Изготовление дисковых фрез из быстрорежущей стали. Фреза для обработки металла на фрезерном станке. Принципы классификации фрез по металлу

Обрабатываемость стали зависит от состава легирующих элементов, методов термообработки и способа получения заготовки (отливка, поковка и т. д.).

При обработке низкоуглеродистых сталей основной проблемой является образование наростов и заусенцев. При обработке сталей высокой твёрдости важное значение приобретает взаимное расположение заготовки и фрезы для предотвращения выкрашивания режущей кромки.

При фрезеровании стали всегда строго соблюдайте наши рекомендации по расположению фрезы во избежание излишнего увеличения толщины стружки на выходе, а также по возможности не применяйте СОЖ, в особенности при выполнении черновой обработки.

Фрезерование нержавеющей стали

Нержавеющую сталь можно разделить на ферритную/мартенситную, аустенитную и дуплексную (аустенитную/ферритную). При этом для каждого вида предлагаются свои рекомендации по фрезерованию.

Фрезерование ферритной/мартенситной нержавеющей стали

Классификация материала: P5.x

Ферритные нержавеющие стали имеют обрабатываемость, схожую с низколегированными сталями, поэтому при их обработке можно руководствоваться общими рекомендациями по фрезерованию стали.

Мартенситные нержавеющие стали более склонны к упрочнению в процессе резания и вызывают очень высокие силы резания при врезании в заготовку. Для получения оптимальных результатов выбирайте правильную траекторию инструмента и метод вход в резание по дуге, а также более высокую скорость резания v c , чтобы преодолеть эффект упрочнения. Более высокая скорость резания и более прочный сплав в сочетании с усиленной режущей кромкой способствуют повышению стабильности.

Фрезерование аустенитной и дуплексной нержавеющей стали

Классификация материала: M1.x, M2.x и M3.x

Основными видами износа при фрезеровании аустенитых и дуплексных нержавеющих сталей являются выкрашивание режущих кромок, возникающее в результате возникновения термических трещин, образование проточин и наростов и налипание материала. Среди характерных дефектов деталей можно назвать образование заусенцев и низкое качество обработанных поверхностей.

Термические трещины

Выкрашивание режущих кромок

Образование заусенцев и низкое качество обработанных поверхностей

• Во избежание образования наростов на режущих кромках выбирайте высокую скорость резания (v c = 150 – 250 м/мин).
• Работайте без применения СОЖ для минимизации риска возникновения термических трещин

• Иногда необходимо применять СОЖ, предпочтительно в виде масляного тумана или тончайшей плёнки для улучшения качества поверхности. При чистовом фрезеровании риск возникновения термических трещин снижается, так как в зоне резания выделяется меньшее количество тепла.
• Используйте сплавы типа кермет для обеспечения высокого качества поверхности при работе без СОЖ
• Слишком низкое значение подачи f z может вызвать чрезмерный износ пластины, так как в этом случае режущая кромка будет работать в поверхностно упрочнённой зоне.

Фрезерование чугуна

Существует пять основных типов чугуна:

• Серый чугун (GCI)
• Чугун с шаровидным графитом (NCI)
• Ковкий чугун (MCI)
• Отпущенный ковкий чугун (ADI)

Серый чугун (GCI)

Классификация материала: K2.x

Основными видами износа при фрезеровании серого чугуна являются абразивный износ по задней поверхности и термические трещины. Среди характерных дефектов деталей можно назвать выкрашивания в области выхода фрезы из резания и низкое качество обработанных поверхностей.

Типичный износ пластины​

Выкрашивание на детали​​

• Работайте без применения СОЖ для минимизации риска возникновения термических трещин Используйте твердосплавные пластины с покрытием большой толщины.
• В случае выкрашивания материала заготовки:
  • Проверьте износ по задней поверхности
  • Уменьшите подачу f z для уменьшения толщины стружки.
  • Выберите более острую геометрию
  • Предпочтительно используйте фрезы с углом в плане 65/60/45 градусов
• При необходимости применения СОЖ для осаждения частиц пыли выбирайте соответствующие марки сплавов.
• Первым выбором всегда должен быть твёрдый сплав с покрытием. Однако возможно также использование керамики. Помните, что скорость резания v c должна быть очень высокой: от 800 до 1000 м/мин. Образование заусенцев на заготовке ограничивает скорость резания. Не применяйте СОЖ.

• Используйте твердосплавные пластины с тонким покрытием или без покрытия.
• Для чистовой обработки с высокой скоростью резания можно использовать сплавы на основе CBN. Не применяйте СОЖ.

Чугун с шаровидным графитом

Классификация материала: K3.x

Обрабатываемость ферритного и ферритно-перлитного чугуна с шаровидным графитом очень близка к обрабатываемости низколегированных сталей. В связи с этим при выборе инструментов, сплавов и геометрий пластин можно руководствоваться общими рекомендациями для фрезерования сталей.

Перлитный чугун с шаровидным графитом является более абразивным материалом, поэтому для него рекомендуется использовать сплавы для обработки чугуна.

Для получения оптимальных результатов используйте сплавы с покрытием PVD и СОЖ.

Чугун с вермикулярным графитом (CGI)

Классификация материала: K4.x

Данный тип чугуна CGI нередко имеет на 80% перлитную структуру и чаще всего подвергается обработке фрезерованием. В качестве типичных деталей можно назвать блоки двигателей, головки блоков цилиндров и выпускные коллекторы.

Круговое фрезерование может стать отличной альтернативной традиционному растачиванию цилиндров из CGI.​

Отпущенный ковкий чугун (ADI)

Классификация материала: K5.x

Как правило, черновая обработка выполняется в незакалённом состоянии и может быть сравнима с фрезерованием высоколегированной стали.

Напротив, чистовая обработка выполняется по закалённому материалу, который отличается высокой абразивностью. Этот процесс можно сравнить с фрезерованием закалённых сталей группы ISO H. В связи с этим предпочтительно использовать сплавы с высокой стойкостью к абразивному износу.

По сравнению с фрезерованием чугуна с вермикулярным графитом стойкость инструмента при обработке отпущенного ковкого чугуна ниже примерно на 40%, а силы резания – выше примерно на 40%.

Фрезерование цветных металлов

Группа цветных металлов включает не только алюминиевые сплавы, но также сплавы на основе магния, меди и цинка. Обрабатываемость может быть различной, в первую очередь в зависимости от содержания кремния. Самым распространённым типом является доэвтектический алюминий с содержанием кремния ниже 13%.

Алюминий с содержанием кремния ниже 13%

Классификация материала: N1.1-3

Основными видами износа является наростообразование и налипание материала на режущие кромки, что ведёт к образованию заусенцев и ухудшению качества обработанных поверхностей. Для предотвращения появления царапин на поверхностях деталей важное значение имеет нормальное образование и эвакуация стружки.

Режущая пластина с вставками из PCD

• Используйте пластины с вставками из PCD и острой, полированной режущей кромкой для хорошего дробления стружки и предотвращения образования наростов.
• Выбирайте пластины с положительной геометрией и острыми режущими кромками.
• В отличие от фрезерования других материалов, обработка алюминиевых сплавов должна всегда осуществляться с применением СОЖ. Это позволяет предотвратить налипание материала на режущие кромки и улучшить качество обработанных поверхностей.
  • Содержание кремния < 8%: Используйте СОЖ с концентрацией 5%.
  • Содержание кремния 8–12%: Используйте СОЖ с концентрацией 10%.
  • Содержание кремния > 12%: Используйте СОЖ с концентрацией 15%.
• Более высокая скорость резания, как правило, способствует улучшению результатов и не оказывает негативного влияния на стойкость инструмента.
• Рекомендуется выбирать значение h ex в диапазоне от 0,10 до 0,20 мм. Слишком низкие значения могут приводить к образованию заусенцев.

Внимание: не допускайте превышения максимальной частоты вращения фрезы.

• В связи с высокой минутной подачей выполняйте обработку на станках с функцией расчёта траектории на основе упреждающего считывания и анализа кода программы во избежание нарушения размеров.
• Стойкость инструмента часто ограничивается образованием заусенцев и низким качеством обработанных поверхностей часто. Износ пластин не может являться критерием стойкости инструмента.

Фрезерование жаропрочных сплавов (HRSA)

Жаропрочные сплавы (HRSA) можно разделить на три группы: сплавы на основе никеля, железа и кобальта. Титан может быть технически чистым или входить в состав сплава. Как жаропрочные, так и титановые сплавы характеризуются плохой обрабатываемостью, в особенности после старения, что предъявляет особые требования к режущим инструментам.

Жаропрочные сплавы и титан

Фрезерование жаропрочных сплавов и титана нередко требует использования станков с высокой жёсткостью, а также с высокой мощностью и крутящим моментом при низкой частоте вращения. Образование проточин и выкрашивание кромки – это самые распространённые типы износа. Выделение большого количества тепла ограничивает скорость резания.

Используйте круглые пластины для минимизации образования проточин

• По возможности всегда используйте круглые пластины для усиления эффекта утончения стружки
• При глубине резания менее 5 мм главный угол в плане должен составлять менее 45°. Как показывает практика, лучше всего использовать круглые пластины с положительной геометрией
• Высокая точность фрезы в осевом и радиальном направлении имеет важное значение для поддержания постоянной нагрузки на зуб и стабильности процесса и позволяет избежать повреждения отдельных пластин фрезы
• Рекомендуется выбирать пластины с положительной геометрией и оптимизированным округлением режущих кромок во избежание налипания стружки на выходе кромки из резания
• Эффективное число зубьев, участвующих в процессе резания, должно быть максимально возможным Это обеспечит хорошую производительность при условии надлежащей стабильности. Используйте фрезы с мелким шагом

= стойкость инструмента
= снижение стойкости инструмента при увеличении режимов резания

Изменение режимов резания в разной степени влияет на стойкость инструмента. Самое большое влияние имеет скорость резания v c , затем a e и т. д.

СОЖ

В отличие от фрезерования большинства других материалов, обработка должна всегда осуществляться с применением СОЖ. Это позволяет облегчить снятие стружки, ограничить выделение тепла в зоне резания и предотвратить вторичное резание стружки. При этом предпочтительным является подвод СОЖ через шпиндель/инструмент под высоким давлением (70 бар) вместо наружного подвода при низком давлении.

Подвод СОЖ через инструмент
даёт определённые преимущества при
использовании твердосплавных пластин

Износ режущих пластин/инструмента

Самыми распространёнными причинами поломки инструмента и плохого качества обработанных поверхностей являются образование проточин, чрезмерный износ по задней поверхности и выкрашивание режущей кромки.

Лучший способ избежать этого – регулярная смена режущих кромок, гарантирующая надёжный и стабильный процесс. Износ по задней поверхности не должен превышать 0,2 мм для фрез с главным углом в плане 90 градусов, и максимум 0,3 мм для круглых пластин.

Типичный износ пластины​

Фреза с керамическими пластинами для черновой обработки жаропрочных сплавов

Скорость резания при использовании керамических пластин, как правило, в 20–30 раз выше скорости при использовании твёрдого сплава, при более низкой подаче (~0,1 мм/зуб), результатом чего становится более высокая производительность. Благодаря прерывистому характеру резания во время этой операции выделяется меньше тепла, чем при точении. Благодаря этому скорость резания может достигать 700–1000 м/мин при фрезеровании по сравнению с 200–300 м/мин при точении.

• Используйте преимущественно круглые пластины для обеспечения малого главного угла в плане и предотвращения образования проточин
• Не применяйте СОЖ.
• Не используйте керамику для обработки титана.
• Керамика оказывает негативное влияние на свойства поверхности и поэтому не должна использоваться на чистовых этапах обработки.
• Максимальный износ по задней поверхности при использовании керамических пластин для обработки жаропрочных сплавов составляет 0,6 мм.

Фрезерование закалённых сталей

Эта группа включает закалённые и отпущенные стали с твёрдостью > 45–65 HRC.

Типичные детали для обработки фрезерованием:

• Чеканочные штампы из инструментальной стали
• Пресс-формы
• Ковочные штампы
• Литейные штампы
• Топливные насосы

Основными проблемами являются абразивный износ по задней поверхности пластин и выкрашивание материала заготовки.

• Используйте пластины с положительной геометрией и острыми режущими кромками. Это позволит уменьшить силы резания и обеспечить более плавный процесс резания.
• Работайте без применения СОЖ.
• Подходящим методом является трохоидальное фрезерование, которое предполагает высокую минутную подачу в сочетании с низкими силами резания, что способствует уменьшению температуры на режущей кромке и заготовке и, как следствие, положительно влияет на производительность, стойкость инструмента и размерную точность деталей.
• При торцевом фрезеровании также рекомендуется использовать стратегию обработки, которую можно охарактеризовать как «лёгкая и быстрая», то есть с малой глубиной резания a e и a p . Используйте фрезы с мелким шагом и выбирайте относительно высокую скорость резания.

ООО «СДТ» занимается производством фрез на заказ. У нас Вы можете приобрести инструмент различных типов и назначения как для работы по дереву, так и для металлообработки. Технологический парк нашего предприятия состоит из современного, высокоточного оборудования, благодаря которому обеспечивается высокое качество продукции и ее соответствие жестким требованиям заказчиков. Также мы применяем только специализированные марки сталей, предназначенные для режущего инструмента. Узнать цены на изготовление фрез и условия поставки Вы можете у менеджеров нашей компании по телефону, через e-mail или скайп. Возможна доставка по Москве и в регионы России.

Выполним заказ на любой инструмент!

Производство фрез по дереву: виды инструмента

ООО «СДТ» может изготовить на заказ любые типы фрез, в том числе:

• цилиндрические. Они применяются для обработки плоских поверхностей на горизонтально-фрезерных станках. Могут иметь прямые или винтовые зубья. Изготавливаются из быстрорежущих сталей и могут оснащаться твердосплавными пластинами;
• торцовые. Изготовление фрез данного типа требуется при обработке плоскостей на вертикально-фрезерном оборудовании. Торцовый инструмент отличается большой производительностью и плавностью работы при небольших значениях припуска;
• дисковые. Они предназначены для создания пазов и канавок. Данный инструмент используется при работах как по дереву, так и по металлу;
• угловые. Применяются при фрезеровании наклонных плоскостей и угловых пазов. Данная разновидность широко востребована в инструментальном производстве для обработки стружечных канавок;
• концевые. Изготовление фрез этого типа необходимо для создания глубоких пазов, контурных выемок и уступов. Как правило, они выполняются с винтовыми или наклонными зубьями.

Производство фрез на заказ должно обеспечивать инструменту соответствие большому количеству требований. Среди них:

• создание условий свободного размещения и удаления стружки;
• высокая прочность зуба и хороший теплоотвод;
• отсутствие острых углов и резких переходов впадины, которые могут повлечь концентрацию напряжений и возникновение трещин при термообработке;
• наибольшая долговечность фрезы с учетом оптимального количества переточек.

Изготовим любые фрезы по вашим чертежам!

Производство фрез по дереву от ООО «СДТ» отвечает всем необходимым стандартам качества. Наши инструменты обеспечат высокую эффективность и надежность работы Вашего оборудования.

При изготовлении фрез для обработки металлов применяется широкая номенклатура инструментальных материалов, которые подразделяются на следующие основные классы: быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамика, сверхтвердые материалы (алмазы и композиты). Свойства перечисленных инструментальных материалов по двум важнейшим показателям (теплостойкости, пределу стойкости) сведены в табл. 3.1. В табл. 3.2 приведены сведения о свойствах наиболее распространенных марок быстрорежущих сталей (БС ), применяемых для изготовления фрез.

Таблица 3.1 . Свойства инструментальных материалов

Инструментальный материал	Теплостойкость, о С	Предел прочности при изгибе σ и, МПа
Быстрорежущие стали	600…650	2050…3400
Твердые сплавы	800…900	900…2000
Минералокерамика	1100…1200	325…700
Алмазы	700…800	210…400
Композиты	1300…1500	400…1500

Таблица 3.2 . Характерные показатели прочности, твердости и теплостойкости

Группа (стандарт ИСО 4957-80)	Марка (ГОСТ 19265-73)	σ и, МПа	HRС	Теплостойкость, о С, при твердости 59 HRC
Базовая	Р6М5	3000…4000	63…66	650
	Р18	2600…3200	62…65	620
С увеличенным содержанием кремния	Р6М5Ф3	2000…3200	64…66	630
Содержащая кобальт	Р6М5К5	2400…3000	64…66	630
	Р9М4К8	2000…2700	64…67	630

Базовая группа БС предназначена для обработки конструкционных сталей с твердостью до 280 НВ. Сталь Р6М5Ф3 применяется с целью повышения стойкости инструмента. Применение стали Р6М5К5 обеспечивает рост скорости резания (по сравнению с базовой группой) на 20%, или увеличивает количество периодов стойкости инструмента в 1,5…3 раза. Сталь Р9М4К8 обладает повышенной износостойкостью по сравнению со сталью Р6М5К5.
Основными изготовителями российских марок твердого сплава (ТС) являются: ОАО «Кировградский завод твердых сплавов» (КЗТС), ГУП «Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт тугоплавких металлов и твердых сплавов» (ВНИИТС) и ОАО « Московский комбинат твердых сплавов» (Сандвик-МКТС). Российские марки ТС группы Р без покрытия приведены в табл. 3.3. В табл. 3.4 приведены российские марки ТС с покрытиями предназначенные для выполнения фрезерных работ.

Таблица 3.3. Российские марки ТС без покрытия

Основная группа применения	КЗТС	ВНИИТС	Сандвик- МКТС
Р01	Т30К4	ВТ 100	МР 1
Р10	Т15К6	ВТ 110	МР 1
Р20	Т14К8	ВТ 120	МР 2
Р25	ТТ20К9	ВТ 120	МР 3
Р30	Т5К10, ТТ10К8-Б	ВТ 130, ВТ 141	МР 3
Р40	ТТ7К12	ВТ 142	МР 4

Таблица 3.4 . ТС с покрытиями для фрезерных работ

Основная группа применения	КЗТС	ВНИИТС	Сандвик- МКТС
Р01	—	—	—
Р10	—	НС Р20	—
Р15	ВМ 2226	НС Р20	СМ 25
Р20	ВМ 2226	НС Р20	СМ 25
Р25	ВМ 2226	НС Р30	СМ 25
Р30	ВМ 1416	НС Р30	СМ 25
Р40	ВМ 1416	НСР 30С	СМ 45
Р50	—	—	СМ45

Рекомендации по применению марки ТС являются ориентировочными и применительно к конкретным операциям требуют уточнения. Наиболее общими рекомендациями применения ТС являются следующие: группы РО1 предназначены для различного вида точения; ТС группы 25 обладают повышенным сопротивлением циклическим, динамическим и тепловым нагрузкам при фрезеровании; группа Р30 предназначена для черновой обработки стальных деталей; группа Р40 предназначена для нагруженной черновой обработки по загрязненной литейной корке, сварным швам при больших неравномерных припусках и т.п. В табл. 3.5 – 3.10 сведены параметры напайных ТС, используемых для различных типов фрез.

Таблица 3.5. ТС пластины для обработки пазов типа «ласточкин хвост».
Гост 25404-90. Размеры в мм

Обозначение	l	b	s	α, о
ГОСТ
Тип 15, левая
15040	16	10	4,0	15
Тип 15, правая
15030	16	10	4,0	15

Таблица 3.6 . ТС пластины для торцовых фрез. ГОСТ 25408-90 (мм)

Обозначение	l	b	s	r	α, о
ГОСТ
Тип 20, левая
20100	25	20	4,0	20,0	15
Тип 20, правая
20050	15	12	3,0	12,5	15
20090	25	20	4,0	20,0

Таблица 3.7. ТС пластины для концевых и шпоночных фрез. ГОСТ 25400-90, (мм)

*Размеры для пресс-форм **Размер для справок
Обозначение	l	b	s	r	h +0,4	е
ГОСТ
Тип 21
21350	14	8,0	3,0	25,0	5,0	2,1
21250	20	6,0	3,5	10,0	—	10,8
21470	25	8,0	3,0	32,0	3,0	8,0

Таблица 3.8 . ТС пластины для дисковых, концевых фрез и торцово-цилин-
дрических фрез для агрегатных станков. ГОСТ 25409-90, (мм)

*Размеры для пресс-форм
Обозначение	l	b	s	α, о
ГОСТ
Тип 24
24270	20	10	4,0	20
24790	25
24550	28	14
24650	40		5,0
24650	45

Таблица 3.9. ТС пластины для угловых фрез. ГОСТ 25411-90, (мм)

*Размеры для пресс-форм
Обозначение	l	b	s
ГОСТ
Тип 31
31010	13	12,5	2,5
31030	15	14,5	3,0
31050	18	17,5
31070	20	19,5	3,5
31090	25	24,5	4,0

Таблица 3.10. ТС пластины для торцовых фрез. ГОСТ 25423-90, (мм)

*Размеры для пресс-форм
Обозначение	l	b	s	r	с
ГОСТ
Тип 49
49010	15	12	3,0	12,5	3
49070	20	16	3,5	16,0	8

Сменные ТС режущие пластины с износостойкими покрытиями обеспечивают повышение скорости резания на 20…40%. Они подразделяются на сменные многогранные пластины неперетачиваемые (СМП ) и сменные многогранные перетачиваемые пластины (СПП) . Наиболее распространенные формы СМП и области их применения приведены в табл. 3.11.

Таблица 3.11. Формы СМП и области их применения. Гост 19042-80

Пластины				Обтачивание, фрезерование											Растачивание
№	Обозначение	Число лезвий		Сталь									Чугун		Чистовое	Черновое и чистовое
				конструкц.							корроз.
				Н		П			Н			П	Н	П	Н	П
Передняя поверхность плоская, пластина без заднего угла
1	TNUN	6		2		—						1	4	2	5	2
2	SNUN	8		3		1								3		1
3	CNUN	4														2
4	PNUN	10				2							5	4	4	—
5	RNUN	—		2		3							3	3	3
13	TNUA	6		1		2						—	4		—	1
7	WNUA															—
8	SNUA	8											5	4
9	CNUA	4														1
14	DNMA			—		—							4	3	1	2
10	PNUA	10		1		2							5	5		—
11	HNUA	12
12	RNMA	—		—		1							2	3
Передняя поверхность плоская, пластина с задним углом
1	TPUN		3		1		—			2		—	4	3	3	4
2	SPUN		4		2		1					1	5	4	4
Передняя поверхность фасонная
1	TPGR		3		2		1			3		2	4	3	5	5
2	SPGR		4		3		2			4		3	5	4
2	SPMG				5		5			2			4		1	—
4	PPMG		5												2
6	HPMG		6												3
15	KNUX		2		4		3			5		4				2
13	TNUG		3		3		2			3		2	3	2		3
13	TNMG		6		2		1			2		1	2	1	4
8	SNYM		4		4		3			4		3	4	3	2	2
8	SNMG		8		3		2			3		2	3	2	3
9	CNUM		2		4		3			4		3	4	3	2
9	CNMG		4		2		1			2		1	3	2		3
14	DNMM		2
14	DNMG		4		1		—			1		—	2	1	4	4
10	PNUM		5		5		4			3		4	4	4	3	—
11	HNUM		6							2		3			4
12	RNUM		—				5						3	3
16	TCMM		3		1		—					—	1	—	3	4
17	SCMM		4		2		1					1	2	1	4	5
18	CCMM		2
19	DCMM				1		—			1		—	1	—	2
20	RCMM		—		2		1			2		1	—		4	4
П р и м е ч а н и е: Н – непрерывное резание; П – прерывистое резание.

Керамика предназначена для обработки ковких чугунов и отожженных конструкционных и инструментальных сталей. Основные марки керамики и области их применения приведены в табл. 3.12.

Таблица 3.12. Основные отечественные марки керамики и области их применения

Марка	Состав	Область применения
ВО-100	Al 2 O 3 +оксиды	Высокоскоростное чистовое точение чугуна и стали в состоянии поставки без СОТС
ВОК-200	Al 2 O 3 +TiC	Чистовая и получистовая обработка углеродистых и легированных сталей, серых ковких чугунов, графита без СОТС или при обильном охлаждении.
ВОКС-300	Слоистый керамический материал на твердой подложке	Чистовая и получистовая токарная обработка углеродистых, легированных, закаленных сталей и различных чугунов, в том числе и при неравномерных припусках и ударов от абразивных включений.
ТВИН-200	Si 3 N 4 +оксиды	Черновое, получистовое и чистовое точение и фрезерование чугунов; обработка сплавов на основе кобальта и никеля.
ТВИН-400	Al 2 O 3 +SiC w	Обработка никелевых сплавов, закаленных высоколегированных и быстрорежущих сталей и чугунов твердостью более 250 НВ.
ОНТ-20	Al 2 O 3 +TiN	Обработка закаленной стали, отбеленных чугунов, цветных металлов на основе меди, сплавов на основе никеля.
У с л о в н о е о б о з н а ч е н и е: — нитевидные монокристаллы карбита кремния.

Таблица 3.13. Режимы резания при торцовом фрезеровании инструментом из керамики

Обрабатываемый материал	Режимы резания
	V, м/мин	S o , мм/об	t, мм
Сталь: 150…250 НВ	300…700	0,02…0,2	0,2…2,0
25…40 HRC	200…500	0,02…0,15	0,2…2,0
40… 50 HRC	100…300	0,02…0,15	0,2…1,5
50…60 HRC	60…120	0,01…0,1	0,1…1,0
60…70 HRC	—	—	—
Чугун: 120…240 НВ	300…600	0,02…0,25	0,2…3,0
240…400 НВ	150…300	0,02…0,2	0,2…3,0
400…600 НВ	50…100	0,01…0,1	0,2…1,5

Поликристаллические СТМ используются в качестве лезвийного инструмента, которые подразделяются на поликристаллы алмаза (ПКА) и поликристаллы нитрида бора (ПКНБ). Фрагменты СТМ запаиваются в вершину корпуса стандартных ТС. Основные марки СТМ на основе ПКНБ представлены в табл. 3.14, а режимы резания с использованием ПКНБ – в табл. 3.15.

Таблица 3.14. Отечественные марки СТМ на основе ПКНБ

Марка	Состав	Размер зерна, мкм	Область применения
Композит 01	98% сВN	—	Чистовая обработка закаленных сталей и чугунов
Петбор (композит 03)	сВN+ керамическая связка	5…7	Обработка (непрерывная и прерывистая) закаленных сталей, отбеленных и серых чугунов, высокотвердых наплавленных материалов
КП3	сВN+ керамическая связка	среднее	Обработка с ударами закаленных сталей, отбеленных и серых чугунов, высокотвердых наплавленных материалов
СКИМ-ПК	сВN	—	Токарная и фрезерная обработка закаленных сталей; обработка серого, высокопрочного и ковкого чугуна, силумина, стеклопластика
Киборит	84% сВN+AlN	2…4
Композит 10	40…60% сВN+wВN	0,04…0,06 (wBN)	Непрерывное и прерывистое резание труднообрабатываемых термообработанных сталей и сплавов, чугунов, высокотвердых наплавленных материалов
О б о з н а ч е н и я: сBN – кубический нитрид бора; wBN — вюрцтитный нитрид бора; — AlN – нитрид алюминия.

Таблица 3.15. Режимы резания при торцовом фрезеровании с использованием СТМ марки ПКНБ

Обрабатываемый материал	Режимы резания
	V, м/мин	S o , мм/об	t, мм
Сталь: 40… 50 HRC	200…400	0,02…0,2	0,2…2,0
50…60 HRC	120…200	0,01…0,15	0,2…1,5
60…70 HRC	80…140	0,01…0,1	0,1…1,0
Чугун: 120…240 НВ	800…3000	0,02…0,25	0,2…4,0
240…400 НВ	400…1000	0,02…0,2	0,2…3,0
400…600 НВ	200…500	0,01…0,15	0,1…2,0

К атегория:

Фрезерные работы

Материалы, применяемые для изготовления фрез

Материалы, применяемые для изготовления фрез, должны обладать следующими свойствами: высокой твердостью, превышающей твердость обрабатываемого материала, высокой износостойкостью и теплостойкостью, высокой механической прочностью. Для изготовле-

ния режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минерало-керамику, сверхтвердые материалы, синтетические и естественные алмазы.

Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углерод-истые стали следующих марок: У7, У8, У9, У10, У11, У12, У13 (буква У указывает на то, что сталь углеродистая, а цифры показывают среднее содержание углерода в десятых долях процента). Инструментальные стали повышенного качества, имеющие минимальное количество вредных примесей, отмечают буквой А: У10А, У8А и т. д. Углеродистая инструментальная сталь обладает низкими режущими свойствами. Режущие инструменты, изготовленные из такой стали, позволяют вести обработку при температуре в зоне резания до 200-250 °С и при скоростях резания в пределах 10- 15 м/мин.

Легированная инструментальная сталь по химическому составу отличается от углеродистой инструментальной стали лишь наличием одного или нескольких легирующих элементов: хрома, вольфрама, молибдена, ванадия. Чаще всего для изготовления прорезных, фасонных и концевых фрез малых диаметров применяют следующие марки стали: ХГ, ХВ5, 9ХС и ХВГ . Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300-350 °С, скорость резания 20- 25 м/мин).

Быстрорежущая инструментальная стальв отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большой теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550-600 °С)

В СССР установлены единые условные обозначения (из букв и цифр) химического состава стали. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода, буквами обозначают легированные элементы (В - вольфрам, Ф - ванадий, К - кобальт, М - молибден и т. д.), а цифрами справа от буквы - их среднее содержание (в процентах). Буквой Р обозначают быстрорежущую сталь.

В настоящее время наибольшее применение для изготовления всех видов цежущего инстру-. мента при обработке обычных конструкционных материалов применяются следующие марки стали: Р6М5, Р6МЗ и Р12. В последнее время УкрНИИспецсталь разработал новую марку быстрорежущей стали 11АРЗМЗФ2 с пониженным содержанием вольфрама (1,1% углерода, азот, ванадий, молибден).

Для обработки высокопрочных нержавею-щих сталей и сплавов в условиях повышенного j разогрева режущих кромок, а также для обработки сталей и сплавов повышенной твердости и вязкости при работе с ударами применяют I следующие марки стали: Р18КФ2, Р10К5ФЗ, Р9К5, Р6М5К5, Р12Ф2К8МЗ, Р9М4К8 и др. Эти марки часто применяются также для изготовления зуборезного инструмента.

Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5- 10 раз скорости обработки быстрорежущими I инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 80 °С и выше. Металлокерамические твердые сплавы I состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ , ВКЗМ , ВК6, ВК6М, ВК5Н, ВК10, ВК10М, ВК15М, ВК8, ВК6-ОМ, ВК8-ОМ, ВКЮ -ОМ, ВК15-ОМ и др.) и титаново-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, Т30К4, Т60К6 и др.). Цифры после букв указывают процентное содержание в сплаве кобальта и титана.

Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.

Выпускают трехкарбидные твердые сплавы, состоящие из кобальта (связки) и карбидов вольфрама, титана, тантала. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу в 1,5-2 раза большими подачами на зуб, чем сплав Т5К10. Твердые сплавы выпускаются в виде пластинок стандартных форм и размеров.

Вольфрамо-кобальтовые сплавы применяют для обработки хрупких материалов: чугуна, бронзы, закаленной стали, пластмасс, фарфора и т. п. Твердые сплавы титано-вольфрамовой группы предназначены главным образом для обработки сталей. Сплав ТТ20К9 специально предназначен для фрезерования стали (например, для фрезерования глубоких пазов). Он отличается повышенным сопротивлением тепловым и механическим циклическим нагрузкам. Наиболее прочными сплавами при черновой обработке стали являются сплавы марок ТТ7К12 и Т5К12Б.

С уменьшением размеров зерен карбидов вольфрама износостойкость и твердость сплава увеличиваются. Эту закономерность используют при создании сплавов различного назначения с требуемыми свойствами. Первыми мелкозернистыми сплавами были сплавы марок ВКЗМ и ВК6М. В последнее время разработаны твердые сплавы с особо мелкозернистой (ОМ) структурой - ВК6-ОМ, ВКЮ -ОМ и ВК15-ОМ.

Стойкость твердосплавного инструмента повышается при нанесении на его поверхность изностойких слоев (5-15 мкм) карбидов (титана, ниобия), боридов, нитридов и др.

Минерал о керамическ ие спла-в ы приготовляют на основе окиси алюминия А/203 (корунда) путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров. В настоящее время промышленное применение имеют две марки минеральной керамики: ЦМ-332 и ВЗ. Минеральная керамика марки ВЗ обладает большей (в 1,5-2 раза) прочностью по сравнению с керамикой марки ЦМ-332. В состав керамики марки ВЗ помимо окиси алюминия входят сложные карбиды тугоплавких металлов.

Минералокерамические пластинки обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минералокерамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками) с неперетачиваемыми пластинками.

Сверхтвердые материалы (СТМ ) являются поликристаллическим образованием на основе кубического нитрида бора. В эту группу входят композит 01 (эльбор-Р), композит 05 и композит 10 (гексанит-Р), ПТНБ (поликристалл твердого нитрида бора), «зубр», «бел-бор» и др.

Сверхтвердые материалы значительно превосходят минеральную керамику и твердые сплавы по термоусталостной прочности. Эль-бор-Р, гексанит-Р, ПТНБ и др. применяют для оснащения резцов, фрез, а также при изготовлении абразивного инструмента для заточки металлического (лезвийного) инструмента.

Сверхтвердые материалы для металлического инструмента выпускаются в виде цилиндрических вставок диаметром от 4 до 8 мм и длиной от 4 до 8 мм.

Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора химически инертны к черным металлам, а материалы на основе углерода (алмазы) к ним химически активны. Это различие и определяет область их применения: сверхтвердые материалы применяются для обработки сталей, чугу-нов, ряда труднообрабатываемых сплавов; поликристаллические алмазы - для обработки цветных металлов, титановых сплавов, стеклопластиков и др. Для обработки сверхтвердых материалов можно применять только алмазы, которые превосходят их по твердости.

Синтетические алмазы (типа «карбонадо» и «баллас») выпускаются в виде порошков и кристаллов. Из синтетических

алмазных порошков изготовляют алмазно-абразивные инструменты. Круги из синтетических алмазов успешно применяются при заточке и доводке твердосплавных режущих инструментов (в том числе и фрез), а также для шлифования и доводки драгоценных камней, в том числе и самого алмаза. Алмазные резцы и фрезы применяют в основном в качестве чистового (отделочного) инструмента при резании цветных металлов, сплавов и неметаллических материалов.

2017-08-01

Изготовление фрез на разных предприятиях ведется по полному и неполному циклу. Первый вариант актуален для заводов в России, второй — для специализированных производств на Западе и отдельных отечественных компаний, как правило, входящих в международные холдинги.

• Полный цикл производства. Предполагает исполнение заготовок и проведение кузнечных операций, термическую обработку сталей, нанесение гальванического покрытия и механосборочные процессы. На заводе есть все необходимые участки: штамповочные, пресс-форм, термической обработки и т. п.
• Узкоспециализированные предприятия. На производстве установлены современные программно-вычислительные машины. Предприятие выполняет только механическую обработку и сборку. Заготовки поступают с других подразделений (как правило, это импорт).

Производство фрез: особенности технологических процессов

Материалы, из которых изготавливают фрезы

Материал для изготовления фрез должен обладать следующими характеристиками:

• твердость, превышающая аналогичный показатель обрабатываемых изделий;
• высокая стойкость на износ;
• механическая прочность.

Традиционно для выпуска режущих инструментов применяют углеродистые инструментальные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы, керамику, искусственные и природные алмазы.

Инструментальные углеродистые стали

На производство фрез идут инструментальные стали марок У7, У8, УО, У10, У11, У12, У13. Материалы, которые содержат минимум примесей, дополнительно маркируются литерой А (У10А, У8А).

Недостаток углеродистой стали — малые режущие свойства. Инструменты, выполненные из таких заготовок, могут обрабатывать детали при температуре до 200-250 градусов. Максимальная скорость резания — 10-15 м/мин.

Легированные инструментальные стали

На изготовление прорезных, фасонных и концевых фрез идет сталь марок ХГ, ХВ5, ОХС и ХВГ. Этот материал имеет улучшенные (по сравнению с углеродистой сталью) режущие свойства. Возможна обработка деталей при температуре до 300-350 градусов и скорости операций 20-25 м/мин.

Быстрорежущие инструментальные стали

Материал по уровню сопротивляемости износу и теплоемкости превосходит углеродистое и легированное сырье. Быстрорежущая сталь не утрачивает исходных свойств даже при достижении красного каления (550-600 градусов).

На производстве используют быстрорежущие стали марок Р18, Р12, РО, Р18М, РОМ, Р6М5, Р18Ф2 (нормальная производительность) и Р18Ф2К5, РОФ2К5, РОФ2К5, РОФ2К10, РОФ5, Р14Ф4, Р6МЗ, Р10Ф5К5 (повышенная производительность). Материал легируется кобальтом, ванадием, молибденом.

Твердые сплавы из металлокерамики

В составе материала карбид вольфрама, титан, кобальт. Наиболее широкое распространение получили карбидные сплавы марок Т5К12В, ТТ7К12, ТТ7К5, ТТ10К8Б. Их основное отличие — повышенная прочность, поэтому из них изготавливают режущие пластины на инструмент.

Сплавы из минералокерамики

Материал готовят из корунда методом тонкого размола, прессования и спекания. Из твердых сплавов делают режущие пластины. Основное отличие подобных изделий от изготовленных из металлокерамических сплавов — пониженная прочность и хрупкость. По этой причине минеральную керамику применяют только для тонкого чистового фрезерования.

Оборудование для производства фрез

На предприятиях используют следующее оборудование для производства фрез:

• токарно-карусельные и токарные станки;
• печи;
• фрезерные станки;
• сборочные стенды.

Этапы производства

Технологический процесс изготовления фрезы выглядит следующим образом.

1. Ковка. Заготовку делают путем ковки материала. Затем ее подвергают обдирке на токарно-карусельном станке, оставляя припуски по 10 мм.
2. Черновая обработка. Деталь обтачивают с припуском 5 мм, ориентируясь на чертеж. Затем сверяют ее размеры и отправляют на термическую обработку (закалку и отпуск).
3. Обточка резцов. На токарном станке точат резцы, наружный диаметр и основные поверхности, оставляя припуски в 0,3 мм.
4. Снятие напряжения. После черновой обработки деталь подвергают процессу старения для снятия внутреннего напряжения. Для этого ее нагревают до 550-570 градусов и охлаждают.
5. Шлифовка. Торцы и поверхности, а также наружный диаметр детали обрабатывают на шлифовальном станке.
6. Фрезерование. Заготовку обрабатывают на фрезерном станке с припусками 0,2-0,3 мм на каждую сторону. После чего притупляют кромки, удаляют стружку и заусенцы.
7. Окончательная обработка. Деталь фрезеруют по наружному диаметру соответственно размерам, указанным в чертеже, затем шлифуют и отправляют на контроль качества.

Азотирование

Производство фрез по металлу предполагает прохождение процедуры азотирования, в процессе которой поверхность стали насыщается азотом. Операция повышает твердость изделий и предел выносливости, а также уровень сопротивляемости коррозионным процессам. Перед азотированием деталь отправляют на термообработку. В заключение заготовку шлифуют для получения окончательных размеров.

Виды фрез

Возможно изготовление фрез по металлу пяти основных типов.

• Цилиндрические. Используются для фрезерования плоских поверхностей на горизонтальных станках. Бывают с прямыми и винтовыми зубьями. На изделия идет быстрорежущая сталь.

Фотография № 1:

• Торцевые. Предназначены для обработки плоскостей на вертикальных станках. Инструменты отличаются плавной работой и хорошей производительностью.

Фотография № 2:

• Дисковые. Используются для нарезания пазов.

Фотография № 3:

• Угловые. Подходят для обработки наклонных плоскостей и угловых канавок.

Фотография № 4:

• Концевые. Адаптированы для нарезания глубоких пазов, выемок и уступов. Имеют винтовые/наклонные зубья.

Фотография № 5:

Фрезы российского производства и стран СНГ

Производство фрез в России и странах СНГ идет по старым технологиям. Однако такие изделия отличаются оптимальным качеством заготовок без применения низкосортных добавок. На территории нашей страны расположены:

• бывшие цехи крупных производственных комплексов;
• инструментальные цехи заводов, ставшие отдельными подразделениями;
• вновь образованные предприятия.

Основные заводы по производству фрез: «Белгородский завод фрез», «Винницкий инструментальный завод», «Львовский инструментальный завод», «Томский инструментальный завод», московское предприятие «Фрезер».

Фрезы импортного производства

Цена на изготовление фрез в Европе и США выше, чем в России. Это связано с оплатой таможенных пошлин при ввозе деталей на территорию страны. Лидером по производству режущего инструмента считается Европа. Изделия американских компаний приравнивают по качеству к европейским, однако они стоят дороже из-за расходов на транспортировку.

Зарубежные производственные компании используют прогрессивные технологии. В частности, станочный парк предприятий практически на 90 % состоит из оборудования с ЧПУ. Производство имеет узкоспециализированных характер.

Возможно изготовление фрез на заказ и покупка типового оборудования в компаниях Ceratizit, Emuge Franken, Guhring, Sandvik, Sekira.