Фрезы и дополнительное оснащение к фрезерным станкам

1. Классификация и назначение

1.1. Режущий инструмент (фрезы)
Основной исполнительный орган, непосредственно контактирующий с материалом. Классифицируется по:

• Конструкции: Монолитные, сборные, со сменными ножами.

• Типу лезвий: С острыми кромками (для дерева) и с подрезными (для композитов).

• Назначению: Для черновой, чистовой или финишной обработки.

1.2. Дополнительное оснащение
Вспомогательные системы и приспособления, обеспечивающие точность, безопасность и производительность:

• Системы фиксации заготовок.

• Системы охлаждения и пылеудаления.

• Измерительный и настроечный инструмент.

• Вспомогательный инструмент для шпинделя.

2. Режущий инструмент: ключевые параметры и типы

2.1. Критически важные параметры выбора:

• Диаметр хвостовика: Должен абсолютно точно соответствовать цанге (3.175, 6, 8, 10, 12 мм). Несовпадение даже на 0.05 мм приводит к биению и поломке инструмента.

• Режущая часть и геометрия: Определяет тип операции и качество поверхности.

• Количество лезвий (зубьев):

  • 1-2 зуба: Агрессивный съем материала, хороший отвод стружки для мягких пород, пластиков.

  • 2-3 зуба: Универсальный вариант для большинства операций по дереву и МДФ.

  • 3-6 зубьев: Чистовая обработка, работа с твердыми породами, ламинатами, получение гладкой поверхности.

• Материал и покрытие:

  • Быстрорежущая сталь (HSS): Низкая стойкость, только для мягкой древесины.

  • Твердый сплав (Carbide/WC): Стандарт для профессионального использования. Высокая стойкость к истиранию.

  • Покрытия (TiN, TiAlN, TiSiN): Повышают термо- и износостойкость на 30-200%. TiAlN критично для обработки материалов с клеем (ЛДСП, МДФ).

2.2. Типы фрез и их специализация:

• Дисковые (пазовые) фрезы:

  • Назначение: Раскрой, торцевание, выборка пазов.

  • Пример: Компрессионная фреза для раскроя двухстороннего ламината без сколов. Верхние ножи режут навстречу, нижние – по ходу, создавая сжимающее усилие в материале.

• Концевые фрезы (прямые, граверы):

  • Назначение: 2D-раскрой, гравировка, выборка пазов, 3D-обработка.

  • Пример: Фреза "кукуруза" для чернового 3D-фрезерования – обладает большим количеством режущих кромок для интенсивного съема.

• Кромочные (калевочные) фрезы:

  • Назначение: Формирование фасок, скруглений (галтелей), фигурных кромок.

  • Пример: Фреза с подшипником для копирования по шаблону.

• Фасонные (профильные) фрезы:

  • Назначение: Создание сложных профилей (плинтуса, багет, мебельные фасады).

• Фрезы для 3D-обработки (конические, сферические, "бочки"):

  • Назначение: Объемное фрезерование, 3D-модели, скульптуры.

  • Пример: Коническая фреза с шариковым наконечником (Ball-nose) 3 мм с углом конуса 6° для чистовой обработки мелких деталей.

• Сверла и фрезы для сверловки:

  • Назначение: Формирование отверстий, в т.ч. под мебельную фурнитуру.

  • Пример: Сверло Форстнера для получения глухих отверстий с плоским дном высокого качества.

3. Дополнительное оснащение: конструктив и применение

3.1. Системы фиксации заготовок:

• Вакуумный стол + насос:

  • Конструктив: Алюминиевые плиты с T-слотами и сеткой канавок, резиновые уплотнители, зональные клапаны.

  • Насос: Определяет усилие прижима. Для листовых материалов требуется производительность 40-60 м³/ч при разрежении 60-80%.

  • Расходники: Резиновые шнуры-уплотнители (разных диаметров и жесткости), вакуумные мембраны (для фиксации коротких деталей).

• Механические прижимы: Струбцины, болты, универсальные зажимные системы. Используются для штучных заготовок.

3.2. Система пылеудаления:

• Циклонные сепараторы: Предварительная очистка воздуха, увеличение срока службы фильтров и насоса.

• Промышленные пылесосы: Требуемая производительность – не менее 100-150 м³/ч на один патрубок. Желательно автоматическое включение вместе со шпинделем.

3.3. Вспомогательный инструмент для шпинделя:

• Цанговые патроны (ER-11, ER-16, ER-20, ER-25, ER-32):

  • Требование: Биение на вылете 50-100 мм не должно превышать 0.01-0.03 мм.

  • Ресурс: Около 1500-2000 циклов зажатия.

• Термоконтактные щупы: Для автоматического определения нулевой точки заготовки и коррекции геометрии.

• Лазерные указатели: Визуальное позиционирование инструмента над заготовкой.

4. Эксплуатация, расходники и сервис

• Регламент обслуживания:

  • Перед каждой установкой: Очистка хвостовика фрезы и посадочного места цанги от пыли и смолы спиртосодержащей жидкостью.

  • Контроль биения: Проверка индикатором при смене патрона или после удара.

  • Чистка вакуумного стола: Удаление стружки из канавок, проверка целостности уплотнителей.

• Основные расходники:

  • Фрезы – плановый расход по мере затупления или поломки.

  • Цанги и зажимные гайки – подвержены износу и механическим повреждениям.

  • Уплотнители для вакуумного стола.

  • Фильтры и мешки для пылесоса.

• Критерии износа и замены:

  • Фреза: Повышенное усилие реза, появление "ворса" и сколов на кромке, изменение цвета режущей кромки (перегрев), вибрация, увеличение дымления.

  • Цанга: Появление задиров, невозможность зажать инструмент без проскальзывания, увеличенное биение.

5. Краткая спецификация оснастки (для ТЗ/тендера)

6. Часто задаваемые вопросы

В1: Почему происходит поломка (срез) хвостовика фрезы?

• О: Основные причины:

  1. Несоответствие диаметра хвостовика и цанги (главная причина).

  2. Загрязнение посадочного места (стружка, смола).

  3. Чрезмерный вылет фрезы (>4D), приводящий к резкому увеличению вибрации и изгибающего момента.

  4. Некорректные режимы резания (слишком высокая подача при малой глубине реза).

В2: Как объективно определить, что фреза затупилась, кроме визуального осмотра?

• О: Косвенные технологические признаки:

  1. Рост потребляемой мощности шпинделя на 15-20% при тех же режимах.

  2. Ухудшение качества поверхности – появление "ступенчатости", "ворсистости", подгорание кромки.

  3. Появление вибрации и повышенного шума.

  4. Увеличение количества мелкой пыли вместо нормальной стружки.

В3: Экономически целесообразно ли затачивать твердосплавные фрезы?

• О: Для стандартных фрез (прямых, дисковых) – чаще нет. Стоимость заточки (200-500 руб.) сопоставима со стоимостью новой китайской фрезы. Затачивать имеет смысл дорогостоящий специнструмент (фасонные, фигирейные фрезы стоимостью от 5-10 тыс. руб.). Заточка должна производиться на специализированном станке с ЧПУ с сохранением исходной геометрии.

В4: Как подобрать режимы резания для новой фрезы и материала?

• О: Исходите из рекомендаций производителя фрезы. Общая формула для расчета подачи:
  Подача (мм/мин) = Кол-во зубьев × Обороты шпинделя (об/мин) × Подача на зуб (мм).

  • Подача на зуб (Fz) – ключевой параметр от производителя (для МДФ: 0.08-0.12 мм/зуб; для массива сосны: 0.15-0.25 мм/зуб; для алюминия: 0.03-0.06 мм/зуб).

  • Пример: Фреза 2 зуба, 18000 об/мин, Fz=0.1 мм. Подача = 2 × 18000 × 0.1 = 3600 мм/мин. Начните с 80% от расчетного значения.