Фреза со сменными пластинами

Фрезы для торцевого фрезерования – особенности многолезвийного инструмента

Торцевое фрезерование (ТФ) металлических изделий выполняется при помощи специальных фрез, которые представляют собой многолезвийный режущий инструмент в форме тела вращения, оснащенный специальными зубьями.

Фрезы и резцы со сменными пластинами бросают вызов твердосплавному инструменту

Фрезы и резцы со сменными пластинами – это инструмент состоящий из державки, сменных режущих элементов, а также крепежа. Подобными пластинами оснащаются токарные резцы, фрезы, а также инструмент для фрезеровки канавок и выполнения резьб. Резцы со сменными пластинами подходят для выполнения работ по обработке титана, закаленных сталей, не говоря уже про алюминий. Цельные твердосплавные инструменты традиционно доминируют на рынке для сверления отверстий диаметром до 20 мм. Производителям инструментов со сменными пластинами традиционно не удавалось проникнуть в эту «крепость», однако в этот раз индексируемые инструменты бросают вызов твердому карбиду при выполнении малых отверстий и на это есть причины.

Несколько важных факторов способствуют общему убеждению, что твердосплавные инструменты являются лучшим выбором при поиске надежного инструмента, один из них – точность станочного инструмента. Точность твердосплавного станочного инструмента выгодно отличается от точности фрез и резцов со сменными пластинами, особенно для концевых фрез малого диаметра. Однако для инструмента малого диаметра критическим является радиальное биение фрезы во время фрезеровки детали, влияющее на срок службы инструмента.

Индексируемый инструмент содержит корпус инструмента; сменные вставки; и механические детали, такие как зажимные винты и клинья, которые крепят вставки в корпусе. Уменьшение диаметра инструмента требует уменьшения размеров сборочных компонентов. Уменьшение размера крепежных элементов ослабляет их прочность, и инструмент становится неспособным противостоять режущим нагрузкам. Это серьезно ограничивает применение инструмента, и любое дальнейшее уменьшение может привести к ухудшению всей конструкции фрезы по металлу.

Цены на инструмент малых размеров часто бывают высокими, что добавляет ощутимые ограничения инструменту со сменными пластинами в диапазоне малого диаметра.

1 Важная информация о торцевом инструменте

Такие фрезы для ТФ (смотрите чертеж) используются на фрезерных станках для обработки ступенчатых и плоских поверхностей. Каждый отдельный зуб этого инструмента является стандартным резцом, причем его режущие кромки размещены на торцевой поверхности. При вращении фрезы на агрегате для фрезерования ее зубья взаимодействуют с обрабатываемой деталью по очереди. Благодаря этому заготовка обрабатывается максимально эффективно и равномерно.

Ось рассматриваемого инструмента по отношению к плоскости изделия, подвергаемого фрезерованию (чертеж), располагается перпендикулярно. При этом ключевую режущую нагрузку выполняют боковые рабочие кромки фрезы (они находятся на наружной поверхности).

Торцевой многолезвийный инструмент характеризуется высокой степенью жесткости. Кроме того, жестким является и его закрепление в шпинделе фрезерной установки (посмотрите на чертеж, чтобы понять, о чем идет речь). За счет этого режущие приспособления для ТФ обеспечивают повышенную производительность работ по металлу, если сравнивать их с распространенными цилиндрическими фрезами. При использовании торцевого инструмента важно лишь грамотно подобрать жидкость для его охлаждения и смазки, чтобы он служил долго, не теряя своих особых режущих свойств.

Даже при малых показателях припуска (обратите внимание на чертеж) фрезы для ТФ гарантируют плавную обработку изделия.

Это связано с тем, что профилирующими элементами такого инструмента являются вершины кромок зубьев, а вспомогательная роль отводится торцевым кромкам. Последние могут иметь практически любую конфигурацию – от окружности до ломаной под разными углами линии.

Сменные пластины как удобная опция инструмента

Индексируемые инструменты обладают рядом явных преимуществ. Во многих случаях, особенно при черновой обработке, замена изношенной режущей кромки путем простой замены пластины дает экономические преимущества по сравнению с необходимостью замены целого инструмента. Кроме того, нет необходимости тратить время и ресурсы на шлифовку и повторную заточку изношенных цельных фрез.

Производители инструментов добились значительных успехов в разработке надежных фрез и резцов со сменными пластинами, которые могут быть коммерчески жизнеспособными при малых диаметрах. Работа в этом направлении уже дала результаты, и сборные фрезы и сверла со сменными режущими головками оказываются реальной альтернативой твердосплавным инструментам.

Инструмент с пластинами становится конкурентоспособным

Внедрение инструментов со сменными твердосплавными режущими головками означает изменение фокуса. Два примера этой концепции – фрезерная линия Iscar Multi-Master и свёрла ChamDrill. Характеристики производительности и точности позволили сделать инструмент со сменными пластинами более функционально конкурентоспособными по сравнению с твердосплавными фрезами и свёрлами. Универсальность подхода, при котором головка может быть установлена ​​в разных корпусах, и наоборот, один корпус может нести разные головки, облегчает различные монтажные комбинации и способствует уменьшению количества элементов в инструменте.

Другим важным конструктивным моментом инструмента со сменными пластинами является то, что изношенные головка или пластина не требуют затрат времени на настройку нового инструмента и могут быть заменены, пока инструмент еще зажат в шпинделе фрезерного станка ЧПУ. Это экономит время и, следовательно, снижает производственные затраты. Напротив, замена изношенной твердосплавной фрезы или сверла неизбежно ведет к новой процедуре настройки станка ЧПУ. Индексируемые инструменты имеют особенности конструкции и явные достоинства в диапазоне диаметров, который здесь обсуждается.

Минимальный диаметр фрезерных головок Multi-Master, например, составляет 5 мм, а диаметр сверлильных головок SumoCham – 6 мм, в то время как комбинированные зенковочные головки Multi-Master для сверления имеют диаметр 1 мм. В пределах определенного диапазона малого диаметра индексируемые фрезы и резцы со сменными пластинами могут предложить такие преимущества точности и производительности, которые будут конкурировать с традиционными твердосплавными инструментами.

3 Основные положения ГОСТ 26595–85

Данный стандарт содержит описание лево- и праворежущих фрез для ТФ со вставками, которые регулируются либо не регулируются в осевом направлении, и оснащаются минералокерамическими или твердосплавными сменными пластинами (см. чертеж). ГОСТ 26595–85 распространяется также на инструменты с пластинами, имеющими особый износостойкий слой, и на фрезы со сменными пластинами из твердых сплавов, не содержащих вольфрам. С помощью последних фрезеруют изделия и чугуна, легированных и конструкционных сталей.

Фрезы для ТФ по ГОСТ 26595–85 изготавливаются трех типов:

• инструмент, фиксируемый на оправках – Тип А и Тип В;
• инструмент, фиксируемый на шпинделе – Тип С.

Отличия между фрезами разных типов демонстрируют чертежи. Торцевой инструмент со сменными пластинами по ГОСТ маркируется следующим образом – от 2214–0351 до 2214–0532. Поле допуска инструмента варьируется в пределах 50–500 мм. Форма пластин может быть круглой, пяти-, четырех- и трехгранной. Производители без предзаказа выпускают праворежущий инструмент. Если клиенту требуются леворежущие фрезы со сменными пластинами, он должен заранее согласовать свой заказ с предприятием.

Крепление пластин по ГОСТ 26595–85 выполняется по разным схемам (представлен чертеж). Четырех- и трехгранные пластинки фиксируются по одной схеме, круглые и пятигранные – по другой. В первом случае используется два клина, опора, корпус инструмента, непосредственно пластина и специальная вставка. Вторая схема с механическим креплением пластинок предполагает использование втулки либо кольца, корпуса, пружины, державки, штифта и болта.

Первая схема с механическим креплением элементов фрезы рассчитана на инструмент для ТФ сечением от 100 до 500, вторая – на фрезы сечением 50–80 мм. В ГОСТ 26595–85 в таблицах даются советы по монтажу фрез с механическим креплением с указанием рекомендованных величин пластин.

Также в ГОСТ имеются приложения с информацией справочного характера. С ее помощью можно самостоятельно определить сечение режущей части фрезы в конкретной точке обработки заготовки, показатель ее главного угла и высоты.

Выбирая торцевые алмазные фрезы и другие виды многолезвийного инструмента для ТФ, старайтесь приобретать приспособления от известных производителей, которые четко придерживаются требований Государственных стандартов при их изготовлении. В этом случае никаких проблем с обработкой изделий у вас не возникнет.

Крепление сменных многогранных пластин

Iscar недавно представила новую линейку малых индексируемых инструментов в рамках своей новой линейки LOGIQ. Компания предлагает несколько групп фрез с номинальным диаметром до 20 мм. Эти фрезы с индексируемым диаметром от 8 до 16 мм вызывают наибольший интерес. Они имеют общие особенности, например – резец это многогранная сменная пластина треугольной формы с тремя режущими кромками, а механическая часть установки, которая фиксирует пластины, представляет собой винт. Эти фрезы устанавливаются на станки с ЧПУ и предназначены для обычного фрезерования или фрезерования с быстрой подачей. Но на этом сходство заканчивается, и начинается разница.

В то время как дизайн семейств фрез Heli3Mill и Micro3Feed для инструментов диаметром от 10 до 16 мм соответствует классическому принципу закрепления сменной пластины с помощью зажимного винта через центральное отверстие пластины, семейства NanMill и NanFeed для инструментов диаметром 8-10 мм обладают другой конструкцией. В пределах такого небольшого диапазона диаметров центральный зажимной винт сменной пластины для фрезы, как отмечалось ранее, не обеспечивает приемлемого удержания. В новой конструкции винт расположен над пластиной, а головка винта играет роль клина (рис. 1).

Рис. 1. Сверло со сменной головкой

Такой подход создаёт надежное и жесткое закрепление, обеспечивает долговечную однородную структуру вкладыша без отверстия и позволяет быстро и просто выполнять замену пластины. Предполагается, что эти новые виды фрез и резцов со сменными пластинами для станков ЧПУ будут особенно эффективны при производстве небольших деталей и при обработке малых полостей и карманов, необходимых в промышленных секторах, таких как изготовление штампов и микро форм для литья, а также при производстве миниатюрных компонентов.