Фрезы - это режущие инструменты, обычно используемые в фрезерных станках или выполнять фрезерные операции (а иногда и на других станках ). Они удаляют материал своим движением внутри станка (например, фрезы со сферической головкой) или непосредственно из формы фрезы (например, формующего инструмента, такого как зубофрезерный резак).
Фрезы бывают разных форм и размеров. Также есть выбор покрытий, а также передний угол и количество режущих поверхностей.
Концевые фрезы (средний ряд на изображении) - это те инструменты, у которых есть режущие зубья на одном конце, а также по бокам. Термины "концевые фрезы" обычно используются для обозначения фрез с плоским дном, но также включают фрезы с закругленными концами (называемые сферическими) и закругленные фрезы (называемые зубчатыми фрезами или торцами). Обычно они изготавливаются из быстрорежущей стали или твердого сплава и имеют одну или несколько канавок. Это наиболее распространенный инструмент, используемый в вертикальной фрезере.
Концевые фрезы для черновой обработки быстро удаляют большие количества материала. В этом виде концевой фрезы используется волнистый зубец, вырезанный по периферии. Эти волнистые зубья действуют как множество последовательных режущих кромок, производящих множество мелких стружек. Это приводит к относительно шероховатой поверхности, но стружка принимает форму коротких тонких участков и более управляема, чем более толстая и более ленточная секция, что приводит к более мелкой стружке, которую легче удалить. Во время резки несколько зубьев одновременно контактируют с заготовкой, что снижает вибрацию и вибрацию. Быстрый съем материала с тяжелыми фрезерными проходами иногда называют корчеванием. Концевые фрезы для черновой обработки также иногда называют фрезами «rippa» или «ripper».
Фрезы со сферическим концом или фрезы со сферическим концом (нижний ряд на изображении) похожи на сверла для пазов, но конец фрезы полусферический. Они идеально подходят для обработки трехмерных фигур на обрабатывающих центрах , например, в пресс-формах и штампах. Их иногда называют шаровыми мельницами на производственном сленге, несмотря на то, что этот термин также имеет другое значение. Они также используются для добавления радиуса между перпендикулярными поверхностями, чтобы уменьшить концентрацию напряжений.
Фреза с выпуклым носом фрезерует паз с угловым радиусом, промежуточным между концевой фрезой и шаровой фрезой; например, это может быть фреза диаметром 20 мм с радиусом угла 2 мм. По сути, силуэт представляет собой прямоугольник с обрезанными углами (фаской или радиусом).
Слябовые станы используются либо сами по себе, либо в групповом фрезеровании на ручных горизонтальных или универсальных фрезерных станках для обработки больших быстро широкие поверхности. На смену им пришли торцевые фрезы с твердосплавными пластинами с наконечниками, которые затем используются в вертикальных фрезах или обрабатывающих центрах.
Боковые фрезы разработаны с режущими зубьями как по бокам, так и по окружности. Они изготавливаются разного диаметра и ширины в зависимости от области применения. Боковые зубья позволяют резцу выполнять несбалансированные пропилы (резать только с одной стороны), не отклоняя резак, как это произошло бы с продольно-резательной пилой или пазом (без боковых зубьев).
Фрезы этого форм-фактора были самыми ранними разработанными фрезами. С 1810-х по 1880-е они были наиболее распространенной формой фрез, тогда как сегодня это различие, вероятно, принадлежит концевым фрезам.
Имеется 8 резцов (за исключением редких половинных размеров), которые нарезают шестерни от 12 зубьев до рейки (бесконечный диаметр).
Эти фрезы являются одним из видов формовочного инструмента и используются в зубофрезерные станки для изготовления зубчатых колес. Поперечное сечение зуба фрезы придает заготовке требуемую форму после установки соответствующих условий (размер заготовки). Зубофрезерный станок - это специализированный фрезерный станок.
В то время как червячная фреза задействует работу так же, как сопряженную шестерню (и режет заготовки постепенно, пока не достигнет окончательной формы), резьбовая фреза работает так же, как концевая фреза, перемещаясь вокруг заготовки с винтовой интерполяцией.
Торцевая фреза - это фреза, предназначенная для торцевания, а не, например, для создания кармана (концевые фрезы). Режущие кромки торцевых фрез всегда располагаются по бокам. Таким образом, он всегда должен резать в горизонтальном направлении на заданной глубине снаружи ложи. Множественные зубья распределяют нагрузку на стружку, и, поскольку зубья обычно представляют собой одноразовые твердосплавные пластины , эта комбинация обеспечивает очень крупное и эффективное торцевое фрезерование.
Фреза представляет собой корпус, в который вставлены одна или две насадки . При вращении всего агрегата резцы выполняют широкие неглубокие надрезы. Фрезы Fly аналогичны торцевым фрезам в том смысле, что их назначение - торцевое фрезерование, а их отдельные фрезы являются заменяемыми. Торцевые фрезы более идеальны по различным параметрам (например, жесткость, возможность смены режущих пластин без нарушения эффективного диаметра фрезы или коррекции длины инструмента, возможность глубины резания), но они, как правило, дороги, тогда как фрезы очень недороги.
Большинство фрез имеют просто цилиндрический центральный корпус, в который помещается одна насадка. Обычно это стандартный левый токарный инструмент, который держится под углом от 30 до 60 градусов. Фрезы с двумя насадками не имеют «официального» названия, но их часто называют двойными фрезами, двусторонними фрезами или стержнями. Последнее название отражает то, что они часто имеют форму стального стержня с насадкой для инструмента, закрепленной на каждом конце. Часто эти биты устанавливаются под прямым углом к главной оси стержня, а геометрия резания обеспечивается с помощью стандартного правостороннего токарного инструмента.
Обычные фрезы (одна насадка, диаметр стреловидности обычно менее 100 мм) широко продаются в каталогах инструментов для станков. Штанги Fly редко продаются коммерчески; их обычно делает пользователь. Возможно, использовать штанги немного опаснее, чем концевые фрезы и обычные фрезы из-за их большего поворота. Как выразился один машинист, управление маховой штангой похоже на «работу газонокосилки без деки», то есть открытая качающаяся фреза - довольно большая возможность взять с собой находящиеся поблизости ручные инструменты, тряпки, пальцы и т. Д. Однако, учитывая, что машинист никогда не может безнаказанно относиться к вращающимся фрезам или деталям, это просто означает проявление той же осторожности, что и всегда, за исключением чуть более высоких ставок. Качественно изготовленные маховые планки в надежных руках обеспечивают годы безотказной и экономичной службы при торцевании больших многоугольных деталей, таких как блоки штампов / форм.
Фрезы Woodruff используются для прорезания шпоночной канавки для шпонки шпонки.
Полые Фрезы, которые чаще называют просто полыми фрезами, по сути являются концевыми фрезами, вывернутыми наизнанку. Они имеют форму куска трубы (но с более толстыми стенками) с режущими кромками на внутренней поверхности. Первоначально они использовались на токарных револьверных станках и винтовых станках в качестве альтернативы токарной обработке с помощью коробчатого инструмента, или на фрезерных станках или сверлильных станках для чистовой обработки цилиндрическая бобышка (например, цапфа ). Полые фрезы можно использовать на современных токарных станках CNC и швейцарских станках. Преимущество использования индексируемой регулируемой полой фрезы на станке швейцарского типа - это замена нескольких инструментов. Выполняя несколько операций за один проход, станок не нуждается, так как может вмещать другие инструменты в инструментальной зоне и повышает производительность.
Более совершенные полые фрезы используют сменные пластины из твердого сплава для резки, хотя все еще используются традиционные быстрорежущие стали и лезвия с твердосплавными напайками.
Фрезерование полостей имеет преимущество перед другими способами резки, поскольку оно позволяет выполнять несколько операций. Полая фреза может уменьшить диаметр детали, а также выполнить торцевание, центрирование и снятие фаски за один проход.
Пустотные фрезы имеют преимущество перед одноточечной оснасткой. Использование нескольких лезвий позволяет увеличить скорость подачи вдвое и поддерживать более высокую концентричность. Количество лезвий может достигать 8 или всего 3. Для удаления значительного диаметра (черновая обработка) необходимо больше лезвий.
Трепанирование также возможно с помощью полой фрезы. Лезвия специальной формы могут использоваться на полой мельнице для трепанирования диаметров, форм и кольцевых канавок.
Интерполяция также не требуется при использовании полой фрезы; это может привести к значительному сокращению времени производства.
Для полой фрезы возможны как выпуклые, так и вогнутые сферические радиусы. Множественные лезвия полой фрезы позволяют производить такой радиус с соблюдением жестких допусков.
Обычное использование полой фрезы - подготовка к нарезанию резьбы. Полая фреза может быстро создавать постоянный диаметр предварительной резьбы, повышая производительность.
Регулируемая полая фреза - ценный инструмент даже для небольшого механического цеха, потому что лезвия можно менять практически на бесконечное количество возможных геометрических форм..
A Фреза «ласточкин хвост» - это концевая фреза, форма которой оставляет за собой паз типа «ласточкин хвост», который часто образует направляющие станка.
Раковина - это любая из различных фрез (обычно торцевая фреза или концевая фреза), конструкция которой имеет модульную, с хвостовиком (оправкой), сделанным отдельно от корпуса фрезы, которая называется «оболочкой» и прикрепляется к хвостовику / оправке с помощью любого из нескольких стандартных методов соединения.
Этот модульный стиль конструкции подходит для больших фрез примерно по той же причине, что в больших дизельных двигателях используются отдельные детали для каждого цилиндра и головки, тогда как в меньшем двигателе используется одна интегрированная отливка. Две причины заключаются в том, что (1) для производителя более практично (и, следовательно, дешевле) изготавливать отдельные части как отдельные усилия, чем обрабатывать все их элементы по отношению друг к другу, в то время как все устройство интегрировано (что потребует больший рабочий диапазон станка); и (2) пользователь может менять некоторые части, сохраняя другие части такими же (вместо того, чтобы менять целую единицу). Одна беседка (при гипотетической цене 100 долларов США) может служить для разных снарядов в разное время. Таким образом, для 5 различных фрез может потребоваться всего 100 долларов США на оправку, а не 500 долларов США, если рабочий процесс цеха не требует их одновременной настройки. Также возможно, что разбившийся инструмент соскребает только гильзу, а не обе гильзу и оправку. Чтобы также избежать повреждения оболочки, многие фрезы, особенно с большим диаметром, также имеют другую заменяемую деталь, называемую прокладкой, которая крепится к оболочке, а вставки устанавливаются на прокладке. Таким образом, в случае легкого повреждения, в замене потребуется только вставка и максимум регулировочная шайба. Оболочка безопасна. Это было бы похоже на поломку «обычной» концевой фрезы и возможность повторно использовать хвостовик, а не потерять его вместе с канавками.
В большинстве корпусных фрез, производимых сегодня, используются сменные пластины для режущих кромок - таким образом, хвостовик, корпус и режущие кромки являются модульными компонентами.
Существует несколько стандартных стандартизированных методов крепления корпусных фрез к их оправкам. Они частично (не полностью) перекрываются с аналогичным соединением патронов токарного станка с носиком шпинделя.
Наиболее распространенный тип соединения между корпусом и оправкой включает в себя довольно большую цилиндрическую деталь в центре (для расположения корпуса концентрично относительно оси шпинделя). оправка) и два выступа или выступа, которые приводят в движение гильзу с принудительным зацеплением (например, кулачковая муфта ). Внутри центральной цилиндрической области один или несколько винтов с головкой под торцевой ключ крепят корпус к оправке.
Другой тип крепления оболочки - это просто мелкая резьба большого диаметра. Затем кожух навинчивается на оправку так же, как задние пластины патрона токарного станка старого образца навинчиваются на шпиндель токарного станка. Этот метод обычно используется на 2-дюймовых или 3-дюймовых расточных головках, используемых на коленных фрезах. Как и в случае с патронами для токарных станков с резьбовым шпинделем, этот способ монтажа требует, чтобы резец выполнял резку только в одном направлении вращения. Обычно (то есть с правой ориентацией спирали) это означает только M03, никогда не M04, или, в терминологии до ЧПУ, «только вперед, никогда не назад». Можно использовать левую резьбу, если нужен режим использования, включающий противоположные направления (т.е. только M04, никогда M03).
Несмотря на то, что существует множество различных типов фрез, понимание стружкообразования является фундаментальным для использования любого из них. Когда фреза вращается, в нее подается материал, который нужно разрезать, и каждый зуб фрезы отрезает небольшую стружку материала. Достижение правильного размера чипа имеет решающее значение. Размер этого чипа зависит от нескольких переменных.
Машинисту нужны три значения: S, Fи Глубина, когда решает, как резать новый материал с помощью новый инструмент. Однако ему, вероятно, будут предоставлены значения Vcи Fzот производителя инструмента. S и F могут быть вычислены из них:
Скорость шпинделя | Скорость подачи |
---|---|
Глядя на формулу для скорости шпинделя S, можно видеть, что для более крупных инструментов требуется более низкая частота вращения шпинделя, в то время как для небольших инструментов можно использовать более высокие скорости. | Формула для скорости подачи F показывает, что увеличение S или z дает более высокую скорость подачи. Таким образом, машинисты могут выбрать инструмент с наибольшим количеством зубьев, который все еще может выдерживать нагрузку стружки. |
Фреза может резать в двух направлениях, иногда называемых обычными, или восходящими, и восходящими, или нижними.
Местоположение фрезы - это вопрос о том, где разместить фрезу, чтобы добиться желаемого контура (геометрии) заготовки при ненулевом размере фрезы. Наиболее распространенным примером является компенсация радиуса фрезы (CRC) для концевых фрез , где центральная линия инструмента будет смещена от целевой позиции вектором , расстояние которого равно радиусу фрезы. и чье направление определяется разделением влево / вправо, набор высоты / обычный, вверх / вниз. В большинстве реализаций G-кода, это от G40 до G42, которые управляют CRC (отмена G40, G41 влево / подъем, G42 вправо / обычный). Значения радиуса для каждого инструмента вводятся в регистры смещения оператором ЧПУ или машинистом, который затем настраивает их во время производства, чтобы сохранить конечные размеры в пределах допуска. Расположение фрезы для трехмерного контура при 3-, 4- или 5-осевом фрезеровании шаровой фрезой легко определяется программным обеспечением CAM, а не ручным программированием. Обычно выходной вектор CAM подвергается постобработке в G-код программой постпроцессора, которая адаптирована к конкретной модели управления ЧПУ. Некоторые более поздние модели ЧПУ принимают векторный выходной сигнал напрямую и сами выполняют преобразование во входные сервоприводы.
Еще одним важным качеством фрезы, которое следует учитывать, является ее способность справляться с стружкой, образующейся в процессе резки. Если стружка не удаляется так быстро, как образуется, канавки забиваются и препятствуют эффективной резке инструмента, вызывая вибрацию, износ инструмента и перегрев. На удаление стружки влияет несколько факторов, включая глубину и угол наклона канавок, размер и форму стружки, поток охлаждающей жидкости и окружающий материал. Это может быть трудно предсказать, но хороший машинист будет следить за накоплением стружки и корректировать условия фрезерования, если это наблюдается.
Выбор фрезы - непростая задача. Есть много вариантов, мнений и знаний, которые следует учитывать, но, по сути, машинист пытается выбрать инструмент, который будет резать материал в соответствии с требуемыми спецификациями с наименьшими затратами. Стоимость работы - это комбинация цены инструмента, времени, затрачиваемого на фрезерный станок, и времени, затрачиваемого машинистом. Часто для работ с большим количеством деталей и нескольких дней обработки стоимость инструмента является самой низкой из трех.
История фрезерных станков тесно связана с историей фрезерных станков. Фрезерование эволюционировало из ротационной опиловки, поэтому существует непрерывное развитие между самыми ранними известными фрезами, такими как Jacques de Vaucanson примерно 1760-х или 1770-х годов, через фрезы пионеров фрезерования 1810-х годов. до 1850-х годов (Уитни, Норт, Джонсон, Нэсмит и др.) до резчиков, разработанных Джозефом Р. Брауном из Brown Sharpe в 1860-х годах, которые считались прорывом в прошлое из-за их большого шага вперед в увеличении шероховатости зубьев и геометрии, которая позволяла выполнять последовательную заточку без потери зазора (грабли, боковые грабли и т. Д.). Де Фрис (1910) писал: «Эта революция в науке о фрезерах произошла в Штатах примерно в 1870 году и стала широко известна в Европе во время выставки в Вене в 1873 году. Как бы странно это ни звучало. Теперь кажется, что этот тип резака получил повсеместное распространение, и его неоспоримое превосходство над старым европейским типом больше не вызывает сомнений, к нему относились очень недоверчиво, а европейские эксперты были очень сдержанны в своих суждениях. Даже мы сами можем помнить, что после грубого был представлен наклонный резак, некоторые очень умные и в остальном проницательные эксперты и инженеры отнеслись к новому режущему инструменту, часто качая головой. Однако, когда Всемирная выставка в Филадельфии в 1876 году была выставлена на Европейские специалисты нашли универсальное и разностороннее применение фрезы для крупного шага, превзошедшее даже самые оптимистичные ожидания, самые дальновидные инженеры тогда убедились в огромных преимуществах. Таким образом, применение нового типа открылось для металлообрабатывающей промышленности, и с тех пор американский тип продвигался, сначала медленно, но позже быстрыми шагами ».
Woodbury приводит ссылки на патенты на различные достижения в конструкции фрезы, в том числе неравномерное расстояние между зубьями (1867 г.), формы вставляемых зубьев (1872 г.), спиральная канавка для разрыва резания (1881 г.) и другие. Он также приводит цитату о том, как появление вертикальных фрез привело к более широкому использованию концевых фрез и фрез.
Научное исследование Хольца и Де Лиу из компании Cincinnati Milling Machine Company сделало зубы еще более грубыми и действительно для фрез what FW Тейлор сделал для одноточечных резцов своими знаменитыми научными исследованиями по огранке.
На Викискладе есть материалы, относящиеся к фрезерованию Heads. |