Koncové frézovacie bity: typy, materiály, povlaky a ako si vybrať ten správny

Nesprávna stopková fréza nielenže má nízku výkonnosť, ale aj zlyháva. Vyberte si štvorhrannú stopkovú frézu so 4 drážkami na hliník a upcháte drážky, vytvoríte teplo a zničíte povrchovú úpravu ešte pred vykonaním prvého prechodu. Rozhodnutie závisí od geometrie, materiálu substrátu, počtu drážok a povlaku – a každý z týchto faktorov sa mení v závislosti od toho, čo režete. V tejto príručke je to rozpísané, aby ste od začiatku mohli priradiť správny nástroj k úlohe.

Čo sú koncové frézy a ako fungujú

Stopkové frézy sú viaczubové rotačné frézy používané na CNC strojoch a ručných frézach na odstraňovanie materiálu pomocou obvodového aj čelného rezania. Na rozdiel od vrtákov, ktoré režú iba axiálne, stopkové frézy režú súčasne na boku a na dne – čo ich robí tak univerzálnymi na drážkovanie, profilovanie, kapsovanie a tvarovanie.

Keď sa vreteno otáča, každá drážka zaberá s obrobkom a strihá triesku. Tieto triesky sa pohybujú hore drážkami drážok a preč zo zóny rezu. Počet drážok, uhol skrutkovice a geometria reznej hrany určujú, ako agresívne nástroj odoberá materiál a aký druh povrchovej úpravy zanecháva.

Väčšina moderných stopkových fréz je stredové rezanie , čo znamená, že majú reznú geometriu na čelnej ploche, ako aj na obvode. To im umožňuje ponoriť sa priamo do materiálu – kritická schopnosť pre operácie vrecovania, kde potrebujete začať rez v strede obrobku.

Typy koncových frézovacích bitov

Výber správnej geometrie stopkovej frézy je prvým rozhodnutím a závisí výlučne od tvaru prvku, ktorý potrebujete rezať.

Štvorcové stopkové frézy sú predvolenou voľbou pre väčšinu frézovacích prác. Vyrábajú sloty s plochým dnom, vrecká so štvorcovými ramenami a čisté zostupy. Ak si nie ste istí, ktorý profil potrebujete, začnite tu. Ostré rohy ich robia efektívnymi pri odstraňovaní materiálu, aj keď rovnaká ostrosť môže narúšať tvrdé alebo prerušované rezy.

Pre 3D kontúrovanie a tvarovanie povrchov, čelné frézy s guľovým nosom sú nevyhnutné. Ich pologuľovitý hrot sleduje krivky a zložité kontúry bez plochých škvŕn. Sú vhodné pre prácu s formami a zápustkami, ako aj pre akékoľvek diely s filé alebo vyrezávanými profilmi. Kompromisom je, že rýchlosť rezu na samom konci sa blíži k nule - čo znamená, že stred lopty sa reže pomaly a môže zanechať stopy svedka pri plytkých prihrávkach.

Rohové frézy s rádiusom rozdeliť rozdiel. Majú ploché dno ako štvorcová stopková fréza, ale s malým polomerom brúseným na každom rohu - zvyčajne 0,1 mm až 3 mm. Tento polomer eliminuje bod koncentrácie napätia v ostrých rohoch, výrazne predlžuje životnosť nástroja a stojí za to ho špecifikovať vždy, keď to konštrukcia umožňuje. Mnoho obchodov štandardne používa rohové rádiusové frézy aj pri štandardnom vrecovaní, pretože predĺženie životnosti je výrazné.

Keď potrebujete rýchlo odstrániť veľké množstvo materiálu, 4-britové hrubovacie stopkové frézy pre agresívny úber materiálu sú určené pre danú prácu. Zúbkované alebo vlnité rezné hrany lámu triesky na kratšie segmenty, čím sa znižujú rezné sily a umožňujú hlbší radiálny záber ako štandardná stopková fréza pri rovnakých podmienkach vretena. Použite ich na rýchle zdrsnenie bloku a potom prepnite na dokončovaciu stopkovú frézu pre finálny prechod.

Kužeľové stopkové frézy sa používajú, keď prvok vyžaduje ťah – dutiny formy, steny lisovnice a skosené otvory. Uhol kužeľa je zabrúsený do nástroja, takže každý prechod vytvára konzistentnú čelnú plochu. Úkosové frézy odrežte skosenú hranu pod pevným uhlom a vŕtacie mlyny kombinujte ponorné vŕtanie s obvodovým frézovaním v jednom nástroji, čím si ušetríte výmenu nástroja, keď potrebujete začať kapsu z vyvŕtaného vstupu.

Karbid vs. HSS: Výber správneho materiálu

Materiál substrátu určuje, aký tvrdý, tuhý a tepelne odolný je váš nástroj. Pre väčšinu dnešných CNC prác je to táto voľba pevný karbid — a z dobrého dôvodu.

Monolitné karbidové stopkové frézy sú výrazne tuhšie ako rýchlorezná oceľ, čo znamená menšie vychýlenie na hrote pri reznom zaťažení. Táto tuhosť sa premieta priamo do rozmerovej presnosti a povrchovej úpravy. Karbid si tiež zachováva svoju tvrdosť pri oveľa vyšších teplotách ako HSS, čo znamená, že môže pracovať pri vyšších rýchlostiach povrchu bez zmäknutia na reznej hrane. Vo výrobných prostrediach na rezanie ocele alebo nehrdzavejúcej ocele tvrdokovové nástroje zvyčajne prekonajú životnosť HSS 5–10×.

HSS má stále miesto – predovšetkým na ručných frézach s obmedzenými otáčkami vretena, pre mäkké materiály, ako je drevo alebo plasty, kde cena karbidu nie je opodstatnená, a v situáciách, kde by vibrácie alebo prerušované rezy odštiepili ostrie karbidu. Kobalt HSS (M42) trochu rozširuje teplotný rozsah, vďaka čomu je užitočný pre nehrdzavejúcu oceľ na starších zariadeniach.

Pre náročné CNC aplikácie si prezrite celú našu ponuku pevný karbid end mills for a full range of milling applications — od univerzálnych univerzálnych fréz až po dizajny špecifické pre materiály optimalizované pre hliník, nehrdzavejúcu, titánovú a kalenú oceľ.

Počet flaut a čo to znamená pre váš strih

Počet drážok ovplyvňuje tri veci: vzdialenosť triesok, povrchová úprava a rýchlosť posuvu. Pomýlite si to a buď napcháte štiepky späť do rezu, alebo bežíte pomalšie, ako je potrebné.

Praktické pravidlo: menej drážok pre mäkké materiály kde sú žetóny veľké a potrebujú priestor na únik, viac drážok pre tvrdé materiály kde sú triesky malé a chcete, aby sa na otáčku zaberalo viac rezných hrán. Prevádzka 4-britovej čelnej frézy z hliníka pri vysokých rýchlostiach posuvu je jednou z najbežnejších príčin opätovného rezania triesok a zlyhania nástroja – drážky sa pevne zabalia skôr, ako sa trieska dostane príležitosť vyčistiť.

Viac drážok vám tiež umožní spustiť vyššiu rýchlosť posuvu v IPM pri rovnakom zaťažení triesky na zub, pretože každá otáčka zaberá viac hrán. To je dôvod, prečo 5- a 6-britové stopkové frézy môžu zvýšiť výkon pri dokončovaní ocele bez zmeny otáčok vretena – jednoducho znásobíte záber na jeden zub.

Povlaky, ktoré predlžujú životnosť nástroja

Povlak nemení geometriu nástroja – mení to, ako sa povrch správa pod teplom a trením. Správna povrchová úprava môže v určitých materiáloch zdvojnásobiť alebo strojnásobiť životnosť nástroja; nesprávny môže urýchliť zlyhanie.

AlTiN (nitrid hliníka a titánu) je ťažný náter na železné kovy. Pri vysokých teplotách vytvára na povrchu tvrdú vrstvu oxidu hlinitého, ktorá v skutočnosti pri zahrievaní tvrdne. Vďaka tomu je ideálny na suché obrábanie kalených ocelí, nehrdzavejúcej ocele a liatiny pri zvýšených otáčkach vretena. Má nízku výkonnosť v hliníku – obsah hliníka v povlaku sa môže prilepiť na materiál obrobku a spôsobiť tvorbu nánosov.

TiN (nitrid titánu) je známy univerzálny náter zlatej farby. Zvyšuje tvrdosť povrchu a znižuje trenie naprieč širokou škálou materiálov. Nie je taký agresívny ako AlTiN vo vysokoteplotných aplikáciách, ale predstavuje solídny upgrade oproti nepovlakovanému karbidu pre väčšinu bežných ocelí a liatiny.

TiSiN (nitrid titanu a kremíka) je navrhnutý pre veľmi tvrdé materiály – obrábanie nad 50 HRC, kde sú extrémne teploty. Kombinuje veľmi vysokú tvrdosť s vynikajúcou odolnosťou proti oxidácii, vďaka čomu je tou správnou voľbou pre zápustkové ocele a letecké zliatiny.

Pre hliník a neželezné materiály , vyhýbajte sa AlTiN. Namiesto toho hľadajte povlaky ZrN (nitrid zirkónia) alebo karbón podobný diamantu (DLC) – oba nereagujú s hliníkom a poskytujú povrch s nízkym trením, ktorý potrebujete, aby ste zabránili tvorbe nánosov. Nepovlakovaný, leštený karbid tiež funguje dobre v hliníku, keď nie sú k dispozícii možnosti s povlakom.

Všeobecné pravidlo: suché rezanie do tvrdých železných kovov → AlTiN; všeobecná oceľ → TiN; veľmi tvrdé zápustkové ocele → TiSiN; hliník a meď → ZrN alebo nepotiahnuté.

Výber koncových frézovacích bitov podľa materiálu obrobku

Každý materiál obrobku predstavuje iný súbor výziev – tvrdosť, tepelná vodivosť, správanie triesok a reaktivita s nástrojovými materiálmi, to všetko posúva optimálny dizajn stopkovej frézy. Tu je návod, ako priradiť nástroj k materiálu.

Zliatiny hliníka sú mäkké, ale notoricky známe pre nahromadenú hranu — hliník sa prilepí na nástroj a postupne ničí geometriu ostria. Používajte 2- alebo 3-britové stopkové frézy s lešteným, vysoko pozitívnym uhlom čela a veľkými drážkami na triesky. Vysoké uhly skrutkovice (45°) zlepšujú odvod triesok. Pre produkčné práce si pozrite naše karbidové stopkové frézy vyrobené špeciálne na rezanie hliníkových zliatin — s optimalizovanou geometriou a povlakmi, ktoré zabraňujú priľnavosti pri vysokých rýchlostiach povrchu.

Nehrdzavejúca oceľ rýchlo vytvrdzuje, čo znamená, že akýkoľvek nástroj, ktorý sa drží alebo drhne – namiesto čistého rezu – okamžite zvyšuje tvrdosť materiálu pred ním. Používajte ostré, pevné stopkové frézy s kladnou geometriou čela a za každú cenu sa vyhnite treniu. Bežte s dostatočným množstvom chladiacej kvapaliny a nikdy nenechajte rýchlosť posuvu klesnúť na nulu uprostred rezu. náš stopkové frézy optimalizované na obrábanie nehrdzavejúcej ocele sú navrhnuté s geometriou, ktorá sa skôr strihá ako odiera, čím sa predlžuje životnosť tried 304, 316 a duplex.

Zliatiny titánu kombinujú nízku tepelnú vodivosť s vysokou reaktivitou — teplo zostáva v zóne rezu a titán sa pri zvýšených teplotách privarí k nástroju. Používajte ostré, pevné nástroje s povlakom TiAlN alebo AlTiN, vysokotlakové chladivo nasmerované na zónu rezu a konzervatívny radiálny záber. Účelovo postavený stopkové frézy navrhnuté pre zliatinu titánu používajte geometrie špeciálne vyvinuté na minimalizovanie hromadenia tepla a odolávanie tendencii materiálu zadierať sa na boku.

Kalené ocele (nad 45 HRC) vyžadujú stopkové frézy s veľmi vysokou tvrdosťou substrátu, úzkymi toleranciami a pokročilými povlakmi ako TiSiN. náš vysokorýchlostné karbidové stopkové frézy s vysokou tvrdosťou pre kalené ocele sú navrhnuté presne pre tento rozsah – opravy razidiel, vytvrdzovanie foriem a konečná úprava po tepelnom spracovaní tam, kde bežné nástroje rýchlo zlyhávajú.

Medené elektródy — bežné pri EDM práci — potrebujete nástroje s ultra ostrými hranami a leštenými drážkami, ktoré odvádzajú triesky čisto bez otrepov do mäkkého materiálu. Otrep na elektróde je chyba geometrie, ktorá sa prenáša priamo na každú časť, ktorú iskrí. Špecialita univerzálne tvrdokovové frézy určené pre univerzálne práce sú k dispozícii, ale na konečnú úpravu elektród sa oplatí špecifikovať špeciálne nástroje medenej kvality so správnou prípravou hrán.

Kľúčové parametre: Rýchlosti, posuvy a hĺbka rezu

Geometria a materiál vás dostanú k správnemu nástroju. Prevádzkové parametre určujú, či tento nástroj funguje alebo sa opotrebuje do desiatich minút.

Rýchlosť vretena (RPM) je odvodený od odporúčanej plochy (SFM) a priemeru nástroja: RPM = (SFM × 3,82) / priemer. 1/2" karbidová stopková fréza z hliníka 6061 pri 1 000 SFM beží rýchlosťou približne 7 640 ot./min. V nerezovom vyhotovení 316 pri 200 SFM beží ten istý nástroj rýchlosťou približne 1 528 ot./min. Materiál poháňa SFM; priemer ho prevádza na otáčky za minútu.

Rýchlosť podávania (IPM) vyplýva zo zaťaženia triesky na zub: IPM = otáčky za minútu × zaťaženie triesky × počet drážok. Mnoho strojníkov sa najprv zameriava na rýchlosť vretena - častá chyba. Najprv nastavte zaťaženie triesky a potom vypočítajte otáčky vretena. Príliš pomalý chod s agresívnym posuvom skôr drhne ako reže a vytvára teplo, ktoré rýchlo skracuje životnosť nástroja.

Hĺbka rezu má dve zložky: axiálnu hĺbku (ako ďaleko po drážke) a radiálnu hĺbku (ako ďaleko do materiálu nabok). Pre drážkovanie s plnou šírkou obmedzte axiálnu hĺbku na približne 1× priemer a radiálnu na 100 % priemeru. Pri obvodovom profilovaní môžete zväčšiť axiálnu hĺbku na 2–3× priemer, ak znížite radiálny záber na 10–20 %. Tento vysokoaxiálny a nízkoradiálny prístup – niekedy nazývaný trochoidné alebo dynamické frézovanie – dramaticky predlžuje životnosť nástroja a umožňuje rýchlejšie posuvy tým, že udržiava rezné sily predvídateľné a tepelne zvládnuteľné.

Pre detailed starting values broken down by material family and coating type, the referenčné tabuľky otáčok a posuvov karbidových stopkových fréz poskytnite tabuľkové odporúčania SFM a čipovej záťaže naprieč bežnými materiálmi – užitočný východiskový bod predtým, než sa pripojíte k vášmu špecifickému stroju a nastaveniu.

Bežné chyby, ktorým sa treba vyhnúť

Väčšina predčasných porúch stopkovej frézy má rovnaký malý súbor základných príčin. Ich znalosť vopred ušetrí veľa drahého náradia.

Nadmerný previs je jediným najväčším prispievateľom k vibráciám, chveniu a lámaniu nástroja. Každý milimeter extra dosahu znásobuje vychýlenie na špičke. Použite najkratší nástroj, ktorý dosiahne váš prvok – ak funguje 38 mm drážka, nepoužívajte 60 mm, pretože je náhodou na poličke.

Nesprávny počet píšťal pre materiál — prevádzkovanie 4-britových nástrojov z hliníka alebo 2-britových nástrojov z kalenej ocele. Oba smery spôsobujú problémy; pozrite si časť o počte flaut vyššie.

Rezanie nasucho v materiáloch, ktoré potrebujú chladiacu kvapalinu . Titán, nehrdzavejúca oceľ a vysokorýchlostné obrábanie ocelí vytvárajú teplo rýchlejšie, ako ho vzduch dokáže rozptýliť. Chladiaca kvapalina nie je v týchto prípadoch voliteľná – je súčasťou procesu.

Ignorovanie hádzania v držiaku nástroja . Nástroj s hádzaním 0,02 mm efektívne má polovicu drážok reznú a polovicu trení. To spôsobuje nerovnomerné opotrebovanie a zlý povrch. Hydraulické držiaky alebo držiaky upevnené za tepla výrazne prekonávajú štandardné klieštiny ER pre presnú prácu – najmä pri stopkových frézach s malým priemerom, kde hádzanie tvorí väčší podiel priemeru nástroja.

Opätovné použitie opotrebovaných nástrojov po ich efektívnej životnosti . Opotrebovaná stopková fréza vyžaduje väčšiu silu na rezanie, čo zvyšuje teplo, deformáciu a možnosť náhleho zlomenia. Tupé nástroje sú nebezpečnejšie a drahšie ako včasná výmena. Sledujte degradáciu povrchovej úpravy a zvýšené zaťaženie vretena ako včasné varovné signály, nie posledné.

Pre application-specific guidance and the full range of end mill series — from univerzálne tvrdokovové frézy určené pre univerzálne práce až po ultratvrdé presné frézy pre náročné tolerancie — prezrite si náš kompletný katalóg produktov a nájdite správnu špecifikáciu pre vašu ďalšiu prácu.