Особенности фрез по металлу, режущий инструмент, обработка чугуна

Чтобы работать со стальными заготовками, для получения требуемой формы машиностроительное производство широко применяет фрезерное оборудование. Используя специальные фрезы для обработки металла, удаётся получить деталь, полностью соответствующую инженерным разработкам. Разнообразные типы фрез позволяют проводить обработку деталей самой сложной формы.

Классификация фрез

В заводских цехах можно встретить фрезерные станки самого разного назначения. Они отличаются своей конструкцией, направлением подачи инструмента, оригинальными деталями, которые подразделяются на несколько видов:

  • Прямолинейные.
  • Вращательные.
  • Винтовые.

В принципе, оснастка состоит из нескольких резцов, которые изготовлены из очень твёрдого металла. Её большое разнообразие позволяет подобрать нужную форму и материал, чтобы провести фрезерование наиболее труднодоступных мест детали.

При классификации учитываются определённые технические характеристики:

  • Расположение резцов.
  • Конструкция зубьев и их направление.
  • Вид фрезы — цельная, сборная.
  • Крепление резцов.
  • Материал режущей части.

Конструктивные отличия

Оснастка фрезерного станка в зависимости от своего назначения подразделяется на несколько видов. В большинстве случаев используют дисковые системы. Они предназначены для выполнения нескольких технологических операций:

  • Обрезка.
  • Обработка пазов и канавок.
  • Снятие фасок.
  • Торцевание.

Такой оснасткой фрезеровщик легко выполняет обработку чугуна на фрезерном станке. Обычно режущие кромки находятся на одной стороне. В случае необходимости инструмент может иметь двухсторонние резцы. Для каждого вида обработки подбирается размер зуба, подгоняется его форма.

Дисковые фрезы из твердосплавного материала можно эксплуатировать в особо экстремальных условиях. Фрезеровка чугуна выполняется быстро с точной выдержкой всех конструкционных допусков.

Эта фрезерная оснастка подразделяется на несколько видов. Каждый имеет конкретное назначение:

  • Пазовые.
  • Отрезные.
  • Прорезные.

Такое разнообразие станковой оснастки позволяет обрабатывать металлические детали с любой стороны.

Торцевая конструкция

Предназначена для работы с плоскими или многоступенчатыми поверхностями. Главной рабочей частью является торцевая часть. Поэтому ось вращения всегда направлена под углом 90 градусов относительно обрабатываемой поверхности. Этот вид инструмента отличается своим большим весом. Поэтому в нём используются в качестве резцов сменные пластины. Благодаря большому числу зубьев обработка поверхности может проводиться на большой скорости, причём инструмент будет двигаться плавно, без вибрации.

Цилиндрическая система

Инструмент оснащается зубьями различного вида. Они делаются прямыми или имеют винтовую поверхность. Фрезы круглые по металлу, имеющие прямые зубья, созданы для обработки довольно узких плоскостей. Все винтовые инструменты всегда работают очень плавно, поэтому их считают универсальными. Они используются для всевозможных технологических операций. Чтобы погасить большие осевые усилия при обработке винтовым инструментом, пользуются сдвоенными механизмами. У них зубья имеют разный угол наклона. Такая конструкция помогает уравновесить осевые нагрузки.

Для обработки уступов, прорезки канавок устанавливают цилиндрические рашпильные фрезы, так называемые кукурузники.

Угловые конструкции

Торцевая часть у такого инструмента позволяет обрабатывать наклонные поверхности. Оснастка свободно справляется с угловыми пазами, может обрабатывать конические поверхности.

Чтобы прорезать стружечные канавки, применяют несколько видов угловой оснастки:

  • Одноугловые.
  • Двухугловые.

Они отличаются только местом нахождения режущей кромки. На первой она расположена только на одном конусе. У второй режущая часть располагается на совмещённом конусе.

Если пазы имеют боковые поверхности с небольшим уклоном, обработка проводится одноугловым инструментом, так называемым ласточкиным хвостом.

Концевая система

Этот инструмент имеет ещё одно название — пальчиковый. Он позволяет создавать выемки и пазы.

Классификация концевых фрез, проводится по нескольким параметрам:

  • Монолитные.
  • Имеют припаянные резцы.
  • Вид хвостовика.
  • Размер зуба — мелкий, крупный.

Твердосплавный концевой инструмент, применяется для обработки чугуна, а также различных твёрдых металлов.

Специальная оснастка

Фасонные фрезы по металлу были специально разработаны для обработки различных поверхностей сложной формы. Обычно их используют для деталей, у которых длина гораздо больше ширины или наоборот. Недостатком фасонной фрезы, имеющей затылованный угол, считается сложная заточка.

Червячная фреза

Во время работы инструмент обкатывается по поверхности заготовки, причём касается плоскости только одной точкой. Такая оснастка подразделяется на несколько видов:

  • Сборная.
  • Цельная.
  • Левая.
  • Правая.
  • Многозаходная.

Кольцевые фрезы

Этим инструментом выполняется сверление отверстий. Скорость резания намного превышает обработку обычными спиральными свёрлами.

Для бытовых условий существует сверло-фреза. Этот инструмент предназначен для обработки только стальных заготовок небольшой толщины. Хвостовик фрезы крепится в электродрель. Инструмент не предназначен для работы в ручном фрезере.

Общее представление о чугуне, его видах и обрабатываемости приведены

здесь

, основные рекомендации для токарной обработки чугунов

здесь

. Теперь нашей задачей является рассмотрение фрезерной обработки чугунов.

Главными видами износа при фрезеровании серого чугуна являются абразивный износ по задней поверхности и термотрещины.

Рекомендации для фрезерной обработки чугунов

— Фрезерная обработка методом круговой интерполяции вермикулярного чугуна имеет большую стойкость и производительность, чем растачивание данного чугуна.

— При обработке отпущенного ковкого чугуна наблюдается сниженная стойкость инструмента на 40% и повышенные силы резания на 40% по сравнению с обработкой чугуна с шаровидным графитом.

Черновая обработка чугуна:

— Обработка без СОЖ, для ухода от термотрещин. В случае использования СОЖ для осаждения пыли чугуна, необходимо использовать соответствующие сплавы.

— При появлении выкрашиваний на детали снизить подачу на зуб, для уменьшения срезаемой стружки, а также выбрать более позитивную геометрию.

— Возможно использовать керамические пластины, тогда скорость резания должна быть выше 800 м/мин. Но первым выбором всегда являются твердосплавные пластины.

Чистовая обработка чугуна:

— Берем твердосплавные пластины с тонким покрытием или без покрытия.

— Для высокоскоростного фрезерования серого чугуна можно использовать кубический нитрид бора без СОЖ.

— Возможно использование пластин Wiper, для достижения лучшего качества поверхности.

Режимы резания при фрезеровании чугуна

Как и при токарной обработке на режимы резания чугуна оказывают влияние множество факторов: марка чугуна, жесткость технологической системы, применяемый режущий инструмент и т.д. Необходимо следовать инструкциям каталога инструментов, внимательно учитывая при этом стойкость, так как в каталогах представлены режимы резания на максимальную производительность и минимальную стойкость, для повышения стойкости необходимо применять некоторый понижающий коэффициент к режимам резания.

Да начала необходимо назначать небольшие режимы резания и увеличивать их индивидуально под Ваши конкретные производственные условия. Но, в качестве примера, можно дать следующие режимы резания чугуна.

Чугун с шаровидным графитом

Классификация материала: K3.x

Обрабатываемость ферритного и ферритно-перлитного чугуна с шаровидным графитом очень близка к обрабатываемости низколегированных сталей. В связи с этим при выборе инструментов, сплавов и геометрий пластин можно руководствоваться общими рекомендациями для фрезерования сталей.

Перлитный чугун с шаровидным графитом является более абразивным материалом, поэтому для него рекомендуется использовать сплавы для обработки чугуна.

Для получения оптимальных результатов используйте сплавы с покрытием PVD и СОЖ.

Чугун с вермикулярным графитом (CGI)

Классификация материала: K4.x

Содержание перлита менее 90%

Данный тип чугуна CGI нередко имеет на 80% перлитную структуру и чаще всего подвергается обработке фрезерованием. В качестве типичных деталей можно назвать блоки двигателей, головки блоков цилиндров и выпускные коллекторы.

Рекомендации по выбору фрез аналогичны рекомендациям для серого чугуна. Однако для минимизации риска образования заусенцев на деталях следует выбирать более острую (положительную) геометрию пластин.

Круговое фрезерование может стать отличной альтернативной традиционному растачиванию цилиндров из CGI.​

Отпущенный ковкий чугун (ADI)

Классификация материала: K5.x

Как правило, черновая обработка выполняется в незакалённом состоянии и может быть сравнима с фрезерованием высоколегированной стали.

Напротив, чистовая обработка выполняется по закалённому материалу, который отличается высокой абразивностью. Этот процесс можно сравнить с фрезерованием закалённых сталей группы ISO H. В связи с этим предпочтительно использовать сплавы с высокой стойкостью к абразивному износу.

По сравнению с фрезерованием чугуна с вермикулярным графитом стойкость инструмента при обработке отпущенного ковкого чугуна ниже примерно на 40%, а силы резания – выше примерно на 40%.

Подробнее о различных видах чугуна

Фрезерование цветных металлов

Группа цветных металлов включает не только алюминиевые сплавы, но также сплавы на основе магния, меди и цинка. Обрабатываемость может быть различной, в первую очередь в зависимости от содержания кремния. Самым распространённым типом является доэвтектический алюминий с содержанием кремния ниже 13%.

Алюминий с содержанием кремния ниже 13%

Классификация материала: N1.1-3

Основными видами износа является наростообразование и налипание материала на режущие кромки, что ведёт к образованию заусенцев и ухудшению качества обработанных поверхностей. Для предотвращения появления царапин на поверхностях деталей важное значение имеет нормальное образование и эвакуация стружки.

Рекомендации

Режущая пластина с вставками из PCD

  • Используйте пластины с вставками из PCD и острой, полированной режущей кромкой для хорошего дробления стружки и предотвращения образования наростов.
  • Выбирайте пластины с положительной геометрией и острыми режущими кромками.
  • В отличие от фрезерования других материалов, обработка алюминиевых сплавов должна всегда осуществляться с применением СОЖ. Это позволяет предотвратить налипание материала на режущие кромки и улучшить качество обработанных поверхностей.
    • Содержание кремния < 8%: Используйте СОЖ с концентрацией 5%.
    • Содержание кремния 8–12%: Используйте СОЖ с концентрацией 10%.
    • Содержание кремния > 12%: Используйте СОЖ с концентрацией 15%.
  • Более высокая скорость резания, как правило, способствует улучшению результатов и не оказывает негативного влияния на стойкость инструмента.
  • Рекомендуется выбирать значение hex в диапазоне от 0,10 до 0,20 мм. Слишком низкие значения могут приводить к образованию заусенцев.

Внимание: не допускайте превышения максимальной частоты вращения фрезы.

  • В связи с высокой минутной подачей выполняйте обработку на станках с функцией расчёта траектории на основе упреждающего считывания и анализа кода программы во избежание нарушения размеров.
  • Стойкость инструмента часто ограничивается образованием заусенцев и низким качеством обработанных поверхностей часто. Износ пластин не может являться критерием стойкости инструмента.

Подробнее о цветных металлах