Из какой стали делают фрезы

Pereosnastka.ru

Обработка дерева и металла

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.

Фреза дисковая по металлу

Непривычной формы режущий инструмент – фреза дисковая широко используется в металлообработке. Отрезные пилы малого диаметра ставят на болгарки и используют для раскроя металлического проката, труб, пластика. На производстве дисковыми фрезами раскраивают прокат на заготовки, прорезают пазы и шлицы. Огромные пилы диаметром более 1200 мм устанавливают в конце прокатных станов. Вращаясь с огромной скоростью, они отрезают в нужный размер трубы, слябы, профильный прокат, без остановки валков.

Особенности конструкции

На фрезерном станке для работы пользуются в основном отрезными и прорезными фрезами дисковыми по металлу ГОСТ 2679-93. Они представляют собой тонкий диск с зубьями по кромке – наружному диаметру. Изготавливаются их высоколегированных сталей инструментальной группы. Основные элементы фрезы:

ступица с посадочным отверстием;
диск;
зубья.

По толщине ступица одинаковая с диском или больше него в пределах 0,2 мм. Она имеет посадочное отверстие со шлицем или без него. Устанавливается инструмент на оправку, закрепленную на шпинделе станка. Фиксируется шайбой и гайкой. Для дисковых пил диаметром более 200 мм стандартом предусмотрены поводковые отверстия. Они сверлятся на втулке в количестве 4 штук.

По назначению дисковые фрезы делятся на 2 класса:

отрезные – для выполнения отрезных и прорезных работ;
прорезные – нарезка шлицев на валах, прорезка пазов.

Одной их основных характеристик, влияющих на чистоту резания и производительность, является тип инструмента – размер зуба: мелкий, средний и крупный.

Сами зубья могут быть цельными, нарезанными по краю диска, и вставными. Заточка производится:

прямая, по режущей кромке;
по 3 рабочим сторонам – торцевой и боковым;
с затыловкой – режущая кромка и тыльная сторона зуба.

Способ заточки и форма зуба определяются назначением инструмента, твердостью и вязкостью металла, который обрабатывается, производительностью.

Отрезные

У круглой пилы по металлу – фрезы дисковой отрезной, зуб вырезается с тела инструмента. Размер наружного диаметра по ГОСТ 2679-93 от 20 мм до 315 мм. Отверстие может иметь шпоночный паз. Ступица в большинстве случаев отсутствует. Перепада по толщине отрезная фреза не имеет.

Профиль стружечных канавок зависит от типа дисковой фрезы и количества зубьев. Угол выдерживается 60 градусов, изменяется глубина канавки и угол заточки. На среднем и мелком зубе делается затыловка под углом до 20 градусов относительно касательной линии наружного диаметра диска. Чем мельче зуб, тем меньше подача инструмента, поскольку стружка должна истекать из паза и не забивать канавки.

На фрезах 3-го типа – с крупным зубом производится заточка боковых поверхностей режущей кромки. В сочетании с глубоким профилем канавок, это позволяет резать быстро, с большой подачей.

При работе дисковой пилы в зону реза подается охлаждающая жидкость. Она способствует истеканию стружки и не допускает перегрева, возникающего при срезании металла фрезой и трении металлических поверхностей.

Прорезные

Шпоночные пазы и канавки имеют определенную конфигурацию и требуют высокой точности и чистоты обработки. У фрезы дисковой прорезной эти параметры обеспечиваются формой зуба и заточкой по трем поверхностям. Режущая кромка по бокам образует прямой угол.

Прорезные дисковые фрезы имеют хорошо выраженную ступицу, выступающую над телом фрезы на 0,2–0,6 мм.

Установочное отверстие со шпоночным пазом, что позволяет резать с большим усилием, избегая проворачивания инструмента на оправке.

Читать еще: Правила безопасности при работе с паяльником

Зубья наборные – пластины вставляются в пазы в теле фрезы и припаиваются. На инструменте большого диаметра возможно крепление клиньями. Сборка производится на специальной инструментальной плите, обеспечивающей большую точность по плоскости наружных режущих кромок. После набора пластин и их крепления, дисковая фреза проверяется на торцевое и радиальное биение. Для этого она надевается на оправку и вращается. К торцу и радиусу поочередно подводится индикаторная головка.

Назначение инструмента

Фрезы отрезные прорезные, выпускаемые по ГОСТ 2679-93 предназначены для обработки чугунных и стальных заготовок и деталей. Они выполняют отрезку, подрезку, фрезерование канавок и шлицевых пазов на наружных поверхностях. Дисковую фрезу по металлу используют при различных операциях:

отрезка мерных заготовок из проката;
обрезка литейных припусков и прибылей на малых деталях;
прорезка канавок для фиксации деталей;
фрезеровка шпоночных и шлицевых пазов.

Круглые гладкие оси в цепи конвейера не выпадают из своих втулок только благодаря тому, что в узкую прорезь, сделанную дисковой пилой, вставлена пластина.

Пазы по торцу корончатой гайки имеют переменное сечение. Их стороны образованы лучами от центра радиуса. Поэтому они вырезаются за 2 прохода, сначала по касательной одной стороны, затем дорезается в размер второй торец выборки короны.

Прорезка шлицов осуществляется прямоугольными зубьями с высокой точностью размера по H6 и H7. Ширина и глубина шлица нормализована, и инструмент изготавливается соответствующего размера и конфигурации.

Нюансы подбора оборудования

Чугун обрабатывается на малых оборотах режущего инструмента с небольшой подачей. Стружка образуется мелкая, как пыль. Для работы с таким материалом подойдут фрезы дисковые отрезные по металлу ГОСТ 2678-93. При прорезке пазов по классу точности от 4 и выше, используют прорезной инструмент.

Выборка пазов в деталях типа вал из углеродистых и высоколегированных сталей осуществляется на фрезерных и зуборезных станках фрезами дисковыми с напайными пластинами соответствующей конфигурации.

Инструмент может применяться на двухстоечных горизонтально-фрезерных станках, если надо сделать канавки на боку большой детали. Область использования дисков с зубьями широкая.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

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 изготовления режущих инструментов и, в частности, фрез применяют углеродистые легированные инструментальные стали, быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы, минералокерамику, эльборы, синтетические и естественные алмазы.
Для изготовления режущего инструмента применяют инструментальные углеродистые стали следующих марок: У7, У8, УО, 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 — 15м/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, ОХС и ХВГ.
Легированная инструментальная сталь обладает более высокими режущими свойствами, чем углеродистая инструментальная сталь (температура в зоне резания 300 — 350°С, скорости резания 20 — 25 м/мин).
Быстрорежущая инструментальная сталь в отличие от углеродистой и легированной инструментальной стали обладает большим сопротивлением износу и большей теплостойкостью. Она обладает красностойкостью, т. е. не теряет своих свойств при температуре красного каления (550 — 600°С).
Быстрорежущие стали делятся на стали нормальной производительности (Р18, Р12, РО, Р18М, РОМ, Р6М5, Р18Ф2) и стали повышенной производительности (Р18Ф2К5, РОФ2К5, РОФ2К5, РОФ2К10, РОФ5, Р14Ф4, Р6МЗ, Р10Ф5К5 и др ), легированные кобальтом (К), ванадием (Ф) и молибденом (М).
Из быстрорежущих сталей нормальной производительности лучшей является сталь Р18, которая легко обрабатывается шлифованием и малочувствительна к прижогам.
Стали повышенной производительности обладают более высокими красно- стойкостью и режущими свойствами. Быстрорежущая сталь нормальной производительности может работать при скоростях резания до 60 м/мин и выше, а повышенной производительности до 100 м/мин и выше.
Термическая обработка быстрорежущей стали. Закалка применяется для повышения твердости и сопровождается уменьшением вязкости.
Оптимальная температура при закалке быстрорежущей стали Р18 для тонких изделий (5 — 8 мм) — 1260°, для изделий толщиной более 10 — 15 мм — 1280°. Быстрорежущая сталь медленно прогревается, высокий нагрев приводит к обезуглероживанию и образованию трещин, поэтому изделия из быстрорежущей стали медленно нагревают при закалке до температуры 820 — 850°. Окончательный нагрев лучше всего производить в соляных ваннах, так как это позволяет избежать обезуглероживания стали. Выдержка при температуре закалки измеряется долями минуты. Быстрорежущая сталь после закалки обязательно должна быть подвергнута многократному отпуску. Оптимальная температура отпуска для стали Р18 — 580°, а для стали P9 — 560°.
Быстрорежущие стали повышенной производительности требуют тщательного соблюдения режимов термообработки. Отступление от рекомендуемых режимов (особенно при обработке кобальтовых сталей) может привести к понижению твердости и сильному обезуглероживанию).
Твердые сплавы допускают работу со скоростями резания, превышающими в 5 — 10 раз скорости обработки быстрорежущими инструментальными сталями, и не теряют режущих свойств при температуре до 850°С и выше.
Металлокерамические твердые сплавы состоят из карбидов вольфрама, титана или тантала и кобальта, связывающего эти вещества. Различают вольфрамо-кобальтовые металлокерамические сплавы (ВК2, ВКЗ, ВК6, ВК4В, ВК6В, ВК6М, ВК8, ВК10, ВК10М, ВК15М и др.) и титано-вольфрамо-кобальтовые (Т5К10, Т14К8, Т15К6, ТЗОК4, Т60К6 и др.). Цифры после буквы К указывают процентное содержание в сплаве кобальта, после буквы Т — карбидов титана; остальное составляют карбиды вольфрама. Например, сплав Т14К8 состоит из 14% карбида титана, 8% кобальта и 78% карбида вольфрама.
В настоящее время выпускают трех-карбидные твердые сплавы марок Т5К12В, ТТ7К12, ТТ7К5, ТТ10К8Б и др., состоящие из карбидов вольфрама, титана, тантала, кобальта. Эти сплавы характеризуются высокой прочностью. Твердый сплав марки ТТ7К12 допускает работу с 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. При выборке марок твердого сплава можно руководствоваться данными табл. 24.

В настоящее время фрезы все чаще оснащают пластинками твердого сплава. Выпускаются также цельные твердосплавные фрезы.
Минералокерамические сплавы приготовляют на основе окиси алюминия (А120а) = корунда путем тонкого размола, прессования и спекания. Выпускают их, как и твердые сплавы, в виде пластинок стандартных форм и размеров.
Минералокерамические пластинки марок ЦМ-332 (микролит), ЦВ-13 и ЦВ-18 (термокорунд) обладают большей теплостойкостью и износостойкостью, чем некоторые твердые сплавы. Однако они имеют пониженную по сравнению с твердыми сплавами прочность и повышенную хрупкость. Минеральная керамика находит применение при чистовом и тонком фрезеровании торцовыми фрезами (головками).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Фреза по металлу: принцип работы, виды и выбор инструмента

Фреза является разновидностью режущих инструментов. Она изготавливается в форме блина, а на её торцевой части располагаются зубцы. Применяется она для создания канавок определённой толщины и глубины, а также для отпиливания заготовок из стальных сплавов и чёрных металлов.

Устройство и принцип работы инструмента

Металл обрабатывается благодаря множеству лезвий, которые располагаются на зубчатом теле фрезы. При вращении инструмента происходит фрезерование, во время которого одновременно несколько зубцов контактируют с материалом, срезая слои различной толщины.

Изготавливаются рабочие зубцы из твёрдых металлов, быстрорежущей стали, кардной проволоки или минеральной керамики. В некоторых случаях фрезу делают с алмазным напылением.

В зависимости от вида зубцов и устройства оборудования различают такие типы фрез:

Цельное приспособление состоит из единого металла. Основными их частями являются рабочий участок (у концевых) или тело дисковой формы (у насадочных) и корпус-хвостовик.

К типу насадочному относят отрезные и дисковые инструменты. Они, в свою очередь, могут быть сварными или цельными. У сварных инструментов хвостовик и рабочая часть изготавливаются из различных металлов и друг к другу крепятся при помощи сварки.

Сборное оборудование тоже изготавливается из нескольких металлов (чаще всего двух), но они не намертво прикреплены друг к другу. Их части фиксируются при помощи болтов, винтов или клиньев. Основной частью сборных фрез является корпус, а вот резцы можно точить или заменять. Резцы чаще всего выполнены с твердосплавными напайками или из быстрорежущей стали.

Разновидности

Определённый вид фрезы предусмотрен для отдельной работы. Они подразделяются на следующие виды:

Отрезные.
Дисковые.
Угловые и концевые. Предназначаются для обработки выемок, уступов, наклонных поверхностей и пазов.
Шпоночные. Они похожи на сверло и выполняют те же функции, что и концевые.
Торцовые. Применяются на металлообрабатывающих станках вертикального типа для обработки различных плоскостей.
Цилиндрические. Могут иметь винтовые или прямые зубцы, устанавливаются на станки горизонтального типа. Ими режут плоские поверхности.

К самой применяемой и широко распространённой группе относят отрезные и дисковые фрезы, на рассмотрении которых мы и остановимся.

Дисковая фреза

Этот тип оборудования является одним из самых производительных, он используется для выполнения уступов, отрезания заготовки, выделки разных выемок, канавок и пазов. У их зубцов на концах имеются дополнительные рабочие кромки, диаметр которых сильно превышает длину самого инструмента.

Этот тип фрезы был создан для работы с металлом в более сложных условиях, с зажатием и вибрацией. Вибрация может быть связана с маленькой жёсткостью тела оборудования или плохого отхода стружки из рабочей зоны.

Читать еще: Подключение магнитного замка к домофону

Фреза по металлу дисковая делится на следующие разновидности:

В пазовых дисковых фрезах имеются режущие зубцы только по внешней цилиндрической поверхности. Для фрезерования мелких канавок они очень удобны. У двухсторонних имеются и поверхностные, и торцовые зубья. У трёхстороннего оборудования зубцы покрывают поверхности и два торца, с их помощью можно одновременно обрабатывать несколько перпендикулярных плоскостей в уступах или пазах.

Чтобы на заготовках выполнять шпицы и узкие канавки, используют топкие дисковые инструменты, их ещё называют «пила». Фаски у них на торцах затачивают поочерёдно. В основном фаской снимается 50% рабочей кромки. Именно по этой причине слой металла, который срезается зубцами, меньше ширины будущей канавки. Подобная конструкция оборудования предусматривает промежутки между зубцами для стружки, которая за счёт этого легче выводится. Если ширина реза будет такой же, как у канавки, то стружка зацепится за стенки и застрянет, что может вызвать поломку режущей поверхности.

Отрезные фрезы

Фреза отрезная является разновидностью дисковой. Созданы они для деления целой заготовки на части и отрезания фрагментов болванок. Рабочих острых кромок на торцах нет, так как они размещены по периферии. По размерам зубьев различают такие типы отрезных фрез:

С большими зубьями.
С малыми.
Со средними (нормальными).

Многие отрезные фрезы относятся к классу «В» по точности и имеют толщину больше 1 мм. Инструменты со средними и малыми зубцами применяются для фрезерования чугуна и стали, а с большими — для лёгких и мягких металлов.

Нюансы подбора оборудования

Выбрать для себя подходящий инструмент несложно, необходимо лишь знать характеристики и параметры оборудования. К таким параметрам относят число зубьев и материал, из которого выполнено изделие. Ключевым моментом для выбора материал изделия является прочность металла, который вы собираетесь резать.

Требуемое число зубьев

От того, какое количество зубьев у инструмента, зависит скорость обработки и чистота среза. Чем больше их количество, тем место спила будет чище. Но при этом сильно возрастает нагрузка на электромотор, процесс отвода из места распила стружки ухудшается. А из-за этих причин падает скорость вхождения в толщину металла и вращения инструмента. Если количество зубцов небольшое, то между ними увеличивается размер пазух. Эти факторы ускоряют распилку и облегчают вывод стружки. Но на торцах останутся бороздки, которые дополнительно следует зачищать.

Больше зубцов делают отрезным фрезам с отрицательным значением угла и габаритным поперечником. Меньшее число зубьев будет у устройства с положительным значением угла и небольшим поперечником.

Малое число зубов колеблется в пределах 10−40 штук, среднее — 40−80, а большое — 80−90. Именно образцы со средним числом зубьев подходят для различных видов распила. Именно такие образцы наиболее эффективны для работы по материалам разной твёрдости.

Для чистового фрезерования применяют режущие дисковые инструменты с мелкими зубцами, а для первичного — с крупными. Диски, предназначенные для черновой работы, отличаются беспрепятственным и быстрым отводом излишков стружки из глубоких зон распила.

Как подобрать материал

Для резки металлов с прочностью от 500 до 800 МПа применяются фрезы из быстрорежущей стали с добавлением молибдена, количество которого составляет примерно 5%. Для работы с металлами, прочность которых превышает 800 МПа, выбирают инструмент с содержанием кобальта до 5%. Для работы с драгоценными металлами изготавливают высокоточные фрезы из быстрорежущей стали наилучшего качества.

Для обработки нержавеющей стали применяются дисковые инструменты с напайками из карбида вольфрама. Такие зубцы не перетачивают, они покрыты слоем PVD.

Правила хранения и испытания

Проверка дисковых отрезных фрез на работоспособность и стойкость происходит на образцах, которые изготовлены из стали 45, со скоростью резания 20−100 метров за минуту. Проводятся испытания на фрезерных станках с применением спецоправки и правочных колец. Общая длина фрезерования каждого инструмента, который подвергается проверке по металлу, составляет 25−50 см.

Проверочную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости, водного раствора эмульсола. После того как испытание будет завершено, явления окрашивания на режущих частях отрезных дисковых фрез должны отсутствовать. Если после тестирования фреза готова к дальнейшей эксплуатации, считается, что испытание на работоспособность она прошла.

Внешний вид оборудования анализируется, согласно ГОСТу, визуально. Осуществляется осмотр с помощью лупы с четырёхкратным увеличением. Твёрдость проверяется по стандарту 9013, а шероховатость — 9378.

Особенности стали для изготовления фрез

Оборудование выполняют из быстрорежущих сплавов, к которым относятся высоколегированные марки стали с повышенной теплостойкостью. Подобная отличительная черта достигается введением в сплав молибдена, хрома и ванадия в сочетании с вольфрамом. Для производства отрезных фрез в основном берут сталь таких марок: Р6М5, Р12, Р18.

На заводы для изготовления режущего инструмента сплавы поступают в виде стальных заготовок (в поковках).

Когда фрезы подвергают нагреву под закалку, в сплаве начинает формироваться аустенит. Он содержит относительно небольшое количество углерода и активно легируется. Режущий инструмент получает особую структуру после закалки и состоит из мартенсита с меленькими иглами, различных карбидов и остаточного аустенита.

Основными легирующими добавками для быстрорежущих сталей служат ванадий, вольфрам, молибден и кобальт. Именно эти элементы способны обеспечить нужную красностойкость материала. В подобные сплавы обязательно добавляют хром. Особое внимание уделяется количеству в стали углерода: его число должно быть таким, чтобы в сплаве могли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если количество углерода будет меньше 0,7%, то готовая фреза не будет иметь нужную твёрдость.

Как на свойства сплавов влияют легирующие элементы:

Фосфор и сера оказывают негативное воздействие на характеристики стальных быстрорежущих композиций. В сплаве их количество не должно превышать 0,03 и 0,015% соответственно.
Вольфрам и молибден являются основными легирующими добавками. Именно благодаря им обеспечивается высокая степень эксплуатационной и красностойкости стали.
Хрома в сплаве должно содержаться не более 4%. Он придаёт повышенную прокаливаемость металлу.
Кобальт повышает красностойкость, но удаляет углерод из стали и понижает её прочность и вязкость.

Чаще всего инструмент изготавливают из стали марки Р6М5. Её стоимость ниже, но и фреза получается менее износостойкой, чем из материалов марок Р18 и р12.

Максимальная износостойкость у сплава Р18: в нём наибольшее количество вольфрама, отсюда и высокая стоимость. А по показателям теплостойкости лучшим считается инструмент, изготовленный из стали Р12.

Методы повышения износостойкости

Высокие эксплуатационные характеристики гарантирует качественная термическая обработка оборудования. Фрезу могут подвергать различным вариантам закалки, которые увеличивают их износостойкость. Выполняется закалка следующими методиками:

Светлая. Это разновидность термической ступенчатой обработки. Чтобы её осуществить, необходимо охладить сталь специальными соединениями. В основном для этих целей применяется смесь расплавленной щёлочи и воды.
Прерывистая. Такая технология популярна, так как она исключает риск появления в готовых изделиях трещин.
Непрерывная. Применяется этот вид закалки редко, так как выполняется он с ускоренным охлаждением. А такие манипуляции часто вызывают появление трещин на приспособлении.
Ступенчатая. Этот вид закалки включает в себя охлаждение заготовок в горячей атмосфере (до 600 градусов), а после — на открытом воздухе.
Очень редко могут применять изотермические неполные или полные закалки, а также индукционный нагрев.

При термообработке нагрев производят:

В соляных специальных ваннах.
В газовых и электрических агрегатах в защитной среде.
Высокочастотными токами.

Фрезы необходимы для обработки металлических изделий и прорезывания в них канавок и прочих отверстий, именно поэтому правильно подойдите к её выбору. Учтите все нюансы последующего процесса обработки и тип металла, с которым вы собираетесь работать.

Материалы фрез

Возможности достижения высокой производительности фрезерной обработки при интенсификации режимов резания в большой степени определяются качеством инструментальных материалов.

Быстрорежущие стали

При фрезеровании давно применяют быстрорежущие вольфрамовые и вольфрамомолибденовые стали нормальной стойкости марок Р9, Р12 и Р18. Разработка новых марок быстрорежущих сталей ведется по пути уменьшения содержания вольфрама и создания многокомпонентных композиций, содержащих значительный процент углерода. Высокая стойкость сталей с пониженным содержанием вольфрама достигается легированием их молибденом, кобальтом, а в некоторых марках также ванадием при значительном содержании углерода.

Твердые сплавы

Наряду с широко известными твердыми сплавами ВК6, ВК8, T5K10, Т15К6 разработаны и успешно внедряются сплавы с добавками карбида тантала, неперетачиваемые твердосплавные многогранные пластинки, осваивается изготовление твердосплавных пластинок с износостойким покрытием.

Углеродистая сталь

Углеродистую инструментальную сталь (например, марки У12А) при фрезеровании применяют редко, так как такими фрезами можно работать только на низких скоростях резания. Из углеродистой стали изготовляют только мелкие фрезы, в том числе зуборезные мелкомодульные.

Легированные стали

Легированные инструментальные стали (9ХС, ХГ, ХВГ и др.) используют в основном для изготовления фасонных фрез, работающих на малых скоростях резания при небольшой глубине резания и подаче.

Области применения быстрорежущей стали

Быстрорежущие стали имеют следующие основные области применения.

P18 и Р9 — давно известные и широко распространенные марки быстрорежущих сталей. Обладая довольно высокой красностойкостью (600-650° С) и твердостью (до HRC 64), они пригодны для всех видов лезвийных инструментов. Сталь Р9 примерно вдвое дешевле стали Р18 вследствие меньшего содержания вольфрама, но обладает меньшей прочностью. Стали Р18Ф2, Р14Ф4, Р9Ф5, Р10Ф5К5 имеют повышенное содержание ванадия или кобальта (или обоих легирующих элементов), что благоприятно сказывается на их красностойкости и износостойкости. Эти стали можно применять при обработке материалов повышенной твердости и прочности, в том числе жаропрочных. С повышением содержания кобальта более 5% возрастает теплостойкость, но вместе с тем и хрупкость стали, поэтому такие стали нецелесообразно использовать при фрезеровании со значительной ударной нагрузкой на инструмент. Высокованадиевые стали отличаются особо высокой износостойкостью, но ограниченной прочностью. Их целесообразно применять при чистовой обработке высокоуглеродистых и высокохромистых сталей.

Стали Р6МЗ, Р9М, Р6М5, Р18Ф2К8М характерны повышенным содержанием молибдена, способствующего значительному увеличению теплостойкости, износостойкости; эти стали отличаются также повышенной прочностью и находят применение для фрезерования жаропрочных и высокопрочных сплавов и сталей.

Стали Р9К5, Р9КЮ с невысоким содержанием вольфрама, легированные кобальтом, целесообразно использовать при обработке конструкционных сталей средней прочности при значительных скоростях резания (50-70 м/мин). Эти стали также применяют при фрезеровании жаропрочных сплавов. В этом случае по сравнению со сталью Р18 обеспечивается повышение стойкости фрез в 2-2,5 раза.

Читать еще: Резка металла резаком видео уроки

Рациональность применения

На основании обобщения результатов исследований и опыта отечественной промышленности можно сделать следующие выводы о наиболее рациональном применении инструментальных сталей.

При обработке конструкционных сталей средней прочности, серого и ковкого чугуна, алюминиевых сплавов при скоростях резания 50-70 м/мин торцовыми, цилиндрическими, концевыми и дисковыми острозаточенными фрезами наиболее целесообразно применять стали Р6М5, Р18, Р6М5К5 и Р9М4К8.
При фрезеровании тех же материалов фасонными затылованными фрезами рекомендуется использовать стали Р6М5, Р18, Р18К5Ф и Р9К10.
Для фрезерования жаропрочных, нержавеющих сталей и сплавов, сталей повышенной прочности с аустенитной структурой наиболее успешно применяют стали Р14Ф4, Р8МЗК6С, Р9К10, Р9М4К8, Р6М5К5, Р9Ф5, Р10Ф5К5, а также Р12Ф2К8МЗ, Р18Ф2М Р6ФК8М5 и им подобные.

Отрезная дисковая фреза – очень прочный и устойчивый к износу инструмент

Дисковая отрезная фреза (ДОФ) изготавливается в форме «блина», торцевая часть которого оснащается зубцами. Она применяется для создания канавок заданной глубины и толщины, а также для отпиливания заготовок из черных металлов и стальных сплавов.

1 Госстандарт 2679–73 – главный документ для изготовления ДОФ

Указанный ГОСТ подразделяет все дисковые отрезные фрезы на два класса — для отрезных работ и для выполнения шлицев, и на три типа – с мелким, средним и крупным зубом. Маркировка таких фрез – 2254-0698–2254-1556. К основным их характеристикам ГОСТ относит следующие величины (в миллиметрах):

ширина – 0,2–6;
диаметр – 20–315;
сечение посадочного отверстия – 5–40;
сечение ступицы – 10–80;
шаг – 0,8–25.

Количество зубьев ДОФ по металлу варьируется в пределах 18–200.

ГОСТ 2679 разрешает изготавливать фрезы:

с шириной ступицы больше на 0,2 мм по сравнению с величиной режущей части инструмента;
без ступицы.

Исходным материалом для производства отрезных фрез является быстрорежущая сталь. Она должна отвечать требованиям ГОСТ 19265.

Шероховатость готового инструмента для фрезерования должна быть не более:

8 мкм (передняя поверхность зубцов);
1,25 мкм (торцовые боковые части);
10 мкм (спинка зубцов);
6,3 мкм (задняя часть зубцов и посадочное отверстие).

Твердость ДОФ по ГОСТу приведена далее:

62–66 HRC (для изделий шириной более 1 мм);
61–65 (ширина до 1 мм).

Обратите внимание! Твердость замеряется на торцах инструмента на дистанции до 5 мм от его рабочих кромок. Если фрезы выпускаются из сплавов с большим содержанием кобальта и ванадия (5 и 3 % соответственно), показатели их твердости следует увеличить на несколько единиц.

Торцовое биение фрез имеет допуск от 0,04 до 0,4 мм, радиальное – 0,05–0,1 мм (для смежных зубцов) и 0,08–0,16 (для зубцов, расположенных в противоположных направлениях). Эти допуски замеряются на предмет их соответствия ГОСТу посредством специальной оправки.

Период стойкости отрезного инструмента измеряется в минутах. Он должен отвечать таким требованиям:

140 мин (фрезы сечением более 160 мм);
110 мин (110–160 мм);
70 мин (63–100 мм);
55 мин (до 63 мм).

Затупление отрезных фрез определяется по особому критерию. Под ним понимают износ (допустимый), который составляет 0,4 мм для инструмента сечением более 63 мм и 0,2 мм для фрез до 63 мм.

2 Правила испытаний и хранения фрез

Проверка ДОФ на стойкость и работоспособность осуществляется на образцах, изготовленных из стали 45, на скорости резания от 20 до 100 м/мин. Испытания выполняются с использованием проставочных колец и спецоправки на фрезерных станках. Длина (общая) фрезерования каждого проверяемого инструмента по металлу при этом составляет 25–50 см.

Проверочную фрезерную обработку производят с обязательной подачей охлаждающей жидкости. В качестве таковой ГОСТ требует использовать водный раствор эмульсола (содержание по массе – 5 %).

После завершения испытаний на режущих частях ДОФ должны отсутствовать явления выкрашивания. Если фреза после проверочного фрезерования готова к дальнейшему применению, она считается прошедшей проверку на работоспособность.

Внешний вид изделий анализируется по ГОСТу визуально. Осмотр осуществляется при помощи лупы с четырехкратным увеличением. Твердость ДОФ проверяют по стандарту 9013, шероховатость – по ГОСТ 9378.

Важный момент. При анализе характеристик отрезных фрез по металлу допускается применять средства измерения со следующими максимальными погрешностями:

35 % величины допуска при замере углов;
25 % при анализе расположения поверхностей и контроле форм инструмента.

Правила перевозки фрез, а также их хранения подробно описаны в ГОСТ 18088.

3 Об особенностях сталей для изготовления дисковых фрез – важные моменты

Как было сказано, интересующий нас дисковый инструмент делают из быстрорежущих сплавов. К таким принято относить высоколегированные стали с повышенной теплостойкостью. Эта их отличительная особенность достигается за счет введения в сплав ванадия, хрома, молибдена (карбидообразующие добавки) в сочетании с вольфрамом.

Чаще всего для производства отрезных фрез используют сталь следующих марок – Р18, Р12, Р6М5.

На заводы, где изготавливается режущий инструмент, эти сплавы поступают в поковках (так принято называть стальные заготовки). Их структура – карбиды плюс перлит сорбитообразного вида.

Когда фрезы нагревают под закалку, в сплавах формируется аустенит. Он имеет небольшое (относительно) содержание углерода и весьма активно легируется. После закалочной процедуры режущий инструмент получает особую структуру. Она состоит из остаточного аустенита, различных карбидов и мартенсита с мелкими иглами.

Главными легирующими добавками для сталей быстрорежущей группы являются кобальт, молибден, вольфрам и ванадий. Эти элементы обеспечивают требуемую красностойкость материала. Обязательно в подобные сплавы добавляют и хром. Особое внимание при этом обращают на количество углерода в стали. Его должно быть столько, чтобы в сплаве смогли сформироваться карбиды вводимых добавок. Если, например, углерода в стали будет менее 0,7 %, готовые фрезы не будут обладать необходимой твердостью.

Влияние легирующих элементов на свойства сплавов, применяемых для выпуска дисковых фрез:

Кобальт увеличивает красностойкость, но при этом удаляет из стали углерод, а также снижает ее вязкость и прочность.
Хром придает металлу повышенную прокаливаемость. Его вводят в количестве не более 3,5–4 %.
Молибден и вольфрам – главные легирующие добавки. Они обеспечивают высокую степень красно- и эксплуатационной износостойкости стали.
Негативное влияние на характеристики быстрорежущих стальных композиций (а значит, и на продукцию, получаемую из них) оказывает сера и фосфор. Эти элементы должны содержаться в сплавах в количествах до 0,015 и 0,03 % соответственно.

В большинстве случаев отрезной дисковый инструмент сейчас изготавливается из стали Р6М5. Фрезы из нее получаются менее износостойкими, чем из сплавов Р12 и Р18. Но зато стоимость Р6М5 ощутимо ниже.

Максимальной износостойкостью характеризуются фрезы из стали Р18. По цене они самые дорогие, так как содержат наибольшее количество дорогостоящего вольфрама. А вот инструмент из стали Р12 считается самым лучшим по показателю теплостойкости.

4 Закалка и отпуск – основные методы повышения износостойкости отрезных фрез

Качественная термическая обработка дискового инструмента гарантирует его высокие эксплуатационные характеристики. Фрезы подвергаются разным вариантам закалки. Это существенно увеличивает их износостойкость. Закалка выполняется по таким методикам:

Ступенчатая. Операция предполагает охлаждение заготовок в горячей (около +600 °С) атмосфере, а после этого на открытом воздухе.
Непрерывная. Этот вид закалки применяется редко, так как он выполняется с ускоренным охлаждением, что нередко приводит к появлению трещин на инструменте.
Прерывистая. Популярная технология, исключающая риск появления трещин в готовых изделиях.
Светлая. Разновидность ступенчатой термической обработки. Для ее осуществления нужно охлаждать сталь специальными соединениями (чаще всего – смеси воды и расплавленных щелочей).

В редких случаях используются методики изотермической закалки (полной и неполной), а также индукционного нагрева.

Нагрев заготовок при термообработке производится:

высокочастотными токами;
в защитной среде в электрических и газовых агрегатах;
в специальных соляных ваннах.

Отпуск фрез из быстрорежущих сплавов выполняют так, чтобы содержание аустенита (остаточного) было снижено до минимума. Добиться этого несложно. Используется технология многократного отпуска. Количество операций определяется техусловиями осуществления процедуры и типом применяемой стали. Оптимальными вариантами отпуска принято считать следующие схемы:

2–3-кратная операция при температуре 600° с обязательной выдержкой заготовок между этапами отпуска в течение 15–30 мин.
Стандартная процедура при температуре 560°. В этом случае инструмент выдерживается в течение 60 минут после каждой стадии его термической обработки.

Важно! Отрезной инструмент всегда подвергается тщательной очистке и последующей мойке после выполнения операций термообработки.

5 Технология производства фрез – схема процесса

Процедура изготовления интересующего нас отрезного инструмента в целом выглядит следующим образом:

Анализ быстрорежущих сплавов на чистоту, показатель твердости и химсостав. Последний определяется по ГОСТ 19265.
Штамповка заготовок. Эта операция выполняется на кузнечном участке предприятия.
Шлифовка боковых торцов инструмента и зачистка заусенцев по всей их поверхности.
Анализ деталей на наличие поверхностных изъянов и на соответствие их геометрических параметров и конфигурации.
Просушивание фрез. Процедура осуществляется при температуре не выше 200° на протяжении получаса (максимум).
Закалка по одной из методик, описанной выше.
Двойной либо тройной отпуск, нужный для обеспечения требуемых технологических характеристик фрез.
Анализ готового режущего инструмента на наличие волосовин и трещин, а также на величину твердости.

Финал работ – финишная обработка (механическими способами) отрезных фрез. Под таковой понимают заточку их режущих частей и окончательной тонкое шлифование этих участков инструмента.

В последнее время процесс изготовления ДОФ на отечественных предприятиях был существенно модернизирован. Производители интенсифицируют все операции посредством таких современных методик:

Применение магнитных полей и ультразвуковых волн на этапах отпуска, очистки загрязнений на поверхности фрез и их закалки.
Проведение дополнительных спецмероприятий при термообработке инструмента (отжиг, нормализация, охлаждение в изотермической горячей атмосфере, а также в особых по конфигурации валках и штампах).
Использование высокоскоростных технологий нагрева заготовок и новейших методов термомеханической высокотемпературной обработки инструмента из сплавов быстрорежущей группы.

Благодаря новым технологиям готовые фрезы, о которых мы говорили в статье, получаются по-настоящему тепло- и износостойкими.