Как выбрать корпусную фрезу

Что такое корпусная фреза и чем она отличается от монолитной

Корпусная фреза — это инструмент, в корпусе которого предусмотрены гнёзда для сменных режущих пластин. В отличие от монолитных твердосплавных фрез, корпус при износе пластин не выбрасывается: достаточно заменить пластины. Это снижает стоимость эксплуатации инструмента и позволяет использовать один корпус для разных материалов обработки — меняя только марку пластины.

Корпусные фрезы применяются в диапазоне диаметров от 16 до 630 мм. При диаметрах менее 16–20 мм экономически оправданы монолитные фрезы; при диаметрах от 25 мм и выше корпусная конструкция становится предпочтительной.

Шаг 1: Определение типа операции

Тип фрезерной операции — главный критерий выбора корпуса. Каждый тип операции предъявляет специфические требования к геометрии и конструкции фрезы.

Торцевое фрезерование плоскостей

Назначение: обработка плоских поверхностей с высокой производительностью. Инструмент: насадные торцевые фрезы диаметром 50–315 мм. Характеристики: большое число зубьев, угол в плане 45° или 60°, мощный корпус для высоких подач.

Фрезерование уступов и прямых карманов

Назначение: получение уступов с углом 90°, прямоугольных карманов. Инструмент: торцевые и концевые фрезы с κr = 90°. Требование: строго перпендикулярная стенка, пластина с κr = 90° обеспечивает точный прямой угол уступа.

Контурное фрезерование (2,5D и 3D)

Назначение: обработка контуров, криволинейных поверхностей, штампов. Инструмент: концевые фрезы с пластинами, сферические фрезы. Требование: малый диаметр, возможность работы сбоку и торцом.

Высокоскоростное фрезерование (HSM)

Назначение: высокопроизводительная обработка при малой глубине резания. Инструмент: высокоскоростные фрезы с позитивной геометрией. Требование: балансировка корпуса, лёгкие пластины, минимальный вылет.

Шаг 2: Выбор диаметра корпуса

Диаметр Dc выбирается исходя из ширины обработки, мощности шпинделя и требуемой производительности. Базовое правило: Dc должен быть на 20–30% больше ширины фрезерования ae для торцевых фрез.

Формула оптимальной ширины фрезерования

Для торцевых фрез: ae = 0,6–0,8 × Dc
Для концевых фрез: ae = 0,05–0,25 × Dc (чистовое), ae до 1,0 × Dc (черновое с малой ap)

Ограничения по мощности

Приближённая формула потребляемой мощности: P = (ap × ae × Vf × kc) / 60 000, где kc — удельная сила резания материала (МПа). Для стали kc ≈ 2 000–3 000 МПа, для чугуна kc ≈ 1 000–1 500 МПа. Если расчётная мощность превышает 80% от паспортной мощности шпинделя, уменьшите Dc или ae.

Шаг 3: Угол в плане (κr)

Угол в плане — один из главных параметров корпусной фрезы, влияющий на силы резания, качество поверхности и применимость к конкретной операции.

Угол 45°

Наиболее распространён для торцевого фрезерования. Равномерно распределяет силы резания между радиальной и осевой составляющими. Снижает вибрации, подходит для нежёстких заготовок. Максимальная глубина резания ap ограничена: не более 70% от длины режущей кромки пластины.

Угол 90°

Все силы резания направлены радиально. Оптимален для получения точных уступов и стенок. Требует жёсткой системы СПИД. При нежёстком закреплении вызывает вибрации. Применяется для обработки чугуна, цветных металлов, закалённых сталей.

Угол 60°

Компромисс между 45° и 90°. Применяется при обработке стальных заготовок с прерывистым резанием, где угол 45° даёт слишком мягкое врезание, а 90° — слишком высокую радиальную нагрузку.

Шаг 4: Число зубьев и шаг

Число зубьев определяет стойкость к вибрациям, производительность и применимость к конкретным материалам.

Крупный шаг (малое Z)

Большое пространство для стружки, меньшая нагрузка на шпиндель. Применяется для сталей с длинной вязкой стружкой, алюминия, нержавеющих сталей. Производительность ниже, но надёжность выше при недостаточной мощности станка.

Мелкий шаг (большое Z)

Высокая производительность, более равномерное резание. Применяется для чугуна, закалённых материалов, высокоскоростного фрезерования с малой ap. Требует высокой мощности и жёсткости системы.

Неравномерный шаг

Переменное расстояние между зубьями разбивает резонансные частоты и существенно снижает вибрации. Рекомендуется для нежёстких систем, тонкостенных деталей и длинных вылетов.

Шаг 5: Тип сменной пластины

Корпус фрезы рассчитан на конкретный тип пластины. При выборе корпуса убедитесь в доступности и стоимости совместимых фрезерных пластин.

Распространённые типы фрезерных пластин

Шаг 6: Крепление на шпинделе

Насадные корпуса монтируются на оправки для насадных фрез SK или оправки BT. Посадочный диаметр корпуса (16, 22, 27, 32 мм) должен точно соответствовать оправке. Концевые корпуса с хвостовиком Weldon крепятся в патронах Weldon.

Для интерфейса HSK используются специализированные оправки HSK-FM. Смешивание стандартов SK и BT по типу затяжки недопустимо даже при внешнем сходстве конуса.

Шаг 7: Обрабатываемый материал

Материал заготовки влияет на выбор корпуса по нескольким параметрам: геометрии пластины, числу зубьев и наличию внутренней подачи СОЖ.

Сводная таблица выбора корпусной фрезы

Часто задаваемые вопросы

Корпусная или монолитная фреза — что выбрать для диаметра 25 мм?

При диаметре 25 мм возможны оба варианта. Монолитная твердосплавная фреза обеспечивает более высокую точность, лучшую шероховатость и применима для более глубоких карманов. Корпусная фреза с пластинами выгоднее при больших объёмах съёма и при работе на низкооборотных станках — более низкая стоимость резания за счёт замены пластин. Для чистовых и полуфинишных операций предпочтительна монолитная; для чернового съёма — корпусная.

Как выбрать корпус для обработки нержавеющей стали?

Для нержавеющих сталей выбирается корпус с крупным шагом зубьев (низкое Z), позитивной геометрией пластин и внутренней подачей СОЖ. Угол в плане 45° предпочтителен — он снижает склонность к вибрациям. Обязательно использование пластин с покрытием PVD и острой режущей кромкой.

Какой корпус выбрать для фрезерования алюминия?

Алюминий требует корпусов с очень крупным шагом (2–3 зуба на Dc=80 мм) или специальных корпусов с полированными гнёздами для острых пластин. Применяются пластины из субмикронного твердосплава или PCD. Высокие скорости резания Vc = 500–2000 м/мин возможны только при правильном выборе корпуса.

Можно ли использовать насадную фрезу без оправки, зажав хвостовик?

Насадные корпуса предназначены только для установки на оправку через центральное отверстие. Закрепление насадной фрезы иным способом создаёт нежёсткое и небезопасное соединение, недопустимое в производственных условиях.

Как рассчитать оптимальное число проходов для кармана глубиной 30 мм?

Стандартная глубина резания ap = 0,3–0,5 × Dc для черновых операций. При Dc = 50 мм ap = 15–25 мм. Для кармана 30 мм потребуется 2 прохода. При повышенных требованиях к точности стенок — 3 прохода с финишным проходом ap = 0,2–0,5 мм.

Что означает маркировка фрезы, например, R245-080Q27-12M?

Подобные обозначения являются внутренними кодами производителя, расшифровка которых требует обращения к каталогу. Как правило, в коде зашифрованы: серия фрезы, диаметр (080 = 80 мм), тип хвостовика или оправки (Q27 = посадочное отверстие 27 мм), тип пластины (12M = пластина 12 мм).

Подобрать корпусную фрезу в STI Store

В каталоге STI Store представлены все основные типы корпусных фрез: насадные с углом 45°, с углом 90°, концевые со сменными пластинами, дисковые фрезы и высокоскоростные серии. К каждому корпусу подбираются совместимые пластины из каталога сменных фрезерных пластин. Доставка по России и Казахстану.