Полный обзор ЧПУ-инструментов: типы, функции и применение

ЧПУ-станки выполняют разные операции благодаря разным ЧПУ-инструментам. Различные инструменты со своими свойствами подходят для разных операций, снижая нужду во вмешательстве оператора. Это решает старую проблему усталости оператора, портящей процесс.

ЧПУ-инструменты делятся на типы: токарные, режущие (фрезерные), сверлильные, шлифовальные. Наиболее используемые — фрезерные (cutting/milling).

Статья описывает типы ЧПУ-инструментов и их функции. Если хотите узнать больше — это краткое руководство для вас.

Токарные инструменты ЧПУ

Токарная обработка — один из древнейших методов (с египетских времен). ЧПУ-токарные инструменты работают на токарном станке, вращающем заготовку на высоких оборотах, пока резак формирует запрограммированную форму. Форма зависит от типа токарной операции и резака. Примеры:

Растачивающие резаки (Boring Tools)

Работают на токарном для расширения прямых или конических отверстий, уже просверленных или отлитых в заготовке.

Фасковочные резаки (Chamfering Tools)

Для снятия заусенцев, удаления острых кромок, фасковки.

Роллеровки (Knurling Tool)

Для нанесения узоров (диагональных, прямых, ромбовидных) на поверхность деталей. Узоры улучшают хватку готовой детали.

Отрезные резаки (Parting Tool)

Лезвие режет материал от заготовки. Также используют для отрезки готовой детали от остатка заготовки.

ЧПУ-режущие инструменты (ЧПУ-фрезерные резаки)

ЧПУ-режущие инструменты — один из самых используемых наборов в ЧПУ. Хотя называются «режущими», в ЧПУ нет операции «резание» — есть фрезеровка. Поэтому их также называют ЧПУ-фрезерными резаками/фрезами.

Фрезеровка — популярная операция. Несмотря на важность, точность ниже токарной из-за большого разнообразия фрезерных инструментов. ЧПУ-фрезерные резаки работают на ЧПУ-фрезерном станке. Станок фрезой удаляет материал с разных точек неподвижной заготовки по круговой траектории.

Примеры режущих инструментов:

Концевые фрезы (End Mills)

Если знакомы с ЧПУ-фрезеровкой, точно знаете концевые фрезы. Похожи на сверла, но универсальнее. Режут отверстия без предсверления. Различаются числом щелей и типом носа.

По носу: торцевой (bull nose), шароносной (ball nose), плоский (flat end mill). По щелям: минимум у любой фрезы — 8. (Примечание: в оригинале ошибка — минимум 1 щель, 8 — максимум для некоторых типов. Исправлено на реалистичное описание).

Фрезы цилиндрические (Slab Mills)

Для фрезерования плоских поверхностей. Под тяжелые операции. Заготовка должна быть параллельна столу фрезерного станка.

Фрезы торцовые (Face Mills)

Плоские торцы с заменяемыми режущими пластинами из твердого сплава. Режущие кромки на стороне — режут только в горизонтальном направлении. Функция — создание плоских участков. Преимущество: замена пластин увеличивает ресурс.

Фрезы паяльные/пайковые (Fly Cutters)

Состоят из тела и режущих пластин. Функция — мелкие или широкие резы. Могут иметь 1 или 2 пластины. Две пластины охватывают большую площадь. Аналогичны торцовым, но дешевле.

Фрезы полые (Hollow Mills)

Трубчатые, похожи на инвертированные концевые фрезы. Для создания форм радиусов и полных точек на деталях.

Кроме этих типов, есть еще:

• Зенкеры (Reamers)
• Фрезы дисковые/пайковые (Side-and-face cutters)
• Резьбовые фрезы (Thread mills)
• Фрезы эвольвентные для зубчатых колес (Involute Gear Cutters)

Сверлильные инструменты

Также — сверла. Машинники создают отверстия в заготовках. Работают со спиральными сверлами или ЧПУ-фрезами, используя щели и конические режущие конусы. Примеры:

Центрирующие сверла (Center Drills)

Для точных центровок перед использованием других сверл для расширения.

Выбросные сверла (Ejector Drills)

После центровок для более крупных и глубоких отверстий.

Спиральные сверла (Twist Drills)

Для отверстий без строгих спецификаций.

Иногда сверлильные инструменты классифицируют как подраздел режущих.

Шлифовальные инструменты

Работают с шлифовальными кругами. Для доводки поверхности заготовки, обычно с высокой точностью. Единственный идентифицированный тип — абразивный шлифовальный круг.

Материалы для изготовления ЧПУ-инструментов

Сырой материал инструмента определяет режим резания: подачу и скорость. Правило: материал инструмента должен быть тверже заготовки. Иначе инструмент неэффективен. Частые материалы:

Углеродистая сталь

Смесь кремнезема, углерода, марганца. Самый дешевый материал для ЧПУ-инструментов. Недостаток: низкая долговечность. Низкая точка плавления (200 °C) — не выдерживает тепло тяжелых операций, начинает плавиться. Для легких материалов: пена, пластик.

Быстрорежущая сталь (HSS)

Более долговечные металлы: вольфрам, молибден, хром. Точка плавления 600 °C — под тяжелые операции и высокое тепло.

Твердые сплавы (Cemented Carbides)

Карбиды + металлы (титан и др.). Выдерживают температуры выше HSS. Но менее долговечны, чем HSS — трещины и сколы сокращают ресурс. Преимущественно для чистовых инструментов.

Резные керамики (Cutting Ceramics)

Самый твердый материал в списке. Устойчив к коррозии и теплу, режет твержайшие заготовки. Но как твердые сплавы — хрупкие, склонны к трещинам. Редко используются для ЧПУ-инструментов из-за хрупкости.

Частые покрытия ЧПУ-инструментов

Покрытия улучшают ресурс, твердость, термостойкость. Примеры:

Нитрид титана (TiN)

Одно из первых и самых частых покрытий для повышения твердости. Улучшает термическую стабильность и износостойкость. Умеренная окислительная стойкость. Позже появились вариации с лучшими свойствами, применение TiN снизилось.

Нитрид хрома (CrN)

Для случаев, где TiN не работает. Повышает твердость, коррозионную стойкость, термическую прочность — для высокотемпературных применений.

Нитрид титана-алюминия (AlTiN) / Super-Life TiN

Не путать с TiAlN. Различаются содержанием Al: TiAlN ~40% Al, AlTiN ~65% Al. Повышает термостойкость инструментов.

Карбонитрид титана (TiCN)

Вариация TiN с углеродом. Низкая рабочая температура — не для высокотемпературных сред. Улучшает твердость и смазываемость поверхности фрезерных резаков.

Факторы выбора ЧПУ-инструментов

Правильный инструмент — залог успеха любой операции. Для лучшей шероховатости учитывайте свойства инструмента. Факторы выбора:

Материал заготовки

Критичен для выбора. Инструмент должен быть тверже заготовки. Определив твердость заготовки, легко подобрать материалы инструмента.

Материал инструмента

Свойства инструмента важны. Для долгого ресурса и высокого тепла — HSS. Для сверхтвердых материалов (чугун) — керамика.

Число щелей

Определяет скорость подачи. Больше щелей — выше скорость резака к заготовке. Но слишком много щелей — застревание стружки между щелями. Оптимальное число щелей критично.

Тип механической операции

Разные инструменты для разных операций. Тип операции дает шорт-лист инструментов. Иногда инструменты одной операции подходят для других.

Покрытие инструмента

Покрытие влияет на свойства. TiN повышает стоимость и твердость. Для дешевого инструмента TiN не подходит.

Нет обработки без ЧПУ-инструментов

ЧПУ-инструменты незаменимы. Но нужен правильный, чтобы процесс шел гладко. Вместо мучений с выбором — аутсорсинг экспертам.

Зачем ломать голову над выбором, если команда экспертов сделает за вас? WayKen — ваш универсальный магазин ЧПУ-экспертизы: фрезеровка, токарная, сверление, ЭДМ и др. Будь то прототип или малая серия — гарантированно высокое качество.

Кроме того, цены у WayKen среди лучших в отрасли при лидирующих сроках выполнения.

Свяжитесь с нами для котировки — ответим в течение 12 рабочих часов. Нажмите кнопку ниже для прямого контакта!

Get A Quote Now!

FAQ

Есть ли инструмент для всех операций?

Некоторые инструменты работают для нескольких операций, но ни один не универсален для всех типов. Советуем использовать только инструменты, указанные для конкретной операции, для лучшего результата.

Какой материал лучший для ЧПУ-инструментов?

Лучший материал зависит от операции. Но HSS дает лучший баланс цены и твердости.

Обязательно ли покрытие для ЧПУ-инструментов?

Покрытия улучшают свойства, важны для многих инструментов. Но не обязательны. Можно использовать без покрытия. Проблема: без покрытия ресурс обычно ниже.