Фрезы по нержавейке

Твердосплавные концевые фрезы — это режущий инструмент для фрезерных станков, предназначенный для обработки материалов, включая нержавеющую сталь. Такие фрезы изготавливают из твердого сплава, что обеспечивает высокую износостойкость. Концевые фрезы используют для обработки пазов, уступов, плоскостей и контуров. Для нержавеющей стали их конструкция учитывает особенности материала: высокую вязкость, склонность к нагреву и налипанию стружки. Специальный угол заточки и форма зубьев снижают нагрузку на инструмент и предотвращают перегрев.

Фрезы классифицируются:

1. По числу зубьев: 2, 3, 4, 6. Меньше зубьев — выше производительность, больше зубьев — чище поверхность.

2. По назначению: для черновой обработки (грубое снятие материала) и чистовой (тонкая обработка с высокой точностью поверхности).

3. По типу хвостовика: цилиндрический (для большинства патронов) и конус Морзе (для старых станков или специальных креплений).

4. По покрытию: TiN (нитрид титана, базовая защита), TiAlN (высокая термостойкость), AlCrN (для экстремальных условий и вязких материалов).

Преимущества

- Высокая износостойкость благодаря твердому сплаву.

- Устойчивость к температурам за счет покрытий.

- Специальная геометрия снижает риск поломки при работе с вязкой нержавейкой.

- Широкий выбор размеров и характеристик под разные задачи.

Недостатки

- Высокая цена по сравнению с фрезами из быстрорежущей стали.

- Хрупкость — при неправильной эксплуатации или ударах фреза может расколоться.

- Требовательность к режимам резания: неверные настройки приводят к быстрому износу.

Основные характеристики

1. Диаметр фрезы (1–20 мм): определяет ширину обработки. 

2. Длина рабочей части (10–100 мм): влияет на глубину обработки. Длинные фрезы менее жесткие, их нельзя перегружать.

3. Число зубьев (2–6)

4. Угол заточки: меньший угол дает чистую поверхность, больший — высокую стойкость.

5. Материал: твердый сплав (WC-Co, карбид вольфрама с кобальтом и другими добавками) обеспечивает прочность.

6. Покрытие: защищает от износа и нагрева.

7. Тип хвостовика: обычно цилиндрический

- Диаметр и длина рабочей части: соответствие задачи и возможностям станка.

- Число зубьев: для черновой обработки выбирайте 2-3 зуба, для чистовой — 4-6.

- Угол заточки: для нержавейки оптимальны средние значения (около 40-45°), чтобы балансировать стойкость и качество поверхности.

- Покрытие: для высоких температур и вязкости материала подходят TiAlN или AlCrN.

- Тип хвостовика: должен совпадать с патроном станка.

- Режимы резания: производитель указывает рекомендуемые скорости и подачи, их нужно строго соблюдать.

- Назначение фрезы: черновая или чистовая обработка влияет на выбор геометрии и параметров работы.

 Ответы на вопросы

Для нержавейки чаще всего подходит угол заточки 45°. Он обеспечивает баланс между стойкостью инструмента и качеством обрабатываемой поверхности. Меньший угол (30°) дает более чистую поверхность, но фреза быстрее изнашивается из-за меньшей прочности кромки. Больший угол (55°) повышает износостойкость, но снижает качество обработки, что критично при чистовых операциях. Оптимальный выбор зависит от типа обработки: для черновой можно взять 45-55°, для чистовой ближе к 30-45°.

Скорость резания (м/мин или об/мин) и подача (мм/зуб) зависят от материала, диаметра фрезы и типа обработки. Для нержавеющей стали скорость резания обычно ниже, чем для углеродистых сталей, из-за высокой вязкости и нагрева. Ориентировочные значения: 20-40 м/мин для черновой обработки и 15-30 м/мин для чистовой. Подача на зуб: 0,02-0,05 мм для чистовой и 0,05-0,1 мм для черновой. Конкретные параметры указаны в документации от производителя фрезы и станка. Расчет скорости в оборотах: (скорость резания × 1000) / (π × диаметр фрезы). Учитывайте мощность станка и жесткость крепления детали — слабый станок или вибрации требуют снижения параметров.

Да, но с оговорками. Фрезы для нержавейки рассчитаны на вязкие и твердые материалы, поэтому подходят для обработки легированных сталей, титановых сплавов или некоторых видов чугуна. Однако для мягких материалов (алюминий, медь) или очень твердых (закаленные стали) геометрия и покрытие могут быть неоптимальны. Для алюминия зубья забиваются из-за липкой стружки, а для закаленных сталей фреза изнашивается из-за недостаточной твердости. Если использовать для других материалов, подбирайте режимы резания осторожно, чтобы избежать перегрева или поломки.

Твердые сплавы для нержавеющей стали должны сочетать высокую твердость и ударную вязкость. Чаще всего применяют сплавы на основе карбида вольфрама (WC) с содержанием кобальта (Co) 6-10%. Марки, такие как K10-K20 (по ISO), подходят для нержавейки: K10 обеспечивает твердость для чистовой обработки, K20 более вязкий для черновой. Некоторые производители предлагают специализированные сплавы с добавками (например, тантал или ниобий) для повышения термостойкости. Выбор марки зависит от типа нержавейки: для аустенитных (304, 316) лучше K20, для мартенситных (420) подойдет K10.

В большинстве случаев да, смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) необходима. Нержавеющая сталь сильно нагревается при обработке, что ускоряет износ фрезы и вызывает прижоги на детали. СОЖ снижает температуру, улучшает отвод стружки и предотвращает налипание материала. Используйте эмульсии (масло с водой) или специальные составы для нержавейки. Однако при обработке на низких скоростях или с современными покрытиями (TiAlN, AlCrN) можно работать всухую, если станок и фреза допускают высокие температуры. Всегда проверяйте рекомендации производителя.

Стружколом — это форма зуба фрезы, которая дробит стружку на мелкие части для лучшего отвода. Для нержавейки подходят стружколомы с положительным передним углом и узкой зоной контакта. Они формируют короткую, легко удаляемую стружку, что снижает риск забивания и перегрева. Тип стружколома часто обозначают как "HR" (high rake) или указывают в документации как "для вязких материалов". Для аустенитных сталей (304, 316), склонных к длинной стружке, стружколом обязателен. Для мартенситных сталей с хрупкой стружкой можно обойтись без выраженного стружколома.

Прижоги и налипание возникают из-за высокой температуры и вязкости нержавейки. Чтобы этого избежать:  

- Используйте СОЖ для снижения температуры и трения.  

- Подберите правильные режимы резания: не превышайте скорость, чтобы избежать перегрева, и обеспечьте достаточную подачу, чтобы стружка не застревала.  

- Выберите фрезу с подходящим покрытием (TiAlN или AlCrN), которое снижает трение и налипание.  

- Убедитесь, что стружка эффективно удаляется: фреза должна иметь правильную геометрию зубьев (винтовая линия и стружколом).  

- Регулярно очищайте фрезу от остатков материала, особенно после длительной работы.  

- Избегайте вибраций, так как они увеличивают нагрев: закрепляйте деталь и станок жестко. Соблюдение этих мер продлит срок службы инструмента и улучшит качество обработки.