Быстрое сравнение ЧПУ режущих инструментов: фрезы, резьбовые фрезы и другие

ЧПУ-станки — невероятно универсальное оборудование, во многом благодаря диапазону режущих инструментов, которые они могут принимать. От фрез до резьбовых фрез — для каждой операции есть свой инструмент, позволяющий ЧПУ-станку выполнять различные резы и надрезы в заготовке.

Знакомство с этими режущими инструментами — отличный способ понять ЧПУ-обработку в целом. А лучшее понимание обработки поможет вам проектировать детали, более приспособленные к производственному процессу.

В этой статье рассматриваются некоторые из наиболее широко используемых режущих инструментов для ЧПУ-обработки, хотя существует еще много других, не рассмотренных здесь.

Основы режущих инструментов

Режущий инструмент — устройство для удаления материала из твердого блока. Он устанавливается в шпиндель ЧПУ-станка, который по компьютерным инструкциям направляет инструмент туда, где нужно.

Режущие инструменты удаляют материал с заготовки процессом сдвиговой деформации. То есть острый инструмент вращается с высокой скоростью и срезает с заготовки множество крошечных опилок, которые затем удаляются. Некоторые инструменты контактируют с заготовкой в одной точке, другие, как фрезы, воздействуют на материал в нескольких точках.

Большинство режущих инструментов ЧПУ-станков имеют несколько лубочек — спиралевидных желобков, идущих по внешней поверхности инструмента. Лубочки можно представить как желоба режущего инструмента, а зубья — острые гребни между лубочками — как его вершины. Опилки со заготовки движутся по лубочкам при удалении.

Идеальное количество лубочек зависит от материала заготовки. Инструмент с меньшим числом лубочек предпочтителен для мягких материалов, так как увеличенная ширина лубочка позволяет удалять более крупные опилки. Большее количество лубочек может повысить скорость и подходит для твердых материалов, но может привести к забиванию опилками, так как каждый лубочек уже.

Тип режущего инструмента влияет на размер удаляемой опилки, так же как и скорость шпинделя и скорость подачи.

Материалы режущих инструментов

Чтобы резать твердую заготовку, режущие инструменты должны быть изготовлены из более твердого материала, чем материал заготовки. Поскольку ЧПУ-обработка регулярно используется для создания деталей из очень твердых материалов, это ограничивает количество доступных материалов для режущих инструментов.

Распространенные материалы режущих инструментов включают:

Углеродистая сталь

Углеродистая сталь — доступный сталесплав, содержащий 0,6–1,5% углерода, а также кремний и марганец.

Быстрорежущая сталь (HSS)

Более дорогая HSS тверже и вязче углеродистой стали благодаря своей смеси хрома, вольфрама и молибдена.

Твердый сплав (карбид)

Обычно спеканный с другим металлом, таким как титан, инструменты из твердого сплава износоустойчивы и термоустойчивы, обеспечивая отличную чистоту поверхности.

Керамика

Используется для резки суперсплавов, чугуна и других прочных материалов, керамические инструменты устойчивы к коррозии и жаре.

Покрытия режущих инструментов

Функция режущего инструмента зависит от его формы и материала, но также может быть скорректирована покрытием над основным материалом.

Эти покрытия могут делать инструменты тверже, увеличивать их срок службы или позволять резать с большей скоростью без ущерба для детали.

Распространенные покрытия режущих инструментов включают:

Нитрид титана (TiN)

TiN — универсальное покрытие с высокой температурой окисления, увеличивающее твердость режущего инструмента.

Карбонитрид титана (TiCN)

TiCN добавляет смазывающие свойства поверхности и твердость режущему инструменту.

Супер-долговечный нитрид титана (Al-TiN)

Al-TiN добавляет термоустойчивость карбидным режущим инструментам, особенно при минимальном использовании СОЖ.

Алмаз

Алмаз обеспечивает высокопроизводительное покрытие для резки абразивных материалов.

Нитрид хрома (CrN)

CrN добавляет коррозионную стойкость и твердость режущим инструментам.

1. Фреза (End mill)

Фреза — самый широко используемый инструмент для вертикальной ЧПУ-обработки. С режущими зубьями на конце и по бокам фрезы могут удалять большие объемы материала за короткое время.

Фрезы бывают многих форм. У некоторых всего одна лубочка, у других — до восьми или даже больше. (Более четырех лубочек, однако, может вызвать проблемы с удалением опилок.)

Типы фрез включают:

• Плоская: универсальный плоский инструмент, подходящий для 2D-особенностей
• Шаровая: инструмент с шаровидным концом, подходящий для 3D-контуров и кривых
• Торцевая с радиусом (Bull nose): инструмент с плоским дном и скругленным углом, подходящий для скруглений и черновой обработки

2. Черновая фреза (Roughing end mill)

Черновая фреза — разновидность фрезы для удаления больших объемов материала с меньшей точностью, чем стандартная фреза.

Инструмент имеет зубчатые зубья, удаляющие большие участки материала, но оставляющие шероховатую поверхность. Она образует мелкие опилки, которые легко удаляются.

3. Лицевая фреза (Face mill)

Лицевые фрезы состоят из твердого корпуса с заменяемыми режущими вставками, обычно из карбида. Они используются для создания плоских участков на заготовке, часто перед тем, как другой тип резака создаст детальные особенности.

Поскольку режущие кромки лицевых фрез находятся на их боках, резка должна выполняться горизонтально.

Однако лицевые фрезы могут быть более экономичными, чем другие режущие инструменты, так как вариации профиля резки достигаются заменой маленьких режущих вставок, а не всего инструмента.

4. Летучка (Fly cutter)

Летучки состоят из одного или двух режущих пластин, заключенных в твердый корпус. Режущие пластины летучки делают широкие, неглубокие резы, создавая гладкую поверхность.

Чаще встречаются летучки с одной режущей пластиной, но с двумя — иногда называемыми «летучками-барами» — обеспечивают больший захват.

Дешевле лицевых фрез, летучки тем не менее могут использоваться для похожих целей.

5. Резьбовая фреза (Thread mill)

Многие инженеры предпочитают делать резьбу с помощью тараков, но резьбу можно также сделать на ЧПУ-станке с резьбовой фрезой.

Резьбовые фрезы могут резать внутреннюю или внешнюю резьбу и могут быть лучше тараков для проникновения в очень твердые металлы или асимметричные детали.

6. Сверло (Drill bit)

ЧПУ-станки могут оснащаться различными сверлами для разных операций. Сверла имеют одну или несколько лубочек и коническую режущую точку.

Сверла, используемые в ЧПУ-обработке, включают:

• Спиралевое сверло: для сверления отверстий в заготовке
• Центровое сверло: для точного позиционирования отверстия перед сверлением
• Выборочное сверло: для глубокого сверления

7. Расширитель (Reamer)

Расширители используются для расширения существующих отверстий в заготовке, обеспечивая точный диаметр и отличную чистоту поверхности.

Расширители могут создавать отверстия с гораздо более строгими допусками, чем другие режущие инструменты.

8. Полая фреза (Hollow mill)

Полые фрезы — трубчатые режущие инструменты, похожие на инвертированные фрезы. Их режущие кромки находятся внутри трубчатой формы, и их можно использовать для создания форм вроде полных конусов и радиусов формы.

9. Порезанная и лицевая фреза (Side-and-face cutter)

Порезанные ицевые фрезы имеют зубья и на стороне, и по окружности, и подходят для несимметричных резов.

Эти режущие инструменты могут использоваться для резки пазов и желобков с высокими скоростями подачи. Их зубья могут быть прямыми или заштрихованными.

10. Зубчатая фреза (Gear cutter)

ЧПУ-фрезерные станки иногда используются для создания металлических шестерен для производственной отрасли. Специальные режущие инструменты для шестерен могут использоваться для их изготовления.

Резка шестерен иногда требует специального вида фрезерного станка, известного как закаточный станок.

11. Циллиндрическая фреза (Slab mill)

Циллиндрические фрезы или простые фрезы используются для фрезерования плоских поверхностей, обычно с целевой поверхностью, установленной параллельно столу станка.

Эти режущие инструменты не имеют боковых зубьев и могут использоваться для общих или тяжелых операций обработки.

3ERP предоставляет профессиональные услуги ЧПУ-обработки для ваших потребностей в прототипировании и производстве. Свяжитесь с нами для быстрого расчета стоимости.