Насадные фрезы один из наиболее широко применяемых видов дереворежущего инструмента. Они используются при плоской и профильной обработке заготовок из древесины и отличаются большим разнообразием конструктивных решений. Для их изготовления применяются быстрорежущие инструментальные стали, твердые сплавы и сверхтвердые материалы (например, алмаз)
Отличительной особенностью насадных фрез является наличие в них центрального посадочного отверстия, которым фрезы насаживают на шпиндельную оправку. Крепление должно обеспечить точное центрирование фрезы (совпадение оси фрезы с осью правки шпинделя) и надежную передачу крутящего момента (исключение возможности поворота фрезы на шпинделе).
Наиболее распространенный и простой способ крепления - непосредственная установка фрезы на шпинделе с зажимом ее гайкой, наворачиваемой на свободный конец оправки, или винтом, вворачиваемым в торец оправки. Направление резьбы зажима фрезы должно быть противоположно направлению рабочего вращения фрез для предотвращения ослабления гайки в процессе работы. Регулировку положения фрезы по высоте (вертикальное расположение шпинделя) выполняют перемещением шпинделя вверх или вниз или установкой проставочных колец между буртиком оправки и фрезой. В большинстве случаев момент трения по обоим торцам фрезы надежно фиксирует ее на шпинделе. Только при большой касательной силе резания обосновано применение шпонки для передав крутящего момента от шпинделя к фрезе. Точность центрирования фрезы при выполнении посадочного отверстия по скользящей посадке с предельным отклонением по Н7 достигает ±0,025-0,030 мм (для стандартных диаметров посадочного отверстия).
При отсутствии резьбы на оправке шпинделя фрезу можно закрепить посредством разрезных цанг. Диаметр посадочного отверстия такой цанги в исходном состоянии, как правило, на 1 мм больше диаметра оправки. Цанги устанавливаются в конические отверстия на торцах корпуса. При вворачивании одной или двух гаек происходит осевое перемещение цанг: они сжимаются и плотно охватывают шпиндель. Направление резьбы в корпусе фрезы должно быть противоположно направлению рабочего вращения фрезы. Недостатком этого способа крепления фрез является относительно высокая технологическая сложность изготовления цанг и их недостаточная надежность при эксплуатации.
Применение гидравлического зажима позволяет повысить точность центрирования и надежность закрепления фрезы на оправке. Установочная поверхность тонкостенной втулки, запрессованной в корпус фрезы, является одновременно и зажимающей. С помощью встроенного плунжера или специального насоса (шприца) давление во внутренней полости втулки, содержащей специальную жидкость, повышается. В результате стенки втулки упруго деформируются, благодаря чему осуществляется процесс самоцентрирования ее по отношению к оси шпинделя. Освобождение фрезы выполняется с помощью специального винта. Кроме фрез с устройством для гидрозажима в настоящее время выпускаются фрезы с увеличенным посадочным отверстием и специальные втулки с гидрозажимом, на которые эти фрезы устанавливаются. Существуют и станки, шпиндели которых оборудованы таким устройством.
По способу соединения лезвий с корпусом фрезы делятся на цельные, составные и сборные. Цельные насадные дереворежущие фрезы изготавливают из одной заготовки. Материал заготовки - легированная сталь. Чаще всего для изготовления таких фрез используют стали марок Х6 ВФ, 8X6 ВМФ, 8X4 В4 Ф1, реже ХВГ и 9ХС.
По форме зуба в главной секущей плоскости цельные фрезы делят на две группы:
Область применения незатылованных цельных фрез обычно ограничивается формированием пазов вдоль и поперек волокон заготовки. Это объясняется тем, что в процессе переточек происходит резкое изменение углов зуба, а также профиля обрабатываемой детали. Поэтому для получения профильных деталей более рационально использовать затылованные фрезы.
Они отличаются более сложной геометрией зубьев, и затачивают их только по плоской передней поверхности. Задняя поверхность зуба очерчена по кривой, которая получила название «спираль Архимеда». Геометрические параметры фрез (включая форму профиля) при многократных переточках хотя и не остаются постоянными, но изменяются во вполне приемлемом диапазоне. Тем не менее, технологу необходимо учесть, что диаметр этих фрез в процессе переточек уменьшается и это необходимо учитывать при настройке станков после переточек инструмента. Главным достоинством цельных фрез является их большой ресурс, а главными недостатками малая стойкость и большой расход инструментальных сталей.
Составными называют фрезы, корпуса которых изготовлены из конструкционных материалов, а лезвия из износостойких инструментальных материалов неразъемно соединены с корпусом. Так удается достичь более высокой стойкости фрез при экономном расходовании дорогостоящих инструментальных материалов (быстрорежущей стали, твердых сплавов или сверхтвердых материалов). Из ряда возможных способов неразъемного соединения лезвий с корпусом (пайка, сварка, склеивание) широкое промышленное применение нашла только пайка. Составные фрезы, как и цельные, могут быть затылованными и незатылованными и могут работать одиночно или в блоках. Области применения составных фрез остаются прежними, расширяясь в основном за счет возможности обработки твердолиственных пород. К достоинствам таких фрез следует отнести возможность длительного использования корпусов в результате замены изношенных или поврежденных пластин. Главным недостатком затылованных составных фрез является сложность технологии их изготовления, зачастую не оправдывающая увеличение стойкости инструмента.
Сборные фрезы состоят из корпуса, сменных лезвий (ножей) и устройств для закрепления и регулирования положения ножей в корпусе. В полной мере использовать преимущества сборных фрез (большой срок службы корпуса, минимальный расход инструментальных материалов, постоянство диаметра резания) и уменьшить их недостатки (опасность вылета лезвия из корпуса, усложнение конструкции фрезы, трудоемкость подготовки к работе) удается при правильном выборе типа сменных лезвий.
Во всех типах сборных фрез основное внимание следует уделять надежности крепления лезвий в корпусе. Для обеспечения работоспособности фрезы недопустимо смещение лезвия в корпусе и, тем более, его вылет. Для этой цели в настоящее время применяется целый ряд конструктивных решений, обеспечивающий высокую надежность сборного инструмента.
Сборные цилиндрические фрезы с прямыми плоскими ножами широко применяются для обработки плоских поверхностей в фуговальных, рейсмусовых и четырехсторонних продольно-фрезерных станках. В них используются тонкие стальные ножи или толстые ножи с напаянными пластинами твердого сплава, которые крепятся в корпусе с помощью клиновидных деталей различной конструкции.
Помимо плоских ножей применяются ножи специальной формы (например, Г-образной для обработки шипов и проушин).
В последнее время широкое распространение получили фрезы, лезвия которых представляют собой неперетачиваемые поворотные пластины твердого сплава. Для того чтобы обеспечить меньший расход таких пластин, цилиндрические фрезы для обработки широких плоских поверхностей оснащают набором квадратных пластин размера 12x12 или 14x14 мм, расположенных по спирали ступенчато с перекрытием («кукурузные» фрезы).
Для обработки профильных поверхностей используются плоские толстые ножи из быстрорежущей стали или твердого сплава. При этом один корпус может быть использован для изготовления деталей различного профиля. Толстые пластины зачастую имеют рифленую опорную поверхность. Современные корпуса сборных фрез имеют конструкцию крепления ножей, обеспечивающую точное их базирование по трем поверхностям и возможность точной регулировки для того, чтобы диаметр резания сохранялся постоянным.
Часто такие ножи перетачивают по плоской передней поверхности, что существенно упрощает этот процесс.
Для обработки деталей оконных и дверных блоков применяются комплекты фрез с неперетачиваемыми поворотными пластинами твердого сплава, объединяемые в блоки.
Рассмотренные выше типы фрез имеют свои достоинства и недостатки, и только тщательный экономический анализ с учетом технического анализа, включающего уточнение требований к выпускаемому изделию, расчет режимов резания, выявление его особенностей, позволяет сделать оптимальный выбор инструмента.
