Статьи
Одна из самых распространенных классификаций фрез — это классификация по количеству зубьев или режущих кромок. Режущие кромки расположены на торце и боковых сторонах фрезы. Между боковыми режущими частями находятся канавки для отвода стружки.
Различают однозубые, двузубые, трехзубые, четырехзубые и фрезы с большим количеством зубьев. При этом стоит обратить внимание, что существует много синонимов: однозубая, одноперая, однозаходная -пусть вас это не смущает, — это все фрезы с одной режущей кромкой.
Спиральные фрезы
На что влияет количество зубьев?
- Объем снимаемого материала: чем меньше зубьев, тем выбирается больший объем материала.
- Прочность фрезы: чем больше зубьев, тем больше диаметр сердцевины и тем прочнее фреза.
- Простота эвакуации стружки: чем меньше зубьев, тем больше канавка для стружки и проще ее эвакуация.
Таким образом для каждого материала, вида обработки и режима резания требуется подбирать фрезы с оптимальным количеством зубьев. Для простоты восприятия информация представлена в таблице.
Сравнение фрез с разным количеством зубьев
Однозубые фрезы обладают самой большой по площади канавкой для отвода стружки, что позволяет беспрепятственно обрабатывать материалы, требующие высоких скоростей с образованием большого объёма сливной стружки, например, алюминий и алюминиевые сплавы, пластики.
Однозаходные фрезы применяют для резки всевозможных пластиков (ПВХ, акрил). Такие фрезы позволяют обрабатывать материал с высокой скоростью, которая необходима, чтобы пластик не оплавлялся в зоне резания.
Также одноперые фрезы широко применяются для черновой обработки дерева, когда важно выбрать большой объем материала, а качество поверхности непринципиально. Поскольку гладкости добиваются уже на следующем этапе — при чистовой обработке.
Основной минус однозубой фрезы — это небольшая жесткость, поэтому для обработки материалов средней и высокой жесткости применение таких фрез крайне ограничено.
Двузубые фрезы достаточно универсальны, подходят как для черновой, так и чистовой обработки. Двузаходные фрезы обеспечивают большую жесткость по сравнению с однозаходными, поэтому их традиционно применяют для фрезерования множества материалов со средней и высокой твердостью.
Трехзаходные или трехзубые фрезы применяются для черновой и получистовой обработки сталей, в том числе нержавеющих. Их главное преимущество – высокая жесткость при сохраняющихся неплохих характеристиках отвода стружки из зоны резания.
Четырехзубые и фрезы с большим количеством зубьев используются для обработки твердых и хрупких материалов, образующих при фрезеровке мелкую крошащуюся стружку (стружку излома) и требующих значительных усилий резания. Кроме того используются для чистовой обработки любых материалов после черновых проходов. Такие фрезы обладают повышенной жесткостью, но требуют дополнительных мер для эвакуации стружки. Совсем не предназначены для сливной стружки, т.к. она быстро забьет фрезу и сделает дальнейшую обработку невозможной.
У фрез с большим числом заходов отличает плавное фрезеровние и меньшая вибрация. Это происходит за счёт того, что одновременно в работе участвуют несколько зубьев (за счёт их более тесного размещения по окружности концевой фрезы).
Четырёхзаходные фрезы подходят для обработки сталей и сплавов, твёрдых материалов, а также при чистовой обработке, когда объём получаемой стружки и подача малы и требуется высокая чистота поверхности.
Четырехзаходные, пятизаходные и шестизаходные фрезы обеспечивают хорошее качество поверхности за счет малой величины съема на зуб фрезы. Поэтому их используют для чистовой обработки деталей из металлов.Такие фрезы могут также использоваться, например, для резки пазов в стальных заготовках, когда площадь контакта фрезы с обрабатываемым материалом велика и необходима очень высокая жесткость режущего инструмента.
Фрезы с большим количеством зубьев встречаются реже и имеют специальное применение.
Надеемся, эта статья будет вам полезна при выборе фрез. А если возникнут дополнительные вопросы, команда Фреза.ру всегда готова проконсультировать вас в нашем магазине, по телефону 8 800 777 0539 или в онлайн чате на сайте.
Диаметр и число зубьев фрез
Диаметр фрезы, мм
Число зубьев, шт.
z= (0,09 … 0,12)·D 0,95
D= 1,46·B 0 ,76 t 0,32
4.16. Передний угол γ цилиндрических и торцовых фрез, град.
Задние углы цилиндрических и торцовых фрез, град.
Главный задний угол α
Вспомогательный угол в плане α1
Физическими основами процесса резания материалов является процесс глубокого пластического деформирования и разрушения, сопровождаемый трением стружки о переднюю поверхность режущего клина и трением задней поверхности, инструмента поверхность резания, происходящих в условиях, высоких давлений и скоростей скольжения. Затрачиваемая при этом механическая энергия превращается в теплоту, которая, в свою очередь, вызывает большое влияние на закономерности деформирования срезаемого слоя, силы резания, износ и стойкость инструмента.
Образующаяся при резании стружка, являясь отходом производства, несет основную информацию о закономерностях физических явлений, происходящих при резании, и их связи с условиями процесса резания, характеризуемыми свойствами обрабатываемого материала, геометрией инструмента, режимами резания и другими параметрами. Одно из первых исследований процесса стружкообразования выполнено русским ученым И.А. Тиме (1870 г.). Им, в частности, предложена классификация стружек, которая оказалась настолько удачной, что сохранилась в основном и до настоящего времени. Согласно этой классификации по внешнему виду и внутреннему строению при резании конструкционных сталей стружка бывает следующих основных типов: сливная и элементная (скалывания).
Сливная стружка (рис. 4.16, а) представляет собой непрерывную ленту, которая в зависимости от условий схода по передней поверхности инструмента может быть прямой, спиральной или в виде хаотических завитков. Сторона стружки 1, прилегающая к передней поверхности инструмента, гладкая, блестящая, а внешняя сторона 2 — в виде мелких, постоянно чередующихся зубчиков. Цвет стружки в зависимости от температуры резания изменяется от белого и желтого до матово-серого и синего. Форма и размеры поперечного сечения стружки по всей длине постоянны, что свидетельствует о стабильности деформации, происходящей при образовании такой стружки, Сливная стружка встречается при резании пластичных металлов в основном на больших скоростях, малых и средних подачах, а также при положительных передних углах инструмента.
Элементная стружка (рис. 4.16, б) (иногда ее называют стружкой скалывания) состоит из отдельных элементов (кусочков) металла 1 не связанных или слабо связанных между собой прирезцовым слоем. Каждый элемент стружки при его формировании претерпевает значительную деформацию и. становится в 2. 3 раза тверже по сравнению с исходной твердостью обрабатываемого материала. Вследствие этого срезаемый слой, проходя, через так. называемую поверхность скалывания тп, теряет свою пластичность и разрушается с определенной периодичностью.
Рис. 4.16. Типы стружек, образующихся при резании металлов:
а) сливная; б) элементная (скалывания).
Элементная стружка образуется при резании хрупких металлов (чугун, бронза и др.), а также при резании на невысоких скоростях пластичных металлов.
Шлифование— это обработка инструментом, имеющим много режущих элементов (зерен), геометрическая неопределенность которых образуется большим числом абразивных зерен из природных или синтетических шлифовальных материалов, случайным образом расположенных и сориентированных в абразивном инструменте (шлифовальном круге).
Процесс шлифования характеризуется весьма малыми значениями толщины слоя, срезаемого каждым зерном, поэтому он не считается стружкой. Однако благодаря одновременному участию в процессе шлифования большого числа абразивных зерен может быть достигнута относительно высокая производительность резания и небольшая шероховатость обработанной поверхности.
Шлифованием изготавливают детали с высокими требованиями к точности и шероховатости, прошедшие термическую обработку и имеющие высокую твердость. Например, при шлифовании можно обеспечить допуски до 0,5 мкм по некруглости, до 4 мкм — по точности сопряжения. При обычном шлифовании достигается шероховатость поверхности Ra 0,63. 1,25 мкм, при тонком шлифовании — Ra 0,16. 0,32 мкм, а при отделочных операциях (притирке, доводке, хонинговании, полировании, суперфинишировании) — Ra 0,04. 0,08 мкм.
Способы шлифования достаточно разнообразны. К ним относятся:
а) плоское шлифование периферией и торцом круга (рис. 4.17); б) наружное круглое шлифование с продольной и поперечной подачей (рис. 4.18); в) цилиндрическое внутреннее шлифование (рис. 4.19).
Рис. 4.17. Плоское шлифование периферией и торцом круга: 1 — заготовка; 2 — шлифовальный круг; 3 — стол для закрепления заготовки; Dstи Dsпр— движение поперечной
и продольной подачи шлифовального круга; Dr – рабочее (вращательное)движение
Рис. 4.18. Наружное круглое шлифование с продольной и поперечной подачей:
1 — заготовка; 2 — шлифовальный круг; dки dз— диаметры круга и заготовки;
Dstи Dsпр— движение поперечной и продольной подачи шлифовального круга;
Drи Dsкр– рабочее (вращательное)движение шлифовального круга и
круговое(вращательное)движение шлифуемой заготовки.
Рис. 4.19. Цилиндрическое внутреннее шлифование: 1 — заготовка; 2 — шлифовальный круг; dкиDз— диаметры круга и заготовки; Dstи Dsпр— движение поперечной и
продольной подачи шлифовального круга; Drи Dsз– рабочее (вращательное) движение шлифовального круга и круговое(вращательное) движение шлифуемой заготовки.
Абразивные инструментывключают диспергированные частицы природных и синтетических материалов, обладающие большой твердостью, малой прочностью и большой теплостойкостью:
а) корунд – кристаллический оксид алюминия Al2O3, содержащий обычные и специальные примеси, следующих сортов:
— электрокорунд нормальный марок 12А, 13А, 14А, 15А и 16А с размерами частиц до 2000 мкм;
— электрокорунд белый марок 22А, 23А, 24А и 25А с наименьшим содержанием примесей и размерами частиц до 800 мкм;
— электрокорунд хромистый марок 32А, 33А и 34А, легированный окисью хрома Cr2O3 , с размерами частиц до 2000 мкм;
— электрокорунд титанистый марки 37А, легированный окисью титана TiO2 , с размерами частиц до 2000 мкм;
— электрокорунд циркониевый марки 38А, легированный окисью циркония ZrO2 , с размерами частиц до 2000 мкм;
— монокорунд марок 43А, 44А и 55А с размерами частиц до 800 мкм;
б) карборунд – кристаллический карбид кремния -SiС, содержащий обычные и специальные примеси, сортов:
— карбид кремния черный марок 53С, 54С и 55С с большим содержанием примесей и с размерами частиц до 1600 мкм;
— карбид кремния зеленый марок 63С и 64С с малым содержанием примесей и с размерами частиц до 800 мкм;
в) алмаз – кристаллический кубический карбид углерода - СС сортов:
— алмаз синтетический обычной прочности марки АС2 с размерами частиц до 160 мкм;
— алмаз синтетический повышенной прочности марки АС4 с размерами частиц до 250 мкм;
— алмаз синтетический высокой прочности марки АС6 с размерами частиц до 400 мкм;
г) эльбор – кристаллический кубический нитрид бора - BNсортов:
— эльбор обычной прочности марки ЛО с размерами частиц до 160 мкм;
— эльбор повышенной прочности марки ЛП с размерами частиц до 250 мкм.
Определение наружного и внутреннего диаметров цилиндрических насадных фрез, количества зубьев фрез. Условие равномерности фрезерования
Основные размеры цилиндрических насадных фрез приведены на рис. 5.2.
Da – наружный диаметр фрезы;
Do – диаметр посадочного отверстия;
Н – высота зуба (глубина стружечной канавки);
h – высота профиля зуба фрезы;
m – толщина ступицы фрезы;
Df – внутренний диаметр фрезы;
Рис. 5.2
Фрезы могут иметь двухопорное или консольное закрепление на станке.
Обычно выдерживается следующее соотношение:
На практике можно вначале определить диаметр посадочного отверстия D, а затем определён наружный диаметр Da и наоборот, например: для затылованных фасонных фрез диаметр посадочного отверстия можно определить по формуле:
где: А – коэффициент из справочника;
h – высота профиля зуба инструмента;
х – показатель степени, берётся из справочника.
Следовательно Da = (2…3)D и округляется до стандартного.
Или наружный диаметр цилиндрической фрезы можно определить по формуле:
Da = 0,2 В 0,26 t 0,09 Sz 0,06 l 0,78 d 0,26
где: В – ширина обрабатываемой поверхности,
t – глубина фрезерования,
S – подача на зуб,
l – расстояние между опорами,
d — величина допустимого прогиба,
Но с увеличением Da уменьшается производительность обработки, при Sz= Const и z= Const. время обработки определяется по следующей формуле:
.
Покажем что увеличение наружного диаметра Da уменьшает производительность, т.е. увеличивается время обработки.
Из этих формул видно что увеличение Da приводит к уменьшению n и Sмин , что и приводит к увеличению времени на обработку.
При определении Da необходимо стремиться к минимально допустимому значению Da. Это значение определяется значением диаметра оправки, на которую закрепляется фреза. Диаметр оправки должен отвечать условиям прочности и жёсткости(рис. 5.3).
Допустимый прогиб оправки, δ:
— для черновой обработки δ, должен быть не более 0,4 мм,
— для чистовой обработки δ, должен быть не более 0,2 мм
На прочность оправка рассчитывается по формулам сопротивления материала при допустимых напряжениях: [δ ИЗГ ] = ( 150…200) МПа – в зависимости от материала оправки.
Наружный и внутренний диаметры фрез стандартизированы, стандартный ряд значений D:
D = 8, 10, 13, 16, 22, 27, 32, 40, 50 мм.
Особенность стандартизации значений наружных диаметров фрез в том, что они расположены по геометрическому ряду, со знаменателями j = 1.26, 1.41, 1.58.
Например для j = 1.26, ряд значений Da равен 3,4,5,6,8,10…1000 мм.
Это сделано для того, чтобы при переходе (замене) фрезы одного диаметра фрезой другого диаметра, скорость резания на станке оставалась постоянной, при соответствующем переключении коробки скоростей станка (частота вращения шпинделя станка имеет значение геометрического ряда с соотносительным коэффициентом j).
Количество зубьев фрезы находится из условий:
1) размещения стружки во впадине;
2) необходимого срока службы инструмента при переточках;
3) обеспечения прочности зуба;
4) обеспечения технологичности конструкции.
Рассмотрим пример: определим число зубьев цилиндрической фрезы по условиям размещения стружки между зубьями.
Фреза срезает стружку площадью Fстр = Sz*t
где: К – коэффициент запаса; К > 1
где: С – учитывает форму зуба незатылованной фрезы ( трапецеидальную; ломанную – усиленную; криволинейную).
C1 – коэффициент, учитывающий соотношение между H и t окр; 
где 
Для цилиндрических фрез, обрабатывающих пластический материал
а для торцовых фрез 
После определения Z и объёма впадины необходимо проверить прочность зуба по формулам сопромата, как консольно закреплённую балку.
;
; f – целое число
где: φ – угол контакта (в градусах );
f – коэффициент равномерности фрезерования при винтовых или прямолинейных стружечных канавках, должен быть целым числом, при выполнении этого условия длина режущих кромок одновременно участвующих в резании постоянна; 
, для выполнения условия равномерности фрезерования, при работе фрезой с винтовыми зубьями;