Как выбрать режущий инструмент. Инструменты радиусной обработки, V-образные граверы, фасочные и другие специальные инструменты 


В данной статье вы найдете краткое введение в различные виды режущих станочных инструментов, способы применения и советы по использованию, которые, возможно, помогут вам выбрать режущий инструмент для станка с ЧПУ.


Фасочные инструменты


19n.jpg
Фасочные инструменты 


Фасочные инструменты используются, чтобы сделать фаску (скошенный край) на кромках детали. Благодаря закругленным кромкам детали, изготовленные на станке с ЧПУ, выглядят такими «заводскими». Вы можете закруглить кромки с помощью фасочного инструмента, если он у Вас есть, или, если Вы хотите сохранить разъем на устройстве для смены инструментов, Вы можете использовать центровочное сверло.

 

Инструменты радиусной обработки


Инструменты радиусной обработки используются, чтобы наложить радиус вместо закругления кромок к краю: 
20n.jpg
Инструмент радиусной обработки

Снятие фасок часто предпочтительней, потому что при закруглении сложнее получить хорошую гладкую поверхность, и ситуация ухудшается по мере увеличения радиуса. 


V-образные граверы


V-образные граверы обычно используются для гравировки:

21n.jpg
Гравер V-образный

Простая форма граверов не позволяет использовать их для многих операций, но они будут весьма полезны для гравировки четких букв и цифр. 

Существует множество специальных режущих инструментов для особых форм, например, фрезы в форме "ласточкин хвост" и T-образные фрезы для фрезеровки пазов.


Развертка


Развертки дают возможность быстро и эффективно подрезать начисто стенки отверстия, получить гарантированно круглое отверстие определенного диаметра, с довольно высокой точностью:

22n.jpg

Сначала требуется просверлить отверстие, размер которого довольно близок к конечному, чтобы развертка сняла относительно немного материала. Если спиральное сверло или фрезерованное отверстие не позволяют получить достаточно точный диаметр и округлость отверстия, или если отверстие имеет недостаточно качественные стенки, главные альтернативы – развертка и расточка. Если отверстие слишком маленькое для расточной головки, развертка - единственный вариант.

Советы по использованию развертки 

- Используйте развертку с винтовыми канавками, если у отверстия есть шпоночный паз или нечто подобное. Винтовая канавка ляжет поперек паза, и развертку не заклинит.
- у разверток длинный хвостовик, поэтому они будут "плавать", то есть они могут отклоняться и искать центр рассверливаемого отверстия.
- развертка с винтовыми канавками может дать более качественную поверхность благодаря лучшему удалению стружки. 
- Используйте цанговый патрон или другой держатель инструмента с небольшим вылетом.
- Станки с ЧПУ используют G85 вместо цикла сверления для развертки. Циклы сверления могут ухудшить качество поверхности.

Нарезание резьбы метчиком


Фрезерные станки сверлят отверстия, используя метчики или путем резьбофрезерования. Каждый способ имеет преимущества и недостатки, но следует учитывать, что обычно нарезание резьбы метчиком быстрее и дешевле.

Типы метчиков 


23n.jpg
Накатной метчик (слева) и обычный режущий (справа)

Две главные категории метчиков - метчики роликовой (накатные) и режущей формы (обычные). Накатные метчики не производят стружку, что является большим преимуществом. В принципе, они производят резьбу холодной формовкой материала, то есть, создают более прочную резьбу. Кроме того, накатные метчики прочнее, чем режущие метчики, поэтому они менее подвержены поломкам и имеют более длительный срок службы. В основном, накатные предпочтительнее режущих метчиков, но они подходят не для любого материала. Если материал постоянно производит стружку при сверлении, он - хороший кандидат для использования накатного метчика. Еще один важный критерий - твердость. Хотя многие могут подумать, что такие метчики подходят только для алюминия, на самом деле иногда можно использовать накатной метчик для материалов с твердостью свыше 36 HRC , или около 340 ед. по Бринеллю. Фактически сюда попадает удивительно широкий диапазон материалов, включая много сталей. 

Существуют также средний и чистовой метчики. У последних имеются плоские основания для метки глухих отверстий. Будьте внимательны, глухие отверстия - печально известные причины поломки метчиков. У накатных метчиков большое преимущество при нарезании в глухих отверстиях, поскольку они не производят стружку. Если Вы можете обеспечить немного дополнительной глубины в глухом отверстии, куда не будет доставать резьба, можно также использовать режущий метчик.

Вы можете получить также другие формы режущих метчиков, например, метчик со спиральной канавкой, который значительно облегчит удаление стружки из отверстий.

Жесткое нарезание резьбы, резьбонарезные головки и плавающие патроны для метчиков

Выбрать метчик, который Вы хотите использовать - это еще не все. Вы должны правильно приспособить держатель инструмента для Вашего станка. Метчики должны вставляться таким образом, чтобы скорость подачи была синхронизирована с количеством оборотов шпинделя, в зависимости от нарезаемой резьбы. Слишком большое или маленькое значение оказывает давление на метчик и создает проблемы. Значение зависит от того, может ли Ваш станок точно синхронизировать скорость подачи с количеством оборотов шпинделя. Если да, метчик может просто зажиматься в шпинделе. В противном случае Вам нужен держатель с люфтом, чтобы метчик подавался в отверстие за счет своего вращения, по мере нарезания резьбы. Свободный ход вдоль вращающейся оси снимет давление шпинделя при сохранении скорости подачи.

Глухие отверстия нелегко получить без жесткого нарезания, потому что шпиндель может вращаться еще некоторое время после команды остановки, и будет сложно заставить его вращаться только нужное количество раз. Описанный выше держатель инструмента с люфтом может помочь, если Вы не выйдете за пределы люфта.

Два вида держателей, используемых, когда жёсткое нарезание резьбы недоступно - резьбонарезная головка и плавающий патрон.

Стандартная резьбонарезная головка: 

24n.jpg


Резьбонарезная головка  имеет зажим, фрикционную муфту, осевой свободный люфт и устройство реверса, которое автоматически меняет направление вращения, когда меняется направление подачи. Резьбонарезные головки были изначально созданы, чтобы облегчить нарезание резьбы на сверлильных станках и ручных фрезерных станках. Они могут использоваться на станках с ЧПУ, хотя они не столь распространены как жесткое нарезание резьбы и плавающие патроны. 

Стандартный плавающий патрон:

25n.jpg

Эти держатели подпружинены вдоль оси и позволяют метчику искать собственное положение по мере нарезки резьбы.

Советы по нарезанию резьбы

- Наш совет №1 – Любой ценой избегайте поломки метчика: Сверлите отверстия правильного размера, чтобы избежать чрезмерного крутящего момента на метчике. 

- Важно для новичков: Избегайте метчиков со скобяных лавок! Инструменты, изготовленные для станков, стоят не так дорого, а работают значительно лучше.

- Используйте накатной метчик, если это возможно - такой метчик более прочный (т.е. менее подвержен поломке), и резьба также выйдет прочнее. Кроме того, такие метчики не производят стружку, поэтому стружка не застрянет в глухом отверстии. Их единственный недостаток - ограниченная жесткость материала, на котором они могут использоваться.

- Рассмотрите возможность использования хорошей смазки. Вы можете поместить чашку с маслом на стол станка и запрограммировать его в g-коде так, чтобы он опускал метчик в чашку до начала работы. 

- Рассмотрите трудные отверстия с нарезанием резьбы с периодическим отводом метчика. По большей части, Вам потребуется, чтобы при жестком нарезании метчик отводился, чтобы синхронизировать его на такую же резьбу по мере того, как он входит и выходит из отверстий. Нарезание резьбы с периодическим отводом метчика используется только с режущими метчиками. Нарезание резьбы с периодическим отводом метчика является также превосходным способом удаления длинной волокнистой стружки, которая образуется при обработке пластика и некоторых других материалов .

- Для самых твердых материалов, и особенно когда стоимость сломанного метчика очень высока, рассмотрите вариант резьбофрезерования. Вероятность сломать резьбовую фрезу гораздо ниже. А если это и произойдет, она не застрянет в отверстии, что произошло бы с метчиком.

Резьбовые фрезы


26n.jpg


Мы уже упоминали выше, что для самых твердых материалов и особенно, если стоимость сломанного метчика очень-очень высока, следует рассмотреть вариант резьбофрезерования. Вероятность сломать резьбовую фрезу гораздо ниже. А если это и произойдет, она не застрянет в отверстии, что произошло бы с метчиком.

Это прекрасная причина использовать резьбофрезу вместо метчика. Резьбовая фреза - вращающийся резак в форме резьбы, который перемещается по спирали, чтобы создать или внешнюю или внутреннюю резьбу. Такие фрезы выглядят подобно метчикам, но используются совсем по-другому. С одной стороны, они меньше диаметра отверстия, поэтому имеется пространство для перемещения по спирали и извлечения, не касаясь свеженарезанной резьбы.

Существуют резьбовые фрезы с индексируемыми режущими пластинами и одной точкой и фрезы для большей резьбы:

27n.jpg

Резьбовая фреза с индексируемыми пластинами и одной точкой


Расточка 


Расточка - метод создания отверстия точного диаметра, округлости и высококачественной отделки поверхности. Он является альтернативой развертке, особенно для больших отверстий, которые нельзя рассверливать. Расточка - точный аналог токарной обработки на станке, за исключением того, что вместо заготовки вращается режущий инструмент. Как правило, расточка используется для отверстий, но есть также инструменты, которые могут производить круглые бобышки.

Есть много разных видов расточных головок. Здесь представлен выбор критериев расточных головок:

28n.jpg


Как правило, Вы сверлите, или фрезеруете начальное отверстие, а затем используете расточную головку на чистовом проходе, что снимает минимум материала, но гарантирует точность и хороший финиш поверхности. Если все это можно сделать за один проход - тем лучше. Если для этого требуется несколько проходов, работа замедлится и усложнится. Наиболее распространенные расточные головки устанавливаются для одного диаметра и фиксируются. Вы можете использовать дополнительную головку для каждого прохода. Другой вариант - так называемая "автоматическая расточная и подрезная головка".


29n.jpg

Автоматическая расточная и подрезная головка

Эти чудеса механики увеличивают диаметр путем механического соединения и поэтому могут делать несколько проходов автоматически.

Обычно не приходится прибегать к расточке. Вместо этого отверстие прекрасно фрезеруются концевой фрезой. Если только для Вашего применения не требуется действительно жёсткий допуск, например, для посадки подшипника. Тут надо исходить из требований чертежа.


Пилы и фрезы для пазов сегментных шпонок


Пилы


Пилы могут быть чрезвычайно полезны для фрезерования. Например, они могут использоваться для создания глубоких и узких щелей или для разделения отдельных частей от одного куска заготовки. Пилы для фрезерования, как правило, называются "дисковыми фрезами" и устанавливаются на валу:

30n.jpg
Дисковая фреза на валу/держателе инструмента


Важно выбрать дисковую фрезу с правильным количеством зубьев для Вашей операции. Также важно настроить правильную подачу и скорости, поскольку дисковые фрезы - довольно тонкий инструмент


Грибковая фреза (для Т-паза)


Фрезы для пазов обычно используются для вырезания небольшой щели на валу для фиксирования шпонки и для фрезеровки Т-пазов.  Фрезы для пазов отнесены здесь к пилам, потому что их подача и скорость вычисляется подобно подаче и скорости пил.


31n.jpg

Фреза для Т-образного паза


Протяжные станки

32n.jpg



Строгание.. Многие не знают, но строгальную головку можно установить в специальный кронштейн, и использовать возможность станка с ЧПУ перемещать шпиндель вверх и вниз для выполнения строгания, что поможет сэкономить много времени и средств.