Нижнее vs верхнее фрезерование: как выбрать правильный подход

Фреза — обычно многореберный инструмент. Из-за большого количества зубьев, одновременно участвующих в резании, длинного режущего края и более высокой скорости резания, производительность высока. Применение разных фрез может обрабатывать плоскости, канавки, ступени и т.д., а также может обрабатывать шестерни, резьбу, зубчатые профили шлицевых валов и различные формообразующие поверхности.

Типы и применение фрез

Типы фрез можно разделить на острозубые фрезы и фрезы с задним углом по структуре зубьев. Согласно относительному положению зуба и оси фрезы, можно разделить на цилиндрические фрезы, угловые фрезы, торцевые фрезы, формовые фрезы и т.д. Согласно форме зуба, можно разделить на прямые зубья фрезы, спиралевые зубья фрезы, угловые зубья фрезы и криволинейные зубья фрезы. Согласно структуре инструмента, можно разделить на цельные фрезы, комбинированные фрезы, групповые или комплектные фрезы, вставные фрезы, машино-сварочные фрезы, индексируемые фрезы и т.д. Но обычно делят по форме обработки задней поверхности зуба инструмента.

Острозубые фрезы можно разделить на следующие категории:

(1) Торцевая фреза: есть цельные торцевые фрезы, зубчатые торцевые фрезы, машино-зажимные индексируемые торцевые фрезы и т.д., которые используются для черновой, получистовой и чистовой обработки различных плоскостей и ступенчатых поверхностей.

(2) Торцевая фреза (энд밀): используется для фрезерования ступеней, боков, канавок, отверстий различных форм на заготовке, и внутренних и внешних криволинейных поверхностей.

(3) Шпоновая фреза: используется для фрезерования шпонок и т.д.

(4) Канавочная фреза и пилообразная фреза: используются для фрезерования различных канавок, боков, ступенчатых поверхностей и пиления.

(5) Специальная канавочная фреза: используется для фрезерования различных специальных форм канавок, формовых канавочных фрез, полулунных шпоновых фрез, ласточкиных хвостовиков фрез и т.д.

(6) Угловая фреза: используется для прямых и спиралевых канавок фрезерования инструментов.

(7) Формовочная фреза: используется для фрезерования выпуклых и вогнутых формообразующих поверхностей различных форм.

(8) Групповая фреза: объединить несколько фрез в группу фрез, которые используются для фрезерования сложных формообразующих поверхностей, поверхностей разных частей крупных деталей и широких плоскостей.

Фрезы с задним углом:

Некоторые фрезы, требующие переточки передней поверхности для поддержания исходной формы сечения, и их задняя поверхность использует форму заднего угла, включая дисковые канавочные фрезы, выпуклые полукруглые, вогнутые полукруглые фрезы, двухугловые фрезы, формовые фрезы и т.д.

Нижнее и верхнее фрезерование

Существует два способа относительно направления подачи заготовки и направления вращения фрезы:

Первый тип — нижнее фрезерование. Направление вращения фрезы совпадает с направлением режущей подачи. Когда резание начинается, фреза кусает заготовку и срезает конечную стружку.

Второй тип — верхнее фрезерование. Направление вращения фрезы и направление режущей подачи противоположны. Фреза должна скользить по заготовке в течение некоторого времени перед началом резания, начиная с толщины резания ноль, и достигая максимальной толщины резания в конце резания.

Как выбрать

В торцевой фрезе, некоторые торцевые фрезование или торцевое фрезерование, сила резания имеет разные направления. При торцевом фрезеровании фреза находится просто снаружи заготовки, и особое внимание должно уделяться направлению силы резания. При нижнем фрезеровании сила резания прижимает заготовку к столу, а при верхнем фрезеровании сила резания толкает заготовку от стола.

Потребление мощности нижнего фрезерования меньше, чем верхнего фрезерования. При одинаковых условиях резания потребление мощности нижнего фрезерования на 5–15% ниже. Одновременно нижнее фрезерование также более способствует удалению стружки.

Обычно нижнее фрезерование следует использовать максимально возможное для улучшения чистовой шероховатости (снижения шероховатости) обрабатываемых деталей и обеспечения размерной точности. Однако, когда есть твердый слой, шлак на режущей поверхности, и поверхность заготовки более неровная, например, обработка кованых заготовок, следует использовать метод верхнего фрезерования.

При нижнем фрезеровании толщина резания становится тоньше, и зубы реза врезаются в необработанную поверхность, что полезно для использования фрезы.

При верхнем фрезеровании, когда зубы фрезы контактируют с заготовкой, они не могут сразу врезаться в металлический слой, а скользят короткое расстояние по поверхности заготовки. В процессе скольжения из-за сильного трения генерируется большое количество тепла, и одновременно обрабатываемая поверхность легко образует закаленный слой, что снижает долговечность инструмента, влияет на чистовую шероховатость заготовки и приносит неудобства для резания.

Кроме того, при верхнем фрезеровании, потому что зубы резают снизу вверх (или изнутри наружу) и врезаются из закаленного поверхностного слоя, зубы подвергаются большому ударному нагрузке, и фреза быстрее затухает, но в процессе врезания нет скольжения, и стол не будет двигаться при резании.

Верхнее и нижнее фрезерование, потому что толщина резания при врезании в заготовку разная, длина контакта зуба и заготовки разная, поэтому степень износа фрезы разная. Практика показывает, что долговечность фрезы при нижнем фрезеровании в 2–3 раза выше, чем при верхнем фрезеровании. Шероховатость поверхности также может быть снижена. Однако нижнее фрезерование не подходит для фрезерования заготовок с твердой кожей.