Освоение использования концевых фрез: полное руководство по методам работы с концевыми фрезами

Использование концевой фрезы стало чрезвычайно важным в современной инженерии и приложениях. Это руководство предназначено для предоставления подробных знаний об использовании концевой фрезы, ее типах, практическом применении и методах достижения максимальной производительности в кратчайшие сроки. Мы сосредоточимся на рассмотрении параметров конструкции концевой фрезы и роли соответствующих параметров резания, описывая, почему можно увеличить производительность, оставаясь в рамках качества для операций обработки. Такие статьи будут полезны как новичкам, так и профессиональным машинистам, предоставляя практические знания о том, как улучшить использование концевых фрез при обработке.

Что такое концевая фреза и как она работает?

Краткое описание функции концевой фрезы

Концевая фреза — это вращающийся резец, который является компонентом фрезерного станка и вращается против заготовки, чтобы удалить ее материал. Концевые фрезы также производят сложности с закругленными кончиками. У нее есть заостренные края, прикрепленные к валу, которые хороши как для горизонтальных, так и для вертикальных операций по питанию. Помимо расточки отверстий, что является ее основной функцией, концевая фреза способна выполнять ряд операций, которые включают прорезание пазов, контурную обработку и профилирование. Эффективность концевой фрезы является функцией ее геометрии, такой как расположение канавок, степень спирали и размер, которые влияют на скорость резания, конечную отделку и долговечность инструмента.

Чем концевая фреза отличается от сверла?

Существуют значительные различия между спрятанными в концевой фрезе и сверле. Например, в то время как сверло создано для генеративного действия посредством создания отверстий путем извлечения материалов только в вертикальном направлении, концевая фреза может также резать вбок или поперек поверхности, и это позволяет выполнять больше операций, включая фрезерование пазов, контурирование и профилирование всех подобных задач. Кроме того, концевые фрезы сконструированы таким образом, что они имеют лезвия или режущие кромки по всей длине инструмента, что улучшает удаление стружки во время эффективности процесса обработки, а сверло имеет только режущую кромку. Это вращение и движение при проведении фрезерования обеспечивает получение более точных и тонких поверхностей, чем при использовании сверла.

Понимание различных типов концевых фрез

1. Плоская концевая фреза: Как следует из названия, этот инструмент имеет плоский конец. Он в основном используется на этапе финишной обработки, так как обеспечивает хорошую гладкую поверхность, а также используется в процессах выборки карманов и контурной обработки.
2. Шариковая концевая фреза: Эта концевая фреза имеет закругленный кончик и используется при трехмерном контурировании, где кривизна форм может постепенно меняться по мере создания сложных углов, особенно в более точных формах, таких как штампы и пресс-формы.
3. Концевая фреза с фаской: Концевая фреза для снятия фаски зачищает или наклоняет кромки, создавая кромки, которые не перпендикулярны соединяемым поверхностям.
4. Концевая фреза с радиусом угла: Этот тип режущего инструмента концевой фрезы имеет большой радиус закругления угловых деталей вдоль режущего конца вала, что предотвращает скалывание материала, а процесс фрезерования расширяет область его применения в различных областях.
5. Конусная концевая фреза: Конусная фреза имеет конусообразную форму, что позволяет создавать различные крутые углы и экстремальные углы внутри объекта с использованием уклонов и углов.
6. Черновая концевая фреза: Разработанный для быстрого удаления материала, черновой фрезер выполнит основную часть резки, быстро удаляя все обширные части заготовки, которые пришлось бы удалить после использования расточных фрез.

Выбор концевых фрез для различных проектов: практическое руководство.

Что следует учитывать при выборе концевой фрезы.

1. Материал: Концевая фреза должна быть изготовлена из подходящего материала, например, из быстрорежущей стали для мягких металлов и твердого сплава для материалов средней твердости.
2. Диаметр: Диаметр в основном определяется глубиной реза, а также требуемой точностью размеров элементов, поэтому при его выборе следует проявлять осторожность.
3. Количество флейт: Канавки также следует пересмотреть, поскольку меньшее количество канавок полезно для удаления стружки при черновой обработке, в то время как большее количество канавок, как правило, обеспечивает более тонкую отделку.
4. Покрытие: К важным покрытиям относятся TiN или TiAlN, которые продлевают срок службы инструмента, одновременно снижая его сопротивление.
5. Угол реза: Также необходимо определить угол, под которым будет осуществляться резка, индивидуально для каждой операции, поскольку это увеличивает количество образующихся поверхностных ворсинок и стружки.
6. Приложение: Определите тип концевой фрезы, необходимый для конкретной операции, независимо от того, требуется ли черновая обработка, чистовая обработка или специальная контурная обработка.

Знание различных доступных покрытий концевых фрез

Покрытия концевых фрез вносят значительный вклад в повышение производительности инструмента, а также в увеличение срока службы инструмента. Некоторые из известных покрытий:

1. Нитрид титана (TiN): Продлевает срок службы инструмента за счет снижения трения и повышения устойчивости к истиранию; идеально подходит для обычных фрезерных работ.
2. Нитрид титана и алюминия (TiAlN): Хороший материал для режущих инструментов в условиях, когда возможно интенсивное выделение тепла, а также для резки высокопрочных материалов.
3. Нитрид циркония (ZrN): Имеет довольно хорошие характеристики скольжения и обладает высокой степенью ингибирования стружкообразования; в основном применяется для обработки цветных металлов.
4. Алмазное покрытие: Наиболее подходит для резки очень твердых материалов; делает инструменты очень долговечными, но с инструментами следует обращаться осторожно.
5. Гексагональный нитрид бора (hBN): предназначен для операций резки в условиях высокого износа, например, при финишной обработке.

Выбор подходящего покрытия для концевой фрезы подчеркивает влияние покрытия на эффективность обработки, срок службы инструмента и общее качество обработанной детали.

Концевые фрезы HSS против твердосплавных концевых фрез: что выбрать

Корпуса из быстрорежущей стали и твердого сплава должны охватывать несколько аспектов, которые включают использование материала, скорость резания и срок службы инструмента. Пробойники из быстрорежущей стали и аналогичные устройства обычно менее дороги и более минималистичны и громоздки при заточке, поэтому они подходят для более мягких оснований и более медленного оборудования производственной линии. Тем не менее, они по-прежнему обладают низкой износостойкостью и термостойкостью по сравнению с твердосплавными. С другой стороны, концевая фреза с зенковкой из твердого сплава имеет большую твердость и лучше работает в условиях высокой скорости, особенно с твердыми материалами. Повышение температуры режущего инструмента смягчается во время работы благодаря тому, что твердые металлические инструменты предохраняют инструмент от высокой температуры, которой он подвергается. В конечном итоге решение должно зависеть от характера предстоящей работы, ее стоимости и требований к качеству обработки поверхности этих деталей.

Как эффективно использовать концевую фрезу

Как подготовить фрезерный станок к работе

1. Провести калибровку: Проверьте отсутствие отклонений в позиционировании фрезерного станка, правильно установив и выровняв его перед работой.
2. Прикрепите концевую фрезу: Установите и зафиксируйте выбранную концевую фрезу в шпинделе, убедившись, что она надежно закреплена и не выскользнет из шпинделя.
3. Установите частоту вращения шпинделя: Определите частоту вращения шпинделя в зависимости от типа обрабатываемого материала и выбранных параметров концевой фрезы, а при необходимости установите и подключите систему охлаждения.
4. Установить скорость подачи: Выберите скорость подачи, соответствующую материалу и материалу концевой фрезы, а также выбранным характеристикам концевой фрезы для эффективного резания.
5. Движение инструмента управления: Убедитесь, что траектория движения инструмента правильная, учитывая размеры заготовки, чтобы не было столкновений инструмента и заготовки и обработка могла быть выполнена с высокой точностью.
6. Применение охлаждающей жидкости: Если требуется охлаждающая жидкость, ее следует подготовить для использования в процессе резки, чтобы помочь оператору продлить срок службы инструмента за счет его охлаждения.

Методы в процессе машиностроения фрезерования

1. Торцевое фрезерование: Держите концевую фрезу вертикально к поверхности заготовки. Подавайте регулярную и равномерную линейную подачу, чтобы закончить работу, и не погружайтесь слишком глубоко.
2. Фрезерование пазов использует концевую фрезу соответствующей ширины, чтобы соответствовать данному пазу. Заготовка всегда закреплена так, чтобы она не могла двигаться во время работы.
3. Профильное фрезерование: Для этих целей следует предусмотреть шаровую фрезу. В зависимости от характера резки измените как частоту вращения шпинделя, так и подачу, чтобы улучшить поверхность заготовки, поддерживая при этом подачу охлаждающей жидкости на фрезу для предотвращения ее прогиба.
4. Врезное фрезерование: Для вертикальной работы эту резку может выполнять концевая фреза с центральным режущим типом. Уменьшите скорость подачи во время первоначальной резки примерно на 50%, чтобы предотвратить сколы.
5. Фрезерование шпоночных пазов: Выровняйте центр концевой фрезы точно там, где начинается шпоночный паз. Все проходы должны быть на одинаковой глубине для точности размеров.
6. Круговое фрезерование: Эта операция использует поворотный стол для создания круговых контуров. Концевая фреза должна погружаться с постоянной и равномерной скоростью на соответствующую глубину, чтобы достичь этого.

Наиболее распространенные детали, в которых можно легко ошибиться при работе с концевой фрезой

1. Неправильный выбор инструмента: Если в процессе обработки используется концевая фреза, не соответствующая характеристикам конкретного материала, она будет работать плохо или быстро изнашиваться.
2. Неправильная скорость подачи: Слишком высокая или слишком низкая скорость подачи отрицательно скажется на качестве и точности реза, увеличит риск поломки инструмента и повреждения заготовки.
3. Игнорирование инструмента: Несоблюдение правил осмотра и обслуживания концевой фрезы приведет к потере эффективности резки и снижению качества обрабатываемой поверхности.
4. Неправильно определено зажатие: Если предполагаемая конструкция заготовки не соответствует требуемому зажиму, во время обработки заготовки возникнет ее перемещение, что приведет к неточности размеров.
5. Отбраковка чипа: Стружка срезает режущие инструменты и затрудняет резку, что приводит к перегреву и неэффективной резке.
6. Не использовать охлаждающую жидкость: Инструменты могут терять охлаждение во время работы, когда это необходимо, и поэтому работа без охлаждающей жидкости может привести к разрушению инструментов при воздействии чрезмерно высоких температур.

Управление и повышение эффективности срока службы концевой фрезы

Полезные советы о том, как правильно чистить и хранить концевые фрезы

1. Очистка: Мягкой щеткой или тканью без ворса следует чистить концевые фрезы после каждого использования, чтобы избавиться от стружки и другого мусора. Для стойких фрез применение легкого чистящего средства или растворителя в качестве абразива может повредить поверхность инструмента.
2. Осмотр: Концевые фрезы должны регулярно проверяться на предмет износа, поломки или даже удаления стружки. Любой инструмент из этих категорий, тем более если стоимость замены ниже, чем значение точности обработки, должен быть заменен.
3. Хранилище: Физического повреждения можно избежать, если хранить концевые фрезы в специальном держателе инструмента или в защитном кожухе. Обратите внимание, что они должным образом расположены, чтобы избежать соприкосновения друг с другом.
4. Контроль влажности: Концевые фрезы из быстрорежущей стали обычно подвержены ржавчине и коррозии, поэтому следует использовать сушилки, чтобы гарантировать полное высыхание инструментов.
5. Избегайте вибрацииХраните концевые фрезы в небольших пространствах, которые подвержены вибрации. Последнее становится проблемой при поиске концевых фрез, поскольку со временем они смещаются и старые повреждения концевой фрезы.

Условия и положения End Mill

Режимы резания, такие как скорость резания и скорость подачи, а также характеристики материала заготовки, в значительной степени влияют на износ концевых фрез. Высокие температуры, возникающие при чрезмерной обработке, могут привести к размягчению инструмента, в то время как недостаточное удаление стружки может привести к накоплению стружки и/или нежелательному износу. Заготовки также влияют на износ; это касается износа режущей кромки, если режущий материал — закаленная сталь, он будет изнашиваться быстрее. Крайне важно оценить состояние инструмента и при необходимости изменить условия обработки, чтобы минимизировать износ.

Инструкции по заточке и восстановлению концевых фрез

• Найти образцы износа: Геометрию режущей кромки можно проверить на предмет износа, чтобы определить, что с ней можно сделать после заточки.
• Правильный выбор шлифовального круга: Выберите шлифовальный круг, подходящий для материала концевой фрезы. Принудительная подача охлаждающей жидкости при резке может подорвать общепринятую практику использования алмазного круга для твердосплавных инструментов, поскольку круги из оксида алюминия достаточно хорошо затачивают быстрорежущую сталь.
• Использовать сохранение прямого угла: При заточке инструментов угол заточки и угол наклона режущей кромки должны соответствовать спецификациям производителя, чтобы сохранить режущую способность.
• Контроль температуры помола: Постарайтесь ограничить нагрев материала инструмента во время шлифования, чтобы избежать деформации и ухудшения качества из-за температуры, используя охлаждающую жидкость в процессе резки или применяя режущий инструмент с перерывами.
• Проверка диаметра инструмента: Измеряйте диаметр после каждого цикла заточки, чтобы убедиться в соответствии требуемым спецификациям и гарантировать точность размеров в процессе обработки.

Устранение распространенных проблем с концевыми фрезами в этой категории.

Определение и предотвращение болтовни.

Этот стук определяется как сильная вибрация режущего инструмента во время процесса обработки, что приводит к ухудшению качества поверхности и сокращению срока службы инструмента. Чтобы обнаружить стук, прислушайтесь к повторяющемуся шуму, расширяющемуся к концу, и обратите внимание на аномалии на поверхностях заготовки.

• Изменение параметров: Уменьшение скорости вращения шпинделя или увеличение подачи может помочь снизить вибрации.
• Захватывающие держатели инструментов: Устойчивость можно повысить, используя жесткие держатели инструмента или применяя антивибрационные системы.
• Выбор углов инструмента: Снизить вибрацию можно, выбрав соответствующие инструменты с определенной геометрией, предназначенные для данной операции.
• Увеличение поддержки работы: Обеспечение достаточной поддержки заготовки и жесткости приспособления имеет важное значение для стабилизации процесса обработки инструмента.

Стратегии борьбы с накоплением материала на острых кромках инструментов

Накопление материала на режущих кромках может снизить эффективность резки и качество поверхности. Чтобы предотвратить эту проблему, примите во внимание следующие действия:

1. Выберите оптимальные условия резания: Выберите скорость, скорость подачи и глубину резания, соответствующие обрабатываемой детали, чтобы ограничить количество выделяемого тепла и степень прилипания материалов.
2. Используйте режущие инструменты с покрытием: Рассмотрите возможность использования инструментов с абразивным покрытием, которое значительно снизит адгезию и одновременно повысит износостойкость инструментов.
3. Эффективное использование охлаждающих жидкостей: Используйте соответствующую смазочно-охлаждающую жидкость для снижения температуры и удаления стружки в процессе обработки.
4. Использование соответствующих инструментов для технического обслуживания: Осмотрите и очистите инструменты, а также проверьте, нет ли начальных признаков скопления материала, которые можно будет устранить со временем.

Проблемы с качеством отделки

Для обеспечения качества отделки необходимо учитывать следующие моменты:

1. Оцените состояние инструмента: Периодически оценивайте производительность режущих инструментов, чтобы определить, затупились ли они или повредились, поскольку такие неисправности значительно усугубляют проблемы с качеством поверхности.
2. Оптимизация параметров процесса: Изменяйте скорость подачи и глубину резания, чтобы добиться условий резания, которые обеспечат улучшенное качество поверхности.
3. Check Workpiece Rigidity: Make sure that no vibrations are caused by insufficient fixtures and clamps, which can affect the surface properties.
4. Apply Suitable Lubricants: Using the correct lubricant can help diminish the amount of friction and enhance the overall finish.
5. Control External Conditions: Control the temperature and humidity of the environment where the machining processes take place to avoid inconsistency in the materials.

Справочные источники

Концевая фреза

Фрезерование (механическая обработка)

Обработка

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q: What is an end mill, and how should it be different from a normal drill bit?

A: An end mill is a specialized detailed tool for milling, a sort of a cutting tool used in cnc systems’ operations and milling. An ordinary drill bit, on the other hand, is most commonly used to make holes. End mills can cut in several axes enabling a lot of processes. They are suitable for bore, making flat surfaces, scraping in the direction of rotation, and cutting in a plunge, making them useful for various milling processes.

Q: How do I determine how many flutes are enough for my end mill?

A: The number of flutes in an end mill dictates its strength and use. Usually end mills having lesser flutes (2-3) is used during rough turning or cutting of softer materials, while, end mills with extra flutes (4 or more) produce higher quality surfaces but are less suitable for soft material processing. Consider your material, cutting speed, and desired finish when deciding the number of flutes to put.

Q: Is it alright to use end mills on a drill press?

A: An end mill might be used in a drill press if need be, but that is very rarely the case. Mils remove material sideways along the body and are basically put to use in CNC milling machines or handheld ones. In a drill press, there is no adequate rigidity control for heavy milling processes, therefore the effectiveness is likely to be poor, safety concerns can as well arise.

Q: What are center-cutting end mills and non-center-cutting end mills?

A: Center-cutting end mills possess blades that reach the core of the end face of the tool. This allows these tools to plunge into objects, just like a drill. With this, flat bottom holes are made, and cutting even in the middle of a workpiece is made easier, too. Non-center-cutting end mills do not have this power; thus, they have to gain entry from outside the material rather than within.

Q: How do I find the end mill cutting speed and rate of feed?

A: One of the factors that determines the cutting speed and feed rate is the thickness of the material being cut, the diameter of the end mill and the number of flutes, as well as the finish desired. Write out a cut speed chart specific to the tool and the material being cut and modify them according to the tool manufacturers. It is prudent to always err on the side of caution and begin with low speeds and feeds and assess the wear to the tool and the quality of the cut before succeeding deeper into aggressive machining.

Q: What different end mill types have you come across in the market and what would you use them for?

A: To make flat surfaces and sharp corners, square-end mills are used, while ball-nose end mills are an ideal choice for three-dimensional shapes or rounded outlines. There are also corner rounding end mills, which help to add a radius to the edges while roughing end mills are used for a quick breakout of the material. Each of them for what will be considered the end-user has its purpose; therefore, pick one according to what will be required from the given project.

Q: What techniques or methods can be employed to make sure that end mills do not wear out fast?

A: When using end mills, it is essential to avoid taking very deep cuts or very shallow cuts. Maintain the correct speed and feed in accordance with the current workpiece material, employ adequate chip removal techniques, utilize coolants when needed and don’t plunge non-center cutting end mills. And avoid poor storage methods, use only correct tools for correct purposes and perform wear inspections frequently. In following these practices, the additional edge and related factors can advance the life span of the tool.

Q: What are the end mill features, and what are the affected materials?

A: They are machined cutters that are able to fish up to a dozen types of materials. In addition to metals and their alloys, including aluminum, steel, titanium, and other such materials, they can be plastics, composites, wood, or even thicker materials. It mainly depends on the make-up of the end mill in question, for instance, being a high-speed steel end mill or твердосплавная концевая фреза, and even the coatings on the end mill. Read the manufacturer’s instructions to prevent destruction as well as for the intended use of any end mill.