Концевая фреза — это разновидность фрезы , режущего инструмента, используемого в промышленном фрезеровании . Оно отличается от сверла своим применением, геометрией и изготовлением. Хотя сверло может резать только в осевом направлении, большинство фрез могут резать в радиальном направлении. Не все фрезы могут резать в осевом направлении; те, которые предназначены для осевой резки, известны как концевые фрезы.
Концевые фрезы используются при фрезеровании, таком как профильное фрезерование, трассировочное фрезерование, торцевое фрезерование и плунжерное фрезерование.
Существует несколько широких категорий инструментов для торцевого и торцевого фрезерования, например, режущие по центру и не режущие по центру (может ли фреза выполнять врезное резание); и классификация по количеству флейт; по углу винтовой линии; по материалу; и по материалу покрытия. Каждую категорию можно дополнительно разделить по конкретному применению и особой геометрии.
Очень популярный угол спирали, особенно для общей резки металлических материалов, составляет 30°. Для чистовых концевых фрез обычно встречается более узкая спираль с углами спирали 45° или 60°. Концевые фрезы с прямой канавкой (угол спирали 0°) используются в особых случаях, например, при фрезеровании пластмасс или композитов эпоксидной смолы и стекла. Концевые фрезы с прямой канавкой исторически также использовались для резки металла до изобретения концевой фрезы со спиральной канавкой Карлом А. Бергстромом из Weldon Tool Company в 1918 году.
Существуют концевые фрезы с переменным углом спирали или псевдопроизвольным углом спирали, а также с прерывистой геометрией канавок, которые помогают разбивать материал на более мелкие куски во время резки (улучшая эвакуацию стружки и снижая риск заклинивания) и уменьшая зацепление инструмента при больших резах. Некоторые современные конструкции также включают в себя такие мелкие детали, как угловая фаска и стружколом. Хотя такие концевые фрезы дороже из-за более сложной конструкции и производственного процесса, они могут служить дольше из-за меньшего износа и повышения производительности при высокоскоростной обработке (HSM).
Все более распространенной становится замена традиционных цельных концевых фрез более экономичными вставными режущими инструментами (которые, хотя изначально и более дорогие, сокращают время смены инструмента и позволяют легко заменять изношенные или сломанные режущие кромки, а не всю конструкцию целиком). инструмент). Еще одним преимуществом сменных концевых фрез (еще один термин для инструментов со пластинами) является их способность гибко выбирать материалы, с которыми они могут работать, а не специализация для определенного типа материала, как более традиционные концевые фрезы. Однако на данный момент это обычно применимо только к концевым фрезам большего диаметра (3/4 дюйма или более). Эти концевые фрезы обычно используются для черновой обработки, тогда как традиционные концевые фрезы по-прежнему используются для чистовой обработки и работ, где требуется меньший диаметр или более жесткий допуск; Модульный инструмент вносит дополнительную погрешность, которая может увеличиваться с каждым новым компонентом, тогда как надежный инструмент может обеспечить меньший диапазон допусков при том же уровне цены.
Концевые фрезы продаются как с дюймовыми, так и с метрическими диаметрами хвостовика и резания. В США метрическая система легко доступна, но она используется только в некоторых механических мастерских, а не в других; в Канаде, из-за близости страны к США, происходит то же самое. В Азии и Европе стандартными являются метрические диаметры.
Различные канавки, прорези и карманы в заготовке могут быть изготовлены с помощью различных насадок. Распространенными типами долот являются: фрезы с квадратными концами, фрезы со сферическими концами, фрезы с Т-образными пазами и насадные фрезы. Фрезы с квадратными концами могут фрезеровать квадратные пазы, карманы и кромки. Фрезы со сферическим концом фрезеруют закругленные пазы или галтели. Фрезы для Т-образных пазов фрезеруют именно Т-образные пазы. Концевые фрезы используются для обработки больших плоских поверхностей и для угловых резов. Существуют также разновидности этих типов инструментов.
У каждого режущего инструмента имеется четыре критических угла: угол торцевой режущей кромки, угол осевого заднего угла, радиальный задний угол и радиальный передний угол .
В зависимости от фрезеруемого материала и выполняемой задачи могут использоваться разные типы и геометрия инструмента. Например, при фрезеровании такого материала, как алюминий , может быть выгодно использовать инструмент с очень глубокими полированными канавками, очень острой режущей кромкой и большими передними углами. Однако при обработке твердых материалов, таких как нержавеющая сталь , неглубокие канавки и прямоугольная режущая кромка оптимизируют съем материала и продлевают срок службы инструмента.
Для изготовления режущих инструментов используются самые разнообразные материалы. Твердосплавные пластины являются наиболее распространенными, поскольку они подходят для высокопроизводительного фрезерования. Быстрорежущая сталь обычно используется, когда требуется специальная форма инструмента, и обычно не используется для высоких производственных процессов. Керамические пластины обычно используются при высокоскоростной обработке с высокой производительностью. Алмазные вставки обычно используются в изделиях, требующих жестких допусков, обычно состоящих из материалов с высоким качеством поверхности (цветные металлы или неметаллические материалы).
В начале 90-х годов использование покрытий стало более распространенным. Покрытия могут обеспечить различные преимущества, включая износостойкость, снижение трения, способствующее эвакуации стружки, и повышенную термостойкость. Большинство этих покрытий различаются по химическому составу.
Хотя жилки PCD не являются покрытием, некоторые концевые фрезы изготавливаются с жилками из поликристаллического алмаза. Жила формируется в среде высокой температуры и высокого давления. Прожилку формируют в заготовке, а затем материал стачивают вдоль жилки для формирования режущей кромки. Хотя эти инструменты могут быть очень дорогими, они могут служить во много раз дольше, чем другие инструменты.
Однако прогресс в покрытиях концевых фрез наблюдается: такие покрытия, как аморфный алмаз и нанокомпозитные PVD-покрытия, начали появляться в магазинах высокого класса (по состоянию на 2004 год).
Несмотря на то, что покрытия имеют типичный цвет, производители могут модифицировать процесс нанесения покрытия или добавлять добавки для изменения внешнего вида, не влияя на характеристики, в рамках своего брендинга. Яркие синие, красные и бирюзовые цвета относятся к числу «неестественных» цветов.
Концевые фрезы обычно изготавливаются на станках с ЧПУ (числовым программным управлением) и шлифовально-фрезерных станках со смазочными материалами под высоким давлением, такими как вода, водорастворимое масло и масло с высокой температурой вспышки. Шлифование внутри станка осуществляется абразивными кругами, установленными на шпинделе (а в некоторых случаях на нескольких шпинделях). В зависимости от того, какой материал шлифуется, эти круги изготавливают с техническим алмазом (при шлифовании карбида вольфрама ), кубическим нитридом бора (при шлифовании кобальтовой стали) и другими материалами (при шлифовании, например, керамики), насаженными на связку (при шлифовании, например, керамики). иногда медь).
Одиночный: используется для очень быстрого удаления большого количества материала. Традиционно используется при черновой обработке. [1]
2 канавки: позволяет удалять больше стружки с детали. В основном используется для прорезания пазов и карманов в цветных металлах.
3-зубая: аналогична 2-зубой концевой фрезе, но может использоваться для резки черных и цветных металлов.
4+ канавки: предназначены для работы с более высокими скоростями подачи, но из-за большего количества канавок возникают проблемы со снятием стружки.
Черновая обработка: цель состоит в том, чтобы удалить большой кусок материала с заготовок, иногда чтобы избавиться от лишнего материала, чтобы приблизиться к окончательной форме. [2] Он пытается максимально приблизиться к окончательной форме. Традиционно это первая крупная операция в процессе механической обработки.
Контурирование/профилирование: это процесс, используемый для фрезерования различных поверхностей, например, плоских или неровных. Этот тип процесса можно выполнять на черновом или чистовом этапе всей операции. [3]
Облицовка: операция, используемая для облицовки детали до заданного размера. Торцовку можно производить с помощью концевых фрез или специальной торцевой фрезы. [4] [5] [6]
Изготовление карманов/прорезей: это процесс изготовления кармана на внутренней стороне детали. Карман может быть мелким или глубоким, в зависимости от характеристик. [7]