Фрезы

Для оснащения станков с ЧПУ разработаны фрезы быстрорежущие и снащенные СМП из твердых сплавов и из СТМ на основе нитрида бора.

Во фрезах, оснащенных СМП, для выполнения повышенных требований к торцевому и радиальному биению режущих кромок зубьев широко используют регулирование их положения в осевом направлении, что необходимо при работе с большими подачами.

Фрезы торцевые с трехгранными пластинами с задними углами (табл.1).

Фрезы предназначены для условий чернового фрезерования. Они позволяют производить обработку деталей с большими подачами при максимальной ширине фрезерования.

Пластины, имеющие задние углы на срезанных фасках, установлены на корпусе фрезы со следующей геометрией: главный угол в плане ? = 75°; радиальный угол ?р = -10° и осевой ?о = 10°.

Фрезы торцевые с четырехгранными пластинами с двойной отрицательной геометрией (табл.2, рис.1). Фреза состоит из корпуса 1, в пазах которого расположены опоры 2 с режущими пластинами без задних углов 3 и клинья 4 и 5 для их крепления. Со стороны передней поверхности пластины опираются на лыски бочкообразных штифтов 6, установленных в отверстиях корпуса.

Табл.1. Фрезы торцевые с трехгранными пластинами с задними углами (ТУ 2-035-910-83)

Табл.2. Фрезы торцевые с четырехгранными пластинами с двойной отрицательной геометрией (ТУ 2-035-874-82)

Конструкция предусматривает регулирование положения опор под режущие пластины за счет их перемещения вдоль паза корпуса, выполненного сквозным. Отрегулированные опоры и установленные на их базовые поверхности режущие пластины закрепляются клиньями. Клинья затягиваются свободно расположенными в их отверстиях винтами, которые имеют резьбовые шайбы, обжатые до пластической деформации резьбы по трем плоскостям под углом 120°, что обеспечивает возможность обратного перемещения клиньев при раскреплении. Это позволяет компенсировать допускаемую неточность изготовления резьбовых отверстий в корпусе и обеспечивает полный контакт плоскостей опорных поверхностей клиньев и боковых поверхностей пазов.

Рис.1. Конструкция универсальных торцевых фрез с механическим креплением СМП

Табл.3. Фрезы торцевые с четырехгранными пластинами с двойной положительной геометрией (ТУ 2-035-874-82)

Фрезы с механическим креплением пластин без задних углов являются наиболее экономичными с точки зрения расхода твердого сплава (восемь режущих кромок). Биение вершин режущих кромок относительно опорного торца фрезы - не более 0,06 мм.

Фрезы торцевые с четырехгранными пластинами с двойной положительной геометрией (табл.4). Фрезы этого типа изготавливают с главным углом в плане ? = 75° диаметром 100-500 мм двух исполнений по числу зубьев: z = 0,06Dф и z = 0,1Dф. Использование пластин с задними углами ? = 11° дает возможность обеспечить положительные передние углы ? = 2° и задний ? = 9° (?р = 0° ?о = 7°).

Биение вершин режущих кромок относительно опорного торца фрезы не более 0,06 мм.

Табл.4. Применяемость композитов для фрезерования

В настоящее время разработана и выпускается большая номенклатура торцевых фрез с механически закрепляемыми режущими пластинами из СТМ. Основной областью применения фрез из СТМ на основе нитрида бора является чистовая и получистовая обработка серых, высокопрочных, закаленных и легированных чугунов, закаленных сталей высокой твердости (HRCэ 55-70), а также сталей в состоянии поставки. При фрезеровании чугунов скорости резания на порядок выше, чем при использовании твердосплавных фрез.

Эффективность инструмента из СТМ наиболее полно проявляется при эксплуатации на оптимальных режимах резания, обеспечиваемых на станках с ЧПУ, многоцелевых станках и ГПС. Производительность процесса резания возрастает в 1,5-3 раза по сравнению с твердосплавным инструментом.

Марка композита выбирается в зависимости от обрабатываемого материала и вида обработки (табл.4). Поликристаллы композита 01 имеют наибольшие твердость, тепло- и износостойкость и размеры (D ? H < или = 4 ? 4 мм). Поэтому основная область применения фрез со вставными перетачиваемыми ножами или с круглыми пластинами из композита 01 - тонкое и чистовое фрезерование сталей и чугунов преимущественно высокой твердости, с максимальной глубиной резания 0,8-1,0 мм (рабочие значения 0,1-0,5 мм). Поликристаллы композита 10 второй группы и круглые двухслойные пластины из композита 10Д по размерам примерно в 1,5 раза превышают пластины из композита 01 и допускают работу с глубиной резания до 1,5-2,0 мм.

Поликристаллы композита 05 имеют самые большие размеры (до D ? H = 10 ? 6 мм).

Область применения фрез с механическим креплением круглых пластин и композита 05: тонкое, чистовое, получистовое фрезерование чугунов любой твердости, в том числе по литейной корке, с глубиной резания 0,05-6,0 мм.

Рекомендуются следующие конструкции фрез:

  • торцевые сборные фрезы диаметром 80-200 мм со вставными перетачиваемыми ножами, оснащенными поликристаллами из композитов 01 и 10(табл.5), с регулируемым торцевым биением в пределах до 0,005 мм. Для снижения шероховатости обработанной поверхности при работе на повышенных подачах вершина ножей оформляется большим радиусом (около 30-50 мм). Область применения - обработка открытых и закрытых (типа направляющих "ласточкин хвост") поверхностей на станках с ЧПУ и многоцелевых станках взамен предварительного и окончательного шлифования (частично взамен шабрения). Глубина резания не более 0,5 мм при продольных подачах до 5-10 м/мин (большой радиус при вершине ножей - необходимый конструктивный элемент, обеспечивающий возможность нормальной работы на высоких подачах). Шероховатость обработанной поверхности Ra = 0,2?2,0 мкм;
  • торцевые сборные фрезы диаметром 100-400 мм с механическим креплением высокоточных по диаметру неперетачиваемых пластин круглой формы из композитов 01, 05 и 10 Д(табл.7), с регулируемым торцевым биением режущих кромок до 0,01 мм. Область применения - чистовая обработка твердосплавных фрез и абразивных кругов (при шлифовании). Глубина резания - не более 1,5 мм, продольная подача - не более 2,0 м/мин, шероховатость обрабатываемой Ra=0,4?2,5 мкм;
  • торцевые сборные нерегулируемые фрезы диаметром 100-400 мм с механическим креплением прецизионных пластин круглой формы из композитов 05 и 10Д (табл.7). Сравнительно небольшое торцевое биение (0,02-0,04 мм) достигается высокой точностью изготовления соответствующих конструктивных элементов и использованием прецизионных пластин. Область применения - чистовая и предварительная обработка сталей и чугунов, в том числе по литейной корке. Глубина резания однорядными фрезами - до 3 мм, ступенчатыми - до 6 мм. Продольные подачи - не более 0,1 мм/зуб. Шероховатость обработанной поверхности серого чугуна Ra=1,0?6,0 мкм.

 

Табл.5. Фрезы торцевые насадные регулируемые со вставными перетачиваемыми ножами, оснащенными композитом 01 или 10 (по ТУ 2-035-918-81)

 

Табл.6. Фрезы торцевые насадные диаметром 100-400 мм регулируемые с механическим креплением круглых неперетачиваемых пластин высокой точности из композитов 01, 05, 10Д (по ТУ 2-035-757-80)

 

Табл.7. Фрезы торцевые насадные диаметром 100-400 мм нерегулируемые с механическим креплением круглых неперетачиваемых прецизионных пластин из композита 05 или 10Д (по ТУ 2-035-757-80)

 

Фрезы кассетной конструкции с пластинами из композитов 10Д и 05 (рис.2) обеспечивают резкое повышение производительности фрезерования чугунов и достижение подачи 2000-3000 мм/мин. Крепление пластин аналогично показанному на рис.3

Рис.2. Торцевая регулируемая кассетная фреза

 

Рис.3. Торцевая регулируемая кассетная фреза

 

Фреза состоит (рис.4, табл.8) из корпуса 1 и кассет с режущими пластинами 8. Кассеты крепятся в пазах корпуса винтами 2 и включают державку 6, прихват 9, крепежный винт 7, сухарь 4 и регулировочный винт 3 с ограниченной шайбой 5. Конструкция фрезы предусматривает осевое регулирование кассет. Предварительное осевое регулирование кассет. Предварительное осевое регулирование осуществляется винтами 3 при легком поджатии кассет винтами 2; точность предварительной настройки торцевого биения должна быть около 0,02 мм. Окончательное осевое регулирование осуществляется при полностью затянутых винтах 2 только в направлении перемещения кассет от опорного торца. Дотягивать винты 2 после окончательного регулирования не допускается. Окончательное осевое регулирование позволяет получить торцевое биение режущих кромок 0,002-0,005 мм. Затраты времени на такую точную настройку торцевого биения составляют не более 1 мин в расчете на каждый зуб фрезы. Высокой квалификации оператора при этом не требуется.

Рис.4. Конструкция торцевых регулируемых кассетных фрез с механическим креплением пластин из СТМ

 

Табл.8. Конструкция торцевых регулируемых кассетных фрез с механическим креплением пластин из СТМ

 

Радиальное биение режущих кромок 0,06-0,12 мм (в зависимости от диаметра фрезы) обеспечивается точностью исполнения соответствующих размеров корпусов фрез и кассет, а также использованием прецизионных режущих пластин. Фрезы с пластинами квадратной и шестигранной формы с зачистными кромками предназначены для чистовой обработки (глубина резания до 1 мм), а с круглыми пластинами - в основном для получистового и предварительного фрезерования. Двухступенчатые фрезы обеспечивают обработку чугунов и цветных сплавов на основе меди с глубиной резания до 4-6 мм, а сталей - до 3-4 мм.

Кассетный принцип позволяет собирать фрезы разного назначения, используя один и тот же корпус. При установке в корпус ступенчатой фрезы дополнительных кассет с зачистными квадратными пластинами обеспечивается чистовая обработка. Зачистные кромки квадратных пластин могут иметь специальную радиусную форму. Конструкцию отличает гибкость, что принципиально важно в условиях автоматизированных процессов.

Присоединительные поверхности торцевых фрез с механическим креплением СМП регламентированы ГОСТ 26595-85 (табл.9 и 10). Фрезы изготавливают следующих исполнений: A и B - закрепляемые на оправках; С - закрепляемые на оправках и на концах шпинделей.

Табл.9. Присоединительные поверхности торцевых фрез с механическим креплением СМП, закрепляемых на оправках (ГОСТ 26595-85)

 

Табл.10. Присоединительные поверхности торцевых фрез с механическим креплением СМП исполнения С, закрепляемых на оправках и на концах шпинделей (ГОСТ 26595-85)

 

Табл.11. Фрезы концевые с коническим хвостовиком быстрорежущие (ОСТ 2И62-2-75, тип 2)

 

Табл.12. Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком быстрорежущие (ОСТ 2И62-2-75, тип 1)

 

Табл.13. Элементы конструкции и неометрические параметры фрез (ОСТ 2И62-2-75) диаметром 25-40 мм с цилиндрическим хвостовиком

 

Табл.14. Фрезы с цилиндрическим хвостовиком, оснащенные пластинами из твердого сплава (ТУ 2-035-812-81)

 

Табл.15. Фрезы концевые с коническим хвостовиком, оснащенные пластинами из твердого сплава (ТУ 2-035-812-81)

 

Фрезы концевые быстрорежущие с цилиндрическим и коническим хвостовиками предназначены для обработки чугуна, стали и других материалов. Фрезу с коническим хвостовиком (табл.11) изготавливают диаметром 14-40 мм, а с цилиндрическим хвостовиком (табл.12) - диаметром 10-40 мм. По сравнению со стандартными данные фрезы характеризуются повышенной надежностью в работе и отличаются более точным изготовлением и креплением.

При выполнении отдельных операций фрезерования на станках с ЧПУ возникает необходимость настройки фрез на размер в осевом направлении на станке или вне станка. В этом случае наиболее целесообразно применение фрез с цилиндрическим хвостовиком, которые закрепляются в цанговых патронах с механизмом осевого регулирования.

Фрезы с цилиндрическом хвостовиком изготавливают в двух исполнениях (см. табл.12). На фрезах исполнения 2 предусмотрен поводок, предотвращающий поворот фрезы в процессе работы. Геометрические параметры этих фрез приведены в табл.13

Фрезы концевые, оснащенные винтовыми пластинами из твердого сплава, предназначены для обработки изделий из чугуна и стали на станках с ЧПУ. Фрезы изготавливают диаметром 20-50 мм.

В качестве режущей части фрез используют винтовые пластины из твердого сплава марок Т5К10, Т14К8, Т15К6, ВК6, ВК8 (ГОСТ 3882-74). Форма и размеры винтовых пластинок по ГОСТ 2209-82.

Как правило, фрезы изготавливают только праворежущими; леворежущими - по согласованию с потребителем.

Для праворежущих фрез установлены следующие углы резания: передний угол в нормальном сечении к главной режущей кромке ? = -5°; задний угол в нормальном сечении к главной режущей кромке ? = 18°; угол подточки зубьев на торце ? = -5°.

Фрезы изготавливают с цилиндрическим (табл.14) и коническим хвостовиком (табл.15).

Фрезы концевые по ОСТ 2И41-5-84 с механическим креплением трехгранных твердосплавных пластин (табл.16), в том числе с износостойким покрытием, предназначены для черновой и чистовой обработки деталей из конструкционных сталей и чугуна. Фрезы для чистовой обработки имеют радиальное и торцевое биения в пределах 0,05 мм; для черновой - 0,07 мм. Предельно допустимая глубина резания составляет 2/3 длины режущей кромки. В качестве режущей части фрез используют пластины из твердого сплава по ГОСТ 3882-74.

Фрезы концевые твердосплавные (ГОСТ 18372-73*) предназначены для работы по труднообрабатываемым материалам. Фрезы изготавливают двух типов: цельные (табл.17) и со стальным цилиндрическим хвостовиком (табл.18). В зависимости от условий применяют фрезы нормальной и повышенной точности. При заказе фрез повышенной точности после обозначения перед маркой твердого сплава указывает буква Т. Радиальное и торцевое биение фрез повышенной точности составляет 0,02 мм; фрез нормальной точности - 0,03 мм.

Табл.16. Фрезы концевые с механическим креплением твердосплавных пластин (ОСТ 2И41-5-84)

 

Табл.17. Фрезы концевые твердосплавные цельные с цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 18372-73, тип 1)

 

Табл.18. Фрезы концевые твердосплавные со стальным цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 18372-73, тип 2)

 

Табл.19. Фрезы концевые с коническим хвостовиком, оснащенные винтовыми твердосплавными пластинами (ГОСТ 20537-75)

 

Табл.20. Фрезы концевые с коническим хвостовиком, оснащенные винтовыми твердосплавными пластинами (ГОСТ 20538-75)

 

Фрезы концевые с коническим хвостовиком, оснащенные винтовыми пластинами из твердого сплава (ГОСТ 20537-75 и ГОСТ 20538-75) предназначены для обработки стали, чугуна и бронзы, а также труднообрабатываемых сталей и сплавов. Рекомендуются фрезы диаметром 12,5-50 мм. Фрезы изготавливаются двух типов: нормальной длины (табл. 19) и удлиненные (табл. 20). Выполняются с пластинами из твердых сплавов групп ВК и ТК.

Фрезы с напаянными твердосплавными пластинами для обработки Т-образных пазов (ГОСТ 10673-75) (табл. 21) предназначены для обработки пазов по ГОСТ 1574-71. В качестве режущей части фрез используют твердосплавные пластины марки ВК8 по ГОСТ 3882-74.

Фрезы концевые, оснащенные винтовыми твердосплавными пластинами для обработки деталей из высокопрочных сталей и титановых сплавов (ГОСТ 24637-81) (табл. 22). Материал режущей части фрез - твердый сплав марок Т15К6, Т5К10, ВК6-М, ВК8, ВК10-ОМ, ТТ10К8-Б, ТТ20К9 по ГОСТ 3882-74. Фрезы изготавливают праворежущими с правой винтовой канавкой для диаметра более 40 мм. Допуск торцевого и радиального биения не должен превышать 0,03 мм. Для обработки титановых сплавов передний угол ? = 0, а для обработки теплоустойчивых хромистых и высокопрочных сталей равен -5°.

Фрезы дисковые трехсторонние (ГОСТ 3755-78) изготавливают с прямыми зубьями диаметром от 50 до 125 мм. Фрезы общего назначения (табл. 23) отличаются от шпоночных формой уголков режущих кромок и допуском на ширину фрезы. Поле допуска на ширину фрез общего назначения k11. Фрезы имеют износостойкое покрытие.

Фрезы шпоночные цельные твердосплавные с вышлифованным профилем из унифицированных заготовок (ТУ 2-035-782-80) (табл. 24) предназначены для обработки деталей из чугуна и труднообрабатываемых материалов. Допуск радиального биения режущих кромок зубьев относительно поверхности хвостовика 0,02 мм. Материал фрез - твердый сплав марок ВК8 и ВК6М по ГОСТ 3882-74.

Фрезы шпоночные цельные твердосплавные (по ГОСТ 16463-80) (табл. 25) с цилиндрическим хвостовиком предназначены для обработки шпоночных пазов, как в материалах общего назначения, так и в труднообрабатываемых материалах. Изготовляют из твердого сплава марок ВК6, ВК6М, ВК10М, Т5К10 и Т15К6 по ГОСТ 3882-74, в том числе с износостойкими однослойным и многослойным покрытиями. Допуск радиального биения режущих кромок относительно оси поверхности хвостовика не должен превышать 0,02 мм, допуск торцевого биения - 0,03 мм.

Табл.21. Фрезы с напаянными твердосплавними пластинами для обработки Т-образных пазов (ГОСТ 10673-75)

 

Табл.22. Фрезы концевые, оснащенные винтовыми твердосплавными пластинами, для обработки деталей из высокопрочных сплавов и титановых сплавов (ГОСТ 24637-81)

 

Табл.23. Фрезы быстрорежущие дисковые трехсторонние общего назначения (ГОСТ 3755-78)

 

Табл.24. Фрезы шпоночные цельные твердосплавные с вышлифованным профилем из унифицированных заготовок (ТУ 2-035-782-80)

 

Табл.25. Фрезы шпоночные цельные твердосплавные (ГОСТ 16463-80)

 

Табл.26. Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком (по ГОСТ 17025-71*)

 

Табл.27. Фрезы концевые с коническим хвостовиком (ГОСТ 17062-71*)

 

Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком (ГОСТ 17025-71*) (табл. 26) изготавливают из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73 двух типов: с нормальным и крупным зубом. Фреза каждого типа выполняется двух исполнений - с цилиндрической ленточкой и заточенные без ленточки. Фрезы с цилиндрической ленточкой должны иметь допуск радиального биения режущих зубьев 0,02-0,04 мм, а заточенные наостро - 0,03-0,06 мм. Допуск торцевого биения режущих кромок для фрез нормальной точности диаметром до 16 мм - 0,04 мм. Фрезы могут поставляться с износостойким покрытием из нитрида титана, нанесенным плазменно-вакуумным методом в соответствии с ТУ 035-834-81.

Фрезы концевые с коническим хвостовиком (ГОСТ 17026-71*) (табл. 27) выполняют двух типов: с номинальным и крупным зубом, заточенным наостро или с цилиндрической ленточкой. Требования к точности см. фрезы по ГОСТ 17025-71*. Фрезы изготавливают из быстрорежущей стали по ГОСТ 19265-73, в том числе с износостойким покрытием из нитрида титана, нанесенным плазменно-вакуумным методом в соответствии с ТУ 2-035-834-81.

Фрезы дисковые с механическим креплением многогранных пластин из твердого сплава (ОСТ 2И41-7-84) (табл. 28) предназначены для фрезерования пазов и уступов в чугунных и стальных деталях. Фрезы изготавливают с износостойким покрытием с креплением режущих пластин штифтом через отверстие (тип 1) или с креплением их клином (тип 2). Допуск радиального биения главных режущих кромок относительно оси посадочного отверстия для двух смежных зубьев не более 0,07 мм. Рекомендуемая подача 0,15-0,4 мм/зуб.

На рис. 5 представлена конструкция дисковой фрезы фирмы Sandvik Coromant (Швеция) с механическим креплением трехгранных пластин с задними углами. Пластина 2 базируется в V-образном пазу вставки 3, которая закрепляется в корпусе 1 винтом 4. Пластина закрепляется клином 6 и винтом 5. Наличие сменных вставок обеспечивает технологическую возможность выполнения базирующих поверхностей, а также повышает срок службы корпуса фрезы. Угол наклона пластин разнонаправленный, что способствует устранению вибрации.

Рис.5. Дисковая фреза фирмы Sandvik Coromant

 

Табл.28. Фрезы дисковые с механическим креплением многогранных пластин из твердого сплава (ОСТ 2И41-7-84)