При обработке на станках с ЧПУ режущий инструмент является одним из наиболее важных факторов, влияющих на качество обработки, эффективность, точность и качество поверхности. Даже при использовании высокопроизводительного станка с ЧПУ неправильный выбор инструмента может привести к вибрации, заусенцам, плохому качеству поверхности, чрезмерному износу инструмента или нестабильности размеров. Разные материалы и операции обработки требуют совершенно разной геометрии инструмента и стратегий резания.

В реальных производственных условиях инструменты с ЧПУ обычно выбираются на основе:

• Тип материала
• Операция обработки
• Требования к отделке поверхности
• Требование допуска
• Жесткость инструмента
• Эффективность производства

Ниже приведены наиболее распространенные режущие инструменты с ЧПУ, используемые в точной обработке, и то, для чего они на самом деле используются в промышленном производстве.

Плоская концевая фреза

Плоская концевая фреза является одним из наиболее часто используемых инструментов с ЧПУ при фрезерных операциях. Он имеет плоское режущее дно и в основном используется для:

• Торцевое фрезерование
• Карманное фрезерование
• Обработка пазов
• Черновые операции
• Обработка плоской поверхности

Фрезы с плоским концом широко используются для обработки алюминия, стали, нержавеющей стали и пластмасс. При обработке алюминия широко распространены 2- или 3-зубые фрезы с плоским концом, поскольку они улучшают эвакуацию стружки. При обработке стали предпочтительны инструменты с 4 или 5 канавками, поскольку они обеспечивают более высокую жесткость и лучшее качество поверхности.

Обычно это первый инструмент, используемый при удалении большого количества материала.

Шариковая концевая фреза

Концевые фрезы со сферическим концом имеют закругленный кончик вместо плоского дна. Эти инструменты в основном используются для:

• 3D контурная обработка
• Изогнутые поверхности
• Обработка пресс-форм
• Отделка поверхности
• 5-осевая обработка

Они чрезвычайно распространены в деталях аэрокосмической промышленности, фотоаппаратуре, пресс-формах и сложных алюминиевых корпусах.

Инструменты со сферической головкой обеспечивают более плавные переходы на изогнутых поверхностях, поскольку режущий контакт является постепенным, а не резким. Однако они медленнее удаляют материал, чем фрезы с плоским концом.

Когда качество поверхности имеет решающее значение, производители часто используют небольшие чистовые проходы с помощью инструментов со сферической головкой.

Концевая фреза углового радиуса

Этот инструмент похож на фрезу с плоским концом, но имеет небольшой радиус на углах.

Преимущества:

• Более прочная режущая кромка
• Уменьшение сколов
• Увеличенный срок службы инструмента
• Улучшенный переход поверхности

Эти инструменты очень распространены в аэрокосмической и высокоскоростной обработке, поскольку острые углы инструмента имеют тенденцию выходить из строя первыми при большой режущей нагрузке.

Инструменты с угловым радиусом особенно полезны при обработке нержавеющей стали и титана, где силы резания высоки.

Сверло

Сверла используются специально для создания отверстий.

Общие типы включают:

• Спиральные сверла
• Твердосплавные сверла
• Сверла с подачей СОЖ
• Шаговые упражнения
• Сверла для глубоких отверстий

Сверла подбираются исходя из:

• Диаметр отверстия
• Глубина отверстия
• Твердость материала
• Требования к допускам

Например:

• В алюминии обычно используются сверла из полированного твердого сплава.
• В нержавеющей стали часто используются сверла с покрытием TiAlN.
• Для глубоких отверстий требуются сверла со сквозной подачей СОЖ или сверла с параболическими канавками.

Стандартное сверление само по себе обычно не может обеспечить прецизионные допуски подшипников, поэтому за этим может последовать развертывание или растачивание.

развертка

Расширитель не предназначен для создания отверстия с нуля. Применяется после сверления для улучшения:

• Точность диаметра отверстия
• Округлость
• Чистота поверхности

Развертки распространены в:

• Отверстия для дюбель-штифтов
• Подшипник подходит
• Функции точного выравнивания

Если на чертеже указан жесткий допуск отверстия, например H7, часто требуется развертывание.

Сверлильный инструмент

Расточные инструменты увеличивают и завершают существующие отверстия с очень высокой точностью.

Используется для:

• Посадочные места подшипников
• Прецизионные отверстия
• Компоненты двигателя
• Аэрокосмические корпуса

По сравнению со сверлением растачивание производит:

• Лучшая концентричность
• Улучшенная округлость
• Высший размерный контроль

В прецизионном производстве на станках с ЧПУ растачивание является одной из наиболее важных операций чистовой обработки критических отверстий.

Инструмент для снятия фаски

Инструменты для снятия фаски создают скошенные края.

Основные цели:

• Удалить острые края
• Улучшить сборку
• Подготовьте отверстия для резьбы
• Косметическая отделка

Без снятия фаски заусенцы могут помешать сборке или создать проблемы безопасности при обращении.

В высококачественных продуктах, таких как аксессуары для фотоаппаратов или детали робототехники, постоянство фасок также влияет на качество изображения.

Резьбовая мельница

Резьбовые фрезы нарезают внутреннюю или внешнюю резьбу, используя интерполяцию вместо нарезания резьбы.

Преимущества:

• Повышенная точность резьбы
• Меньший риск поломки
• Более гибкие размеры резьбы
• Лучше для твердых материалов.

Фрезерование резьбы особенно полезно в:

• Титан
• Нержавеющая сталь
• Резьба большого диаметра
• Глухие отверстия

В отличие от метчиков, сломанную резьбовую фрезу легче снять с детали.

Кран

Метчики создают резьбу непосредственно внутри отверстий.

Распространенные типы:

• Метчики со спиральной канавкой
• Спиральные точечные метчики
• Форма кранов

Постукивание происходит быстро и эффективно, но более чувствительно к:

• Эвакуация стружки
• Точность размера отверстия
• Твердость материала

Неправильные параметры метчика часто становятся причиной поломки метчика, которую сложно удалить.

Лицевая мельница

Торцевые фрезы — это инструменты большого диаметра, используемые для быстрой обработки плоских поверхностей.

Распространено в:

• Алюминиевые пластины
• Основы пресс-форм
• Крепежные пластины
• Конструктивные части

Торцевое фрезерование улучшает:

• Ровность поверхности
• Параллелизм
• Чистота поверхности

Торцевые фрезы со пластинами широко распространены в производстве, поскольку пластины можно заменять по отдельности.

Летающий резак

Летучие фрезы используют одну режущую кромку для создания чрезвычайно гладких поверхностей.

Обычно используется для:

• Большие плоские алюминиевые поверхности
• Оптические компоненты
• Прецизионная отделка

Хотя летучие фрезы работают медленнее, чем торцевые фрезы, они могут обеспечить превосходную косметическую отделку.

Гравировальный инструмент

Гравировальные инструменты используются для:

• Логотипы
• Маркировка шкалы
• Серийные номера
• Мелкий текст

Эти инструменты чрезвычайно малы и хрупки.

Они широко используются в:

• Фотоаппаратура
• Корпуса для электроники
• Промышленные панели
• Медицинские приборы

Инструменты вставки

В инструментальной оснастке используются сменные твердосплавные пластины вместо цельных инструментов.

Преимущества:

• Более низкая стоимость оснастки
• Быстрая замена
• Повышение эффективности производства

Очень часто встречается в:

• Токарная обработка с ЧПУ
• Крупные черновые операции
• Обработка больших объемов

Геометрия вставки изменяется в зависимости от:

• Материал
• Глубина резания
• Требования к отделке

Почему выбор инструмента так важен

При профессиональной обработке на станках с ЧПУ выбор инструмента – это не просто «резка металла». Средство напрямую влияет:

• Скорость обработки
• Чистота поверхности
• Точность размеров
• Срок службы инструмента
• Виброустойчивость
• Выработка тепла
• Стоимость производства

Например:

• Использование неправильного количества канавок при обработке алюминия может привести к засорению стружки.
• Использование слабого инструмента из титана может вызвать вибрацию.
• Использование слишком длинного инструмента снижает жесткость и точность.

Вот почему опытные инженеры с ЧПУ тратят много времени на оптимизацию стратегии оснастки еще до начала производства.

Последняя мысль

Современная обработка с ЧПУ во многом зависит от выбора правильного режущего инструмента с учетом материала, геометрии, допуска и объема производства. Высококачественная обработка достигается не только за счет мощности станка. Он получается в результате объединения:

• Правильный инструмент
• Стабильное крепление
• Правильные параметры резки
• Стратегия контролируемой обработки

Правильный инструмент не только повышает эффективность — он определяет, будет ли точное производство стабильным и повторяемым с течением времени.