Какие концевые фрезы лучше всего подходят для обработки CNC?

Торцевые фрезы относятся к числу наиболее часто используемых режущих инструментов на станках CNC. Их цилиндрические или конические боковые поверхности и плоские или шарообразные торцы снабжены режущими кромками, что позволяет боковым и торцевым кромкам резать как одновременно, так и независимо друг от друга.

К распространенным типам относятся концевые фрезы с квадратным торцом, концевые фрезы с угловым радиусом, конические концевые фрезы, цилиндрические концевые фрезы с шаровидным торцом и конические концевые фрезы с шаровидным торцом. Конические, цилиндрические фрезы с шаровидным наконечником и конические фрезы с шаровидным наконечником часто используются для обработки полостей пресс-форм и также известны как фрезы для пресс-форм.

Фреза с квадратным торцом может использоваться для контурного фрезерования, фрезерования пазов и шпоночных пазов, обработки открытых и закрытых карманов, а также торцевого фрезерования небольших участков.

Твердосплавные спиральные концевые фрезы

Более высокая твердость режущего инструмента позволяет использовать более высокие скорости резания и повышает производительность. Поэтому на фрезерных станках и обрабатывающих центрах CNC обычно используются твердосплавные спирально-канавчатые концевые фрезы. По сравнению с обычными концевыми фрезами из быстрорежущей стали твердосплавные инструменты обладают большей твёрдостью, жесткостью и более эффективным отводом стружки. Они подходят как для черновой, так и для чистовой обработки и могут обеспечить производительность, в два–пять раз превышающую производительность аналогичного режущего инструмента из быстрорежущей стали.

Когда фреза имеет достаточную длину, в одну канавку можно впаять две или более твердосплавных пластин. Соединения между пластинами на соседних зубьях расположены в шахматном порядке, а соединения пластин внутри каждой канавки выполняют функцию стругоразделителей. Такая конструкция обычно называется «фрезой типа „кукурузного початка“» и, как правило, применяется для черновой обработки.

Фрезы для черновой обработки с зубчатыми режущими кромками

На фрезерных станках и обрабатывающих центрах типа CNC часто используются черновые концевые фрезы с зазубренной кромкой, когда требуется удалить большой объем заготовки. Они позволяют значительно повысить эффективность фрезерования.

Основное отличие от обычной концевой фрезы из быстрорежущей стали заключается в волнистой или зубчатой режущей кромке. Она разбивает длинные тонкие стружки на короткие толстые отрезки, что улучшает отвод стружки и обеспечивает возможность непрерывной автоматической обработки. Более короткая мгновенная длина контакта снижает вибрацию. Зубчатая форма также увеличивает эффективную длину режущей кромки, улучшает отвод тепла и обеспечивает более эффективное поступление смазочно-охлаждающей жидкости в зону резания.

Как выбрать размеры концевой фрезы

Основными факторами, определяющими размеры при обработке на станке CNC, являются диаметр концевой фрезы, её общая длина и длина канавки.

Диаметр концевой фрезы включает номинальный и фактический диаметр. Номинальный диаметр указывается производителем инструмента. Фактический диаметр используется для определения значения компенсации радиуса при чистовой обработке.

Нестандартные диаметры режущих элементов требуют особого внимания. Например, переточенный инструмент, как правило, не следует использовать для высокоточного чистовой обработки, даже если его измеренный диаметр введен в качестве смещения радиуса инструмента.

Для чистового фрезерования внутреннего контура радиус торцевой фрезы должен быть меньше минимального радиуса кривизны в профиле детали. Обычно выбирают значение от 80% до 90% от этого минимального радиуса.

Фреза большего диаметра обладает большей прочностью на изгиб, чем фреза меньшего диаметра, и менее подвержена прогибам и вибрациям под нагрузкой. Также необходимо тщательно учитывать вылет фрезы за пределы шпинделя и длину, выступающую из держателя. По мере увеличения длины концевой фрезы прочность на изгиб снижается, прогиб увеличивается, качество поверхности может ухудшиться, вероятность возникновения вибрации возрастает, а износ режущей кромки ускоряется.

Независимо от общей длины инструмента, длина канавки всегда ограничивает максимальную глубину резания.

Сколько режущих кромок должна иметь концевая фреза?

Фрезы можно классифицировать по количеству зубьев. Фрезы с крупным шагом зубьев могут иметь 3, 4, 6 или 8 зубьев; фрезы со средним шагом — 4, 6, 8 или 10; а фрезы с мелким шагом — 5, 6, 8, 10 или 12. Фрезы с крупным шагом имеют меньшее количество более прочных зубьев и больше пространства для отвода стружки, что делает их подходящими для черновой обработки. Фрезы с мелким шагом имеют больше зубьев и обеспечивают плавную резку, что делает их подходящими для чистовой обработки. Конструкции со средним шагом занимают промежуточное положение между этими двумя группами.

Материал заготовки и цель обработки оказывают значительное влияние на выбор количества канавок. В пластичных материалах, таких как алюминий и магний, часто образуются наплавленные кромки, поэтому обычно предпочтительнее использовать концевую фрезу с меньшим количеством зубьев. Меньшее количество зубьев создает более широкие промежутки между канавками и снижает риск скопления стружки при глубокой обработке. Кроме того, при заданной подаче на зуб требуется меньшая запрограммированная скорость подачи.

При обработке твердых и хрупких материалов особенно важно предотвратить вибрацию. Фреза с большим количеством зубьев обеспечивает более плавную резку и позволяет снизить вибрацию.

Фрезы малого и среднего диаметра обычно имеют два, три или четыре зубья. Трехзубчатая фреза сочетает в себе некоторые преимущества двух- и четырехзубчатых инструментов и обеспечивает хорошие общие показатели обработки. Однако её обычно не выбирают для прецизионной чистовой обработки, поскольку её диаметр трудно измерить с высокой точностью.