Практическое руководство по торцовым фрезам — выбор, использование и обслуживание

1. Что такое торцевые фрезы и когда их использовать

Торцевые фрезы — это многолезвийные фрезы, предназначенные в первую очередь для создания плоской поверхности («торца») заготовки. В отличие от концевых фрез, режущих вершиной и боковыми сторонами, торцевые фрезы режут преимущественно сменными сменными пластинами, расположенными вокруг корпуса большого диаметра. Используйте торцевые фрезы, когда вам нужна высокая скорость съема материала, улучшенное качество поверхности на больших площадях, а также эффективная черновая или легкая чистовая обработка плоских поверхностей.

2. Типы торцевых фрез и распространенные сменные пластины.

2.1 Цельнокорпусные и модульные торцевые фрезы

Цельнокорпусные торцевые фрезы проще, легче и зачастую дешевле при работе с фрезами малого диаметра. Модульные торцевые фрезы позволяют заменять корпус фрезы или держатели пластин, обеспечивая больший диаметр, переменное количество пластин и различные варианты прокладок или СОЖ. Выбирайте модульные системы для обеспечения гибкости в производственных средах.

2.2 Популярные геометрии и сплавы пластин

• Пластины для черновой обработки (большой радиус, положительный передний угол) — для тяжелого резания и улучшенного отвода стружки.
• Пластины для чистовой обработки (малый радиус, отрицательный или нейтральный передний угол) — для высокого качества поверхности и контроля размеров.
• Твердые сплавы с покрытием (TiCN, Al2O3) — универсального применения, с длительным сроком службы инструмента для обработки сталей и нержавеющей стали.
• Пластины из CBN или керамики — для закаленных сталей или сухого высокоскоростного торцевого фрезерования.

3. Как выбрать торцевую фрезу: пошаговый контрольный список

• Определите требуемый диаметр: большие диаметры увеличивают подачу на оборот (FPR) и сокращают время цикла, но требуют большей мощности и жесткости шпинделя.
• Подбирайте размер и сплав пластины в зависимости от материала: выбирайте более прочные сплавы для прерывистого резания и сплавы с покрытием для абразивных материалов.
• Проверьте ограничения станка: убедитесь, что частота вращения шпинделя, мощность и конус державки инструмента могут поддерживать выбранную торцевую фрезу при заданной скорости резания и подаче.
• Учитывайте возможность удаления СОЖ и стружки: внутренняя подача СОЖ через корпус фрезы увеличивает срок службы пластины и улучшает качество поверхности, особенно при обработке нержавеющей стали и титана.
• Оцените балансировку и настройку: торцевые фрезы большого диаметра должны быть сбалансированы и работать с надлежащим зажимом, чтобы минимизировать вибрацию.

4. Рекомендуемые параметры резания и примеры расчета.

Параметры торцевого фрезерования обычно выражаются как скорость резания (Vc, м/мин или SFM), скорость шпинделя (об/мин), подача на зуб (fz) и глубина резания (ap и ae). Используйте рекомендованную производителем скорость резания для данного сплава и материала пластины, затем рассчитайте число оборотов в минуту и ​​подачу, как показано ниже.

4.1 Основные расчеты

Чтобы вычислить скорость шпинделя по скорости резания:

Число оборотов в минуту = (1000 × Vc) / (π × D) — где Vc — в м/мин, а D — диаметр инструмента в мм.

Чтобы вычислить скорость подачи:

Подача (мм/мин) = об/мин × количество эффективных зубьев × fz (мм/зуб). Эффективные зубья могут быть меньше, чем общее количество вставок, когда происходит вход/выход или частичное зацепление.

4.2 Пример: торцевая фреза 80 мм для стали 1045.

• Предположим, что Vc = 200 м/мин для выбранной твердосплавной пластины с покрытием.
• Об/мин = (1000×200)/(π×80) ≈ 795 об/мин.
• При использовании 6 пластин и fz = 0,12 мм/зуб подача = 795 × 6 × 0,12 ≈ 572 мм/мин.
• Глубина резания (ap) при черновой обработке может составлять 2–4 мм, а радиальное зацепление (ae) 50–100 % в зависимости от жесткости фрезы и станка.

5. Стратегии обработки и советы по приспособлению

Эффективное торцевое фрезерование требует внимания к зажиму, направлению подхода и переступу. Отдайте предпочтение попутному фрезерованию для лучшего качества поверхности и увеличения срока службы пластины, если это позволяет ваш станок и контроллер. Используйте устойчивое приспособление и минимизируйте выступ консоли. При обработке тонких или гибких деталей уменьшите радиальное зацепление и используйте несколько легких проходов, чтобы избежать вибраций и пружинения.

5.1 Перешагивание и пасы

• Черновая обработка: больший ae (60–100% диаметра фрезы) и более глубокая ap с консервативным fz для максимального удаления материала.
• Полуфинишная обработка: уменьшите ae и ap, немного увеличьте fz, чтобы подготовиться к финишному проходу.
• Чистовая обработка: малые ae и ap, Fine fz и более высокие обороты, если качество поверхности имеет решающее значение.

6. Техническое обслуживание, проверка и устранение неисправностей.

6.1 Ежедневные проверки

• Осмотрите пластины на предмет сколов кромок, наростов (BUE) или термических трещин и замените их до того, как сильный износ приведет к ухудшению качества поверхности.
• Проверьте биение фрезы с помощью циферблатного индикатора; биение, превышающее ограничения производителя пластины, может привести к быстрому износу или поломке.
• Очистите каналы СОЖ и убедитесь, что давление и расход СОЖ соответствуют выбранному типу пластины.

6.2 Распространенные проблемы и способы их устранения

• Вибрация/вибрация — уменьшите вылет, уменьшите подачу на зуб, увеличьте скорость шпинделя или переключитесь на более жесткий инструмент.
• Плохая обработка — проверьте качество кромки пластины, используйте попутное фрезерование, увеличьте число оборотов или добавьте легкий чистовой проход с уменьшенным ap.
• Короткий срок службы пластины — проверьте правильность марки материала, проверьте СОЖ, уменьшите скорость резания, если наблюдается высокотемпературный износ.

7. Краткая справочная таблица: рекомендуемые стартовые параметры.