Фрезы с радиусом угла (Bull Endmills): надежные режущие инструменты для высокой производительности фрезерования

Что такое фреза с радиусом угла (Bull Endmill)

Фрезы с радиусом угла (bull nose end mills, corner radius end mills) — это односторонние режущие инструменты для создания скругленных углов на дне фрезерованного упора. Благодаря более прочным режущим краям по сравнению с квадратными фрезами, они допускают более высокие скорости подачи, что увеличивает ресурс инструмента и производительность. Эти фрезы эффективны в профильном фрезеровании формовочного инструмента, превосходя по производительности торцевые фрезы с шаровой головкой. Обычно изготавливаются из твердого сплава и выпускаются в различных диаметрах и длинах.

Материалы и покрытия фрез с радиусом угла

Фрезы являются ведущей продукцией инструментов ЧПУ. Во многих странах более 90% режущих инструментов для точения и 55% фрез (включая фрезы с радиусом угла) изготавливаются из твердого сплава, и эта тенденция усиливается.

С 1980-х годов промышленность инструментов расширяет выпуск цельных и вставных инструментов из твердого сплава для различных операций резания. Среди них вставные инструменты (пластины, лицевые фрезы) широко применяются в точной, финишной и формообразовательной обработке.

Твердый сплав также используется для общих инструментов: сверл, лицевых фрез, а также сложных инструментов — резец, концевых фрез, зубовофрезерных инструментов для твердых зубчатых колес, расточек и др. Годовой объем выпуска инструментов из твердого сплава составляет более 30% от общего объема режущих инструментов.

По размеру зерна твердый сплав для фрез с радиусом угла делится на обычный, мелкозернистый и ультрамелкозернистый. По химическому составу — на вольфрамово-карбидные и титаново-карбидные.

Фрезы из твердого сплава могут покрываться керамическими покрытиями: TiAlN (AlTiN), TiN, TiCN и др. Самым распространенным является серо-голубоватое покрытие TiAlN, которое за счет снижения трения и повышения твердости увеличивает скорость резания металла до 20% и продлевает срок службы инструмента.

Механика и методы фрезерования фрезой с радиусом угла

При фрезеровании заготовка может подаваться по или против направления вращения инструмента, что влияет на начальную и конечную фазы резания.

При поперечном фрезеровании (co-direction milling) направление подачи заготовки совпадает с направлением вращения в зоне резания. Толщина стружки постепенно уменьшается от максимума до нуля в конце прохода.

При противоположном фрезеровании (up-milling) направление подачи заготовки противоположно вращению фрезы. Фреза начинает резание с нулевой толщины стружки, создавая высокую силу резания, отталкивающую инструмент и заготовку друг от друга.

После входа режущей кромки в выемку она контактирует с закаленной поверхностью, образующейся предыдущим проходом, возникает трение и полировальный эффект при высокой температуре. Сила резания также способствует вырыву заготовки со стола. При поперечном фрезеровании режущая кромка входит в материал с максимальной толщиной стружки, что исключает полировальный эффект, снижает тепло и склонность к закалению. Максимальная толщина стружки выгодна, а сила резания прижимает заготовку к инструменту, обеспечивая устойчивое резание.

Применение фрезы с радиусом угла

При фрезеровании стружки иногда прилипают к режущей кромке и попадают в зону следующего резания. При противоположном фрезеровании стружки чаще застревают между кромкой и заготовкой, вызывая сколы. При поперечном фрезеровании та же стружка расколачивается на две части, не повреждая кромку.

Независимо от требований к станку, оснастке и заготовке, поперечное фрезерование чаще предпочтительнее. Оно требует устранения люфта стола для удержания заготовки. Если инструмент вдавивается в заготовку, подача увеличивается неравномерно, что приводит к чрезмерной толщине стружки и сколам. В этом случае лучше выбрать противоположное фрезерование. Также противоположное фрезерование предпочтительно при больших изменениях припуска.

Для надежной фиксации заготовки необходима подходящая оснастка и правильный размер инструмента. Но для виброустойчивости важнее направление силы резания.