Фрези

I. Короткі відомості з теорії.

Фрезерування здійснюється за допомогою багатолезового (многозубого) ріжучого інструменту, званого фрезою. Ріжучі зуби можуть бути розташовані як на бічній поверхні, так і на торці. Кожен зуб фрези являє собою простий інструмент-різець.

Процес фрезерування порівняно з процесом точіння має такі особливості:

а) в роботі одночасно бере участь кілька лез, а тому фрезерування є більш продуктивним способом обробки;

б) леза фрези працюють з перервами, а корпус її здебільшого володіє значною масою. Це сприяє кращому відведенню тепла від лез;

в) площа зрізу може коливатися в широких межах, внаслідок чого сили різання мають змінні значення.

1. Пристрою фрез.

Основні частини фрези: Робоча частина – частина фрези, обладнана зубами. Хвостовик служить для кріплення фрез (кінцевих, пальцевих, шпонкових і т. д.) в шпинделі верстата. Шийка з'єднує робочу частину з хвостовиком. Зуб являє собою клин, з кромками. Зуб, виготовлений окремо, носить назву вставного.

Стружкова канавка – заглиблення між зубцями – служить для розміщення утворюється в процесі роботи стружки.

Отвір у насадок, циліндричних, дискових і т. п. фрез служить для їх центрування та кріплення на оправці; шпонковий паз (поздовжній або торцевий) – для передачі фрезі крутного моменту.

1. Класифікація фрез.

Фрези класифікуються за такими ознаками:

За технологічною ознакою розрізняють фрези для обробки наступних поверхонь:

а) площин – циліндричні, торцеві, кінцеві;

б) пазів, уступів, канавок – кінцеві, Т-образні, шпонкові, дискові двох - і тристоронні, прорізні, фасонні;

в) фасонних – дискові з опуклим і увігнутим профілем;

г) зубчастих коліс і різьб – дискові і пальцеві модульні, черв'ячні;

д) для розрізання металу – дискові відрізні.

За конструктивною ознакою розрізняють наступні типи:

1. За напрямом зуба:

а) з прямими;

б) з похилими;

в) з гвинтовими;

г) з різноспрямованими зубцями.

2. По конструкції зуба:

а) із загостреними,

б) з затилованнимі зубами.

3. По розташуванню зубів відносно осі фрези:

а) циліндричні – з зубами, розташованими на поверхні циліндра;

б) кутові або конічні – з зубами, розташованими на конусі;

в) торцеві – з зубцями, розміщеними в площині, перпендикулярній до осі фрези (на торцевій поверхні);

г) фасонні – з зубами, розташованими на поверхні тіла обертання з криволінійною твірною;

д) дискові пазові тристоронні – з зубами, розташованими на циліндричній і двох торцевих поверхнях і двосторонні – з зубцями на циліндричній поверхні і на одному з торців.

4. По внутрішньому устрою:

а) цілісні – з зубцями, виконаними за одне ціле з корпусом;

б) зі вставними зубцями, корпус яких виготовлений з легованої сталі, а зуби – або цілком з швидкорізальної сталі, або у вигляді вставок з напаяними пластинами з твердих сплавів, або у вигляді пластинок твердого сплаву, що закріплюються механічним способом;

в) збірні (розбірні) головки.

5. За способом кріплення:

а) насадні з отвором для насаджування на оправку;

б) кінцеві (хвостові) з циліндричним або конічним хвостовиком.

II. Технологічні можливості основних типів фрез.

Циліндричні фрези застосовуються для обробки площин на горизонтально-фрезерних верстатах. Зуби циліндричної фрези розташовуються по гвинтовій лінії з певним кутом нахилу гвинтової канавки w.

Основними розмірами циліндричних фрез є довжина фрези L, діаметр d, число зубів Z. виготовляють циліндричні фрези або цільними з швидкорізальної сталі, або збірними – зуби виконують з швидкорізальної сталі, або оснащують пластинками з твердих сплавів.

Фрези з великим зубом застосовуються для чорнової і напівчистовій обробки площин, фрези з дрібним зубом – для напівчистовій і чистової обробки.

На задній поверхні зубів фрез, уздовж ріжучих кромок допускається циліндрична стрічка шириною не більше 0,05 мм

Торцеві фрези призначені для обробки площин на вертикально - і горизонтально-фрезерних верстатах. Торцеві фрези, на відміну від циліндричних, мають зуби, розташовані як на циліндричній поверхні, так і на торці. Основними розмірами торцевих фрез є: діаметр D, довжина L, діаметр отвору d і число зубів фрези Z.

Торцеві фрези по порівнянні з циліндричними мають ряд переваг, головними з яких є:

1) більш жорстке кріплення на оправці або шпинделі;

2) більш плавна робота з-за великого числа одночасно працюючих зубів.

Тому обробку площин у більшості випадків доцільно проводити торцевими фрезами. Залежно від призначення, торцеві фрези поділяються на насадні суцільні з дрібними зубами і з великими зубами і насадні зі вставними ножами.

Для чорнової обробки вибирають торцеві фрези насадні фрези із вставними ножами або з великими зубами. При чистовій обробці слід брати торцеві насадні фрези з дрібними зубами.

Проте у всіх випадках треба віддати перевагу торцевих фрез, оснащених твердими сплавами, так як машинне час обробки в цьому випадку значно скорочується за рахунок збільшення швидкості різання.

Дискові фрези призначені для обробки площин уступів і пазів

Розрізняють дискові фрези цільні і зі вставними зубцями. Цілісні дискові фрези діляться на пазові, тристоронні з прямими зубами, тристоронні з різноспрямованими зубцями. Фрези із вставними зубами виконуються тристоронніми і двосторонніми.

Дискові пазові фрези мають зуби тільки на циліндричній частині, їх застосовують для неглибоких пазів.

Основним типом дискових фрез є тристоронні. вони мають зуби на циліндричній поверхні і на обох торцях. Їх застосовують для обробки уступів і більш глибоких пазів. Для поліпшення умов різання дискові тристоронні фрези оснащуються похилими зубцями з змінно чергуються напрямком канавок, тобто один зуб має праве напрям канавки, а інший, суміжний з них – ліве. Тому такі фрези і називаються різноспрямованими.

Дискові фрези із вставними ножами тристоронні застосовують для фрезерування пазів, а двосторонні – для фрезерування уступів і площин. Вставні ножі можуть бути виконані як з швидкорізальної сталі, так і з пластинами з твердих сплавів.

Кінцеві фрези призначені для обробки площин, уступів і пазів. Їх виготовляють з циліндричним і конічним хвостовиком.

Кінцеві фрези виготовляють з нормальними та великими зубами. Фрези з нормальними зубами застосовують при напівчистовій і чистовій обробці уступів і пазів. Фрези з великими зубами використовують для чорнової обробки. Виготовляють кінцеві фрези праворежущими.

Кінцеві фрези мають ріжучі зуби, розташовані як на циліндричній поверхні, так і на торцевій. Стружку знімають зуби, розташовані на циліндричній поверхні, торцеві ж зуби зачищають оброблену поверхню.

Шпонкові фрези застосовуються для фрезерування шпонкових пазів і виготовляються з циліндричним і конічним хвостовиком. Шпонкові фрези мають два ріжучих зуба з торцевими ріжучими крайками, які виконують основну роботу різання. Ріжучі кромки фрези спрямовані не назовні, як у свердла, а в тіло інструменту. Фрези можуть працювати з невеликою осьовою подачею (як свердло) і з поздовжньою подачею.

Фрези для Т-образних пазів призначаються для фрезерування Т-образних верстатних пазів. Для поліпшення умов різання фрези мають різноспрямовані зуби з кутом нахилу w=15.

Кутові фрези призначаються для фрезерування канавок, мають кутовий профіль. Розрізняють насадні одноугловые, насадні двуугловые симетричні і несиметричні, а також кутові кінцеві фрези.

Одноугловые фрези застосовують для фрезерування прямих канавок на інструментах і заготівлях.

Двуугловые симетричні фрези застосовують для фрезерування канавок у фрез з гвинтовими затыловаными зубами, а також пазів у призм і т. д.

Для фрезерування паза «ластівчин хвіст» застосовують кутові кінцеві фрези з кутом, рівним куту паза.

Відрізка заготовок на фрезерних верстатах проводитися відрізними фрезами, прорізання пазів і шліців-прорізними фрезами.

Дискові модульні фрези призначені для нарізування зубів зубчастих коліс методом копіювання. Сутність методу полягає в тому, що ріжучим інструментом послідовно або одночасно нарізають западини зубчастого колеса, причому профіль інструменту повинен точно відповідати контру цих западин.

Пальцеві модульні фрези застосовують для нарізування прямих, косих і шевронных зубів на заготовках зубчастих коліс великих модулів (більше 8 мм) в умовах одиничного і дрібносерійного виробництва.

При нарізанні зубчастих коліс методом обкатки використовуються черв'ячні модульні фрези на спеціальних зубофрезерних верстатах. Черв'ячна модульна фреза – це черв'як, у якого прорізані під деяким кутом до осі канавки для сходу стружки і утворення різальних кромок.

Фреза	Ескіз	Застосування	Фреза	Ескіз	Застосування
Цилиндри - чна		Обробка площин на горизонтально-фрезерних верстатах	Шпонкова		Фрезерування шпонкових пазів на вертикально-фрезерних верстатах
Торцева цілісна		Чистова обробка площин на вертикально - і горизонтально – фрезерних верстатах	а – кінцева б – кінцева для Т – образних пазів		Фрезерування Т –образних пазів: 1проход – прямокутної канавки; 2 прохід – нижній частині паза
Торцева зі вставними ножами		Чорнова обробка площин на вертикально - і горизонтально – фрезерних верстатах	Кінцева кутова		Фрезерування паза «ластівчин хвіст», стружкових канавок
Кінцева		Обробка площин, уступів і пазів на вертикально – фрезерних верстатах	Насадні кутові: одноугловая, двуугловая симетрична		Фрезерування канавок, мають кутовий профіль
Дискова тристороння		Фрезерування уступів, пазів	Дискова фассонная		Фрезерування напівкруглих (радіусних) канавок і напівкруглих виступів і т. п.
Дискова пазова		Фрезерування неглибоких пазів	Дискова модульна		Нарізування зубів зубчастих коліс методом копіювання

III. Матеріали, застосовувані для виготовлення фрез.

Легированные инструментальные стали марок ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ используют для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малого диаметра, работающих на малых скоростях (v=20÷25 м/мин). Эти материалы сохраняют режущие свойства при Т=300÷350˚С. быстрорежущие стали РЭ, Р18, Р14Ф4, Р6М8, Р18Ф2К8М и другие обладают высокой стойкостью (600-650˚С) при скоростях резания до 60 м/мин. Используют их для изготовления всех типов цельных фрез.

Твердые сплавы с высоким содержанием кобольта применяют для изготовления фрез, используемых при черновой обработке. Невысокое содержание кобольта характерно для сплавов группы ВК, используемых для чистовой обработки.

Назначение марок твердых сплавов. Таблица I

Марка твердого сплава

Область применения

Т5К10, Т14К6   Т15К6, Т15К6Т ВК6В, ВК8, ВК10, Т17К12   ВК4, ВК6 ВК2, ВК3

Черновое фрезерование углеродистых, легированных и нержавеющих сталей. Получистовое фрезерование тех же материалов. Черновое фрезерование серого чугуна, цветных металлов и сплавов, черновое фрезерование неметаллических материалов. Получистовое фрезерование серого чугуна, цветных металлов и сплавов, черновое фрезерование неметаллических материалов. Чистовое и тонкое фрезерование чугуна, цветных металлов и сплавов, неметаллических материалов.

Выполнение различных работ фрезами на вертикально- и горизонтально-фрезерных станках

Таблица 2

Вид работ	Инструменты и способ выполнения на станке
Горизонтально- фрезерном	Вертикально-фрезерном
Фрезерование горизонтальных плоскостей	Цилиндрическими фрезами на оправке	Торцовыми фрезами, фрезерными головками
Фрезерование вертикальных плоскостей	Торцовыми фрезами, установленными на кольцевой оправке, либо дисковыми двусторонними и трехсторонними фрезами на центровой оправке	Кінцевими і торцевими фрезами