлены в цельном варианте со сменными пластинами методом пайки и вставными с механическим креплением;

Угловые фрезы

Ими обрабатывают поверхности, расположенные под углом. Малые диаметры до 50 мм изготавливают в хвостовом варианте, свыше 50 мм – в насадном. Фрезы большого диаметра насадного типа оснащаются твердосплавными сменными пластинами;

Фрезы для технологии с большими подачами

Высокие подачи на зуб и высокая скорость резания применяются для чистовой и получистовой обработки рельефных или профильных поверхностей. Еще такое фрезерование называют суперфинишним. Для этих же целей используются сферические фрезы с СМП;

Фрезы для обработки фасок

Могут выполнять фаски под любым углом. Операция особенно востребована на обработке торцевых концов труб большого диаметра;

Фрезы со сменной пластиной для изготовления резьбы

Все чаще процесс нарезки резьбы резцом или метчиком заменяется на фрезу с неподвижной заготовкой. Преимущество метода в том, что резьба максимально приближается ко дну отверстия или уступа, чего нельзя достичь резцом и метчиком. Лучший отвод стружки значительно влияет на качество обработки, улучшая ее, особенно на вязких материалах. Один и тот же инструмент выполняет правую и левую резьбу. Высокая производительность на закаленных материалах;

Сферические фрезы с СМП

Применяют в обработке рельефных (профильных) заготовок чистового и получистового типа с высокими подачами на зуб и скоростями.

Особенности применения

Применение разработанных и рекомендованных режимов позволяют добиться следующего:

• Высокого качества и точности чистовой обработки;
• Уменьшения нагрузки на фрезу, увеличения срока ее службы;
• Сокращения времени настройки оборудования, повышения при этом общей производительности металлообработки

При выборе режима учитываются параметры скорости резания, частоты вращения, ширины фрезерования, глубины фрезерования, подачи на зуб, типа обработки (черновая, чистовая).

Подбор фрезы выполняется под определенную операцию, зная модель станка, его состояние, наличие оснастки, мощность, обороты и подачу, максимальное биение, обеспечение СОЖ. Операции могут быть различными – это обработка пазов, карманов, уступов, отверстий, канавок, резьбы, плоскостей, рельефа. Материал заготовки и метод ее получения играют главную роль при выборе фрезы. Например, заготовка из стали, полученная методом проката или заготовка из титана, полученная методом отливки.

В техническом задании на обработку содержатся требования по допуску, шероховатости, округлости, прямолинейности к обрабатываемой поверхности. Здесь же указаны требования к заготовке – режим термообработки, состав покрытия, упрочнение поверхности и другое.

Подбор твердосплавных режущих пластин имеет свои особенности, которые следует учитывать перед установкой на место:

• Материал пластин, как режущего элемента;
• Параметры заготовок;
• Количество посадочных мест в конструкции фрезы;
• Характеристика винтов для фиксации пластин;
• Тип предстоящей операции;
• Конфигурация фрезы.

Область применения сменных многогранных пластин в процессе фрезерной обработки зависит от марки сплава, из которого они изготовлены, и покрытия. Например, пластина, изготовленная из сплава HR52522B c покрытием PVD, предназначена для обработки стали, нержавеющей стали и чугуна. Сплав PD5130 с покрытием VD подходит для резки сплавов высокой твердости, закаленной стали, нержавеющей стали, чугуна, жаропрочной стали. Дополнительно в характеристиках пластин дано указание по типу доступной обработки поверхности, то есть черновая, чистовая, получистовая.

Механическое крепление пластин перед началом работы имеет свои особенности, которыми не стоит пренебрегать. Перед креплением посадочное место продувается сжатым воздухом, после чего в гнездо устанавливается пластина. Резьба крепежного винта должна быть предварительно смазана. Винт вкручивается только тем инструментом, который прилагается в комплекте с фрезой. Лучшее решение – это применение динамометрического ключа.

Применение фрез со сменными пластинами несет в себе множество преимуществ:

• Высокопрочные сплавы, применяемые для изготовления пластин, гарантируют длительный срок эксплуатации режущего инструмента;
• Общая себестоимость фрезы значительно снижается за счет того, что дорогостоящий сплав идет только на изготовление самой пластины, в то время как корпус фрезы выполняется из более дешевой стали;
• Сменные пластины не боятся высокого нагрева при эксплуатации, выдерживая температуру до 1150° С;
• В случае повреждения пластины нет нужды менять всю фрезу, достаточно заменить только съемный элемент;
• В одной и той же фрезе можно установить пластины различной толщины и геометрии, расширяя таким образом область применения инструмента;
• Все сменные твердосплавные пластины изготовлены по стандарту, поэтому их подбор не вызывает особой сложности.