Все о фрезах по металлу — виды, назначение и применение

Для обработки металлических заготовок применяются специализированные режущие насадки, которые называются фрезами. Их применение позволяет получить рез любой степени сложности, и получить при этом готовую деталь. Фреза по металлу является расходным материалом, который по мере износа подлежит замене. Для вырезания и проделывания соответствующих форм в металлических заготовках требуется применять разные фрезы. Какими они бывают, для чего предназначаются, как применяются, и из чего изготавливаются, в этом предстоит детально разобраться.

Для чего предназначаются фрезы по металлу

Фреза — это режущая деталь, которая используется в паре с электроинструментом. В качестве электрического инструмента используется фрезер. Другое название фрез по металлу — борфрезы и шарошки. Главное назначение рассматриваемых насадок в том, чтобы в процессе механического воздействия получить в итоге детали необходимых размеров и форм.

Фрезой называется насадка, состоящая из двух основных частей — хвостовик и рабочая зона. Хвостовик нужен для присоединения насадки к фрезерному станку, а рабочая часть входит в непосредственный контакт с обрабатываемой заготовкой. Рабочая зона оснащена острыми зубьями, посредством которых осуществляется снятие слоя металла с обрабатываемой заготовки.

Форма рабочей части влияет на результат, поэтому производители выпускают фрезы по металлу разных видов. На виды насадки классифицируются по внешнему виду и назначению. Применяются они в следующих сферах:

1. Автомобилестроение и машиностроение — служат для изготовления разных отверстий, канавок и прочих углублений в составных деталях и механизмах будущих автомобилей
2. Производство разного оборудования и инструментов
3. Энергетика и строительство
4. Производство судов
5. Железнодорожный транспорт

В хозяйстве фрезы по металлу востребованы крайне редко, но при необходимости их использования, всегда можно применить шарошку для дрели.

Фрезами можно не только получать разного вида отверстия и выемки в заготовках, но еще и осуществлять зачистку сварочных швов, увеличивать имеющиеся отверстия, ровнять края, зачищать поверхности в труднодоступных местах. Особой популярностью такие насадки пользуются не только в промышленности, но еще и среди мастеров, занимающихся изготовлением разных металлоконструкций.

Из чего делают насадки и какие бывают типы фрез

Все виды фрез имеют режущие кромки, посредством которых осуществляется обработка металла. Зубья контактируют с металлом, срезая при этом слои разной толщины. Чтобы достичь такого эффекта, немаловажно изготавливать насадки из высокопрочных материалов. Для изготовления фрез по металлу используются такие виды материалов:

• Быстрорежущая и углеродистая сталь
• Минеральная керамика
• Карданная проволока

Для обработки высокопрочных материалов применяются фрезы, имеющие алмазное напыление. Использование качественных материалов влияет на стоимость оснастки, поэтому хорошие фрезы никогда не будут стоить дешево. Низкокачественные насадки изготавливают из дешевых сплавов, что в итоге отражается на сроках службы оснастки. Именно поэтому перед покупкой фрезы по металлу нужно обратить внимание на производителя, а также на наличие сертификата качества, подтверждающих подлинность продукции.

По конструкции рассматриваемые насадки классифицируются на три основных типа:

1. Сварные — соединение рабочей части (резца) и хвостовика достигается посредством сварочного шва
2. Цельные — изготавливаются путем литья готового изделия
3. Сборные — их еще называют разборными. Их главное достоинство в том, что при притуплении зубьев режущей части, ее можно заменить

Сварные и цельные фрезы по металлу изготавливаются из разных материалов — хвостовик из одного материала, а рабочая часть из другого более прочного. Сборные также изготавливаются из разных материалов, а главное их отличие от сварных и цельных в том, что рабочая часть по мере износа может быть заменена. Соединение сборных фрез с хвостовой частью осуществляется разными способами, от чего применяются соответствующие соединители — болты, клинья или винты. 

Виды фрез для обработки металла их конструкция и назначение

В зависимости от запланированных работ, необходимо применять соответствующие виды режущих насадок. Они классифицируются на виды по форме режущей части, а также назначению. Для начала выясним, какие виды фрез по металлу выпускают современные производители, и для каких целей предназначаются эти насадки.

1. Отрезные — предназначены для резки заготовок
2. Дисковые — служат для фрезеровальной обработки углублений, выемок и канавок
3. Концевые — с их помощью создаются пазы, выемки и прочие углубления
4. Угловые — используются для работы с наклонными поверхностями
5. Шпоночные — по конструкции похожи на сверло, и предназначаются они для фрезерования в двух направлениях
6. Торцевые — служат для работы с протяженными плоскими поверхностями
7. Цилиндрические — позволяют производить обработку открытых поверхностей, имеющих сложную многослойную конструкцию
8. Фасонные — подходит для работы с заготовками, имеющими фасонный профиль

Это основные виды фрез по металлу, но в действительности их на самом деле больше в несколько раз. Самыми популярными являются дисковые, угловые и шпоночные. Чтобы более подробно разобраться с конструктивными особенностями всех видов фрез по металлу, а также их назначением и особенностями применения, рассмотрим их детально.

Дисковые фрезы и их предназначение

Свое название оснастка получила по причине соответствия форме диску. Их главное назначение в том, чтобы работать с предварительно подготовленными пазами и канавками, а также с целью обрезки заготовок, выборки металла и снятия фаски. Конструкция дисковой оснастки показана на фото ниже.

Дисковые фрезы имеют зубья, на которых располагаются заточенные кромки. Диаметр кромок в 2 раза превышает размеры самой насадки. Разработан такой вид оснастки специально для того, чтобы обрабатывать металл в сложных условиях. К таковым условиям относится вибрация, а также возможность вывода стружки из места резания. Дисковые оснастки классифицируются на подвиды:

1. Прорезные — служат для фрезерования мелких канавок, прорезания шлицев и пазов
2. Отрезные — нужны для отрезания металлических заготовок на станках. Более подробно об этом виде рассмотрим отдельно
3. Двухсторонние — в конструкции имеются поверхностные и торцевые зубцы, расположенные в два ряда
4. Трехсторонние — зубья расположены в трех местах, а кромка присутствует на каждом торцевом выступе. Двухсторонние и трехсторонние оснастки используются тогда, когда необходимо произвести обработку металла с двух или трех сторон
5. Пазовые — зубья присутствуют только на рабочей части (на внешней цилиндрической поверхности), а предназначены такие насадки для проделывания неглубоких углублений и пазов. Одна из разновидностей пазовых фрез является насадка «ласточкин хвост»

Дисковая фреза в работе показана в видео материале ниже.

Отрезные — виды и назначение

Отрезные фрезы являются подвидом дисковых насадок. Их главное назначение заключается в названии — резка или разделение целой заготовки пополам или на части. Острые кромки на отрезной фрезе по металлу расположены по периферии, то есть по краям диска. В зависимости от размера режущих зубьев, рассматриваемый вид оснастки классифицируют на три вида:

1. С большими зубьями
2. Со средними зубцами
3. С малым зубом

Насадка с большим зубом применяется для резки металлов, относящихся к категории легких и мягких. Большой зуб при контакте с мягким металлом не отламывается, а осуществляет его резку. Для фрезерного распила чугуна и прочих видов прочных сталей используются устройства с малым и средним зубом. Чем выше прочность обрабатываемой заготовки, тем меньший размер зуба должна иметь борфреза. Для производства отрезных устройств используются стали следующих марок — Р6М5, Р12, Р18.

Концевая фреза — для чего предназначена

Концевые фрезы от угловых отличаются конструктивно, и по предназначению. Концевые насадки нашли свое применение не только на станочном стационарном оборудовании, но и на ручном электроинструменте. Как уже упоминалось, концевая фреза имеет прямое сходство с обычным сверлом по металлу на дрель. Однако есть отличие, которое обусловлено наличием прямых режущих кромок на торце цилиндрического основания.

Концевая фреза предназначена не для сквозного сверления металла, а для изготовления пазов в заготовках. Изготавливается оснастка преимущественно из быстрорежущей и легированной стали. Конструкция концевой фрезы представлена на фото.

Основная фрезеровка находится на торцевой части насадки, а сбоку располагаются дополнительные лезвия. Эти лезвия могут иметь винтовую и наклонную форму, и предназначены они для отвода стружки из области реза. Другое название концевых фрез — пальчиковые, которые делятся на следующие виды по соответствующим признакам:

• Монолитные или соединенные с хвостовиком посредством сварочного соединения
• С цилиндрическим и коническим хвостовиком. Оснастку с цилиндрическим хвостовиком можно использовать на дрели
• С мелкими и крупными зубьями. Мелкозубые концевые фрезы позволяют осуществлять чистовую обработку, а крупнозубые служат для грубой обработки металла

На основании концевых фрез по металлу появились насадки сферической формы, посредством которых осуществляется обработка выемок, имеющих сферическую конструкцию. Такие фрезы еще называют шаровыми, так как имеют они форму шара. Есть еще радиусные шарошки, которые служат для выборки пазов, и грибковые, нашедшие свое применение для обработки Т-образных пазов на заготовках из чугуна, стали и цветных металлов.

Оснастка с цилиндрическим хвостовиком выпускается согласно стандарту ГОСТ 17025-81.

Угловые — конструкция и применение

Для подготовки канавок с угловым профилем применяются угловые фрезы по металлу. С их помощью производится прорезка стружечных углублений, а также выполняется развертка и зенковка. Для изготовления насадок используется быстрорежущая сталь. Отличительная особенность угловой фрезы в том, что рабочая часть имеет коническую форму. Угловые насадки сочетают в себе конструкцию дисковых и концевых фрез. Типичный представитель угловой фрезы — насадка ласточкин хвост.

Рабочая часть состоит из зубьев, расположенных по окружности насадки. Торцевая часть оснастки имеет увеличенную форму зубьев, которые уменьшаются в сторону к хвостовой части. Угловые фрезы бывают цельными и разборными, и отличаются они еще по диаметрам.

Различаются они также по такому признаку, как расположение режущей кромки. На основании этого признака выделяют одноугловые и двухугловые фрезы. Отличаются они тем, что двухугловые модели имеют режущую кромку, расположенную на смежных конических поверхностях, в то время как на одноугловой они находятся на одной поверхности. Отличаются насадки по углу скоса зубьев. Угол скоса может быть разным 30, 45, 50, 55, 60 и более градусов. Все зависит от поставленных технологических задач.

Шпоночная фреза и ее конструктивные особенности

Сходство со сверлом по металлу имеют шпоночные фрезы, конструктивно представленные в виде стального стержня с рабочими кромками на боковой части. Боковые кромки кроме режущей части имеют углубления, выполненные в виде витков. Они предназначены для формирования режущих кромок и отведения стружки при выполнении работ.

Для изготовления шпоночных фрез используется легированная быстрорежущая сталь. Шпоночная фреза имеет конструктивное сходство с концевыми насадками. Главное отличие шпоночной оснастки в том, что у нее рабочими гранями являются боковые кромки. Предназначается оснастка непосредственно для изготовления шпоночных пазов в металлических заготовках. Выпускаются насадки с цилиндрическими и конусными хвостовиками согласно стандарту ГОСТ 9140.

Торцевые — конструкция и применение

Посредством торцевых (или торцовых) фрез выполняется обработка плоских поверхностей. Применяются устройства на фрезерных станках вертикального и горизонтального типа. Изготавливается оснастка из таких материалов, как углеродистая, легированная и быстрорежущая сталь. Свое название оснастка получила за счет конструктивных особенностей. Режущие части на ней находятся на торце и сбоку, что позволяет одновременно выполнять обработку в двух перпендикулярным плоскости направлениях.

Лезвие торцевой фрезы состоит из трех частей — вспомогательного, переходного и вспомогательного. Для снижения вибрации при обработке детали, а также с целью повышения качества проводимых работ, оснастка оснащена большим количеством зубьев. Применяются устройства непосредственно для работы с плоскими и ступенчатыми поверхностями металлических заготовок.

Устройства торцевого типа отличаются массивными габаритами, что позволяет осуществлять не только точную, но еще и быструю обработку. Наиболее популярной моделью торцевых фрез является «кукуруза». Применяются оснастки этого вида в автомобилестроении, где с их помощью осуществляется вытачивание картеров коробок передач.

Цилиндрические фрезы — их разновидности и назначение

Для работы со сложными деталями и заготовками применяются цилиндрические фрезы. Для изготовления оснастки применяются такие виды сталей, как легированная, углеродистая и быстрорежущая. Выпускается оснастка с режущими кромками прямого и наклонного (винтового) типа. Оснастка эффективно справляется не только со сложными и многослойными поверхностями, но еще и с такими видами материалов, как чугун, конструкционная и жаропрочная сталь, оргстекло, а также стеклопластик.

Особой популярностью пользуются устройства, которые имеют винтовую форму режущей части. Они более эффективны, но самое главное, позволяют выполнять работку качественно. Для достижения высокой точности обработки, фрезеровщику немаловажно учитывать нагрузку, которую испытывает конструкция (зависит от типа обрабатываемого материала).

Цилиндрическая фреза с прямыми зубьями нашла свое применение в обрабатывании поверхностей на заготовках, к которым имеется прямой доступ. Найти такой вид режущей оснастки достаточно трудно, так как они не пользуются популярностью, и выпускаются далеко не всеми производителями. Фреза цилиндрическая с винтовой формой зубьев используется для обрабатывания поверхностей заготовок с узкими участками или труднодоступными местами. Чтобы уменьшить осевую нагрузку, применяются оснастки, имеющие разные углы наклона рабочей части. Их еще называют сдвоенными, так как их зубцы имеют разные углы наклона. За счет такой конструкции режущих кромок, в процессе резки происходит уравновешивание нагрузки.

В группе цилиндрических фрез имеются насадки, которые также называются «кукуруза». Свое название они получили посредством прямого сходства с овощной культурой. Применяется «кукуруза» для обработки уступов, а также с целью прорезывания канавок.

Фасонные — назначение и типы

Для обработки фасонных поверхностей применяются соответствующие фрезы, которые так и называются — фасонные. Режущие насадки этого типа предназначены непосредственно для работы со сложными фасонными профилями. Свое применение они нашли в сфере металлообработки, так как они отличаются высокой рабочей эффективностью. С их помощью производится фрезеровка шестеренчатых и червячных деталей, оконных рам и багетов. Ниже представлен фасонный профиль, для обработки которого применяются фасонные фрезы.

По форме зубьев рассматриваемые фрезы делятся на два вида:

1. С остроконечными зубцами — концы зубьев имеют заточенные острые кромки. Главное достоинство таких насадок в том, что зубья подлежат заточке и корректировке
2. С затылочным расположением зубьев или затылованные — зубцы находятся на затылочной части. Применяются затылованные устройства для обрабатывания внутренних и скрытых кромок. В отличие от остроконечных, затылованные фасонные оснастки нельзя заточить и откорректировать

Конструкция фасонной затылочной фрезы представлена выше.

Червячная фреза по металлу и ее особенности

Кроме вышеперечисленных режущих насадок выпускаются и другие, о которых также будет полезно знать всем, чья деятельность связана с обработкой металла.

Червячные — имеет вид цилиндрического основания с большим количеством зубьев. Эти зубья имеют разную конструкцию, что позволяет применять оснастку для выполнения соответствующих работ. Червячные фрезы в виде зубчатого колеса служат для обрабатывания заготовок путем обката, что достигается при помощи точечного касания заготовки. Устройства классифицируются на виды по разным признакам — цельные и сборные, правые и левые, одно и многозаходные, а также с шлифованными зубьями и нешлифованными. 

Одно и многозаходные образцы отличаются тем, что первый вариант позволяет деталь только один заход, а второй отличается от него высокой производительностью. Только это не значит, что многозаходные являются более точными, так как с каждым последующим проходом уменьшается точность. Многозаходные используются для проведения черновой обработки.

Червячные фрезы с шлифованными и нешлифованными зубьями также отличаются, как и одно и многозаходные. Оснастка с шлифованным зубом отличается высоким классом обработки, и служат они преимущественно для обрабатывания нарезаемых поверхностей. Если точность выполнения работ не важна, тогда используются устройства с нешлифованными зубцами.

Цельные и сборные отличаются возможностью отсоединения от хвостовика. Цельные представляют собой единичную деталь, в то время как сборные состоят из двух частей.

Кольцевые или корончатое сверло

Для получения отверстий в металлических заготовках применяются кольцевые фрезы, которые еще также называют корончатыми сверлами или коронками. В сравнению со спиральным сверлом, корончатое сверло обеспечивает повышенную производительность (скорость сверления в 4 раза выше), но самое главное, они позволяют сверлить отверстия больших диаметров.

Применяются кольцевые фрезы не только с ручным фрезером, но и магнитными дрелями. В быту кольцевые насадки можно применять на электродрелях, только при этом сверлить разрешается металл, толщина которого не должна превышать 4-5 мм.

В конструкции корончатых сверл имеются центрирующие сверла, которые играют роль керна. Рассматриваемые оснастки также выпускаются двух типов — с подшипниками и без. С подшипниками насадки применяются для работы на ручном фрезере с целью обрабатывания кромок детали. Безподшипниковые коронки позволяют производить обработку на любом участке заготовки, но для точных работ они не подходят.

Сталь для изготовления фрез

Для изготовления фрез применяются только и исключительно высококачественные материалы. К таковым материалам относятся высоколегированные стали, обладающие повышенной износостойкостью к температурному воздействию. Чтобы повысить прочность оснастки при нагреве, в состав сплава вводятся твердосплавные материалы — молибден, хром, ванадий, а также вольфрам.

Для достижения высокой твердости будущего изделия, в составе сплава должно присутствовать не менее 0,7% углерода. Если количество углерода меньше этого значения, значит готовая фреза будет недостаточно твердой. В состав сплава, из которого изготавливаются рассматриваемые типы оснастки, входят следующие вещества:

1. Вольфрам с молибденом — за счет этих твердосплавных материалов достигается особая прочность, высокая износостойкость и красностойкость стали
2. Хром — в состав сплава входит этот элемент, количество которого ограничивается до 4%. Хром в умеренном количестве позволяет получить повышенной прочности к прокаливанию металл
3. Кобальт — влияет положительно на красностойкость, но при этом его большое количество негативно отражается на прочности. Кобальт подавляет углерод, в результате чего снижается прочность
4. Сера и фосфор — в составе сплавов их количество должно быть ограниченным до значения 0,03%. Чем больше серы и фосфора в составе, тем ниже качество насадки

Для изготовления фрез применяются стали марки Р6М5, Р18 и Р12. Первая марка стали является самой дешевой, но при этом получаемая оснастка обладает низкой износостойкостью. Высокая износостойкость присуща для сплавов марки Р18, в составе которых содержится много вольфрама. Марка стали Р12 отличается повышенными показателями тепловой устойчивости. Разновидности рассматриваемых оснасток в работе показаны в видео ролике ниже.

Подводя итог, нужно отметить, что фрезы по металлу стоят достаточно дорого, поэтому покупать устройства без предварительного выяснения его назначения, крайне нерационально. Каждый вид фрезы имеет не только предназначение, но и характерные технические параметры, которые нужно учитывать, перед тем, как купить насадку для обработки металлических заготовок. Зная о том, какие основные виды фрез по металлу выпускаются современными производителями, не составит большого труда выбрать их для выполнения соответствующих манипуляций.