ериалов создало проблему обработки без ущерба их свойствам. В современных условиях, когда имеет место конвейерные технологические процессы, происходящие на высоких скоростях, этот вопрос становится особенно актуальной. Вопрос был решен при помощи специальных фрез.
В общем такая фреза представляет собой инструмент, предназначенный для механической обработки композитов. Сложность воздействия на этот тип материалов состоит в том, чтобы при фрезеровке есть вероятность разрыва отдельных волокон и повреждения отдельных слоев. Поэтому фрезы должны иметь конструкцию, которые бы исключали данные факторы или сводили их к минимуму.
Для этого используются разные подходы к конструированию инструмента. Например, высота основания режущей части должна быть не менее 3 мм. Это позволяет получать неполный раскрой материала. Как следствие, можно сгибать композиты при минимальной остаточной деформации.
Не менее важное значение имеет геометрия зуба. Значения углов выбираются в зависимости от типа фрезы и свойств обрабатываемого материала. В целом величина переднего рабочего угла изменяется в диапазоне от 20 до -10°. Меньшие значения принимаются при обработке композитов на основе сталей с большой прочностью. Значение заднего угла может варьироваться в пределах от 5 до 30°. Правильный выбор данных углов вместе с остальными упомянутыми факторами влияет на качество обработки.
В настоящее время известны концевые и дисковые фрезы для обработки композитных материалов. Целесообразно рассмотреть их по отдельности.
Инструмент концевого исполнения состоит из рабочей части и хвостовика. В свою очередь, на первом расположены зубья и канавки. Со стороны хвостовика осуществляется крепление на шпинделе станка. Хвостовик обычно имеет цилиндрическую форму.
Угол заточки режущей кромки может быть 90 или 135°. Для удаления стружки из области резки выполняются канавки, выточенные под углом. Поверхность канавки чаще всего имеет форму сегмента сферы.
Сам корпус фрезы изготовляется из инструментальной стали. Затем в него путем впаивания монтируются твердосплавные пластины. Использование таких пластин обусловлено жесткими требованиями к обработке композитов. В частности, для обеспечения чистоты поверхности среза.
Для раскроя композитных панелей толщиной более 4 мм могут использоваться однозубые фрезы с винтовой канавкой. При этом рекомендуется делать выбор в пользу инструмента с выбросом стружки вниз. Как известно, это позволяет избежать проблем с вырывами частей заготовки.
Традиционно у такой фрезы винтовая канавка имеет угол наклона 35°. Для увеличения скорости выброса размер шага винта укорачивается ближе к концу фрезы.
Дисковая фреза для композита представляет собой зубчатое колесо. На зубьях имеются пластины, как правило, из твердого сплава. Число зубьев варьируется от четырех до шести. Их профиль может иметь конусную, дугообразную или прямую формы.
Угол наклона зубьев может иметь значения от 10 до 20°. Для более надежного крепления на шпинделе станка или ручного фрезера высверливаются симметричные относительно оси отверстия под болты. Это также позволяет уменьшить показатели торцевого и радиального биения.
Применение специальных фрез по композитам
Обработка фрезами этого типа востребована в следующих сферах деятельности:
- рекламное производство;
- авиа-, космическая промышленность;
- мебельное производство.
В рекламе в основном применяются для изготовления объемных букв и фасадов. В авиастроении этот инструмент используются для обработки алюминиевых композитов, многослойных сотовых панелей и углепластика. Им также осуществляется гравировка на поверхности материала.
Разновидности специальных фрез по композитам
Как уже было упомянуто выше, эти фрезы бывают дисковыми и концевыми. В свою очередь, первые могут подразделяться по типу крепления пластин на фрезы со съемными или напайными пластинами. Вторые условно можно разделить по профилю основания зубьев. Здесь известны V-, U- образные фрезы.
Дисковая фреза с напайными пластинами
В такой фрезе твердосплавные пластины впаяны в зубья. Это позволяет обеспечить отличную передачу вращающего момента от шпинделя к режущей кромке. Также в целом улучшается качество обработки вследствие уменьшения биения инструмента. В основном используется для фрезерования композитов высокой твердости. Однако такой инструмент стоит недешево. При затуплении режущих кромок приходится заменять всю фрезу.
Дисковая фреза со съемными пластинами
Данная фреза была разработана для удешевления стоимости механической обработки. В нем прямоугольные пластины выполнены съемными и закрепляются при помощи крепежных элементов. Особенностью такой пластины является то, что в ней можно выточить до четырех рабочих поверхностей. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации одной фрезы.
Кроме того, есть модификации этого инструмента с тангенциальным расположением пластин. Значения угла наклона выбирается в диапазоне от от 5 до 11°. Такая конструкция позволяет повысить прочность фрезы в целом.
V-, U- образные концевые фрезы
Такие фрезы используются для фрезеровки пазов на композите для последующего его сгиба. Для этого профиль зубьев у них выполнены в форме букв V и U. Хвостовик у них, как правило, цилиндрический.
Первые могут иметь угол режущей кромки 90° или 135°. При данной форме можно получать сгибы до 90°. Для получения более острых углов сгиба применяются U-образные фрезы. Канавка для удаления стружки в V-образной фрезе выполняется под радиусом. В то время как в U-образной, она выточена под прямым углом.
Композит является достаточно специфическим материалом, поэтому для обеспечения хорошего качества обработки необходимо постоянно отслеживать состояние режущих кромок. Также в связи с этим, необходимо быстро удалять стружку с области резки. В обратном случае, материал может растрескаться по линии сгиба.
Обработка происходит при высоких скоростях вращения фрезы и поэтому имеется необходимость охлаждения инструмента. Это осуществляется при помощи охлаждающих жидкостей в случае заготовок из металла. Если композит произведен из синтетических материалов, то достаточно обеспечить подачу сжатого воздуха.
Целесообразность выбора в пользу дисковой или концевой фрезы зависит от материала композита и размеров обрабатываемой поверхности. Дисковые больше подходят для обработки длинных плоскостей и пазов, а также заготовок из стального и алюминиевого композитов. В то же время концевые находят применение при фрезеровании композитов из пластика.
