Nowoczesna obróbka skrawaniem wymaga precyzyjnego doboru narzędzi frezarskich. Poznaj najważniejsze rodzaje frezów oraz ich praktyczne zastosowania w przemyśle, które pozwolą zoptymalizować procesy produkcyjne.
Narzędzia frezarskie tworzą podstawową grupę instrumentów w obróbce skrawaniem. Ich zróżnicowana budowa i konstrukcja sprawia, że należą do najbardziej uniwersalnych narzędzi przemysłowych. Różnorodność frezów wynika z potrzeby dostosowania do konkretnych operacji – od prostego kształtowania powierzchni po złożone nacinanie gwintów i kół zębatych.
W procesach CNC właściwy wybór freza determinuje:
- dokładność wymiarową elementów
- jakość wykończenia powierzchni
- wydajność procesu produkcyjnego
- ekonomiczność obróbki
- trwałość narzędzia
Czym są narzędzia frezarskie?
Frezy to wieloostrzowe narzędzia skrawające służące do usuwania materiału z przedmiotu obrabianego. Ich charakterystyczną cechą jest obecność wielu krawędzi tnących na obwodzie lub czole. Podczas pracy wykonują ruch obrotowy, a przedmiot obrabiany lub narzędzie przemieszcza się liniowo, umożliwiając formowanie określonego kształtu.
| Rodzaj freza | Główne zastosowanie |
|---|---|
| Cylindryczne | Frezowanie obwodowe i walcowe |
| Czołowe | Obróbka powierzchni płaskich |
| Kątowe | Rowki i powierzchnie pochyłe |
| Kształtowe | Złożone profile geometryczne |
Znaczenie frezowania w obróbce skrawaniem
Frezowanie wyróżnia się na tle innych metod obróbki skrawaniem dzięki możliwości kształtowania szerokiej gamy form i konturów. Ta wszechstronność sprawia, że metoda ta znajduje zastosowanie w produkcji zaawansowanych komponentów.
Technologia CNC w frezowaniu umożliwia osiągnięcie wysokiej precyzji przy zachowaniu wydajności. Procesy te są fundamentalne w branżach:
- motoryzacyjnej
- lotniczej
- medycznej
- elektronicznej
- narzędziowej
Rodzaje narzędzi frezarskich
Narzędzia frezarskie różnią się konstrukcją i przeznaczeniem, co pozwala na ich optymalne wykorzystanie w konkretnych operacjach. Podstawowy podział obejmuje frezy walcowe, czołowe, trzpieniowe, tarczowe oraz specjalistyczne.
Frezy walcowe i ich zastosowania
Frezy walcowe posiadają ostrza rozmieszczone na powierzchni bocznej, co umożliwia efektywną obróbkę płaskich powierzchni i prostopadłych krawędzi. Sprawdzają się szczególnie w obróbce metali ciężkich, zapewniając wysoką jakość powierzchni.
Frezy czołowe i ich charakterystyka
Frezy czołowe charakteryzują się umieszczeniem noży skrawających w części czołowej. Ta konstrukcja umożliwia bezpośrednie zagłębianie się w materiał, co jest szczególnie przydatne przy frezowaniu płaszczyzn, rowków i gniazd.
Wyróżniamy trzy główne warianty frezowania czołowego:
- pełne – szerokość frezowania równa średnicy narzędzia
- niepełne symetryczne
- niepełne niesymetryczne
Frezy trzpieniowe do rowków i kanałków
Frezy trzpieniowe to specjalistyczne narzędzia frezarskie niezbędne przy wykonywaniu zamkniętych rowków i kanałków. Ich unikalna konstrukcja pozwala na tworzenie struktur szerszych niż średnica samego narzędzia, umożliwiając wykonanie tzw. kieszeni. Dzięki swojej budowie mogą tworzyć rowki o różnorodnych kształtach – prostych, zakrzywionych lub ustawionych pod kątem.
- Frezy typu N – wyposażone w ostrza spiralne pod kątem 30 stopni, przeznaczone do obróbki stali konstrukcyjnej i metali krótkowiórowych
- Frezy typu NRF – charakteryzujące się płaskimi rozdzielaczami wiórów
- Frezy typu NH – posiadające ostrza spiralne ustawione pod kątem 45 stopni
Geometria ostrzy i materiały narzędzi
Geometria ostrzy narzędzi frezarskich wpływa bezpośrednio na jakość obrabianej powierzchni, trwałość narzędzia oraz możliwości jego zastosowania. Od prostych krawędzi tnących w frezach walcowych po złożone kształty w narzędziach specjalistycznych – każdy typ frezu posiada charakterystyczny układ ostrzy.
W projektowaniu narzędzi frezarskich istotną rolę odgrywa dobór materiału. Współczesne frezy produkowane są z różnorodnych stopów i kompozytów, dostosowanych do konkretnych zastosowań. Materiał musi zachować twardość i odporność na ścieranie w wysokich temperaturach, jednocześnie wykazując odpowiednią wytrzymałość mechaniczną.
Podział narzędzi według kształtu i geometrii
| Typ freza | Charakterystyka | Zastosowanie |
|---|---|---|
| Walcowe | Ostrza na powierzchni obwodowej | Obróbka płaskich powierzchni i krawędzi prostopadłych |
| Walcowo-czołowe | Ostrza na obwodzie i czole | Jednoczesna obróbka płaszczyzn i obrzeży |
| Tarczowe trzystronne | Ostrza proste | Wykonywanie płytkich lub wąskich rowków |
| Kątowe | Specjalna geometria ostrzy | Rowki trapezowe i kątowe |
Materiały używane w narzędziach frezarskich
- Węglik spiekany (HM) – wysoka twardość i odporność na ścieranie, idealne do obróbki stali
- Stal szybkotnąca (HSS) – ekonomiczne rozwiązanie do obróbki miękkich materiałów
- Stal kobaltowa (HSS-E/HSS-Co) – zwiększona wytrzymałość termiczna i odporność na zużycie
- Stal proszkowa (PM) – uniwersalne zastosowanie w obróbce metali i tworzyw sztucznych
- Płyty diamentowe (PKD/DIA) – najwyższa trwałość, do obróbki trudnych materiałów
Zastosowania narzędzi frezarskich
Narzędzia frezarskie znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle obróbczym. Ich różnorodna konstrukcja umożliwia realizację wielu procesów – od podstawowej obróbki płaszczyzn, przez wykonywanie rowków, aż po nacinanie gwintów i produkcję kół zębatych.
Frezowanie płaszczyzn i rowków
Do frezowania płaszczyzn najczęściej stosuje się głowice frezarskie o kącie przystawienia 45º. Przy większych powierzchniach sprawdzają się frezy czołowe o dużej średnicy, natomiast przy mniejszych detalach – frezy trzpieniowe zapewniające precyzyjniejszą obróbkę.
W przypadku rowków dominują frezy trzpieniowe palcowe, szczególnie efektywne przy obróbce krótszych i płytszych rowków oraz kieszeni. Do głębszych rowków stosuje się specjalistyczne frezy do obróbki zgrubnej z geometrią ostrzy ułatwiającą odprowadzanie wiórów.
Frezowanie gwintów i kół zębatych
Frezowanie gwintów to zaawansowana technika obróbki, która przewyższa tradycyjne metody gwintowania pod wieloma względami. Proces umożliwia wykonanie precyzyjnych gwintów w materiałach o zróżnicowanej twardości przy użyciu specjalistycznych frezów gwintowych. Narzędzia te sprawdzają się zarówno przy tworzeniu gwintów wewnętrznych, jak i zewnętrznych, a ich główną zaletą jest możliwość wykonania pełnego gwintu podczas jednego przejścia.
W produkcji kół zębatych wykorzystuje się dwa podstawowe typy narzędzi frezarskich:
- Frezy krążkowe – idealne do wytwarzania kół koronowych i precyzyjnego kształtowania zębów
- Frezy ślimakowe – przypominające konstrukcyjnie duży gwintownik, szczególnie wydajne w produkcji seryjnej
- Przeciągacze i dłutaki Fellowsa – stosowane głównie przy wykonywaniu kół o uzębieniu walcowym wewnętrznym
| Typ obróbki | Narzędzie | Zastosowanie |
|---|---|---|
| Gwinty zewnętrzne | Frez gwintowy | Wykonywanie gwintów na wałkach i powierzchniach zewnętrznych |
| Gwinty wewnętrzne | Frez gwintowy | Nacinanie gwintów w otworach |
| Koła zębate zewnętrzne | Frez ślimakowy | Seryjna produkcja kół zębatych |
| Koła koronowe | Frez krążkowy | Precyzyjne kształtowanie zębów |
Frezowanie kół zębatych wymaga zastosowania specjalistycznych obrabiarek CNC, które zapewniają precyzyjne sterowanie ruchem narzędzia względem obrabianego przedmiotu. Ta metoda produkcji gwarantuje wysoką dokładność wykonania i powtarzalność wymiarów.
