Jakie frezy trzpieniowe najlepiej sprawdzają się w obróbce CNC?

Frezy trzpieniowe należą do najczęściej stosowanych narzędzi skrawających w obrabiarkach CNC. Ich cylindryczne lub stożkowe boki oraz płaskie lub kuliste końcówki są wyposażone w krawędzie skrawające, co pozwala na skrawanie zarówno krawędziami bocznymi, jak i czołowymi – jednocześnie lub niezależnie.

Do typowych rodzajów należą frezy czołowe kwadratowe, frezy czołowe z zaokrągleniem narożnym, frezy czołowe stożkowe, frezy czołowe cylindryczne z końcówką kulistą oraz frezy czołowe stożkowe z końcówką kulistą. Narzędzia stożkowe, cylindryczne z końcówką kulistą oraz stożkowe z końcówką kulistą są często stosowane do obróbki wnęk form i znane są również jako frezy do form.

Frez trzpieniowy kwadratowy może służyć do frezowania konturowego, frezowania rowków i rowków wpustowych, obróbki otworów otwartych i zamkniętych oraz frezowania czołowego niewielkich powierzchni.

Frezy czołowe z węglików spiekanych z rowkami spiralnymi

Wyższa twardość ostrza pozwala na osiągnięcie większych prędkości skrawania i zwiększa wydajność. Dlatego w frezarkach i centrach obróbczych typu CNC powszechnie stosuje się frezy trzpieniowe z węglików spiekanych o spiralnym rowku. W porównaniu ze zwykłymi frezami z stali szybkotnącej narzędzia z węglika spiekanego są twardsze, sztywniejsze i lepiej odprowadzają wióry. Nadają się zarówno do obróbki zgrubnej, jak i wykańczającej, a ich wydajność może być od dwóch do pięciu razy większa niż w przypadku porównywalnych frezów ze stali szybkotnącej.

Gdy frez jest wystarczająco długi, w jednym kanale można wlutować dwie lub więcej płytek węglikowych. Połączenia między płytkami na sąsiednich zębach są przesunięte względem siebie, a połączenia płytek w obrębie każdego kanału pełnią funkcję rozdzielaczy wiórów. Konstrukcja ta jest powszechnie nazywana frezem typu „kolba kukurydzy” i zazwyczaj wybierana jest do obróbki zgrubnej.

Frezy do zgrubnego skrawania z ząbkowanymi krawędziami tnącymi

W frezarkach typu CNC i centrach obróbczych często stosuje się frezy zębate do obróbki zgrubnej, gdy konieczne jest usunięcie dużych ilości materiału. Mogą one znacznie zwiększyć wydajność frezowania.

Główną różnicą w stosunku do zwykłego frezu trzpieniowego ze stali szybkotnącej jest falista lub ząbkowana krawędź tnąca. Rozbija ona długie, cienkie wióry na krótkie, grube fragmenty, poprawiając odprowadzanie wiórów i umożliwiając ciągłą obróbkę automatyczną. Krótsza chwilowa długość styku zmniejsza drgania. Ząbki zwiększają również efektywną długość krawędzi skrawającej, poprawiają odprowadzanie ciepła i umożliwiają skuteczniejsze przedostawanie się płynu chłodzącego do strefy skrawania.

Jak dobrać wymiary frezu trzpieniowego

Głównymi czynnikami wymiarowymi przy obróbce narzędziem CNC są średnica frezu trzpieniowego, długość całkowita oraz długość rowka.

Średnica frezu trzpieniowego obejmuje średnicę nominalną i zmierzoną. Średnica nominalna jest podawana przez producenta narzędzia. Średnica zmierzona służy do określenia wartości kompensacji promienia podczas obróbki wykańczającej.

Niestandardowe średnice frezów wymagają szczególnej ostrożności. Na przykład narzędzia poddane ponownemu ostrzeniu nie powinny być zazwyczaj stosowane do wykańczania wymagającego wysokiej dokładności, nawet jeśli ich zmierzona średnica została wprowadzona jako przesunięcie promienia narzędzia.

W przypadku frezowania wykańczającego konturu wewnętrznego promień frezu czołowego musi być mniejszy niż minimalny promień krzywizny w profilu detalu. Zazwyczaj wybiera się wartość od 80% do 90% tego minimalnego promienia.

Frezy o większej średnicy charakteryzują się większą wytrzymałością na zginanie niż frezy o mniejszej średnicy i są mniej podatne na ugięcia lub drgania pod obciążeniem. Należy również dokładnie uwzględnić wysięg frezu poza wrzeciono oraz długość wystającą z uchwytu. Wraz ze wzrostem długości frezu czołowego zmniejsza się jego wytrzymałość na zginanie, wzrasta ugięcie, może pogorszyć się jakość powierzchni, wzrasta prawdopodobieństwo wystąpienia drgań, a zużycie krawędzi skrawającej ulega przyspieszeniu.

Niezależnie od całkowitej długości narzędzia, to właśnie długość rowka zawsze ogranicza maksymalną głębokość skrawania.

Ile ostrzy powinno mieć frez trzpieniowy?

Frezy trzpieniowe można klasyfikować według liczby zębów. Frezy o grubym rozstawie zębów mogą mieć 3, 4, 6 lub 8 zębów; frezy o średnim rozstawie zębów mogą mieć 4, 6, 8 lub 10 zębów; a frezy o drobnym rozstawie zębów mogą mieć 5, 6, 8, 10 lub 12 zębów. Frezy o szerokim rozstawie zębów mają mniej zębów, które są jednak mocniejsze, oraz zapewniają większą przestrzeń na wióry, dzięki czemu nadają się do obróbki zgrubnej. Frezy o wąskim rozstawie zębów mają więcej zębów i tną płynnie, co sprawia, że nadają się do obróbki wykańczającej. Konstrukcje o średnim rozstawie zębów plasują się pomiędzy tymi dwiema grupami.

Materiał obrabianego elementu oraz cel obróbki mają decydujący wpływ na wybór liczby zębów. Materiały plastyczne, takie jak aluminium i magnez, mają tendencję do tworzenia osadu w rowkach, dlatego często preferuje się frez trzpieniowy z mniejszą liczbą zębów. Mniejsza liczba zębów zapewnia większe przestrzenie na wióry między rowkami i zmniejsza ryzyko zatykania się wiórów podczas intensywnej obróbki. Wymagają one również niższej zaprogramowanej prędkości posuwu przy danym posuwie na ząb.

Podczas obróbki twardych i kruchych materiałów zapobieganie drganiom ma większe znaczenie. Frez trzpieniowy z większą liczbą zębów tnie płynniej i pozwala ograniczyć drgania.

Frezy czołowe o małej i średniej średnicy mają zazwyczaj dwa, trzy lub cztery zęby. Frez czołowy trójkanałowy łączy w sobie niektóre zalety narzędzi dwu- i czterokanałowych oraz zapewnia dobrą ogólną wydajność obróbki. Zazwyczaj nie wybiera się go jednak do precyzyjnej obróbki wykańczającej, ponieważ trudno jest dokładnie zmierzyć jego średnicę.