Особенности фрезерования различных материалов. Отрезная дисковая фреза – очень прочный и устойчивый к износу инструмент Сталь для изготовления фрезы по металлу

Главным инструментом, предназначенным для обработки самых разных металлических поверхностей, считается фреза. По сути дела, это постоянно вращающееся тело, состоящее из износостойких и очень прочных режущих зубцов. Такой инструмент для обработки металлических поверхностей отличается большим разнообразием.

Это дает возможность проводить работу на очень сложных, труднодоступных местах. На первое место выходит точное определение подачи, которая бывает:

Винтовой;
Поступательно – вращательной.

Материалы и виды фрез

Режущие кромки инструмента могут изготавливаться с применением различных материалов:

Но, базовыми материалами , применяемыми при изготовлении такой оснастки, остаются;

Алмазы;
Быстрорежущая сталь;
Твердые сплавы;
Металлы, повышенной твердости.

Кроме этого, при производстве такого инструмента стала применяться также металлокерамика. Огромное разнообразие инструмента отличается внешним видом. Чаще всего фрезерный станок использует в своей работе инструменты:

Круглые;
Цилиндрические;
Торцевые;
Червячные.

Надо сказать, что цена каждого инструмента сильно отличается. Для выполнения простой обработки поверхности, применяют инструменты по более низкой цене. Инструмент специального назначения, с повышенной твердостью, оцениваются на порядок выше.

Многоликость и большое разнообразие этого инструмента привело к созданию классификатора , в котором учитывается конструкция инструмента и его цена. Итак, они разделены на подвиды;

В зависимости от расположения зубьев . Они могут быть винтовыми, наклонными и прочее. Отличаться;

Заточкой.
Сложностью конструкции. Инструмент может быть сборным или иметь монолитный вид.
Материалом изготовления.

Каждый подвид имеет свою цену, устанавливаемую на заводе изготовителе.

Фрезы по металлу также подразделяются на группы, в зависимости от вида зубьев , что сильно влияет на их цену. Они бывают:

Цельные, сделанные из одного материала;
Сборные, в изготовление используется несколько разных материалов;
Сварные. Несущая часть приварена к основной части.

Этот инструмент применяется для обработки самых разных заготовок. К каждой из них требуется особый подход и автоматизированный станок. Цель фрезерования, метод обработки , разделил фрезы по металлу на разные группы:

Концевые;
Отрезные;
Шпоночные;
Дисковые;
Торцевые.

Намного реже применяются и другие разновидности этого инструмента:

Пазовые;
Угловые;
Остроконечные;
Фасонные;
Затылованные.

Давайте познакомимся с основными группами фрез по металлу более подробно.

Концевые фрезы

Этим инструментом обрабатываются на фрезерном станке стальные заготовки и их комплектующие. Такие фрезы по металлу широко используются на станках мебельного производства и изготовлении строительных деталей.

Концевые фрезы, имеющие конический хвостовик, применяются для технологических операций:

Фрезерования пазов;
Обработке уступов;
Фрезеровке торцов деталей из цветных металлов.

Эта группа фрез, применяется для обработки самых разных видов металлов, прочность которых, не превышает 1000 Н/мм2 . К ним относятся стали:

Конструкционные;
Углеродистые;
Низколегированные.

Концевые фрезы имеют несколько разновидностей:

С хвостовиком в виде конуса;
С большими зубьями, чтобы выполнить предварительную обработку;
С маленькими зубьями, для проведения финишной обработки; Цельные;
Цельные
С коронками:
Фрезы обдирочные, обрабатывают литье или материалы после ковки.

Шпоночные фрезы

Таким инструментом на станке обрабатываются шпоночные пазы. Если применяется конечный хвостовик, проводится обработка латунных деталей и отожженного чугуна . Цена шпоночной фрезы находится в доступном сегменте.

Отрезные фрезы

Были специально разработаны, чтобы работать с металлами высокой прочности. Этот инструмент имеет и другое название – фрезы универсальные.

Они легко справляются с чугуном и металлами средней твердости . Для работы применяются специальные фрезерные станки как автоматические, так и с ЧПУ. Надо сказать, что цена фрезерных станков доступна только крупным промышленным предприятиям.

На производстве используется несколько видов отрезных фрез:

Все отрезные фрезы, в зависимости от габаритов зубьев делятся на подвиды:

Мелкие;
Средние;
Крупные.

Фрезами с крупными зубьями обрабатывают цветные металлы, а другими работают со сталью и чугуном.

Дисковые фрезы трехсторонние

Имеют вставные ножи, с твердосплавными пластинами. Инструмент применяется при обработке пазов металлических деталей . В большинстве случаев, этими инструментами обрабатываются чугунные детали на фрезерных автоматических станках.

Фрезы торцевые

Применяются практически постоянно. С их помощью выполняется обработка любых плоских поверхностей . Совсем недавно конструкция торцевых инструментов, не отличалась сложной геометрией.

Сегодня технология металлообработки вышла на новый уровень. Были разработаны новые инструменты - длинно кромочные фрезы. Они дают возможность обрабатывать очень сложные заготовки на современных фрезерных автоматических станках.

Заготовка получается очень прочной и высокоточной. Такая новинка отличается и высокой ценой.

Червячные

Такой инструмент применяется только в особых случаях. Обработка детали выполняется обкатным методом.

Дисковые

Очень хорошо подходит для прорезки пазов. Дисковая фреза обрезает заготовки , снимает фаски и выполняет другие операции. Инструмент делится на группы:

Расположение режущих граней может быть самым разным. Иногда они располагаются только, с одной стороны, иногда их делают двухсторонними. В зависимости от размера зубьев, фрезы выполняют несколько технологических операций:

Грубая обработка;
Чистовая обработка.

Работать дисковой фрезой можно в самых сложных условиях, например, при высокой вибрации, когда сложно выводить металлическую стружку.

Цилиндрические

Такие фрезы могут быть с винтовыми или прямыми зубьями. Для простых операций, где участок обработки имеет небольшие размеры , пользуются прямозубой фрезой.

Более универсальными считаются винтовые фрезы. В связи с тем, что в некоторых случаях осевые нагрузки достигают больших значений, применение винтовых ограничено углом режущей грани, он не должен превышать 450.

Чтобы проводить обработку в таких ситуациях применяют сдвоенные цилиндрические инструменты.

Материалы, применяемые для изготовления фрез, должны обладать следующими свойствами: высокой твердостью, повышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплостойкостью, высокой механической прочностью.

Для изготовления режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минералокерамику, эльборы, синтетические и естественные алмазы.

Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углеродистые стали следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 (буква У указывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие минимальное количество вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д.

Углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами. Режущие инструменты, изготовленные из такой стали, позволяют вести обработку при температуре в зоне резания до 200-250°С и при скоростях резания в пределах 10-15 м/мин.

Легированная инструментальная сталь по химическому составу отличается от углеродистой инструментальной стали лишь наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия.

Чаще всего для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров применяют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ.

Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300-350°С, скорости резания 20-25 м/мин).

Быстрорежущая инструментальная сталь в отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большей теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550-600°С).

Быстрорежущие стали делятся на стали нормальной производительности (Р18, Р12, Р9, Р18М, Р9М, Р6М5, Р18Ф2) и стали повышенной производительности (Р18Ф2К5, Р9Ф2К5, Р9Ф2К10, Р9Ф5, Р14Ф4, Р6МЗ, Р10Ф5К5 и др.), легированные кобальтом (К), ванадием (Ф) и молибденом (М).

Из быстрорежущих сталей нормальной производительности лучшей является сталь Р18, которая легко обрабатывается шлифованием и малочувствительная к прижогам.

Стали повышенной производительности обладают более высокими красностойкостью и режущими свойствами. Быстрорежущая сталь нормальной производительности может работать при скоростях резания до 60 м/мин и выше, а повышенной производительности - до 100 м/мин и выше.

Термическая обработка быстрорежущей стали . Закалка применяется для повышения твердости и сопровождается уменьшением вязкости. Нагрев при закалке инструмента из стали 6РМ5 и 6РМ5К5 производят в соляных электродных ваннах, обычно применяемых для термической обработки инструмента из стандартных быстрорежущих сталей. Нагрев трехступенчатый: первый подогрев (400-500°С) в воздушной среде; второй подогрев (840-680 или 1050°С) в соляной электродной ванне. Окончательный нагрев - в соляной электродной ванне. Основной интервал температур закалки составляет 1200-1300°С. Быстрорежущую сталь после закалки обязательно подвергают многократному отпуску. Для получения стабильных свойств отпуск инструмента из указанных выше сталей следует производить в жидкой среде в условиях регулирования температуры с точностью до ± 5°С. Оптимальная температура отпуска для стали 6РМ5 - 560°С, а для стали 6РМ5К5 - 570°С.

Быстрорежущие стали повышенной производительности требуют тщательного соблюдения режимов термообработки. Отступление от рекомендуемых режимов (особенно при термообработке кобальтовых сталей) может привести к понижению твердости и сильному обезуглероживанию.

Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5-10 раз скорости обработки быстрорежущими инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 850°С и выше.

Металлокерамические твердые сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ, ВКЗМ, ВК6, ВК6М, ВК6Н, ВК10, ВК10М, ВК15М, ВК8, ВК6-ОМ, ВК8-ОМ, ВКЮ-ОМ, ВК 15-ОМ и другие и титаново-вольфрамо-кобальтовые Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т60К6 и др.). Цифры после буквы К указывают процентное содержание в сплаве кобальта, после буквы Т - карбидов титана; остальное составляют карбиды вольфрама. Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.

В настоящее время выпускают трехкарбидные твердые сплавы, состоящие из карбидов вольфрама, титана, тантала и кобальта. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу с 1,5-2 раза большими подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных форм и размеров.

Вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки хрупких материалов: чугуна, бронзы, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Твердые сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены главным образом для обработки сталей. Сплав ТТ20К9 специально предназначен для фрезерования стали (например, для фрезерования глубоких пазов); отличается повышенным сопротивлением тепловым и механическим циклическим нагрузкам. Наиболее прочными сплавами при черновой обработке стали являются сплавы марок ТТ7К12 и Т5К12Б.

С уменьшением размера зерен карбидов вольфрама износостойкость и твердость сплава увеличивается. Эту закономерность используют при создании сплавов различного назначения с требуемыми свойствами. Первыми мелкозернистыми сплавами были сплавы марок - ВКЗМ и ВК6М. В последнее время разработаны твердые сплавы с особо мелкозернистой (ОМ) структурой - ВК6-ОМ, ВКЮ-ОМ и ВК15-ОМ.

Стойкость твердосплавного инструмента повышается при нанесений на его поверхность износостойких слоев (5-15 мкм) карбидов (титана, ниобия), боридов, нитридов и др.

Минералокерамические сплавы приготовляют на основе окиси алюминия (А1203) - корунда путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров.

В настоящее время промышленное применение имеют две марки минеральной керамики: ЦМ-332 и ВЗ. Минеральная керамика марки ВЗ обладает большей (в 1,5-2 раза) прочностъю по сравнению с керамикой марки ЦМ-332. В состав керамики марки ВЗ помимо окиси алюминия входят сложные карбиды тугоплавких металлов.

Минералокерамические пластинки обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минеральная керамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками) с неперетачиваемыми пластинками.

Эльбор (композит) - является поликристаллическим образованием на основе кубического нитрида бора, синтезированным при высоких давлениях. Этот инструментальный материал значительно превосходит минеральную керамику и твердые сплавы по термоусталостной прочности, что способствует эффективной обработке закаленных сталей с применением СОЖ. Из эльбора изготовляют круги для шлифования и заточки режущего инструмента. Резцы из эльбора применяются для тонкого чистового точения закаленных деталей (НRC=45-60), хромоникелевых чугунов высокой твердости.

В настоящее время в промышленности начали применяться торцовые фрезы, оснащенные эльбором. Опыт внедрения инструмента (в частности, торцовых фрез) показывает, что этот инструментальный материал является весьма перспективным при чистовой обработке закаленных сталей, чугунов, никеля, цветных сплавов на основе меди и алюминия, ряда стеклопластиков и др.

Чистовое фрезерование закаленной стали торцовыми фрезами, оснащенными эльбором, производят с глубиной резания в пределах 0,2-0,8 мм, при этом достигается шероховатость поверхности в пределах седьмого класса.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «баласс») выпускаются в виде порошков и кристаллов. Из синтетических алмазных порошков изготовляют алмазно-абразивные инструменты. Алмазные круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов (в том числе и фрезы).

22.05.2015

В зависимости от требований, предъявляемых к дереворежущему инструменту, для его изготовления используются углеродистые и легированные инструментальные стали, быстрорежущие стали, металлокерамические и минералокерамические твердые сплавы.
Углеродистые инструментальные стали. Инструментальной углеродистой сталью называется сплав железа с углеродом, содержание которого не превышает 0,7-2%. В состав стали, помимо железа и углерода, входят следующие элементы: кремния до 0,4%, марганца до 0,8%, серы до 0,06% и фосфора до 0,07%, которые влияют на свойства стали.
Углерод С является основной примесью стали, придающей ей свойство закаливаемости и определяющей ее физико-механические свойства. С повышением содержания углерода в стали возрастет твердость, износостойкость, но одновременно понижается сопротивление ударной нагрузке.
Марганец Mn и кремний Si - полезные примеси, увеличивающие твердость, прочность и упругость стали, но снижающие при этом ее пластичность.
Сера S и фосфор P являются вредными примесями. Сера делает сталь хрупкой в нагретом состоянии, а фосфор - в холодном. Поэтому содержание серы и фосфора в углеродистых сталях должно быть минимальным.
Углеродистая инструментальная сталь делится на качественную и высококачественную, которая от первой отличается меньшим содержанием серы и фосфора. Качественная углеродистая сталь выпускается следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, и У13; высококачественная - У7А, У8А, У9А, У10А, У11А, У12А и У13А. Буква У обозначает, что сталь углеродистая, цифры показывают содержание углерода в десятых долях процента, буква А - что сталь высококачественная. Углеродистые инструментальные стали пригодны для изготовления ряда станочного и ручного дереворежущего инструмента. Хорошие режущие свойства инструмента из этих сталей сохраняются до температуры нагрева 200-250° С, поэтому их следует использовать для инструмента, режущего мягкие породы древесины на малых скоростях, и ручного инструмента.
Легированные инструментальные стали. Легированными называются стали, содержащие специальные легирующие элементы: хром, вольфрам, никель, кобальт, молибден и др. Легирующие элементы оказывают значительное влияние на свойства стали.
Хром Cr повышает твердость, износоустойчивость стали. Кроме того, он препятствует росту зерна, что снижает чувствительность стали к нагреву, а твердые карбиды, образованные хромом, повышают ее режущие свойства. Однако, как к углерод, хром снижает пластичность стали, поэтому в пиловых сталях содержание хрома не превышает 1%, в то время как стали фрез и ножей содержат его до 12%.
Вольфрам W даже в малых количествах повышает твердость, прочность, не уменьшая пластичности, способствует получению мелкозернистой структуры и улучшению режущих свойств дереворежущих инструментов. Вольфрам - дорогой элемент, и его содержание в малолегированной стали колеблется в пределах I-2%.
Никель Ni повышает пластичность, несколько снижая твердость. Добавляется к сталям (например, пиловым) в количестве 1-1,5% для повышения их пластичности.
Ванадий V - одна из лучших легированных присадок, повышающая прочность, упругость, твердость и пластичность стали. Ванадий рафинирует металл, содержание его не превышает 0,3%.
Молибден Mo уже в небольших количествах повышает твердость, красностойкость, пластичность стали и является равноценным заменителем ванадия.
Кобальт Co повышает пластичность, износостойкость и режущие свойства сталей. Однако кобальтовые стали чувствительны к перегреву при термической обработке.
Титан Ti повышает прочность и плотность стали и способствует образованию мелкозернистой структуры.
Маркируют легированные инструментальные стали по буквенно-цифровой системе. Первая цифра перед буквенным выражением указывает содержание углерода в десятых долях процента. При содержании углерода более 1% перед буквенным обозначением цифра отсутствует. Затем следуют буквы, обозначающие наличие в стали легированных элементов, а цифры, следующие после букв, указывают содержание данного элемента в целых процентах. Если содержание легирующего элемента менее 1%, цифра после букв не ставится. ГОСТ предусмотрены следующие обозначения легирующих элементов: H - Никель, X - хром, T - титан, Г - марганец, В - вольфрам, Ф - ванадий, К - кобальт, С - кремний. Например, сталь марки 9Х5ВФ - хромовольфрамованадиевая с содержанием углерода 0,9%, хрома 5%, вольфрама и ванадия до 1%.
Режущий инструмент из легированной стали может работать при нагреве режущих элементов до 350° С. Это позволяет работать таким инструментом на более высоких скоростях резания, чем инструментом из углеродистой стали. Наличие легирующих присадок обеспечивает инструменту лучшую обрабатываемость, затачиваемость и термическую обработку. Легированные стали можно использовать для изготовления инструментов сложной формы и инструментов, применяемых на высокопроизводительных станках.
Быстрорежущие стали. Легированные стали с большим содержанием (12-20%) вольфрама называются быстрорежущими. Режущий инструмент, изготовленный из быстрорежущей стали, может работать при температуре режущих элементов до 500-550° С, не теряя твердости и режущих свойств. Стойкость такого инструмента в 2-3 раза превосходит стойкость инструмента из углеродистых сталей. Быстрорежущую сталь целесообразно применять для инструмента, подверженного интенсивному нагреву (резцы токарно-катушечных автоматов, ножи ножевых головок строгальных станков). Для экономии быстрорежущую сталь следует применять в виде наварной (приклеенной) пластинки или вставных зубьев. В деревообработке наиболее широкое применение получили быстрорежущие стали Р9 и P18.
Литые твердые сплавы. В деревообработке наиболее распространены твердые сплавы двух типов: стеллиты и сормайты. Стеллиты представляют собой сплав на кобальтовой основе, в состав которого входят в основном хром и кобальт. Содержание хрома колеблется в пределах 25-35%, а кобальта - 45- 60%. Стеллиты выпускаются двух марок - ВК2 и ВКЗ. Сормайты - сплав на железистой основе с содержанием железа в пределах 55-80% и хрома 15-30%. Их выпускают тоже двух марок: сормайт № 1 и сормайт № 2.
Применяют литые твердые сплавы в виде прутков диаметром 5-7 мм, длиной 200-300 мм для наплавки режущих элементов инструмента, работающего в тяжелых условиях, где требуются повышенная твердость и стойкость.
Порошкообразные твердые сплавы. Эти сплавы изготовляют из порошков вольфрама, ферромарганца, феррохрома и чугунной стружки. Наиболее распространены вокар и сталинит, применяемые для наплавки инструментов, выполняющих грубую обработку.
Металлокерамические твердые сплавы. Представляют собой сплавы карбидов тугоплавких металлов (вольфрама, титана) с кобальтом. Они изготовляются путем прессования порошкообразных смесей карбидов вольфрама, титана и связывающего металла - кобальта под давлением 500-2000 атм и последующего их спекания при температуре 1500° С. Металлокерамические сплавы могут работать, не теряя режущих свойств, при температуре 800-1000° С. Их твердость достигает HRA 85-88, а стойкость в десятки раз выше стойкости таких же инструментов, изготовленных из лучших легированных инструментальных сталей. В деревообработке оснащение инструмента твердым сплавом диктуется увеличением выпуска новых материалов: ДСП, ДВП, фиброцементных плит и прочих, вызывающих быстрое затупление инструмента. Отечественная промышленность выпускает две группы металлокерамических сплавов: вольфрамокобальтовые и титановольфрамокобальтовые. Вольфрамокобальтовые сплавы состоят из карбидов вольфрама и кобальта. Обозначаются они буквами BK и последующей цифрой, указывающей процентное содержание кобальта. Например, сплав BK11 содержит 11% кобальта и 89% карбида вольфрама WC. Выпускаются сплавы марок: ВК6, ВК6Н, ВК8, ВК8М, BK11, ВК15, ВК20. Титановольфрамкобальтовые сплавы состоят из карбидов вольфрама и титана и кобальта. Они обозначаются буквами TK и последующими цифрами, указывающими содержание карбида титана и кобальта. Например, сплав Т14К8 содержит 8% кобальта, 14% карбида титана TiC, 78% карбида вольфрама. Выпускаются твердые сплавы марок: Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4. Чем выше содержание кобальта в твердых сплавах, тем выше его пластичность и ниже твердость.
Для оснащения дереворежущих инструментов наиболее эффективны вольфрамокобальтовые сплавы марок: ВК8, BK11, ВК15, БК20. Последние две марки выпускаются, главным образом, для оснащения дереворежущего инструмента в форме пластинок А и Б. Пластинки Б имеют задний угол, равный 30°. Размеры пластинок А: толщина 1,8 и 2 мм, ширина 10 и 15 мм, длина от 3,5 до 50 мм, пластинок Б: толщина 3 и 5 мм, ширина 10 и 15 мм, длина от 3,5 до 200 мм.
Минералокерамические твердые сплавы. Изготовляются из технического глинозема, представляющего собой окись алюминия Аl2О3, путем спекания его при температуре 1700-1750° С. Твердость их достигает по HRA 91÷93 единиц, а потери режущих свойств не наблюдаются до температуры 1250-1300° С. Выпускаются минералокерамические твердые сплавы в виде пластинок, наиболее распространенная марка ЦМ332. В деревообработке эти сплавы не нашли широкого распространения из-за высокой хрупкости.

2017-08-01

Изготовление фрез на разных предприятиях ведется по полному и неполному циклу. Первый вариант актуален для заводов в России, второй — для специализированных производств на Западе и отдельных отечественных компаний, как правило, входящих в международные холдинги.

Полный цикл производства. Предполагает исполнение заготовок и проведение кузнечных операций, термическую обработку сталей, нанесение гальванического покрытия и механосборочные процессы. На заводе есть все необходимые участки: штамповочные, пресс-форм, термической обработки и т. п.
Узкоспециализированные предприятия. На производстве установлены современные программно-вычислительные машины. Предприятие выполняет только механическую обработку и сборку. Заготовки поступают с других подразделений (как правило, это импорт).

Производство фрез: особенности технологических процессов

Материалы, из которых изготавливают фрезы

Материал для изготовления фрез должен обладать следующими характеристиками:

твердость, превышающая аналогичный показатель обрабатываемых изделий;
высокая стойкость на износ;
механическая прочность.

Традиционно для выпуска режущих инструментов применяют углеродистые инструментальные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы, керамику, искусственные и природные алмазы.

Инструментальные углеродистые стали

На производство фрез идут инструментальные стали марок У7, У8, УО, У10, У11, У12, У13. Материалы, которые содержат минимум примесей, дополнительно маркируются литерой А (У10А, У8А).

Недостаток углеродистой стали — малые режущие свойства. Инструменты, выполненные из таких заготовок, могут обрабатывать детали при температуре до 200-250 градусов. Максимальная скорость резания — 10-15 м/мин.

Легированные инструментальные стали

На изготовление прорезных, фасонных и концевых фрез идет сталь марок ХГ, ХВ5, ОХС и ХВГ. Этот материал имеет улучшенные (по сравнению с углеродистой сталью) режущие свойства. Возможна обработка деталей при температуре до 300-350 градусов и скорости операций 20-25 м/мин.

Быстрорежущие инструментальные стали

Материал по уровню сопротивляемости износу и теплоемкости превосходит углеродистое и легированное сырье. Быстрорежущая сталь не утрачивает исходных свойств даже при достижении красного каления (550-600 градусов).

На производстве используют быстрорежущие стали марок Р18, Р12, РО, Р18М, РОМ, Р6М5, Р18Ф2 (нормальная производительность) и Р18Ф2К5, РОФ2К5, РОФ2К5, РОФ2К10, РОФ5, Р14Ф4, Р6МЗ, Р10Ф5К5 (повышенная производительность). Материал легируется кобальтом, ванадием, молибденом.

Твердые сплавы из металлокерамики

В составе материала карбид вольфрама, титан, кобальт. Наиболее широкое распространение получили карбидные сплавы марок Т5К12В, ТТ7К12, ТТ7К5, ТТ10К8Б. Их основное отличие — повышенная прочность, поэтому из них изготавливают режущие пластины на инструмент.

Сплавы из минералокерамики

Материал готовят из корунда методом тонкого размола, прессования и спекания. Из твердых сплавов делают режущие пластины. Основное отличие подобных изделий от изготовленных из металлокерамических сплавов — пониженная прочность и хрупкость. По этой причине минеральную керамику применяют только для тонкого чистового фрезерования.

Оборудование для производства фрез

На предприятиях используют следующее оборудование для производства фрез:

токарно-карусельные и токарные станки;
печи;
фрезерные станки;
сборочные стенды.

Этапы производства

Технологический процесс изготовления фрезы выглядит следующим образом.

Ковка. Заготовку делают путем ковки материала. Затем ее подвергают обдирке на токарно-карусельном станке, оставляя припуски по 10 мм.
Черновая обработка. Деталь обтачивают с припуском 5 мм, ориентируясь на чертеж. Затем сверяют ее размеры и отправляют на термическую обработку (закалку и отпуск).
Обточка резцов. На токарном станке точат резцы, наружный диаметр и основные поверхности, оставляя припуски в 0,3 мм.
Снятие напряжения. После черновой обработки деталь подвергают процессу старения для снятия внутреннего напряжения. Для этого ее нагревают до 550-570 градусов и охлаждают.
Шлифовка. Торцы и поверхности, а также наружный диаметр детали обрабатывают на шлифовальном станке.
Фрезерование. Заготовку обрабатывают на фрезерном станке с припусками 0,2-0,3 мм на каждую сторону. После чего притупляют кромки, удаляют стружку и заусенцы.
Окончательная обработка. Деталь фрезеруют по наружному диаметру соответственно размерам, указанным в чертеже, затем шлифуют и отправляют на контроль качества.

Азотирование

Производство фрез по металлу предполагает прохождение процедуры азотирования, в процессе которой поверхность стали насыщается азотом. Операция повышает твердость изделий и предел выносливости, а также уровень сопротивляемости коррозионным процессам. Перед азотированием деталь отправляют на термообработку. В заключение заготовку шлифуют для получения окончательных размеров.

Виды фрез

Возможно изготовление фрез по металлу пяти основных типов.

Цилиндрические. Используются для фрезерования плоских поверхностей на горизонтальных станках. Бывают с прямыми и винтовыми зубьями. На изделия идет быстрорежущая сталь.

Фотография № 1:

Торцевые. Предназначены для обработки плоскостей на вертикальных станках. Инструменты отличаются плавной работой и хорошей производительностью.

Фотография № 2:

Дисковые. Используются для нарезания пазов.

Фотография № 3:

Угловые. Подходят для обработки наклонных плоскостей и угловых канавок.

Фотография № 4:

Концевые. Адаптированы для нарезания глубоких пазов, выемок и уступов. Имеют винтовые/наклонные зубья.

Фотография № 5:

Фрезы российского производства и стран СНГ

Производство фрез в России и странах СНГ идет по старым технологиям. Однако такие изделия отличаются оптимальным качеством заготовок без применения низкосортных добавок. На территории нашей страны расположены:

бывшие цехи крупных производственных комплексов;
инструментальные цехи заводов, ставшие отдельными подразделениями;
вновь образованные предприятия.

Основные заводы по производству фрез: «Белгородский завод фрез», «Винницкий инструментальный завод», «Львовский инструментальный завод», «Томский инструментальный завод», московское предприятие «Фрезер».

Фрезы импортного производства

Цена на изготовление фрез в Европе и США выше, чем в России. Это связано с оплатой таможенных пошлин при ввозе деталей на территорию страны. Лидером по производству режущего инструмента считается Европа. Изделия американских компаний приравнивают по качеству к европейским, однако они стоят дороже из-за расходов на транспортировку.

Зарубежные производственные компании используют прогрессивные технологии. В частности, станочный парк предприятий практически на 90 % состоит из оборудования с ЧПУ. Производство имеет узкоспециализированных характер.

Возможно изготовление фрез на заказ и покупка типового оборудования в компаниях Ceratizit, Emuge Franken, Guhring, Sandvik, Sekira.

К атегория:

Фрезерные работы

Материалы, применяемые для изготовления фрез

Материалы, применяемые для изготовления фрез, должны обладать следующими свойствами: высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплостойкостью, высокой механической прочностью. Для изготовле-

ния режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минерало-керамику, сверхтвердые материалы, синтетические и естественные алмазы.

Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углерод-истые стали следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 (буква У указывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие минимальное количество вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д. Углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами. Режущие инструменты, изготовленные из такой стали, позволяют вести обработку при температуре в зоне резания до 200-250 °С и при скоростях резания в пределах 10- 15 м/мин.

Легированная инструментальная сталь по химическому составу отличается от углеродистой инструментальной стали лишь наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Чаще всего для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров применяют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ . Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300-350 °С, скорость резания 20- 25 м/мин).

Быстрорежущая инструментальная стальв отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большой теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550-600 °С)

В СССР установлены единые условные обозначения (из букв и цифр) химического состава стали. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода, буквами обозначают легированные элементы (В - вольфрам, Ф - ванадий, К - кобальт, М - молибден и т. д.), а цифрами справа от буквы - их среднее содержание (в процентах). Буквой Р обозначают быстрорежущую сталь.

В настоящее время наибольшее применение для изготовления всех видов цежущего инстру-. мента при обработке обычных конструкционных материалов применяются следующие марки стали: Р6М5, Р6МЗ и Р12. В последнее время УкрНИИспецсталь разработал новую марку быстрорежущей стали 11АРЗМЗФ2 с пониженным содержанием вольфрама (1,1% углерода, азот, ванадий, молибден).

Для обработки высокопрочных нержавею-щих сталей и сплавов в условиях повышенного j разогрева режущих кромок, а также для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости при работе с ударами применяют I следующие марки стали: Р18КФ2, Р10К5ФЗ, Р9К5, Р6М5К5, Р12Ф2К8МЗ, Р9М4К8 и др. Эти марки часто применяются также для изготовления зуборезного инструмента.

Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5- 10 раз скорости обработки быстрорежущими I инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 80 °С и выше. Металлокерамические твердые сплавы I состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ , ВКЗМ , ВК6, ВК6М, ВК5Н, ВК10, ВК10М, ВК15М, ВК8, ВК6-ОМ, ВК8-ОМ, ВКЮ -ОМ, ВК15-ОМ и др.) и титаново-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т60К6 и др.). Цифры после букв указывают процентное содержание в сплаве кобальта и титана.

Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.

Выпускают трехкарбидные твердые сплавы, состоящие из кобальта (связки) и карбидов вольфрама, титана, тантала. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу в 1,5-2 раза большими подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных форм и размеров.

Вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки хрупких материалов: чугуна, бронзы, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Твердые сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены главным образом для обработки сталей. Сплав ТТ20К9 специально предназначен для фрезерования стали (например, для фрезерования глубоких пазов). Он отличается повышенным сопротивлением тепловым и механическим циклическим нагрузкам. Наиболее прочными сплавами при черновой обработке стали являются сплавы марок ТТ7К12 и Т5К12Б.

С уменьшением размеров зерен карбидов вольфрама износостойкость и твердость сплава увеличиваются. Эту закономерность используют при создании сплавов различного назначения с требуемыми свойствами. Первыми мелкозернистыми сплавами были сплавы марок ВКЗМ и ВК6М. В последнее время разработаны твердые сплавы с особо мелкозернистой (ОМ) структурой - ВК6-ОМ, ВКЮ -ОМ и ВК15-ОМ.

Стойкость твердосплавного инструмента повышается при нанесении на его поверхность изностойких слоев (5-15 мкм) карбидов (титана, ниобия), боридов, нитридов и др.

Минерал о керамическ ие спла-в ы приготовляют на основе окиси алюминия А/203 (корунда) путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров. В настоящее время промышленное применение имеют две марки минеральной керамики: ЦМ-332 и ВЗ. Минеральная керамика марки ВЗ обладает большей (в 1,5-2 раза) прочностью по сравнению с керамикой марки ЦМ-332. В состав керамики марки ВЗ помимо окиси алюминия входят сложные карбиды тугоплавких металлов.

Минералокерамические пластинки обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минералокерамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками) с неперетачиваемыми пластинками.

Сверхтвердые материалы (СТМ ) являются поликристаллическим образованием на основе кубического нитрида бора. В эту группу входят композит 01 (эльбор-Р), композит 05 и композит 10 (гексанит-Р), ПТНБ (поликристалл твердого нитрида бора), «зубр», «бел-бор» и др.

Сверхтвердые материалы значительно превосходят минеральную керамику и твердые сплавы по термоусталостной прочности. Эль-бор-Р, гексанит-Р, ПТНБ и др. применяют для оснащения резцов, фрез, а также при изготовлении абразивного инструмента для заточки металлического (лезвийного) инструмента.

Сверхтвердые материалы для металлического инструмента выпускаются в виде цилиндрических вставок диаметром от 4 до 8 мм и длиной от 4 до 8 мм.

Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора химически инертны к черным металлам, а материалы на основе углерода (алмазы) к ним химически активны. Это различие и определяет область их применения: сверхтвердые материалы применяются для обработки сталей, чугу-нов, ряда труднообрабатываемых сплавов; поликристаллические алмазы - для обработки цветных металлов, титановых сплавов, стеклопластиков и др. Для обработки сверхтвердых материалов можно применять только алмазы, которые превосходят их по твердости.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «баллас») выпускаются в виде порошков и кристаллов. Из синтетических

алмазных порошков изготовляют алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов (в том числе и фрез), а также для шлифования и доводки драгоценных камней, в том числе и самого алмаза. Алмазные резцы и фрезы применяют в основном в качестве чистового (отделочного) инструмента при резании цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.