Описание фрез для чпу по дереву

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Материал, из которого изготовлен режущий инструмент, определяет его свойства и долговечность. Одновременно, он же и определяет возможности обработки различных по твердости заготовок.

Предлагая фрезы и граверы разных производителей, мы приводим краткую справочную информацию по характеристикам и особенностям материалов, что позволит лучше понимать особенности и возможности, изготовленных из них инструментов.

Нужно отметить высокое качество и точность изготовления фрез и граверов всеми представленными у нас производителями, поэтому итоговое качество инструмента, в основном, зависит именно от характеристик материала.

Для удобного восприятия все данные по материалам представлены в сводной таблице.

Дисперсность – показатель зернистости твердого сплава. Чем меньше зерно, тем выше твердость материала и предел его прочности на изгиб.

Твердость материала инструмента определяет возможность обрабатывать им другие, менее твердые материалы. Например, для фрезеровки закаленных сталей желательно использовать фрезы из K55SF или TSF44, имеющих показатель твердости HRA около 93 (при твердости самой стали – до 63).

Одним из наиболее интересных и удачных решений, по нашему мнению, является инструментальный твердый сплав KCR08 от европейского производителя Ceratizit (Люксембург). Это материал высокой твердости, который благодаря наличию в его составе никеля, обладает еще и уникальной износостойкостью. Он технологичен, хорошо поддается обработке (заточке, пайке) при изготовлении режущих инструментов премиального качества.

Как видно из таблицы, наиболее широкий выбор вариантов предоставляет пользователям китайский бренд DJTOL. Он выпускает четыре серии, от эконом-класса (N) до премиального (3A), предоставляя возможность выбрать наиболее подходящий под конкретную задачу режущие инструменты.

Другие производители ориентированы на инструменты с исключительно высокими эксплуатационными характеристиками, изготовленные из высококачественных сплавов.

В любом случае, широкий ассортимент позволит потребителю сделать экономически обоснованный выбор, основываясь на особенности решаемых задач, своих предпочтениях и опыте.

Нужно отметить, что небольшие фабрики в Китае могут использовать для изготовления своей продукции самые низкокачественные материалы для получения максимальной прибыли. Такие "инструменты" имеют низкую цену, но, ожидаемо приносят проблемы потребителям. Поэтому мы рекомендуем тщательно знакомиться со всей доступной информацией и пользоваться продукцией только известных брендов, хорошо зарекомендовавших себя на практике и с хорошим соотношением цена/качество.

В данной статье даётся представление о фрезах, использующихся на фрезерных станках с ЧПУ в различных ситуациях.

Концевые фрезы

Самыми распространёнными являются концевые фрезы. Концевые фрезы принадлежат к группе режущего инструмента, используемуего в промышленном фрезеровании и отличающегося от других фрез областью применения, геометрией рабочей поверхности, креплением в шпинделе фрезерного станка и способами производства.

Карбид вольфрама или быстрорежущая сталь?

Обычно материалы, из которого изготавливаются концевые фрезы — это карбид вольфрама (они называются твердосплавные) или быстрорежущая сталь, но попадаются и экзотические варианты, такие как сплавы порошковых металлов. Для цехов с промышленными масштабами производства, вопрос выбора того или иного материала обычно не стоит — повсеместно используется твердосплавные, т.е. карбид-вольфрамовые, так как бытует мнение, что они универсальны, и в целом — лучше во всех аспектах. Тем не менее, оказывается, что всё зависит от обрабатываемого материала, а также от максимальной скорости вращения шпинделя станка и некоторых других параметров. Если вы работаете с более мягкими материалами, такими как алюминий, а скорость шпинделя не способна достичь рекомендуемых скоростей для твердосплавной фрезы по алюминию, то возможно более рациональным было бы использование концевых фрез из быстрорежущей стали. Для концевых фрез с диаметром от 15 мм и больше, при использовании в небольших станках со скоростью шпинделя не превышающей 6000 об/м, для резки алюминия рекомендуется быстрорежущая сталь, а для фрез более маленьких диаметров — твердосплавные. Это не только позволит избежать крупных затрат на большие концевые фрезы, но и также сохранит жесткость мелких концевых фрез на необходимом уровне.

Размеры

Концевые фрезы бывают различных размеров, как в метрической, так и в дюймовой системах. Существуют и микро-фрезы для обработки чрезвычайно малых деталей. Допуски на диаметр для большинства концевых фрез зачастую имеют некоторый разброс. Если ваши работы требуют повышенной точности, то скорее всего потребуется сделать пробный срез для определения точного диаметра концевой фрезы. Естественно, можно измерить её и непосредственно с помощью, например, микрометра, но пробный срез тест является наиболее надёжным способом.

Микро-фреза

Число зубьев фрезы.

Однозубая концевая фреза

Для подбора необходимой фрезы можно воспользоваться специальной программой

Центрорежущая или нет?

Большинство 2- и 3-х зубых концевых фрез являются центрорежущими. Некоторые 4-х зубые фрезы не являются. Центрорежущую концевую фрезу можно погружать прямо в материал. Нецентрорежущие фрезы посередине имеют паз, без режущей кромки, так что ход погружения в материал сильно ограничен:

Центрорежущая слева, нецентрорежущая справа.

Единственным преимуществом нецентрорежущих фрез является их невысокая стоимость. Говоря о стоимости, можно приобрести как двусторонние так и односторонние концевые фрезы, одна двусторонняя стоит гораздо дешевле двух односторонних. Но не все станки имеют возможность использования двусторонних фрез.

Двусторонняя концевая фреза

О рабочей длине.

Рабочая длина

Чем длиннее рабочая часть, тем меньше жесткость инструмента. Если фрезой с длинной рабочей частью работать довольно агрессивно, то это будет вызывать изгиб, который может привести к поломке инструмента. Схематически его можно изобразить следующим образом:

Изгиб фрезы

Таким образом можно сделать вывод, что следует отдавать предпочтение фрезам с короткой рабочей частью, пользуясь длинными лишь в тех случаях, когда нет другого выбора.

Покрытия концевых фрез

Хорошее покрытие может резко увеличить производительность работы концевой фрезы, и срок ее службы. Существует много покрытий, как повсеместно распространённых, так и весьма экзотических, и дорогих. Большинство из этих покрытий называются согласно их химическим составам, как-то:

Концевые фрезы с покрытием из титрида титана и алюминия (AlTiN), которое создается с использованием техпроцесса осаждения реагентов при помощи катодной дуги;
TiN (базовое покрытие с желтоватым цветом, которое в последнее время ушло из широкого использования);
TiCN (популярное голубовато-серое покрытие);
TiAlN и AlTiN (чрезвычайно популярное темно-фиолетовое покрытие);
TiAlCrN, AlTiCrN и AlCrTiN (покрытие на основе поликристаллических алмазов (PCD)).

Достижения в области разработки передовых покрытий для концевых фрез делаются ежегодно. Во многих мастерских премиум-класса уже используются инструменты с покрытием из аморфных и нанокомпозитных поликристаллических алмазов (PCD). Использование концевых фрез с покрытием или без зависит от отношения экономических выгод последних к технологическим преимуществам первых.

Геометрия концевых фрез

Производительность фрезы может зависеть как от типа покрытия, так и от геометрии. Сейчас серийно выпускается великое множество фрез самой разнообразной формы, но некоторые решения весьма спорны. Для стандартных задач скорее стоит выбрать проверенные временем классические торцевые фрезы, оставив фрезы причудливых форм для любителей поэкспериментировать.

Черновые концевые фрезы

Черновые концевые фрезы, такие как представленная на изображении выше, имеют маленькие зубцы на зубьях, которые называют фрезами со стружколомом. Эт зубцы служат для следующих целей: во первых они размельчают стружку, что позволяет легче убрать её из отверствия, во вторых уменьшают вибрацию и стабилизируют. Черновые концевые фрезы стоят не очень дорого и могут дать ощутимый прирост производительности.

Сферические концевые фрезы

До сих пор мы говорили о концевых фрезах, в основном использующихся для обработки плоских поверхностей, и в подавляющем большинстве случаев этого бывает достаточно, но для 3D-обработки придётся использовать сферические концевые фрезы.

Для пресс-формы часто необходима 3D-обработка

Сферические (концевые) фрезы создают воронки с определенным радиусом или углубления. Также с помощью таких фрез можно формировать выступы, т.е. рельефы произвольной формы. Такой инструмент представлен с 2, 3, 4 или шестью зубцами. Профиль резца представлен в сферической форме. Угол сферической территории режущей части равняется 180 градусам. Модели производятся с углом точно в 180 градусов. Для ликвидации стружки на фрезе есть канавки в виде спирали.

Сферическая фреза

Формирование гребенчатых выступов с помощью сферической фрезы

Фрезы концевые с механическим креплением твердосплавных пластин (наборные фрезы)

Большие цельные концевые фрезы могут срезать много материала, но их прозводство весьма затратно. Вместо них в целях экономии был разработан инструмент с механическим креплением сменных твердосплавных пластин. В рамках данной статьи ограничимся цельными концевыми и торцевыми фрезами такого рода.

Для эффективной черновой работы удобно иметь сборную фрезу со сменными пластинами с диаметром от 15 мм до 20 мм. Это та граница, где покупать и использовать обычные цельные концевые фрезы становится невыгодно, но он достаточно мал, чтобы после черновой обработки сборной фрезой можно было быстро дообработать заготовку цельными концевыми фрезами меньшего диаметра. Так или иначе, всегда придётся идти на компромисс между скоростью работы, стоимостью инструмента и качеством итогового изделия.

Типичная торцевая фреза с механическим креплением сменных твердосплавных пластин

Фрезы для обработки фасок, конические граверы, и другие специальные инструменты

Фрезы для обработки фасок

В технических, технологических целях нередко используется фаска — это скос кромки по торцам материала. В первую очередь она нужна для снижения опасности получения травм об острые кромки изделия, а также для облегчения монтажа. Фаска выполняется под разными углами, значения которых определяются конструктивными целями. Самый распространенный угол равняется 45°. Обязательное фрезерование фасок делается на торцах цилиндрических валов, отверстиях, корпусных деталей. Обработку фасок, V-образных прорезей, поднутренних фасок, снятия фасок для сварки и удаление заусенцев ведут с помощью небольших концевых торцевых, длиннокромочных и специальных фасочных фрез. Обычно эту операцию удобнее всего выполнять на настольных фрезерных станках с ЧПУ, с использованием специальных программ и автоматической сменой инструмента. Не составит большого труда сделать фаску на 4-х и 5-осных мини фрезерных станках, у которых есть возможность вращения не только шпинделя, но и заготовки.

Фреза для скругления кромок и углов

Фрезы для скругления кромок используются, чтобы вместо фаски получить закругление определённого радиуса. Но зачастую из-за вибраций и допусков хода инструмента получить ровную закруглённую кромку без зазубрин несколько сложнее, чем получить фаску.

Конический гравер

Конические граверы используются в основном для гравировки. С помощью такого инструмента можно обрабатывать мельчайшие детали штампов, и выгравировать надписи замысловатым шрифтом или рисунки

Развёртки

Развертки — режущий инструмент, который позволяет быстро и эффективно обработать отверстия, убедитьcя, что они круглые, и вообще получить его конкретный диаметр с достаточно высокой точностью

Фрезерование – один из видов механической обработки, при нем вращающаяся фреза снимает с обрабатываемой поверхности определенный слой материала, придавая заготовке форму нужной конфигурации. Фрезы для станков с ЧПУ, по сути, концевой режущий инструмент, имеющий хвостовик.

Фреза состоит из корпуса, в его винтовых пазах установлены винтовые пластины. Их перемещение в пазах, по направлению хвостовой части, ограничивается упорами – своеобразными уступами.

Требования к этому инструменту

Станки, имеющие компьютеризированную систему управления, работающие точно и с большой скоростью, но нуждаются в тщательной оснастке. Чтобы обрабатывать металл, древесину, синтетику и композитные материалы, имеющие разные коэффициенты твердости, нужны фрезы с определенным углом затачивания режущей кромки.

Есть факторы, влияющие на результат работы:

прочность самого изделия и способность переносить нагрузки;
расположение лезвий во фрезе и их геометрическая форма;
устойчивость к износу, позволяющая инструменту сохранить первоначальную заточку длительное время;
минимальное вибрирование во время производственного процесса.

Существует конструктивное разнообразие фрез для ЧПУ, их изготавливают исключительно из специальных марок закаленной стали. Но технологий всего две:

Серийный инструмент специалисты производят из цельного фрагмента, применяют для этого быстрорежущую твердую сталь. Среди главных достоинств – точное исполнение, гарантия жесткости, способность работать с максимальной нагрузкой.
На стальном теле – твердый сплав мелкозернистой структуры – делают напайки, воспроизводящие сложную геометрию режущей кромки. Сфера применения – производство инструмента (фасонный, алмазный или крупноразмерный), фрез для деревообработки (ручные инструменты).

Классификация и применение концевых фрез

Как правило, концевые фрезы для ЧПУ, состоят из нескольких режущих кромок. В зависимости от числа ножей, инструмент называется одно-, двух-, трехзаходным.

Двухзаходная фреза, совершая один оборот, режет дважды, оставляя чистую поверхность. Главное, чтобы стружка удалялась оперативно из зоны резания.

Следует рассмотреть типы концевых фрез, при них стружка удаляется вверх:

Однозаходная – этот тип фрез незаменим для работы с пластиком, вязкими материалами на станках с ЧПУ малой мощности. Эти материалы имеют свойство плавиться и налипать. Благодаря единственной режущей кромке и снижению температуры в рабочей зоне, резание акрила, ПВХ проходит легко. В зависимости от того, под каким углом заострено лезвие, такой инструмент применим также для работы с деревом, пенопластом, алюминием и прочими цветными металлами.
Двухзаходная – фреза с двумя лезвиями необходима для фрезерования древесины, легких и неплавких материалов, пластика. Универсальные фрезы, имеющие две кромки и защитное покрытие, востребованы также для обработки практически любых металлов. Для алюминия целесообразно выбирать фрезу, имеющую осевой угол 45–55 градусов.
Трехзаходная и четырехзаходная – такие фрезы выбирают не так часто, но они понадобятся, когда резать приходится много, а инструмент садится очень быстро. Следует предпочесть трехзаходную со стружколомом, снимающую большие объемы стружки за один проход, при этом тупится она медленно. Специалисты ее применяют для скоростного раскроя ламината, фанеры, чернового фрезерования МДФ.
Однозаходная фреза со стружкой вниз – сфера ее применения: обработка тонких предметов, мастера режут за один раз по несколько листов материала. Подходит этот инструмент всем, особенно в случае отсутствия нормального прижима. Фрезы с нижним выбросом, усиливая давление сверху, хранят обрабатываемую деталь от сдвига.

Варьируя различными фрезами ЧПУ, легко выполнять самые разнообразные задачи по обработке материалов.

Обзор фрез для ЧПУ к шпинделю

Виды оснастки для фрезерных станков с ЧПУ

В зависимости от того, какие заготовки обрабатываются, различают фрезы по дереву, пластику и по металлу. Их еще классифицируют по форме лезвий, сфере выполняемых задач, способу установки и принципу обработки.

Чаще всего для фрезерных работ используются такие виды инструмента:

спиральный – имеет винтообразную форму лезвий, применяется для раскроя, финишной доводки плоскости, изготовления пазов увеличенной глубины;
фасонный – нужен при изготовлении профилей (прямо-, или криволинейных), закругляет кромки, создает сложные выступы и углубления;
прямой – служит для чистовой обработки кромки и торца, обеспечивая точное формирование прямого угла;
сферический – для прямого фрезерования или под наклоном, это важно при создании закругленных выемок или уступов;
компрессионный – изменяющееся направление наклона режущей кромки, защищает поверхность от повреждения, гарантируя чистоту раскроя;
с V-образной оснасткой под силу узкая специализация: удобно выбирать материал из треугольных по форме углублений;
фреза для 3D обработки нужна для сложного профилирования рельефа, создания декоративного узора. Незаменима она для выполнения детализированной резьбы тонкого профиля, изготовления деталей трехмерного плана;
гравер нужен для обрезки элементов по контуру, изготовления художественных рельефов (двух-, трехмерных) из любых материалов.

На разных этапах обработки, используются оснастки определенного типа для черновой работы, обработки углов и кромок деталей, выборки углублений (пазов и канавок), чистовой и художественной обработки изделия.

Востребованные фрезы по дереву

Благодаря точности и скорости работы, на станках с программным управлением легко изготовлять деревянные заготовки со сложными контурами. Они затем применяются для производства предметов мебели, фасадов из древесины, лестниц, сувениров, накладок декоративных.

на первом этапе фреза по дереву совершает черновые проходы;
на втором – большой слой материала снимается цилиндрической фрезой с самоустанавливающимися ножами;
на третьем этапе выполняется чистовой проход концевой сферической или конусной фрезой, чтобы обеспечить чистоту поверхности.

Работая по дереву на станках с ЧПУ, подбирают нужные фрезы для мягкой и твердой древесины, используя несколько их типов:

цилиндрическую;
галтельную;
радиусную;
фасонную;
шаровую;
кромочную;
конусную;
микрошиповую и типа кукуруза, она применяется для раскроя листовых материалов – текстолита, пластика, фанеры и стеклотекстолита.

Какие бы ни применялись фрезы по дереву, а также для обработки металла и других материалов, важно точно подобрать инструмент, правильно им пользоваться, следуя инструкции, а также бережно относиться. Тогда режущий инструмент, применяемый в станках с ЧПУ, послужит долго и с высокой производительностью.

Сегодня для обработки самых сложных поверхностей применяются специальные станки, оборудованные числовым программным управлением. Их важнейшей составляющей являются различные виды фрез. При помощи такого режущего инструмента на станке можно проводить обработку деталей с самыми сложными поверхностями.

Любая фреза крепится в шпиндель станка. Благодаря её большой скорости вращения, выполняется обработка детали. Кромка инструмента касается заготовки, происходит удаление обрабатываемого материала.

Типы фрез

В зависимости от формы инструмента, от его конструкции, приспособления подразделяются на несколько групп:

Концевая. Предназначена для фрезерования материала по любой оси. Для ЧПУ используются только алмазные приспособления. Своей формой они напоминают обыкновенные свёрла. Имеют две режущие кромки.
Торцевая. Отличается своей цилиндрической формой. На торцах расположены режущие элементы. Наиболее подходит для обработки ровных поверхностей.
Дисковая. Специальное приспособление для формирования пазов. С его помощью легко обрабатывать различные углубления. Такой инструмент способен выполнить несколько операций. Количество зависит от числа режущих кромок и их расположения.
Угловая. С её помощью осуществляется фрезерование кромок поверхности. Приспособление оснащено двумя режущими кромками. Каждая находится под определённым углом относительно другой.
Фасонная. Этот инструмент относится к группе оригинальных приспособлений, предназначенных для формирования поверхности очень сложной формы. Такая оснастка отличается высоким качеством. Она применяется для финишной обработки детали. После такой операции срез отличается идеальной чистотой.

Сфера применения

На станках с ЧПУ применяется довольно много инструментов. Каждый из них используется с определённой целью. Поэтому все инструменты были разбиты на несколько групп, с учётом области их применения.

Черновое фрезерование. Предварительно снимается большой слой металла. Происходит формирование нужной формы. Применяется для резки листового металла.
Высверливания канавок. Такая оснастка для станков с ЧПУ способна выполнить следующие технологические операции:
Образование бороздок.
Формирование пазов.
Обработку выемок.
Нарезку углублений.
Точная работа. Обработка углов, фрезерование кромок верхней поверхности детали.
Чистовая обработка. В основном операция выполняется алмазными фрезами. Они создают впадины различной формы, имеющих самую сложную конфигурацию. После такой обработки достаточно очистить готовую деталь, полностью удалить оставшуюся стружку.
Художественные рисунки.

Классификация фрез с учётом материала детали

Прежде чем подобрать нужный инструмент, необходимо учитывать марку материала, из которого изготовлена заготовка. От этого зависит:

Подбор режущей части.
Её конфигурация.
Технические параметры.

Обрабатываемый материал влияет на выбор рабочего инструмента. Он может иметь несколько видов:

Фрезы для ЧПУ по дереву.
Фрезерование чёрных металлов.
Обработка цветного материала.
Фрезеровка пластмассы.

Важно! Инструментом для обработки деревянных или пластиковых поверхностей, нельзя обрабатывать металлические поверхности. Они отличаются своей конструкцией. Для их изготовления были использованы совершенно другие материалы.

Как правильно выбрать фрезу

Инструменты для ЧПУ отличаются большим разнообразием. Чтобы сделать выбор необходимо учесть вид операции, которая будет происходить. Очень важно знать, из какого материала изготовлена заготовка. Качественное приспособление отличается своими технологическими показателями:

Хорошая сбалансированность.
Отличная износостойкость.
Высокая прочность.

Чтобы длительное время использовать один и тот же инструмент, необходимо проводить его периодическую заточку. Оборудование для такой операции желательно приобрести непосредственно у производителя фрез.

Как заточить фрезу

Любой инструмент для станков с ЧПУ всегда отличается высокой ценой. Поэтому постоянно приобретать новый инструмент становится нерентабельным. Приходится проводить его заточку. Сделать это обычным оборудованием невозможно. Для этого применяются специальные мини-станки ЧПУ, оснащённые программным управлением. На таком оборудовании можно заточить фрезы:

Дисковые.
Пальчиковые.
Угловые.

Заключение

Этот инструмент позволяет проводить обработку практически любого материала. Он свободно фрезерует прочный металл, легко справляется с деревом и пластиком. Кроме того, такие фрезы могут проводить чистовую обработку чугуна, работать с цветными металлами. Сегодня оборудование с ЧПУ отличается великолепной эргономичной конструкцией.

Они совершенно безопасны, специальные датчики следят за скоростью вращения фрезы. Если правильно подобрать фрезу, проводить её своевременную заточку, обработка поверхности будет выполняться с очень высокой точностью.

Читайте также: