/ Фрези по металу

Фрези по металу

 

Як обрати фрезу по металу: твердий сплав чи швидкорізальна сталь?

Твердий сплав не завжди кращий. У реальних умовах він може працювати гірше за HSS-Co8 або HSS-PM.

Найчастіші причини — люфти, вібрації та низькі оберти верстата.

Товарів:
Список Сітка

Коли варто звернути увагу на фрези по металу зі швидкорізальної сталі

1. Якщо верстат має люфти або вібрації

Навіть без приладів це легко перевірити.

Швидкий тест

Візуально:

  1. Закріпіть фрезу Ø12–16 мм
  2. Увімкніть шпиндель (~1000 об/хв)
  3. Подивіться на торець фрези
  • Фреза обертається “в точці” → твердий сплав можливий
  • Видно невелике биття → HSS-PM стабільніша
  • Фреза помітно “танцює” → краще HSS (ризик сколів у твердого сплаву)

Під час роботи (по звуку):

  • Рівномірний гул → твердий сплав можливий
  • Іноді “поцокує” → HSS-PM працює стабільніше
  • Постійний металевий тріск → тільки HSS

На практиці такі симптоми зазвичай відповідають люфту шпинделя від ~0.05 мм і більше.

2. Якщо швидкість різання нижча за ~60 м/хв

Твердий сплав розрахований на вищі швидкості та температуру. При низьких обертах він часто:

  • працює нестабільно
  • отримує мікросколи
  • не дає очікуваного ресурсу

Якщо у вас:

  • 1000–1600 об/хв
  • фрези Ø12–20 мм
  • верстати типу 6Р82, 6Р12, 6Р13

→ швидкість різання майже завжди нижча за 60 м/хв, і в таких умовах HSS-PM зазвичай працює краще.

На повільних верстатах часто:

  • бояться високої подачі
  • “щоб не зламати” зменшують fz
  • отримують тертя замість різання

Саме це "вбиває" карбід.

Висновок — коротко і по-чесному

  • Старий верстат + низькі оберти → HSS-PM або HSS-Co8
  • Є вібрації або люфти → HSS-PM або HSS-Co8
  • Новий жорсткий верстат + високі оберти → твердий сплав

Рекомендації стосуються обробки конструкційних сталей і чавунів:
P.1 / P.2 / P.3, нержавіючих сталей (M) та чавунів (K).
Для загартованих сталей (≈45 HRC і вище) потрібен твердий сплав або CBN.

Фрези по металу кінцеві та шпонкові зі сталі HSS-Co8 без покриття оптимально використовувати по матеріалам твердістю до 30 HRC і максимальною швидкістю різання до 40 м/хв, а з покриттям TiAlN - на швидкості 40–60 м/хв.

При твердості матеріалу 30+ HRC та/або швидкості різання 60+ м/хв – твердосплавні фрези по металу.

 

Фрези зі сталі HSS-Co8

  • для малих швидкостей до 60 м/хв, особливо на старих верстатах
  • для м'яких і середньої твердості матеріалів до 45 HRC
  • якщо є люфти та вібрації на верстаті – HSS-Co8 краще витримує удари і механічні навантаження

Фрези твердосплавні

  • для високих швидкостей різання 60+ м/хв
  • для твердих матеріалів 45+ HRC
  • якщо робочий процес стабільний, без вібрацій, на сучасному верстаті

 

Швидкість обертання (об/хв): n = (1000 ⋅  Vc) / (π ⋅ D)

  • Vc – швидкість різання (м/хв)
  • D – діаметр фрези (мм)

Орієнтовну швидкість різання для різних матеріалів вказує виробник.

 

Загальна подача (мм/хв): Fn ​= fz ​⋅ z

  • fz - подача на зуб (мм/об), зазвичай вказується виробником і залежить від типу матеріалу та інструмента
  • z — кількість зубів фрези

 

Крутний момент на шпинделі (Н·м): M = (9550 ⋅ P​) / n

  • P — потужність (кВт)
  • n — швидкість обертання (об/хв)

 

Збільшення терміну служби металоріжучого інструменту на 50% знижує витрати на виробництво на 1%.
Якщо витрати на інструмент зменшуються на 30%, це також призводить до зниження витрат на виробництво на 1%.
Збільшення параметрів різання на 20% знижує витрати на виробництво на 15%.

 

Стратегії фрезерування

LSC (Low-Speed Cutting) - звичайне фрезерування на старих радянських верстатах (6Р12, 6Р13, 6Р82, 6Р83, 676П, 675, 2А554, 2Е78)
Швидкість різання Vc: 20-100 м/хв
Охолодження вручну, емульсія

GSC (General-Speed Cutting) - стандартне фрезерування на сучасних верстатах з ЧПУ 3 осі (HAAS VF-2, DMG CMX 600V), залежно від жорсткості системи і шпинделя можуть використовуватись і для HPC
Швидкість різання Vc: 80-150 м/хв
Охолодження: емульсія, MQL

HPC (High-Performance Cutting) - високопродуктивне фрезерування з глибокими проходами на верстатах ЧПУ 3-5 осей з потужним шпинделем 15+ кВт (Hurco VMX42i, Mazak VCN-530C, Hermle C400), а якщо конструкція жорстка та інструмент оптимізований, можна і з меншою потужністю
Швидкість різання Vc: 150-250 м/хв
Охолодження: під тиском 20-70 бар, емульсія

HSC (High-Speed Cutting) - високошвидкісне тонкошарове фрезерування на швидкісних верстатах (Mikron HSM, Röders)
Швидкість різання Vc: 200-600 м/хв
Охолодження: всуху, емульсія, MQL

HHC (High-Hard Cutting) - фрезерування загартованих сталей 50+ HRC на верстатах з високою жорсткістю 5 осей (Makino V33i, Yasda YBM Vi40)
Швидкість різання Vc: 100-250 м/хв
Охолодження: під тиском 70+ бар, масло, кріоген

TSC (Trochoidal Slot Cutting) - трохоїдальне фрезерування на верстатах ЧПУ 3-5 осей з програмуванням CAM (DMG MORI DMU 50, HAAS UMC-750)
Швидкість різання Vc: 100-400 м/хв
Охолодження: під тиском, емульсія

MMM (Micro/Meso Machining або μ-milling) - мікрофрезерування (інструмент <1 мм) на високоточних верстатах (Kern Micro, Datron M8Cube)
Швидкість різання Vc: 300-1000 м/хв
Охолодження: MQL, всуху

 

Радянський парк верстатів у свої більшості має максимальну швидкість обертання шпинделя до 2000-3000 об/хв та потужність 7.5-10 кВт. Це вносить суттєві корективи до вибору інструменту.

Практично весь твердосплавний інструмент ефективно працює на швидкостях більше 80 м/хв. На малих швидкостях (20-40 м/хв) його знос тільки прискорюється.

Навіть якщо за рахунок більшого діаметра фрези (16+ мм) є можливість дати бажану швидкість різання, то виникає проблема достатнього крутного момента і ми повертаємось до питання потужності верстата.