Торцевое и периферийное фрезерование:основные различия и руководство по выбору инструмента

Фрезерование — это обычная операция механической обработки, имеющая множество вариаций, поэтому выбор правильного метода является критически важным решением для станочников. Среди этих вариантов торцевое фрезерование и периферийное фрезерование является одним из наиболее фундаментальных сравнений, на котором основаны все остальные типы. 

Не то чтобы они очень похожи, но новичков часто сбивают с толку. Их режущие механизмы совершенно разные. Один режет в основном концом инструмента, а другой режет боковыми сторонами инструмента. Но достаточно ли этой информации, чтобы решить, какой метод использовать? Наверное, нет.

В этом руководстве сравниваются операции торцевого и периферийного фрезерования, их преимущества, области применения, ограничения, а также приводятся несколько рекомендаций по выбору, которые помогут вам сделать выбор между ними.

Что такое торцевое фрезерование?

Торцевое фрезерование — это процесс обработки, при котором ось вращения режущего инструмента перпендикулярна (вертикальна) поверхности заготовки . Инструмент удаляет материал с помощью режущих кромок на нижней поверхности и внешних кромках фрезы. 

Обычно углы входа торцевых фрез составляют около 45° (уравновешивание осевых и радиальных сил).  Специальные торцевые фрезы с большой подачей используют меньшие углы (около 10–15 °) для обеспечения высоких скоростей подачи.

Торцевое фрезерование обычно используется для обработки и чистовой обработки больших плоских поверхностей (например, пластин, оснований, корпусов), а также для создания плоской базовой поверхности (Z=0) для дальнейшей обработки.

Рабочий процесс торцевого фрезерования

При торцевом фрезеровании заготовка зажимается на столе станка, а торцевая фреза монтируется в шпинделе так, чтобы ее ось была вертикальной. Станок с ЧПУ запрограммирован так, что фреза движется линейно вдоль поверхности.

По мере продвижения инструмента по поверхности каждая пластина на торцевой поверхности фрезы входит в зацепление и срезает стружку. Поскольку пластины смещены радиально вокруг фрезы, съем материала распределяется по нескольким кромкам, что обеспечивает эффективный съем припуска.

Режущие инструменты для торцевого фрезерования

Для торцевого фрезерования требуются специальные фрезы и соответствующие держатели торцевых фрез, которые выбираются в зависимости от геометрии детали и требований к обработке. 

Некоторые распространенные инструменты для торцевого фрезерования включают в себя:

Обосадочные (торцевые) фрезы

Фрезы большого диаметра с несколькими сменными пластинами по окружности и торцевой поверхности. На оправке установлены обечайные мельницы. Удлинитель оправки торцевой фрезы позволяет обрабатывать большие площади и выполнять глубокие резы, поэтому они являются стандартными для общего фрезерования плоской поверхности. 

Мушильные ножи

  Это одноточечная фреза, прикрепленная к оправке (всего с одной пластиной). Летучие фрезы обеспечивают очень гладкую поверхность на плоских поверхностях и просты в настройке, но работают медленнее, чем многолезвийные фрезы. 

Сравнивая летучую фрезу и торцевую фрезу, одна из них представляет собой одноточечный инструмент и имеет меньшую жесткость, а другая содержит несколько пластин и более жесткая для выполнения тяжелых задач обработки. 

Торцевые фрезы со сменными пластинами

Эти инструменты включают в себя прочные торцевые фрезы из твердого сплава или керамики в цельном корпусе. Они обеспечивают высокую производительность и простую замену пластин, что идеально подходит для крупносерийного производства.

Пуговичные фрезы (фрезы с круглой пластиной)

Это специализированные с круглыми вставками «пуговицы». Они обеспечивают плавную резку на плоских или слегка контурных поверхностях и хорошо справляются с прерывистыми резами. 

Нижняя фреза для торцевого фрезерования может работать с разными углами резания при непрерывной черновой, получистовой и профилирующей обработке. 

Преимущества

Торцевое фрезерование дает ряд преимуществ:

• Высокая скорость удаления материала (MRR)
• Плавная резка обеспечивает превосходное качество поверхности.
• Он превосходно справляется с обработкой широких поверхностей (например, пластин, оснований, поверхностей формы) за меньшее количество проходов.
• Поскольку резка распределяется между несколькими кромками, износ распределяется между пластинами.

Недостатки

Есть также несколько ограничений, например:

• Ограниченный доступ к инструменту 
• Нет 3D-контуринга.
• Высокая начальная стоимость инструмента

Приложения

Торцевое фрезерование используется всякий раз, когда необходимо получить плоскую поверхность . Общие приложения включают в себя:

• Поверхность/выравнивание :выравнивание верхней грани детали или необработанного литья/ковки.
• Выравнивание концов:резка квадратный или плоский конец заготовки или прутка в качестве контрольной поверхности перед дальнейшей обработкой.
• Обработка больших граней :Достижение окончательной плоскостности и чистоты обработанных пластин, корпусов или компонентов матрицы.
• Подготовка к дальнейшим операциям :Обработка поверхности перед сверлением, фрезерованием карманов или шлифовкой для обеспечения истинной исходной поверхности.

Практические советы и рекомендации по торцевому фрезерованию

Машинисты рекомендуют использовать смещение фрезы. осевая линия от центра детали во время торцовки. Это минимизирует толщину стружки на выходе, уменьшает заусенцы и улучшает качество поверхности. Это также помогает избежать простоя фрезы, который может вызвать вибрацию и повреждение пластины. 

Более того, частые входы и выходы следует избегать, особенно над отверстиями или прорезями. Если это невозможно, уменьшите скорость подачи при входе и выходе, чтобы защитить режущую кромку и ограничить нарастание напряжения.

Нанесите охлаждающую жидкость при обработке твердых сплавов для удаления стружки и охлаждения кромок пластин. Для материалов, допускающих сухую резку (алюминий, пластик), может помочь твердый сплав с покрытием. Держите рабочую зону подальше от стружки, чтобы избежать повторной резки.

Что такое периферийное фрезерование в механической обработке?

Периферийное фрезерование (или плоское фрезерование) — это операция обработки, при которой ось фрезы параллельна поверхности заготовки. . Режущее действие происходит по окружности. вращающегося инструмента. 

Обычно концевая фреза вертикального фрезерного станка используется так, что канавки фрезы режут по длине или периферии детали. Этот метод предназначен для прорезания пазов, пазов и контурирования кромок заготовки. 

При периферийном фрезеровании инструмент погружается на заданную глубину, вырезая пазы или сложные контуры. Он широко используется в отраслях, где требуются кромки, глубокие канавки и сложные формы (например, шестерни или фланцы). 

Типы периферийного фрезерования

Периферийное фрезерование, как и торцевое фрезерование, является одним из основных типов процессов фрезерования, имеющим несколько подтипов, которые используют один и тот же метод резания, но различаются инструментами и применением. 

Стандартные типы периферийного фрезерования:

Фрезерование пазов

Он прорезает прорезь или канавку шире, чем фреза, врезаясь и перемещая инструмент. 

Сдвоенное фрезерование

Резка одной стороны (или двух параллельных сторон) заготовки с помощью боковых кромок фрезы.

Фрезерование формы/контура

Этот процесс формирует периферию детали с помощью профилированной фрезы (например, червячной фрезы или протяжки для шпоночных пазов).

Фрезерование слябов

В нем используется широкая фреза, выходящая за пределы заготовки для больших разрезов.

Режущие инструменты для периферийного фрезерования

При периферийном фрезеровании часто используются цельные фрезы, предназначенные для бокового зацепления. Некоторые периферийные фрезы

Концевые фрезы с разными профилями: Это наиболее распространенный тип периферийной фрезы. Концевые фрезы имеют винтовые канавки вокруг корпуса и режут одновременно боковыми сторонами и вершиной

Цельные концевые фрезы (цельные) бывают различных профилей. Например, существуют концевые фрезы с квадратным концом для пазов и контуров с плоским дном, концевые фрезы со сферическим концом для 3D-контуров и скруглений, а также концевые фрезы со скругленными углами для фасок и закругленных кромок.

Слябовые станы (двустворчатые фрезы): Это широкие фрезы с зубьями по окружности (иногда по бокам), предназначенные для тяжелых резов на широких поверхностях или шпоночных пазах. Фрезы для слябов могут резать с обеих сторон (двусторонне).

Преимущества

Простое фрезерование имеет множество преимуществ перед другими типами процессов:

• Он может вырезать сложные контуры, узкие радиусы и глубокие прорези.
• Можно добиться идеальной отделки контурных поверхностей.
• Односторонняя фреза может выполнять обработку пазов, карманов и контурную обработку.
• Идеально подходит для длинных, узких деталей или шпоночных пазов.

Недостатки

Некоторые ограничения периферийного фрезерования:

• Медленнее на широких поверхностях; для завершения работы может потребоваться несколько проходов.
• Для глубоких пазов или карманов требуются длинные концевые фрезы, которые могут отклоняться 
• Может привести к образованию следов перекрытия, если не используются проходы с перекрытием.

Приложения

Как упоминалось в предыдущем разделе, периферийное фрезерование используется при осевой резке и профилировании. Общие применения периферийного фрезерования включают в себя; 

• Обработка пазов: Вырезание прямых или изогнутых пазов/пазов с помощью концевой фрезы или долбежного станка.
• Контурирование/профилирование: Обработка периферии детали (например, фрезерование фланца, изогнутого профиля или контура кулачка) с помощью траектории инструмента с ЧПУ.
• Сдвоенное фрезерование: Использование двух параллельных фрез для одновременной обработки двух противоположных граней (например, нарезание канавок на двух сторонах блока).
• Зубофрезерование: Использование фасонной фрезы (форменной фрезы или червячной фрезы) для создания зубьев шестерни, шлицев, шпоночных пазов или других профилированных элементов.
• Карман: Черновая или чистовая обработка внутренних участков (с помощью концевой фрезы по спирали или растровой траектории).

Основные различия между торцевым и периферийным фрезерованием

Предыдущие разделы были посвящены индивидуальному объяснению процессов, их плюсов, ограничений и приложений. Теперь мы выделим отличительные факторы, которые отличают торцевое фрезерование от периферийного фрезерования в реальном использовании.

Давайте посмотрим на сравнительную таблицу, в которой представлено торцевое и периферийное фрезерование.

 Торцевое фрезерование Периферийное фрезерование Направление резки Ось перпендикулярна; разрезы инструментом FaceAxis параллельны; режет боковыми сторонами инструментаГлубина резания Неглубокие осевые резыБолее глубокие осевые резыЗацепление инструмента Несколько пластин распределяют нагрузку на торцевые канавки, зацепляющиеся по длине инструментаЧистота поверхности Гладкая обработка больших плоскостей. Четкая обработка контуров, фестоны на плоских участках.Дизайн инструмента Многолезвийные фрезыМеньшие цельные концевые фрезыСкорость съема материала HighLower на плоских поверхностяхПрименение Обработка, выравнивание, выравниваниеПазы, карманы, контуры, профили

Направление резки

Одним из основных различий между периферийным и торцевым фрезерованием является совершенно разные направления резания. При торцевом фрезеровании ось фрезы перпендикулярна детали, а работу выполняют режущие кромки на торцевой (нижней) стороне инструмента. При периферийном фрезеровании ось фрезы параллельна поверхности детали, а резка происходит по боковой стороне (окружности) инструмента

Глубина резания

Торцевые фрезы ориентированы на выравнивание поверхности; их пластины имеют ограниченный радиус действия, поэтому за один проход достигается очень малая осевая глубина. 

В случае периферийного фрезерования их универсальность зависит от использования и типа концевой фрезы. В большинстве случаев вы часто можете добиться более глубокого резания (в осевом направлении), врезая или наклоняя концевую фрезу, хотя практическая глубина ограничена длиной и жесткостью инструмента. 

Взаимодействие с инструментами

Сравнивая зацепление инструмента при торцевом фрезеровании с периферийным фрезерованием, торцевые фрезы зацепляют заготовку с торцом и ободом инструмента, что распределяет контакт между многими пластинами; каждая вставка видит только часть разреза. Следовательно, износ также распределяется по пластинам, что увеличивает срок службы инструмента. 

Периферийные фрезы входят в зацепление с боковыми кромками фрезы (у концевой фрезы - все канавки), поэтому задействована вся длина режущей кромки по стороне. Подводя итог, при торцевом фрезеровании используется конец инструмента, а при периферийном фрезеровании используется сторона инструмента.

Чистота поверхности и допуски

 Торцевое фрезерование обычно позволяет получить более плоские и гладкие поверхности. Поскольку торцевая поверхность фрезы плоская и часто используются пластины Wiper, торцевое фрезерование обеспечивает очень стабильную плоскостность. Значение шероховатости (Ra) обычно находится в диапазоне от 0,8 до 1,8 мкм. 

Напротив, периферийное фрезерование может обеспечить чистовую обработку контуров; однако на плоской плоскости он обычно оставляет гребешки или следы перешагивания.  Значение шероховатости (Ra) обычно находится в диапазоне от 3,2 до 6,3 мкм. Между тем, допуски как на торцовое, так и на периферийное фрезерование варьируются от ±0,13 мм до 0,05 мм в зависимости от оборудования и инструментов, используемых в процессе.

Дизайн инструментов

Вы можете легко предсказать процесс, взглянув на их инструменты. Торцевые фрезы — это большие инструменты с несколькими пластинами (часто 3–8 дюймов или больше). Причина в том, что им приходится резать и покрывать большую поверхность за один проход – отсюда большой диаметр и несколько режущих кромок (вставок).

Напротив, периферийные фрезы меньше по размеру, обычно это цельные или сменные концевые фрезы, предназначенные для бокового резания. Их режущие кромки называются канавками и проходят по длине корпуса инструмента. Типичная концевая фреза может иметь 4–6 канавок и иметь диаметр от ¼ до 1 дюйма.

Торцевая фреза имеет на корпусе десятки режущих кромок, тогда как концевая фреза (периферийная) может иметь 4–6 канавок на инструменте диаметром ¼–1 дюйм

Скорость удаления материала

Торцевая фреза с широкой фрезой и множеством зубьев очень быстро удаляет материал за один проход. Периферийное фрезерование удаляет меньше материала за проход (инструмент меньшего размера), поэтому на больших объемах плоской поверхности оно выполняется медленнее. Однако периферийное оборудование может более эффективно сконцентрировать удаление в пазу или узкой области. 

Скорость и подача фрезерования

Сравнивая скорости и подачи периферийного и торцевого фрезерования, скорости периферийного фрезерования (об/мин) ниже, а скорости подачи выше, чем при торцевом фрезеровании. Это связано с тем, что торцевые фрезы включают в себя несколько пластин и более высокую степень зацепления инструмента. 

Скорость резания (об/мин)=(Vc×1000)/π×D

Скорость подачи ((мм/мин))=  об/мин× f ​× Z

Кроме того, вы можете использовать онлайн-калькулятор подач и скоростей торцевого фрезерования, чтобы узнать точные значения подач и скоростей. 

Приложения

Торцевое фрезерование обычно используется для различных типов операций с поверхностью:выравнивания поверхности, создания квадратных кромок или окончательной очистки большой грани. 

Периферийное фрезерование используется для пазов, карманов, контуров и кромок; мы бы сказали, что его можно использовать для чего угодно, требующего перемещения инструмента по траектории по периметру детали. 

Как выбрать между торцовым и периферийным фрезерованием?

Выбор между торцевым и периферийным фрезерованием зависит от требований и ограничений детали. При выборе следует учитывать следующие факторы:

Геометрия

Сначала необходимо оценить геометрию детали:какая часть детали нуждается в механической обработке? Плоская поверхность против профиля? Если более 50% поверхности ровные и доступные, то выбирайте торцевое фрезерование. Если большинство элементов представляют собой канавки, контуры и узкие стенки, периферийное фрезерование является наиболее подходящим вариантом.

Желаемая отделка

Если вам требуется очень высокая плоскостность или гладкая плоская поверхность, мы рекомендуем торцевое фрезерование. Однако если требуется точность боковых стенок или форм, лучше всего подходит периферийное фрезерование. В целом, для любой работы, требующей более качественной обработки поверхности, выбирайте торцевое фрезерование.

Стоимость

В сценариях, где работа возможна с обоими вариантами, но у вас есть ограничения по стоимости, периферийное фрезерование может быть экономически эффективным вариантом. Торцевые фрезы и их пластины стоят дороже за инструмент, чем простые концевые фрезы. Однако они удаляют материал быстрее. Периферийные фрезерные инструменты дешевле, но могут потребовать больше времени (следовательно, больше времени на обработку). 

В большинстве практических случаев машинисты используют гибридный подход. Они выполняют черновую обработку больших плоских участков торцевым фрезерованием, а затем переходят на периферийное фрезерование для чистовой или профилирующей обработки. Этот баланс обеспечивает оптимальное соотношение цены и качества.

Чем RapidDirect может помочь?

Если вы инженер, дизайнер или производитель, которому требуются торцевое фрезерование, периферийное фрезерование или любые другие услуги по обработке с ЧПУ, RapidDirect готов оказать поддержку вашему проекту. Мы предлагаем полный комплекс услуг по фрезеровке с ЧПУ на современных 3-, 4- и 5-осевых станках.

Наша команда инженеров и машинистов изучает вашу конструкцию, допуски и требования к материалам, а затем рекомендует наиболее подходящий и экономически эффективный подход к обработке. Наши услуги фрезерования по индивидуальному заказу охватывают все распространенные металлы и обеспечивают жесткие допуски до ±0,05 мм.

Нужен ли вам один прототип или полная производственная партия, у нас есть оборудование и персонал, чтобы справиться с этим с неизменной точностью.

Сводка

Торцевое и периферийное фрезерование — две основные операции фрезерования. Понимание разницы (периферийное и торцевое фрезерование) важно, поскольку многие другие подтипы фрезерования зависят от этих основных режущих механизмов.

Торцевое фрезерование выполняется торцевой частью инструмента для создания плоской и однородной поверхности. Периферийное фрезерование использует стороны инструмента для обработки пазов, кромок и контуров вдоль профиля детали.

На практике вы редко спорите о периферийном или торцевом фрезеровании или выбираете исключительно один метод. Машинисты часто переключаются между ними в одной и той же работе. Обычно рабочий процесс начинается с торцевого фрезерования для выравнивания или черновой обработки поверхности, а затем следует соответствующий процесс периферийного фрезерования для завершения таких элементов, как пазы, карманы или профили.

Сотрудничайте с RapidDirect, чтобы получить экспертные рекомендации и добиться наилучшей производительности обработки при оптимальных затратах.

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется торцевое фрезерование?

Торцевое фрезерование в основном используется для выравнивания больших поверхностей. Он удаляет материал с верхней поверхности заготовки для создания гладкой поверхности. Типичное использование включает наплавку пластин, выравнивание заготовки и подготовку опорной поверхности перед дальнейшей обработкой.

В чем разница между концевым и торцевым фрезерованием?

Одним из основных различий между концевым и торцевым фрезерованием является используемый инструмент.  Концевая фреза имеет меньший диаметр и режет обеими сторонами и острием. Напротив, торцевая фреза — это более крупный инструмент, который для резки использует только свою торцевую (нижнюю) поверхность. Торцевое фрезерование для создания плоских поверхностей, тогда как концевая фреза обычно погружается в материал, создавая пазы и профили.

Как зацепление инструмента влияет на качество поверхности?

То, как зубья фрезы входят в заготовку, сильно влияет на качество отделки. Например, в случае торцевого фрезерования, когда задействуются несколько зубьев на плоской поверхности, мы, естественно, получаем более плоскую поверхность. Однако при периферийном фрезеровании, когда вы режете по траектории, могут оставаться гребешки, если они не перекрываются правильно.