Сферические фрезы - незаменимый инструмент для обработки любых материалов. Узнайте все о видах, особенностях и правилах выбора сферических фрез в этой подробной статье.
Конструкция и принцип работы сферических фрез
Сферические фрезы имеют сферическую форму рабочей части. Благодаря этому они могут выполнять обработку заготовки как торцевыми, так и боковыми режущими кромками. Это позволяет за один проход сразу создавать различные элементы - уступы, пазы, выемки.
В отличие от цилиндрических фрез, сферические фрезы обладают меньшей жесткостью из-за своей формы. Поэтому их чаще применяют для чистовой обработки, где не требуются большие съемы материала.
Основные преимущества сферических фрез:
- Высокое качество обработанной поверхности
- Возможность обработки сложных 3D поверхностей
- Сокращение числа переустановок заготовки
- Экономия времени обработки
Материал изготовления сферических фрез
Сферические фрезы изготавливают из различных инструментальных материалов:
- Быстрорежущая сталь Р6М5
- Твердые сплавы группы ТК
- Сверхтвердые материалы на основе нитрида бора (кубический нитрид бора)
Быстрорежущая сталь обладает низкой износостойкостью, ее используют для изготовления недорогих фрез.
Твердые сплавы на основе вольфрама, титана и кобальта обеспечивают оптимальное сочетание прочности и износостойкости. Наиболее распространены сплавы группы ТК - Т15К6, Т14К8, Т5К10.
Сверхтвердые материалы обладают максимальной износостойкостью, но хрупки и дороги. Их используют для фрез, работающих в экстремальных условиях.
Типы сферических фрез
По конструкции сферические фрезы делятся на:
- Цельные
- Составные (сборные)
Цельные фрезы изготавливают из одного куска материала, составные собирают из отдельных элементов.
По числу заходов сферические фрезы бывают:
- Однозаходные
- Многозаходные
Однозаходные фрезы имеют одну режущую кромку, многозаходные - несколько.
По форме различают:
- Прямые сферические фрезы
- Конические сферические фрезы
У конических фрез диаметр плавно уменьшается от хвостовика к рабочей части. Это повышает их жесткость.
Сферические фрезы по назначению
По обрабатываемым материалам сферические фрезы подразделяют на:
- Для обработки металлов
- Для обработки древесины
- Для обработки пластмасс
- Универсальные
Для обработки металлов применяют твердосплавные фрезы с высокой износостойкостью.
Для обработки древесных материалов используют стальные фрезы с меньшей прочностью.
Для пластмасс подходят фрезы со специальными покрытиями, предотвращающими налипание стружки.
Универсальные сферические фрезы средней прочности применяют для разных материалов.
Параметры сферических фрез
Основные параметры сферических фрез:
- Диаметр фрезы
- Угол конусности
- Длина и число зубьев
- Шаг зубьев
- Радиус скругления режущей кромки
Диаметр фрезы выбирают исходя из размера обрабатываемой детали.
Угол конусности влияет на жесткость фрезы. Чем он больше, тем выше жесткость.
Длина и число зубьев определяют максимальную глубину резания.
Шаг зубьев зависит от толщины срезаемого слоя материала.
Радиус скругления влияет на чистоту обработки поверхности.
Критерии выбора сферической фрезы
При выборе сферической фрезы учитывают:
- Обрабатываемый материал
- Тип обработки (черновая, чистовая)
- Параметры детали (размеры, глубина обработки)
Для черновой обработки железных сплавов подходят твердосплавные фрезы большого диаметра с увеличенным шагом зубьев.
Для чистовой обработки алюминиевых сплавов используют небольшие фрезы из быстрорежущей стали с мелким шагом.
Для глубокой 3D-обработки древесных плит применяют длинные конические сферические фрезы с покрытием.
Для точной обработки мелких пластиковых деталей идеально подходят небольшие сферические фрезы с минимальным радиусом скругления режущей кромки.
Эксплуатация сферических фрез
При работе со сферическими фрезами важно:
- Правильно выбрать режимы резания (число оборотов, скорость подачи)
- Использовать станок с достаточной мощностью
- Соблюдать правила безопасности
Скорость вращения фрезы рассчитывают исходя из обрабатываемого материала, диаметра и типа фрезы.
Подачу выбирают в зависимости от требуемой чистоты обработки поверхности и глубины резания.
Для работы со сферическими фрезами подходят универсальные фрезерные или обрабатывающие центры с ЧПУ. Они обеспечивают высокую точность позиционирования фрезы.
В процессе фрезерования обязательно использование средств защиты - очков, перчаток, спецодежды. Следует применять надежное закрепление заготовки во избежание травм.
Заточка и восстановление сферических фрез
Сферические фрезы при эксплуатации подвергаются износу режущей кромки, что снижает качество обработки.
Для восстановления режущих свойств применяют:
- Заточку абразивными кругами
- Электрохимическую заточку
- Вакуумно-плазменное напыление износостойких покрытий
Критериями затупления фрез являются:
- Увеличение шероховатости обработанной поверхности
- Рост усилия резания и вибраций
- Изменение размеров и формы стружки
Средний ресурс работы сферических твердосплавных фрез до переточки составляет 20-40 часов работы.
Популярные производители сферических фрез
Среди российских производителей сферических фрез можно выделить такие компании, как ООО "ФрезаРу", АО "Инструментальный завод", ЗАО "Калибр". Их фрезы отличаются хорошим соотношением цены и качества.
Из зарубежных брендов популярностью пользуются немецкие производители: Ledermann GmbH, Hoffmann Group, Niagara. Их фрезы стоят дороже, но обладают повышенной износостойкостью и надежностью.
При выборе производителя сферических фрез стоит обращать внимание на материал режущей части, покрытие, точность изготовления, наличие сертификатов качества.
Особенности выбора сферической фрезы концевой
Концевые сферические фрезы отличаются наличием режущей кромки только на торце. Их выбирают для обработки узких пазов и неглубоких выемок.
При выборе концевой сферической фрезы учитывают:
- Диаметр и форму обрабатываемого отверстия или паза
- Глубину обработки
- Тип обрабатываемого материала
Рекомендуется выбирать концевую сферическую фрезу диаметром на 0,5-1 мм меньше размера обрабатываемого отверстия.
Применение конусных сферических фрез
Конусные сферические фрезы обладают повышенной жесткостью за счет уменьшения диаметра от хвостовика к торцу. Их часто используют для обработки глубоких полостей и выемок в заготовках из металла, пластмасс и дерева.
Преимущества конусных сферических фрез:
- Высокая точность обработки
- Хорошее качество обработанной поверхности
- Возможность глубокого фрезерования
При выборе конусной фрезы важно учитывать угол конусности исходя из глубины обработки.
Обработка дереву фрезой сферической
Для обработки заготовок из дерева применяют сферические фрезы со стальными режущими элементами.
Преимущества использования сферической фрезы дереву:
- Высокая производительность
- Качественная чистовая обработка поверхностей
- Возможность создания сложных профилей
Оптимальный диаметр сферической фрезы дереву - 6-12 мм. Скорость резания для стали - 40-60 м/с.
Для чистовой обработки лучше выбирать фрезы с мелким шагом зубьев 0,5-2 мм и небольшим радиусом скругления режущей кромки.
Применение сферических спиральных фрез
Сферические спиральные фрезы имеют винтовые стружечные канавки для эффективного удаления стружки.
Их используют для обработки:
- Древесных материалов - ДСП, МДФ
- Пластмасс - акрил, полистирол, полиуретан
- Модельных пенопластов при изготовлении прототипов
Преимущества спиральных сферических фрез - хорошее качество поверхности за счет свободного удаления стружки.
Рекомендуемая скорость резания составляет 1000-1500 м/мин в зависимости от материала.
