Что такое концевое фрезерование? Виды, применение и выбор инструмента

Фрезерование торцов является основным процессом в обработка на станках с ЧПУ и основная часть любого профессионального Услуги фрезерной обработки с ЧПУ. Он вырезает пазы, карманы, уступы и трёхмерные формы в металлических или пластиковых деталях. Когда вашей детали требуется нечто большее, чем просто плоские поверхности, например, пазы или изогнутые поверхности, концевое фрезерование часто является лучшим выбором. Многие шпоночные пазы, карманы и сложные элементы изготавливаются именно таким способом.

В этой статье рассматриваются три важных вопроса:

• Что такое концевое фрезерование и какие особенности оно позволяет получить?
• Какие типы концевых фрез распространены и для чего они используются?
• Как выбрать правильную концевую фрезу для вашей работы?

Что такое концевое фрезерование?

Для торцевого фрезерования используется вращающийся инструмент, называемый концевой фрезой. Этот инструмент снимает материал как прямым, так и боковым врезанием. Он создаёт пазы, карманы, уступы и трёхмерные формы. Торцевое фрезерование отличается тем, что в основном сглаживает большие поверхности. Концевая фреза может двигаться в разных направлениях, что позволяет создавать больше форм.

В станке с ЧПУ концевая фреза устанавливается в шпиндель. Деталь закрепляется на столе. Программа ЧПУ перемещает инструмент по осям X, Y и Z. При использовании правильного инструмента торцевое фрезерование может обеспечивать очень жёсткие допуски. Точность обработки деталей может достигать ±0,002 мм. Этот процесс также обеспечивает высокое качество поверхности. Он применяется в таких областях, как аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, медицина и электроника.

Как работает процесс концевого фрезерования

Фрезерование торцов выполняется по заданному плану. Этот план сочетает в себе траекторию инструмента с такими настройками, как скорость шпинделя, подача и глубина резания. Станок снимает материал слой за слоем. Программа указывает концевой фрезе направление движения, скорость вращения и глубину резания. Станок делает всё остальное.

Вот обычный рабочий процесс:

1. Дизайн и CAM: Создайте модель детали в САПР. Затем используйте CAM-систему для создания траекторий обработки (прорезки пазов, контурной обработки и т. д.).
2. Программирование: CAM создает G-код. G-код задает скорость шпинделя, скорость подачи и глубину резания.
3. Настраивать: Установите концевую фрезу в держатель. Закрепите деталь в тисках. Задайте координаты обработки с помощью щупа или вручную.
4. Резка: Шпиндель вращает концевую фрезу. ЧПУ перемещает деталь или инструмент по траектории. Режущие кромки создают стружку, которая выходит через канавки.
5. Осмотр: Проверьте размеры ключей и качество обработки поверхности. При необходимости выполните дополнительные чистовые проходы.

Используйте охлаждающую жидкость для снижения температуры и уменьшения трения. Это продлит срок службы инструментов, особенно при глубокой резке или обработке твёрдых материалов. Удаление стружки из зоны реза также важно. Скопление стружки может привести к поломке инструментов и повреждению заготовки.

Ключевые части концевой фрезы и основная терминология

Концевая фреза — это вращающийся инструмент, предназначенный как для врезного, так и для бокового резания. Её детали разработаны для удаления стружки и обеспечения жёсткости. Знание каждой детали поможет вам выбрать правильный инструмент.

Основные части:

• Шэнк: Длинная задняя часть, которая вставляется в держатель. Её размер влияет на жёсткость инструмента.
• Флейты: Спиральные канавки, которые режут и отводят стружку.
• Режущие кромки (губки): Острые части, которые режут материал. Они расположены на торце и по бокам.
• Угол наклона винтовой линии: Наклон канавки по отношению к длине инструмента. От этого зависит плавность реза и прочность инструмента.
• Основной: Твёрдый центр. Более толстый сердечник делает инструмент жёстче, но меньше места для стружки.

Вы также можете увидеть эти термины:

• Скорость резки: Скорость перемещения режущей кромки по детали (измеряется в м/мин или sfm).
• Скорость подачи: Скорость перемещения инструмента по заготовке (в мм/мин или дюймах/мин).
• Осевая глубина резания (ap): Насколько глубоко инструмент режет при каждом проходе вниз.
• Радиальная ширина реза (ae): Ширина реза при боковом перемещении инструмента.

Правильное сочетание этих настроек обеспечит быстрое и равномерное фрезерование, а также длительный срок службы инструмента.

Основные типы концевых фрез и их типичное применение

Концевые фрезы бывают разных типов. Каждый тип лучше всего подходит для определённых материалов, задач или форм. Ниже представлены наиболее распространённые типы.

Фрезы квадратные концевые

Квадратные концевые фрезы имеют плоскую режущую кромку. Они обеспечивают плоскую режущую кромку и острые углы 90°. Они используются для обработки пазов, бокового фрезерования, обработки карманов и торцевой обработки. Эти концевые фрезы лучше всего подходят для обработки плоских поверхностей и прямых кромок стали, алюминия или пластика. Они не подходят для сглаживания объёмных деталей. Острые углы могут сколоть твердый материал.

Шариковые концевые фрезы

Сферические концевые фрезы имеют закруглённый кончик. Они создают плавные изгибы, а не острые углы. Они идеально подходят для трёхмерного контурирования и детальной обработки, например, для форм или лопаток. Они неэффективны для обработки поверхностей с плоским дном. Центральная часть сферической фрезы вращается медленно, поэтому она может тереться, а не резать.

Концевые фрезы с радиусом угла

Фрезы с радиусным скруглением углов выглядят как квадратные фрезы, но имеют закруглённые углы. Небольшой радиус делает кромку прочнее. Это помогает предотвратить сколы и продлевает срок службы инструмента. Используйте их, если вам не нужны идеально острые углы, особенно для прочных конструкционных деталей или при получистовой обработке.

Черновые концевые фрезы

Черновые концевые фрезы имеют зубчатые кромки. Резьба дробит стружку на мелкие фрагменты. Эти инструменты предназначены для быстрого снятия больших объёмов материала, а не для чистовой обработки. Они хорошо подходят для обработки толстых пластин и крупных металлических блоков. После обработки получается грубая поверхность, поэтому для финишной обработки поверхности используйте обычную концевую фрезу.

Специальные концевые фрезы

Специальные концевые фрезы имеют специальную форму для обработки особых деталей. Некоторые типы концевых фрез — конические, фрезы типа «ласточкин хвост» или гравировальные. Конические фрезы создают наклонные грани в полостях. Фрезы типа «ласточкин хвост» используются для обработки замковых соединений. Эти инструменты отлично подходят для деталей, изготовленных вручную. компания быстрого прототипирования, например, Yonglihao Machinery, особенно когда стандартные концевые фрезы не подходят для определённых участков. Используйте их только при необходимости обработки определённых деталей.

Как выбрать правильную концевую фрезу для вашей работы

Выбор правильной концевой фрезы подразумевает подбор материала, этапа обработки и геометрии инструмента для эффективной резки и долговечности. Чтобы сделать правильный выбор, следуйте этим четырём шагам.

1. Знайте материал вашей заготовки

• Для алюминия: выберите концевые фрезы с 2–3 канавками и большим углом наклона спирали.
• Для стали: используйте твердосплавные концевые фрезы с 3–4 канавками.
• Для нержавеющей стали: используйте 4 или более канавок и прочные износостойкие покрытия.

2. Определите этап обработки.

• Для черновой обработки: используйте большую глубину резания и прочную концевую фрезу.
• Для отделки: используйте более мелкие насечки, больше канавок и сосредоточьтесь на гладких поверхностях.

3. Выберите количество канавок для удаления стружки и повышения прочности инструмента.

• 2–3 канавки: наилучшее удаление стружки с алюминия и пластика.
• 4+ канавки: повышенная жесткость, подходит для стали, бокового фрезерования.

4. Проверьте размер инструмента, радиус действия и покрытие.

• Выступ инструмента должен быть коротким, чтобы избежать его изгиба и вибрации.
• Для глубоких отверстий или полостей старайтесь использовать инструменты разных размеров.
• Используйте покрытия, такие как TiN или TiAlN, для тяжёлых или горячих работ. Избегайте некоторых покрытий для алюминия, чтобы предотвратить сваривание стружки.

Мини-контрольный список перед резкой

• Диаметр инструмента и длина канавки позволяют вам достать нужную деталь, не выдвигаясь слишком далеко.
• Материал инструмента и покрытие соответствуют вашей детали.
• На этапах черновой и чистовой обработки используйте правильные инструменты.
• Число канавок способствует как удалению стружки, так и повышению прочности.
• Конструкция достаточно жесткая для запланированных вами разрезов.

Дополнительное чтение: Как выбрать режущие инструменты для обработки на станках с ЧПУ?

Преимущества, ограничения и случаи применения концевого фрезерования

Концевое фрезерование лучше всего подходит для обработки деталей с высокой степенью детализации, внутренних элементов или трёхмерных форм. Главное преимущество — гибкость. Один станок с ЧПУ и несколько концевых фрез позволяют создать большинство элементов.

Преимущества:

• Создает прорези, карманы, ступеньки и трехмерные фигуры.
• Работает со многими материалами, мягкими и твердыми.
• Обеспечивает высокую точность и гладкость поверхности.
• Прекрасно работает с современным программным обеспечением CAM для планирования траекторий инструмента.

Ограничения:

• Не так быстро, как торцевое фрезерование для больших плоских поверхностей.
• Может издавать звуки, если вы засунете руку глубоко или возьмете длинный инструмент.
• Если не контролировать тепло и стружку, они могут стать причиной проблем.

По сравнению с другими видами обработки:

• Торцевое фрезерование лучше всего подходит для обработки больших плоских поверхностей, но им нельзя обрабатывать пазы или глубокие элементы.
• Сверление — самый быстрый способ сделать круглые отверстия, но не может боковое фрезерование или создавать формы. Концевое фрезерование необходимо для деталей, которые не являются просто отверстиями.

Выбирайте торцевое фрезерование, если хотите быстро выровнять большую поверхность. Используйте сверление для плоских отверстий. Концевое фрезерование подходит практически для всех деталей с высокой детализацией.

Заключение

Концевое фрезерование — это основной процесс, лежащий в основе большинства функциональных деталей обрабатываемых деталей: от шпоночных пазов и карманов до сложных трехмерных полостей. Для эффективного использования этого процесса необходимо прежде всего понимать, что такое концевая фреза, чем отличаются распространенные типы и как согласовывать выбор инструмента с материалом и этапом обработки.

Практический рабочий процесс выглядит следующим образом:

• Определите, какая операция наиболее подходит для данного элемента: концевое фрезерование, торцевое фрезерование или сверление.
• Выберите тип концевой фрезы и количество зубьев в зависимости от материала, а также от того, выполняется ли черновая или чистовая обработка.
• Отрегулируйте вылет, крепление заготовки и параметры для обеспечения жесткости, отвода стружки и контроля температуры, а также проверьте с помощью коротких тестовых проходов.

При повторном использовании эти решения становятся интуитивно понятным процессом и помогают вам планировать операции концевого фрезерования, которые являются стабильными, предсказуемыми и экономичными.

Часто задаваемые вопросы

Что определяет, какую концевую фрезу мне следует использовать?

Обратите внимание на материал детали, особенности обработки и тип обработки: черновая или чистовая. Фрезы с квадратным концом подходят для обработки пазов в стали. Фрезы со сферическим концом лучше всего подходят для обработки криволинейных форм и пресс-форм. Также важны количество зубьев, вылет и покрытие.

Как количество канавок влияет на работу концевой фрезы?

Большее количество канавок обеспечивает более качественную отделку и более прочный инструмент. Меньшее количество канавок обеспечивает лучший отвод стружки. Для алюминия или пластика используйте 2 или 3 канавки. Для стали — 4 или более.

Когда использовать концевую фрезу с угловым радиусом, а не квадратную?

Используйте угловой радиус, если вам нужны более прочные углы без острых кромок. Небольшой скруглённый угол снижает напряжение и продлевает срок службы инструмента, особенно при обработке прочных сталей. Для чертежей, где требуется действительно острый угол, необходима фреза с квадратным торцом.

Чем отличаются твердосплавные и быстрорежущие концевые фрезы?

Концевые фрезы из твердого сплава прочнее и лучше выдерживают нагрев, чем фрезы из быстрорежущей стали (HSS). Это обеспечивает более высокую скорость резания и более длительный срок службы инструмента. Используйте их для обработки стали или обработки твёрдых материалов. Инструменты из быстрорежущей стали (HSS) более устойчивы к ударным нагрузкам и дешевле, поэтому подходят для обработки мягких материалов или медленной резки.

В чем заключаются лучшие свойства шаровых концевых фрез и когда следует избегать их использования?

Сферические концевые фрезы хорошо подходят для обработки трёхмерных поверхностей и плавных изгибов, например, в пресс-формах. Они плохо подходят для обработки плоских поверхностей или острых углублений. Центральная часть вращается медленно, поэтому без правильной настройки фрезы могут тереться, не обеспечивая резку.