Монолитные концевые фрезы: универсальность и современные технологии
Монолитная концевая фреза на сегодняшний день самый универсальный инструмент, способный выполнять множество различных операций. Для таких фрез разработано большое количество методов обработки. В свою очередь развитие методик дало новый виток усовершенствования типов и геометрий фрез. А область применения этого инструмента распространилось от черновых операций до получистовых и чистовых. Классическая фреза имеет цилиндрическую форму с плоским торцем, однако бывают также фрезы конические, со сферическим концом, грибкового исполнения, фрезы резьбовые, фасонные со сложным профилем, фасочные для притупления кромокок и снятия заусенцев, радиусные для закругления граней детали, микрофрезы для изготовления сверхмалых элементов детали.
Виды монолитных концевых фрез
Концевая фреза имеет цилиндрическую форму, которая состоит из режущей и хвостовой части, а также может иметь шейку. Режущая часть фрезы состоит из сердцевины, зубьев и канавок. Канавки необходимы для обеспечения эвакуации стружки. Сердцевина служит «каркасом фрезы» позволяющая выдерживать нагрузки, возникающие во время резания. Чем толще сердцевина, тем прочнее фреза, но тем меньше канавка и риск закупоривания стружки. Поэтому при проектировании фрезы стараются сохранять баланс. Зуб, как и канавка, имеет винтовую форму на цилиндрической части. Угол между осью фрезы и касательной линии к винтовой кривой называют углом подъема. Зуб фрезы состоит из режущих граней-кромок. Кромка на цилиндрической части, формируемая пересечением поверхности канавки и ленточки, называется главной режущей кромкой. Вспомогательная режущая кромка располагается на торцевой части зуба. Переходная режущая кромка соединяет вспомогательную и главную. Её обычно выполняют в форме фаски или радиуса с целью упрочнения зуба.
Шейка фрезы соединяет режущую и хвостовую часть. Чаще всего имеет диаметр меньший диаметра режущей части и хвостовика фрезы с целью исключения контакта с обрабатываемым материалом, так как на шейке нет режущей геометрии.
Рисунок 1. Концевая фреза.
В классическом понимании процесса фрезерования фреза вращается вокруг своей оси и перемещается относительно заготовки. За счёт этих движений зубья поочередно врезаются в заготовку, каждый из которых отделяет слой материала. В отличие от точения, где режущая кромка резца находится в длительном контакте с заготовкой, в фрезеровании каждый зуб фрезы соприкасается с обрабатываемым материалом непродолжительное время. В этом есть свои плюсы и минусы. Плюс в том, что делая один полный оборот вокруг оси вращения фрезы, зуб большую часть этого времени находится в состоянии покоя и успевает остыть, и совсем небольшую долю времени находится в зоне резания, где температура в разы больше. Благодаря этому общая температура инструмента ниже. Минус заключается в том, что частый вход и выход из зоны резания формирует ударную нагрузку на режущие кромки зуба. Это приводит к постепенному выкрашиванию. Однако, чем больше зубьев одновременно участвуют в резании, тем равномернее характер обработки.
Из-за сложной геометрии зуба срезаемая стружка имеет переменную толщину и ширину.
Современные технологии и материалы
С внедрением твёрдого сплава в производство фрезерного инструмента этот материал не обошёл стороной и концевые фрезы. Благодаря инновационному материалу повысился срок службы инструмента, с развитием химических методов напыления покрытий стало доступным высокоэффективная обработка жаропрочных и титановых сплавов. Различные исследования привели к созданию фрез с переменными шагами зубьев, с переменными углами подъема винтовой части зуба и т. д.
Так фрезы дополнились новыми элементами такими, как угол поднутрения торцевой режущей кромки. Это угол между вспомогательной режущей кромкой и плоскостью, перпендикулярной оси фрезы. Такое незначительное изменение конструкции зуба позволило получать плоскую поверхность после обработки. От закусывания и повторной обработки стружки, попадающей между торцем фрезы и плоскостью заготовки избавили подточки в теле фрезы. Это вспомогательные прорези в торцевой части фрезы своего рода канавки фрезы.
Рисунок 2. Вид на торцевую часть концевой фрезы.
