Фрезерная группа инструмента
Классификация фрез, геометрия зуба, кинематика фрезерования, высокоскоростная обработка (HSM) и фрезерование с высокой подачей (HFC), прецизионные фрезы для 3D-обработки.
Введение
Цель лекции
Фрезерование — один из самых универсальных и производительных методов обработки. В отличие от точения, где заготовка вращается, при фрезеровании вращается инструмент, а заготовка совершает поступательное движение подачи. Это позволяет обрабатывать плоскости, пазы, сложные 3D-поверхности, зубчатые колёса.
1. Классификация фрез
Фрезы классифицируют по форме, расположению зубьев, конструкции и назначению. Базовые принципы классификации — в Лекции 1, здесь — применительно к фрезерной группе.
| Тип фрезы | Назначение | Зубьев | Квалитет | Ra, мкм |
|---|---|---|---|---|
| Цилиндрическая | Плоскости (горизонтальные станки) | 6–14 | IT9–IT11 | 3.2–12.5 |
| Торцевая | Большие плоскости (вертикальные) | 5–12 | IT9–IT11 | 1.6–6.3 |
| Концевая | Пазы, уступы, контуры | 2–6 | IT9–IT12 | 1.6–6.3 |
| Сферическая | 3D-поверхности, ЧПУ | 2–4 | IT8–IT10 | 0.8–3.2 |
| Дисковая | Прямые пазы, отрезка | 8–20 | IT10–IT12 | 3.2–12.5 |
| Фасонная | Зубчатые колёса, шлицы (→ Л.8) | 8–24 | IT9–IT11 | 1.6–6.3 |
2. Геометрия фрезы
Каждый зуб фрезы — это самостоятельный резец. Геометрия зуба включает те же углы, что и у резца: γ, α, но дополнительно — угол винтовой канавки ω и шаг зубьев.
Влияние числа зубьев
- Малое число зубьев (2–4) — крупная стружечная канавка, высокие подачи, черновая обработка
- Среднее (5–8) — универсальное применение
- Большое (10+) — чистовая обработка, высокие скорости, малые подачи
- Неравномерный шаг — снижает вибрации при фрезеровании
3. Кинематика фрезерования
Различают два основных вида фрезерования: встречное и попутное. Они отличаются направлением вращения фрезы относительно подачи.
| Характеристика | Встречное | Попутное |
|---|---|---|
| Направление вращения | Навстречу подаче | В сторону подачи |
| Толщина стружки на входе | Минимальная | Максимальная |
| Удар при входе | Мягкий | Жёсткий |
| Шероховатость | Хуже | Лучше |
| Стойкость инструмента | Выше | Ниже (удар) |
| Применение | Черновое, жёсткие станки | Чистовое, ЧПУ |
4. HSM и HFC технологии
HSM (High Speed Machining) — высокоскоростная обработка: V = 500–5000 м/мин. HFC (High Feed Cutting) — фрезерование с высокой подачей: высокие подачи при малой глубине. Обе технологии требуют специального инструмента и станков.
- Высокоскоростной шпиндель (15000–60000 об/мин)
- Балансировка инструмента G2.5 или G1.0
- Симметричные державки (HSK, термопатрон) — см. Лекцию 10
- Охлаждение через инструмент
- Специальные фрезы с мелким зерном твёрдого сплава
5. Прецизионные фрезы для 3D-обработки
Для обработки сложных 3D-поверхностей на 3- и 5-осевых ЧПУ применяют специальные фрезы с различными формами концевой части.
| Тип | Форма | Применение | Особенности |
|---|---|---|---|
| Сферическая (ball nose) | Полусфера | 3D-поверхности, финиш | Ra 0.4–1.6, малый шаг |
| Тороидальная | Радиус при вершине | Получистовая 3D | Выше стойкость, чем сферич. |
| Конусная сферич. | Конус + сфера | Глубокие 3D-карманы | Жёсткость в глубине |
| Фасонная (линзовидная) | Линза | Лопасти, пресс-формы | Высокое качество |
| С радиусом угла | Прямая + R | Уступы с радиусом | Снижение концентрации напряж. |
6. Режимы резания при фрезеровании
Режимы резания определяют производительность, стойкость инструмента и качество обработки. Основные параметры: скорость резания V, подача на зуб Sz, глубина резания ap и ширина фрезерования ae.