Ключевые режущие инструменты для высокоточной ЧПУ-обработки

ЧПУ-обработка (CNC) — вычитающий производственный процесс, удаляющий материал из исходного блока для достижения требуемой геометрии. Станок — неотъемлемая часть вычитающего процесса, удаляющего материал фрезерованием, шлифованием или сверлением. Мастерские используют фрезерные и токарные инструменты для высокоточной ЧПУ-обработки для достижения заданной точности, допусков и чистоты.

Преимущество ЧПУ-станков — возможность использовать разнообразные режущие инструменты для изготовления материалов разных форм и размеров. Режущие инструменты используют сдвиговую деформацию для вращения, резания и удаления материала на заготовке. У каждого инструмента уникальные атрибуты и преимущества. У большинства режущих инструментов есть канавки — режущие кромки. Режущая кромка имеет спиральную канавку вдоль внешней длины. Мелкие металлические частицы, отрезаемые при обработке, движутся по канавкам при выбросе. Разные фрезы имеют разное число канавок. Наладчик выбирает инструмент с нужным числом лопаток по материалу заготовки и требуемой чистоте поверхности.

От сверл и концевых фрез до расточек — выбор инструментов ЧПУ критичен для достижения требуемого производства и финиша.

Концевая фреза (End Mill)

Промышленность широко использует концевые фрезы для вертикальных ЧПУ-приложений. Вертикальные приложения создают детали на поверхности заготовки: круговые контуры по краям или нарезание шпоночных пазов на валах.

Концевые фрезы имеют одно или несколько режущих кромок для различных типов резания и быстрого удаления больших объемов материала. По анатомии и функции есть разные типы:

• Плоскодонная концевая фреза — плоский инструмент для 2D-элементов на заготовке.
• Шаровая концевая фреза — с круглым режущим концом, для фрезерования 3D-контурных поверхностей.
• Фреза с плоским дном и скругленными углами — для скругления краев.
• Черновая концевая фреза — зубчатый дизайн для быстрого удаления большого объема материала с оставлением черновой поверхности.

Сверло (Drill)

Сверла — самые распространенные ЧПУ-инструменты, не отличаются от строительных. Состоят из штанги с одной или несколькими стружевыми канавками и конической режущей кромкой для быстрого сверления в заготовке. Оператор подбирает типы сверл под ЧПУ-станки для различных операций.

• Спиральное сверло: для сверления отверстий в металле, дереве, пластике.
• Центрировочное сверло: для точного центрирования и сверления.
• Выбрасывающее сверло (Ejector drill): для глубоких отверстий, предпочтительный диаметр ¾–4 дюйма.

Резьбовая фреза (Thread Milling Cutter)

Инструменты для нарезания внутренней или внешней резьбы в материалах. Нарезки (taps) имеют схожую цель, но только внутреннюю резьбу. Резьбовая фреза дает резьбу от ⅛ дюйма (3,175 мм) до глубины ~3 диаметров. Нарезка может достичь 20 диаметров. Крупнодиаметровые инструменты для нарезки резьбы на ЧПУ могут давать плохие результаты при диаметре нарезки ≥ ½" (12,7 мм).

Расточка (Reamer) — вращательный режущий инструмент для металлообработки: сверление малых/глубоких отверстий, расширение существующих отверстий косым процессом. Точная расточка расширяет отверстие с высокой точностью и сглаживает края, неточная — базовое расширение и снятие заусенцев. Деление: однолезвийные и многолезвийные по расположению режущих кромок. Однолезвийные дают высокую точность и размерную стабильность, но дороже. Стандартные многолезвийные имеют несколько твердославных кромок и скругленные кромки для полировки. Механики предпочитают расточки для размерной точности и строгих допусков.

Полостная фреза (Hollow Mill) — трубчатая фреза с 3+ режущими кромками на внутренней поверхности. Похожа на инвертированную фрезу, используется для подготовки заготовки и нарезки резьбы. Может выполнять несколько операций за проход: фасовку, центрирование, фаску. 3–8 режущих кромок дают высокую подачу. Заготовка подается в полостную фрезу для получения цилиндрических деталей.

Коническое колесо (Bevel Gear)

Передает силу между двумя валами в точке пересечения.

Червь колесо (Worm Gear)

Состоит из твердого металлического червя с само blokирующей способностью и мягкого металлического ведущего колеса.

Применяется в узлах, требующих замедления.

Коэффициент замедления зависит от червя и числа зубьев ведущего колеса.

Винтовое колесо (Screw Gear)

Похоже на косую шестерню с углом зубьев 45°.

Грузоподъемность низкая.

Летучая резь (Flying Knife / Fly Cutter)

Одноосевой режущий инструмент,mainly для больших плоских участков. Процесс с летучей резью медленнее, чем с лицевой фрезой, но дает равномерную и гладкую чистовую поверхность. Стандартная летучая резь регулируется для резания алюминия до 2 дюймов (51 мм) диаметром и глубиной 0,0010 дюйма (0,25 мм).

Лицевая фреза (Face Milling Cutter)

Перед применением других фрез станок должен выровнять заготовку под проект. Лицевое фрезерование готовит плоские поверхности разными инструментами. Лицевая фреза — твердое тело с множеством заменимых пластин. Заменяемость пластин позволяет менять профиль резания без замены всего инструмента. Инструменты под разными углами дают разный результат:

• 10°–65° — типичный диапазон лицевых фрез. Производители чаще используют 45° для снижения вибраций и утончения стружки.
• 90° — прямой угол. Подходит для тонкостенных и слабо закрепленных деталей.
• Фрезы с большим радиусом/круглыми пластинами, плечевые фрезы, торцевые фрезы и лицевые фрезы — для операций от сложного лицевого фрезерования до простого профилирования.

Определение инструментов для вашего ЧПУ-приложения

Мастерские используют передовое ПО для подбора инструментов под ЧПУ-станки для изготовления готового изделия с требуемыми спецификациями. Типичная мастерская имеет богатую библиотеку инструментов и может заказать специальные при необходимости. Каждая деталь имеет уникальную геометрию, мастерская анализирует её вручную или проприетарным ПО для выбора лучшего инструмента.