Торцевое фрезерование: этапы операции и виды фрез

О чем речь? Торцевое фрезерование – метод обработки, чаще всего используемый для выравнивания и сглаживания поверхностей. Отличие этого вида от других аналогичных на станках с ЧПУ в том, что оборудование работает перпендикулярно фрезеруемой заготовке.

Что учесть? Результат торцевого фрезерования во многом зависит от правильно подобранного резака. Для подобных работ созданы две группы фрез: на основе геометрии и конструкции. Устанавливаются они на хвостовик или оправу со шпонкой.

Что такое торцевое фрезерование

Торцевое фрезерование относится к очень распространенным и востребованным в настоящее время видам обработки. Для ее выполнения используются разные виды инструментов, благодаря чему есть возможность более точно обрабатывать детали, выбирая наиболее подходящие параметры. Чаще всего такой метод используется для обработки металлических заготовок.

Самую высокую точность обработки можно получить на станках с ЧПУ. Поскольку весь процесс регулируется специальными программами, то количество брака заметно снижается.

Фрезеровка используется для резания металлов, шлифования, гравировки, нанесения узоров, выполнения токарных работ и т. д. Обычно рабочий комплект состоит из нескольких фрез, имеющих вертикальное или горизонтальное расположение. Также обработку можно проводить и под требуемым углом, если использовать соответствующий тип фрез и крепления. Используемые фрезы могут иметь торцевое, цилиндрическое, зубчатое, концевое, фасонное или усложненное исполнение.

Торцевая фреза представляет собой цилиндрический или круглый многогранный резец, на боковых поверхностях корпуса которого находится ряд зубцов.

Каждый зуб — это самостоятельное лезвие, независимо воздействующее на материал по очереди с другими лезвиями. Благодаря такой конструкции торцевые фрезы позволяют добиться большой производительности работы и высокой точности обработки.

Выгодное расположение режущих кромок инструмента дает возможность проводить одномоментную расточку двух плоскостей, расположенных под прямым углом друг к другу. Очевидно, что торцевое фрезерование имеет значительные преимущества.

Особенности торцевых фрез по металлу

Торцевые фрезы по металлу имеют также и другие особенности:

1. Режущие кромки размещаются только с торца. Это является их основным отличием от других типов инструмента. Вершины зубьев участвуют в непосредственной обработке детали, а лишний металл снимается боковыми частями при продольной подаче.
2. Большое количество лезвий, поочередно взаимодействующих с поверхностью заготовки, благодаря чему инструмент имеет большой срок службы.
3. Резцы позволяют проводить обработку граней заготовки под углом, а также работать с вертикальными уступами, если их высота не превышает размер зубьев.
4. Углы, образуемые в процессе обработки, определяются не припусками, а зависят от диаметра фрез.
5. Вращение может осуществляться как в правую, так и в левую сторону, но обработка всегда должна начинаться с краев заготовки.
6. Торцевые фрезы могут быть монолитными, а также иметь конструкцию со сменными лезвиями. В любом из этих вариантов обеспечивается хорошая жесткость всей конструкции, включая крепеж. Это позволяет постоянно поддерживать высокую производительность, особенно если правильно подобрать вид смазки и охлаждающую жидкость.
7. Получение кромок с различной геометрией — это могут быть как окружности, так и ломанные под разными углами линии. Важно, чтобы такая конфигурация способствовала плавному срезанию материала при минимальных припусках.

Отличия торцевого фрезерования от периферийного

Различия между данными видами фрезерования:

1. В торцевом варианте режущий инструмент размещается под прямым углом относительно обрабатываемой детали, а в периферийном — параллельно ей.
2. При торцевой обработке к поверхности материала примыкает кончик фрезы, а при периферийной — о верхнюю часть детали стачиваются стороны фрезы.
3. Торцевое фрезерование предполагает обработку материала плоской поверхностью фрезы, у которой ось расположена перпендикулярно плоскости детали, а при периферийном варианте в процессе участвуют периферийные зубья инструмента.
4. При периферийном варианте зубья находятся только на краях режущего инструмента, а при торцевом — зубья есть не только на краях, но и на торце фрезы.
5. Торцевое фрезерование предполагает, что основное резание идет за счет периферийных зубьев, а торцевые зубья обеспечивают чистовую обработку. Периферийное же фрезерование применяется для работы с плоскими и фасонными поверхностями (зависит от осевого контура инструмента).
6. Торцевое фрезерование можно проводить на оборудовании с любым шпинделем (расположенном вертикально или горизонтально), а периферийное осуществляется только на устройствах с горизонтальным шпинделем.
7. Периферийная обработка лучше подходит для удаления значительного объема материала, а при торцевом фрезеровании можно получить поверхность лучшего качества. Торцевое фрезерование лучше выбирать, если нужно снять небольшой объем материала.

Этапы торцевого фрезерования

Торцевое фрезерование — несложная для понимания процедура. Схема обработки при торцевом фрезеровании состоит из четырех сегментов, часто выделяемых машинистами при работе:

• Расположение заготовки.

Перед началом работы нужно убедиться, что заготовка размещена правильно и хорошо закреплена на столе станка. Желательно прижать заготовку к столу, чтобы предотвратить задержку и вибрации.

• Расположение фрезерного станка.

На этом шаге нужно обеспечить правильное положение станка либо обрабатывающего центра. Фрезерный станок должен сохранять перпендикулярное заготовке положение, чтобы дать возможность верхней части режущего инструмента проводить обработку.

• Настройка скорости шпинделя и скорости подачи.

На этом этапе нужно правильно настроить скорость подачи и скорость перемещения фрезы станком. Эти параметры нужно всегда учитывать и перед началом работы проводить их регулировку до достижения требуемого уровня.

• Обработка.

После того как настройка станка будет успешно завершена, можно начинать процесс фрезерования. На станках с ЧПУ ходом обработки управляет компьютер, так как вы уже заранее ввели код. Он придает заготовке требуемую форму и характеристики.

Виды торцевых фрезерных операций

Процедура торцевого фрезерования часто применяется для получения качественной однородной поверхности в соответствии с запросами клиентов. Машинисты используют различные типы такой обработки:

Общее торцевое фрезерование

Это стандартная манипуляция, не требующая никакого особенного подхода. Однако важную роль в процессе играет угол входа, и лучше всего применять торцевые фрезы, у которых этот показатель равен 45⁰. Рекомендации по оптимизации процедуры:

• Диаметр режущего инструмента должен превышать размер заготовки (не более чем на 20-50 %).
• Точку входа детали нужно смещать от центра, чтобы стружка была более тонкой.
• Важно учитывать размер шпинделя и мощность станка.

Торцевое фрезерование для сложных условий работы

Такой тип обработки используется в больших обрабатывающих центрах для деталей огромного размера. Тяжелые условия работы связанны с удалением большого объема материала на высокой мощности.

Для такой работы лучше всего подойдет фреза с углом входа 60⁰. Высокая скорость резания способствует повышению производительности, так как позволяет обрабатывать больший объем материала.



Рекомендации по оптимизации процесса:

• При замене пластин пользуйтесь перчатками, потому что торцевое фрезерование сопровождается выделением высокой температуры.
• При таком фрезеровании образуется большое количество стружки, в результате чего засоряется рабочее пространство и заполняется траектория резания на детали. Необходимо поддерживать порядок на рабочем месте, поскольку постоянная переточка стружки может укорить износ пластин.

Фрезерование с высокой подачей

Этот режим резания торцевого фрезерования предполагает проведение процедуры на высокой скорости подачи и определенные требования к скорости обработки. Скорость резки, как правило, составляет более 1000 м/мин. Для этого лучше всего использовать фрезы с малыми углами и большой скоростью вращения.

Главный определяющий фактор — степень проникновения, так как от этого зависит скорость подачи материала. Идеальным в этом отношении является угол примерно 10⁰.

Финальная обработка вставками Wiper

Торцевое фрезерование — это оптимальный способ эстетичной отделки поверхности изделия с применением вставок Wiper со стандартной пластиной. Вставки могут иметь разную длину и бывают левосторонние и правосторонние. Они преимущественно используются для обработки поверхности заготовки.

Необходимость использования вставок определяется особенностями стандартной пластины. Если она обеспечивает более интенсивную подачу на оборот, то потребность в использовании вставок будет выше.

Виды фрез

От правильного выбора режущего инструмента для обработки зависит успех всей процедуры торцевого фрезерования. Все торцевые фрезы в зависимости от их конструктивных особенностей и геометрии делятся на два класса.



Классификация фрез для торцевой обработки, основанная на их геометрических характеристиках

• Торцевая фреза с квадратным концом — для этого типа характерен прямой квадратный конец, не имеющий фаски или радиуса. Данные фрезы используются в таких операциях обработки, как профилирование, формирование пазов, погружное резание.
• Торцевая фреза с радиусными напайками — у этого типа инструмента все вершины режущих зубьев имеют заточенный радиус, что позволяет уменьшить ударную нагрузку режущих канавок в процессе фрезеровки, благодаря чему срок работы инструмента продлевается. Но если необходимо получить идеально ровный срез, такие инструменты не подойдут.
• Сферическая торцевая фреза — у таких фрез есть сферическая головка, имеющая радиус в два раза меньший, чем диаметр фрезы. Данный инструмент подходит для обработки сопрягаемых элементов узла, например, полукруглых канавок.
• Торцевая фреза с фаской — такой тип имеет угловую геометрию сторон или концов, угол при этом может быль в диапазоне от 20 до 45⁰. Благодаря этому на кромке обрабатываемой заготовки получается скошенный срез. Такие фрезы обычно применяются для снятия фасок, точечной обработки или устранения заусенцев.

Классификация торцевых фрез в зависимости от их конструктивных особенностей

По этому признаку фрезы делятся на:

• Шелл Миллс.

Насадные фрезы лучше других режущих инструментов подходят для торцевого фрезерования плоских поверхностей. За счет большого количества зубьев и грамотного расположения пластин на кромках такие фрезы позволяют равномерно и качественно обрабатывать детали. Благодаря своей конструкции насадная мельница дает возможность поддерживать постоянную силу резания и регулировать скорость срезания материала.

Эти фрезы успешно используются для фрезерования разнообразных материалов, так как создают ровную обработанную поверхность. Частота замены пластин фрез зависит от типа обрабатываемого материала.

• Конец Миллс.

Эти фрезы оснащены режущими кромками, позволяющими проводить сложную обработку элементов. Концы фрез имеют сложную конфигурацию, благодаря чему с помощью инструмента можно получать пазы, создавать профили и грани на стадии чистовой обработки поверхности детали.

Но для резания больших фрагментов материала концевые фрезы не совсем подходят. Кроме того, они имеют невысокую прочность, поэтому совместимы не со всеми материалами.



• Летучие резаки.

Летучие фрезы, в отличие от насадных и концевых инструментов, имеют единственную пластину и режущую кромку. Однако для получения отличного качества отделки без большого расхода электроэнергии они являются более выгодными.

Такой одноточечный инструмент можно успешно использовать для фрезерования обширных поверхностей, он позволяет сэкономить потребление электричества при работе на малых скоростях. Таким образом, если вам нужно качественно обработать поверхность и уменьшить электропотребление, то летучие фрезы станут лучшим вариантом.

Часто задаваемые вопросы о торцевом фрезеровании

Какие существуют методы торцевого фрезерования?

Обычно торцевое фрезерование на нежестких фрезерных станках проводится способом встречного фрезерования. В этом случае подача стола и скорость резания имеют разную направленность. Однако рекомендуется применять способ попутного фрезерования, когда направленность скорости резания и подачи стола совпадает.

Недостатком встречного фрезерования является то, что в начале процесса обработки режущая кромка не испытывает нагрузки, в результате чего происходит пластическая деформация материала, повышается его прочность, что влечет за собой ускоренный износ пластин.

Как устанавливаются торцевые фрезы?

Фрезы могут быть установлены на хвостовик (концевые) или в оправу со шпонкой (насадные). Эти фрезы хорошо подходят для срезания металла с уступов заготовок, выполненных из чугуна. Оба вида инструментов выполняются из быстрорежущей стали, поэтому имеют повышенную прочность. В обоих случаях фрезы имеют высокую надежность крепления.

Как проводят оценку результата?

Чтобы оценить производительность торцевого фрезерования в разных вариантах, нужно рассчитать, какое количество материала удаляется с поверхности в единицу времени. При этом качество обработки должно быть приемлемым. Для этого умножают ширину фрезерования на глубину обработки и на минутную подачу стола. В итоге получают результат с размерностью 3 мм/мин.

Торцевое фрезерование — это один из видов чистовой обработки материала, используемый обычно при работе на станках с ЧПУ, для удовлетворения различных проектных требований к изделию.

Для разных операций торцевого фрезерования необходимы инструменты, обеспечивающие разную скорость резания и имеющие разные возможности для срезания материала с поверхности детали. Вы должны разбираться в процессе торцевого фрезерования, чтобы подобрать подходящие инструменты и режимы для вашей работы.