Выбор фрез для ЧПУ фрезера

Правильный выбор фрезы для ЧПУ фрезера определяет, в итоге, качество изделия и эффективность процесса обработки материала. Поэтому важно иметь хотя бы базовые представления об этих инструментах, особенно учитывая их многообразие: богатый выбор типоразмеров, геометрии, различия материалов из которых они изготовлены, наличие защитных покрытий и т.д.

Кроме того, это еще и экономический вопрос - цена фрезы должна соотноситься с экономикой решаемых ею задач.

Итак, для выбора фрезы, прежде всего, принимают во внимание четыре основных момента:

Какой материал требуется обработать?

Обработка дерева, пластика, металла и других материалов, определяет требования к твердости фрезы. Чем плотнее обрабатываемый материал, тем большую твердость должен иметь инструмент. Фрезы, изготовленные из высококачественного сплава с высоким значением HRC (твердость по шкале Роквелла), способны резать цветные металлы и сталь, но, соответственно, имеют более высокую цену. Использовать их для обработки мягких материалов экономически нецелесообразно, кроме того, для разных материалов режущие грани затачиваются под различными углами.

Фрезы для металлов и стали часто имеют специальное защитное покрытие, обеспечивающие длительную износостойкость инструмента. Наиболее часто это AlTiN – высокотехнологичный, очень твердый слой нитрида алюмо-титана.

Вид обработки: чистовая или черновая?

Как правило, черновая обработка связана со значительным съемом материала. При этом, к чистоте получаемых поверхностей не предъявляются высокие требования. Для эффективной черновой фрезеровки применяются как фрезы с плоским торцом (EndMill), так и со сферическим (BallNose). Черновой инструмент должен обеспечивать высокую скорость выборки, а значит его размеры должны быть ограничены только размерами самых малых элементов (полостей или выступов) на заготовке.

Для чистовой обработки требуется фреза, которая при обработке формирует гладкие поверхности. В зависимости от геометрии детали, здесь так же применяются EndMill или BallNose фрезы.

Отдельно нужно сказать о фрезах для 3D обработки. В этой группе есть и универсальные фрезы, способные вести и черновую и чистовую обработку. Как правило, это V-образные фрезы со сферическим окончанием.

Чем больше режущих кромок имеет фреза, тем большая скорость подачи для нее доступна, а значит меньше времени требуется на обработку детали.

Считается, что для большинства задач подходят двухзаходные фрезы. Они имеют высокие показатели и скорости обработки и чистоты получаемых поверхностей.

Выбор геометрии фрезы.

Геометрия фрезы, а точнее – режущих кромок это важнейший параметр. Наиболее многочисленной группой являются фрезы со спиральными ножами. Эта геометрия определяет высокое качество обработки поверхности, эффективно отводит стружку из зоны реза, активно охлаждая фрезу. При прочих равных, фрезы, имеющие прямые ножи дешевле спиральных, но дают менее качественный результат.

Особую роль геометрия играет при фрезеровке и раскройке ламинированных или шпонированных материалов. Особенность в том, что верхние слои фрезеруемого материала, режутся и, удаляясь вверх, ломают материал на верхних гранях.

Чтобы этого избежать, используют фрезы с выводом стружки вниз. Если необходимо сохранить ровные грани при сквозном фрезеровании, используют компрессионные фрезы – со встречным направлением реза (сверху-вниз и снизу вверх) или рашпильные фрезы (геометрия «кукуруза»).

Для увеличения скорости или глубокой фрезеровки используются фрезы со стружколомом. Стружколом – насечки нанесенные на режущие грани фрезы, измельчающие стружку и способствующие ее легкому и быстрому выводу из зоны реза.

Материал фрезы.

В последнее время наиболее широкое применение получили высокотехнологичные твердые сплавы, обеспечивающие инструментам высокую твердость и температурную износостойкость. Но еще применяются инструменты и из быстрорежущей инструментальной стали (HSS). 

Твердые сплавы - это композитные материалы, в состав которых входят хром, карбиды вольфрама, титана, тантала – как тугоплавкая основа и кобальт, никель, железо – как пластичная металлосвязка. Специально подобранные компоненты, значительно повышают механические и температурные характеристики полученного материала по сравнению с легированными сталями.

Твердые сплавы получают прессованием подготовленной смеси элементов с последующим их спеканием. Они прекрасно поддаются обработке и имеют относительно невысокую цену.

Дополнительной защитой фрез из такого материала может служить покрытие режущей части микронным слоем, например, нитрида алюмо-титана (AlTiN). Это значительно повышает износостойкость фрезы при работе со сталями.

Разумеется, это лишь основные критерии. Профессионалы пользуются более глубокими знаниями материалов и технологий. Но надеемся, приведенная в этой статье информация позволит начинающим ЧПУ фрезеровщикам сделать осознанный выбор фрез для эффективного решения своих задач.