Nové typy nástrojů pro frézování, frézovací hlavy, rozdělení frézek podle konstrukce
Obráběč kovů 1.
Pavel Rožek
2010
1
Obsah : 1. Frézování ............................................................................................................................................ 3 2. Frézovací nástroje............................................................................................................................... 3 2.1 Materiály břitů fréz............................................................................................................................ 5 2.2 Opotřebování frézovacích nástrojů................................................................................................... 6 2.3 Druhy opotřebení břitů fréz .............................................................................................................. 7 3. Upínání fréz ........................................................................................................................................ 8 4. Dělení druhů fréz ................................................................................................................................ 8 5. Rozdělení frézek podle konstrukce .................................................................................................... 9 5.1 Druhy frézek .................................................................................................................................... 10 Výběr z katalogu ISCAR......................................................................................................................... 10 Použitá literatura : ............................................................................................................................... 26
2
1. Frézování Frézování je strojní třískové obrábění kovů vícebřitým nástrojem, kde hlavní pohyb (rotační) koná nástroj a vedlejší pohyb (přísuv, posuv) obrobek. Klasicky probíhá ve třech osách, ve více než třech osách pracují víceosá obráběcí centra. Frézovací stroj se nazývá frézka, frézovací nástroj fréza. Frézování se dělí na sousledné, kdy se nástroj otáčí ve směru pohybu stolu s obrobkem a nesousledné, kdy je tomu opačně. Při otáčení frézy dochází při jejím současném posouvání ve směru kolmém k ose rotace k odběru materiálu. Při frézování se používá řezná kapalina, podobně jako při vrtání nebo soustružení. Při přerušovaném řezu kolísá řezná síla i teplota břitu. Na rozdíl od vrtání a soustružení jsou při frézování náklady na nástroje (frézy) a jejich broušení na nástrojové brusce mnohem větší.
2. Frézovací nástroje Frézovací nástroje nazýváme ve většině případů frézy. Frézy je možné rozdělovat podle druhu upnutí (nástrčné a stopkové), podle uspořádání a tvaru břitů nebo břitových destiček (hrubovací nebo dokončovací frézy) nebo podle tvaru obráběných ploch rozlišujeme například čelní frézy, rohové frézy, drážkové frézy nebo kopírovací frézy.
Obr.1:
Skupiny použití fréz (pro různé materiály) N, H a W se liší u stopkových fréz podle úhlu čela a podle šroubovice břitů.
Obr.2:
HSS hrubovací frézy - vytvářejí krátké tlusté třísky, které se dobře odvádějí a pracují s relativně malými řeznými silami. Vroubkované břity se zaobleným profilem se hodí k hrubování. Kombinovaný profil s rovnými vršky profilu se dá dobře použít k hrubování i k hlazení. Frézy bez profilovaného tvaru břitů vytvářejí hladký povrch, ale široké třísky. Podle profilu břitů se rozlišují frézy s přímými břity, se skosenými břity a se šroubovitými břity. Šroubovitým stočením břitů vznikají při frézování axiální síly, které se mohou vyrušit při střídavém zešikmení. Šroubovice je většinou pravotočivá, aby drážky odváděly při otáčení frézy doprava třísky směrem od obráběné plochy. Velký úhel šroubovice drážek umožňuje záběr více břitů současně. Průběh řezné síly je pak rovnoměrný a chod frézky je klidnější.
Obr.3:
2.1 Materiály břitů fréz Rychlořezná ocel (HSS) má oproti slinutým karbidům (SK) vyšší houževnatost a pevnost hran, což umožňuje vytvářet menší úhel břitu (větší úhel čela), kterým je možné odebírat tenčí třísky. Celistvé SK nebo cermetové (karbid titanu + nitrid titanu) nástroje mají větší houževnatost a delší trvanlivost.
Frézy s břitovými destičkami – břitové destičky ze slinutých karbidů, které jsou většinou povlakované, umožňují použití fréz pro téměř všechny práce včetně rychlostního i tvrdého frézování, a také frézování na sucho. Břitovými destičkami z nitridové keramiky (většinou z nitridu křemíku) je možné frézovat kalené ocelové a litinové díly. Břitové destičky s vrstvou obsahující zrnka polykrystalického diamantu (DP) umožňují frézovat lehké kovy, měď a termoplasty velkou řeznou rychlostí při velmi dobré kvalitě obrobeného povrchu. Břitové destičky s vrstvou kubického nitridu boru (BN) se hodí k frézování kalené oceli a k dokončovacímu frézování šedé litiny při velké řezné rychlosti.
2.2 Opotřebování frézovacích nástrojů Při obvodovém frézování pracují jednotlivé břity frézy vždy v režimu přerušovaného řezu, tedy i v režimu přerušovaného zahřívání v záběru. Střídavé zahřívání a ochlazování způsobuje kolísání břitů. Při každém zaříznutí břitové destičky do materiálu dochází k rázovému zatížení. Leží-li osa rotace frézy mimo obrobek, narážejí břity do materiálu hranami a může dojít k vylomení hrany břitu. Prochází-li osa frézování obrobkem, zachycuje náraz čelo břitu. Také při výstupu břitu ze záběru dochází k rázové změně napětí a v destičkách z příliš tvrdého a křehkého materiálu se mohou utvořit praskliny.
Obr.4:
2.3 Druhy opotřebení břitů fréz S rostoucím opotřebením nástroje se zhoršuje kvalita opracovaného povrchu a při opotřebení hřbetu nástroje se mění rozměr opracovaného dílu, protože se mění rozměr nástroje. - Při zlomení břitové destičky se musí frézování hned zastavit. Ke zlomení dochází u křehkých břitových destiček, při přetížení při velkém posuvu nebo při chybném upevnění destičky na tělese frézy. - K vylamování hran dochází u velmi tvrdých a křehkých destiček. Příčinou může být velká řezná síla, kolísání teploty, nevýhodná poloha frézy vzhledem k obrobku, nebo malý úhel břitu. - Opotřebení hřbetu nelze zanedbat a bývá zvláště veliké při podobnosti materiálu břitu s materiálem obrobku, například při opracování ocelových dílů nástroji z rychlořezné oceli. - Vymílání povrchu nástroje může být způsobené tvrdým povrchem surových odlitků se zbytky strusky nebo tvrdým povrchem výkovků. Vymílání zvyšuje nebezpečí vylomení hrany. - Nárůstek na ostří se tvoří při opracování oceli nepovlakovanými HSS nebo SK nástroji navařováním drobných třísek. Použitím povlakovaných nástrojů se tento problém odstraní. - Hřebenové trhliny jsou malé trhliny kolmé k hraně ostří. Jsou způsobeny kolísáním teploty, které způsobuje roztahování a smršťování materiálu.
Obr.5:
Obr.6:
3. Upínání fréz Upínací systém tvoří rozhraní mezi nástrojem a strojem a ovlivňuje přesnost opracování výrobků. Požadavky na upínací systém: - souosost frézy a vřetena, zajišťující běh bez házení - opakovatelná přesnost upnutí při výměně nástrojů - pevnost proti axiálním silám a proti protočení - vhodnost pro vysoké otáčky - Strmý kužel (SK) se vzhledem k poměrně velkému sklonu lehce nasazuje i lehce uvolňuje. Jeho hlavní nevýhodou je malá tuhost uložení a nejistá axiální poloha. Velké rozšíření strmého kuželu přetrvává kvůli velkému počtu frézek, které mají pouze toto upínání. - Upínací kužel HSK splňuje požadavky na spolehlivé a přesné upnutí frézy lépe než strmý kužel. Čelní doraz zajišťuje polohu nástroje a upínací rozpěrný trn s kuželovou rozpínací dutinou vycentruje a pak fixuje dutou stopku nástroje. - Frézovací trny pro nástrčné frézy se hodí pro upínání fréz s válcovou dírou a podélnou nebo příčnou drážkou. Pro frézy s válcovou stopkou se používá kleštinové upínací pouzdro. - Frézovací trny slouží k upínání válcových a kotoučových fréz při obvodovém frézování na horizontálních frézkách. Točivý moment se přenáší pomocí pera a poloha nástrojů je vymezena kroužky. Kvůli omezení průhybu trnu při velkých řezných silách je konec trnu uložen v ložisku podpěrného ramene. Fréza se umísťuje co nejblíže k vřetenu.
4. Dělení druhů fréz - Rozdělení podle způsobu upnutí - stopkové - s kuželovou stopkou - s válcovou stopkou - nástrčné - oba druhy mohou být - válcové - tvarové - Rozdělení podle tvaru hlavy - kulové - válcové - stromové - kuželové - tvarové (frézují podle typu hlav)
- Rozdělení podle obráběcí plochy frézy - obvodové - celoplošné - kombinované - Rozdělení podle materiálu - tvrdokov (kvalitnější a vyšší životnost) - HSS rychlořezná ocel - SK – břity ze slinutých karbidů - s výměnnými destičkami (ty mohou být ze všech používaných řezných materiálů, většinou jsou připevněny pomocí šroubku) - Rozdělení podle způsobu výroby frézy - odléváním - frézováním - podsoustružováním
5. Rozdělení frézek podle konstrukce Frézka je obráběcí stroj určený k obrábění, které se nazývá frézování. Pomocí frézky se obrábí rovinné, tvarové a při použití zvláštního příslušenství i rotační plochy a závity. Hlavním rotačním nástrojem, který používá frézka je fréza, jedná se obvykle o nástroj rotačně souměrného tvaru s více břity. Obráběná součást (hmotné těleso) se nazývá obrobek, ten pak obvykle nevykonává žádný rotační pohyb (za účelem ubírání třísky, z hlediska další osy přísuvu ano). Jeho pohyb bývá nerotační a bývá prováděn prostřednictvím mechanického posuvu, který může být prováděn i ručně nebo strojně. Strojní pohyb, respektive posuv obrobku, pak může probíhat hned v několika rovinách současně. Strojní posuv může být předem programován a může být řízen počítačem.
5.1 Druhy frézek - Podle osy vřetene - horizontální (vodorovné) - vertikální (svislé) - univerzální - Podle konstrukce - konzolová - nástrojářská - portálová - odvalovací - na závity
Obr.7:
Výběr z katalogu ISCAR
Obr.8: Upínání nástroje – modulární systém
Obr.9: Způsob označování
Obr.10: Celokarbidové stopkové frézy
Obr.11: Způsob označování závitových destiček
Obr.12: Čelní nástrčné frézy
Obr.13: Další nástroje pro čelní frézování
Obr.14: Kopírovací nástroje
Obr.15: Zapouštěcí frézy plunger
Obr.16: Nástroje pro obrábění hliníku
Obr.17: Kotoučové drážkové frézy
Obr.18: Příklady použití kotoučových fréz v praxi
Obr.19: Prořezávací kotoučové frézy
Obr. 20: Použití kotoučové frézy v praxi
Obr.21: Frézovací destičky
Obr.22: Popis frézovací destičky
Použitá literatura : 1. DILLINGER, Josef a kol.: Moderní strojírenství pro školu i praxi, 1.vydání, EuropaSobotáles cz., Praha 2007, 612 str., ISBN 978-80-86706-19-1. 2. Kompletní katalog nástrojů ISCAR – Nástroje rotační 2008 3. LEINVEBER, Jan; VÁVRA, Pavel: Strojnické tabulky, 3.vydání, Albra, Úvaly 2006, 908 str., ISBN 80-7361-011-6. 4. internetové str.
