Praktický sprievodca čelnými frézami – výber, použitie a údržba

1. Čo sú to čelné frézy a kedy ich použiť

Čelné frézy sú viacvložkové frézy určené predovšetkým na výrobu rovného povrchu ("tváre") na obrobku. Na rozdiel od stopkových fréz, ktoré režú špičkou a bokmi, čelné frézy režú hlavne s vymeniteľnými vymeniteľnými doštičkami usporiadanými okolo tela s veľkým priemerom. Čelné frézy použite, keď potrebujete vysokú rýchlosť úberu materiálu, zlepšenú povrchovú úpravu na veľkých plochách a efektívne hrubovanie alebo ľahké dokončovanie rovných povrchov.

2. Typy čelných fréz a bežných vymeniteľných doštičiek

2.1 Celoplošné vs. modulárne čelné frézy

Čelné frézy s pevným telom sú jednoduchšie, ľahšie a často lacnejšie pre malé priemery. Modulárne čelné frézy vám umožňujú meniť teleso frézy alebo držiaky doštičiek, pričom sa prispôsobujú väčším priemerom, rôznym počtom doštičiek a rôznymi možnosťami podložiek alebo chladiacej kvapaliny. Vyberte si modulárne systémy pre flexibilitu v produkčnom prostredí.

2.2 Populárne geometrie a triedy doštičiek

• Hrubovacie doštičky (veľký polomer, pozitívny sklon) — pre ťažké rezy a lepší odvod triesok.
• Dokončovacie doštičky (malý polomer, negatívny alebo neutrálny sklon) — pre vysokú kvalitu povrchu a kontrolu rozmerov.
• Karbid s povlakom (TiCN, Al2O3) — univerzálne, dlhá životnosť nástroja na ocele a nehrdzavejúcu oceľ.
• CBN alebo keramické doštičky — pre kalené ocele alebo suché vysokorýchlostné čelné frézovanie.

3. Ako vybrať čelnú frézu: kontrolný zoznam krok za krokom

• Určite požadovaný priemer: väčšie priemery zvyšujú posuv na otáčku (FPR) a skracujú čas cyklu, ale vyžadujú väčší výkon a tuhosť vretena.
• Prispôsobte veľkosť a triedu doštičky materiálu: vyberte si tvrdšie triedy pre prerušované rezy a triedy s povlakom pre abrazívne materiály.
• Skontrolujte limity stroja: skontrolujte, či otáčky vretena, výkon a kužeľ držiaka nástroja môžu podporovať zvolenú čelnú frézu pri cieľovej rýchlosti rezania a posuvu.
• Zvážte odvod chladiacej kvapaliny a triesok: vnútorná chladiaca kvapalina cez telo frézy zlepšuje životnosť doštičky a povrchovú úpravu, najmä na nehrdzavejúcej a titánovej.
• Vyhodnoťte vyváženie a nastavenie: čelné frézy s veľkým priemerom by mali byť vyvážené a bežať so správnym upnutím, aby sa minimalizovali vibrácie.

4. Odporúčané rezné parametre a príklady výpočtov

Parametre čelného frézovania sú typicky vyjadrené ako rezná rýchlosť (Vc, m/min alebo SFM), rýchlosť vretena (RPM), posuv na zub (fz) a hĺbka rezu (ap a ae). Použite výrobcom odporúčanú reznú rýchlosť pre triedu doštičky a materiál, potom vypočítajte otáčky za minútu a posuv, ako je znázornené nižšie.

4.1 Základné výpočty

Výpočet rýchlosti vretena z reznej rýchlosti:

RPM = (1000 × Vc) / (π × D) — kde Vc je vm/min a D je priemer nástroja v mm.

Na výpočet rýchlosti posuvu:

Posuv (mm/min) = otáčky za minútu × počet účinných zubov × fz (mm/zub). Efektívne zuby môžu byť menšie ako celkové vložky, keď dôjde k vstupu/výstupu alebo čiastočnému záberu.

4.2 Príklad: 80 mm čelná fréza na oceľ 1045

• Predpokladajme, že Vc = 200 m/min pre zvolenú doštičku z karbidu s povlakom.
• RPM = (1000 × 200) / (π × 80) ≈ 795 RPM.
• Pri použití 6 doštičiek a fz = 0,12 mm/zub, posuv = 795 × 6 × 0,12 ≈ 572 mm/min.
• Hĺbka rezu (ap) pri hrubovaní môže byť 2–4 mm a radiálny záber (ae) 50–100 % v závislosti od tuhosti frézy a stroja.

5. Stratégie obrábania a hroty prípravkov

Efektívne čelné frézovanie vyžaduje pozornosť upnutie, smer priblíženia a prekročenie. Uprednostňujte stúpavé frézovanie pre lepšiu povrchovú úpravu a dlhšiu životnosť doštičiek, keď to váš stroj a ovládač umožňujú. Použite stabilný prípravok a minimalizujte konzolový previs. Pri obrábaní tenkých alebo ohybných dielov znížte radiálny záber a použite viacnásobné prechody svetla, aby ste predišli chveniu a pruženiu.

5.1 Preskok a prejazdy

• Hrubovanie: väčšie ae (60–100 % priemeru frézy) a hlbšie ap s konzervatívnym fz na maximalizáciu úberu.
• Polofiniš: znížte ae a ap, mierne zvýšte fz, aby ste sa pripravili na dojazd.
• Povrchová úprava: malé ae a ap, jemné fz a vyššie otáčky, ak je povrchová úprava kritická.

6. Údržba, kontrola a odstraňovanie porúch

6.1 Denné kontroly

• Skontrolujte doštičky, či nedochádza k odštiepeniu ostria, tvorbe nárastov na ostrí (BUE) alebo tepelným prasklinám a vymeňte ich skôr, ako silné opotrebovanie spôsobí zlú povrchovú úpravu.
• Skontrolujte hádzanie frézy pomocou číselníka; hádzanie nad limit výrobcu vložky môže spôsobiť rýchle opotrebovanie alebo zlomenie.
• Vyčistite kanály chladiacej kvapaliny a zabezpečte, aby tlak a prietok chladiacej kvapaliny boli primerané pre zvolený typ vložky.

6.2 Bežné problémy a riešenia

• Vibrácie/chvenie – znížte previs, znížte posuv na zub, zvýšte rýchlosť vretena alebo prepnite na tuhšie nástroje.
• Slabá povrchová úprava – skontrolujte kvalitu hrany doštičky, použite stúpavé frézovanie, zvýšte otáčky za minútu alebo pridajte ľahký dokončovací prechod so zníženou ap.
• Krátka životnosť doštičky – potvrďte správnu triedu materiálu, skontrolujte chladiacu kvapalinu, znížte rýchlosť rezania, ak spozorujete opotrebovanie pri vysokej teplote.

7. Rýchla referenčná tabuľka: odporúčané štartovacie parametre