В качестве режущего инструмента на фрезерных станках с ЧПУ используются фрезы. Несмотря на конструктивное разнообразие, каждая фреза имеет режущие лезвия (зубья), взаимодействующие с обрабатываемой поверхностью заготовки. Для закрепления в патроне станка служит хвостовик фрезы. Хвостовик может крепиться к зубчатой части сваркой (или другими крепёжными элементами — винтами, болтами, клиньями и пр.), или представлять единое целое с режущей частью (тогда фреза называется цельной). В скоростных автоматических станках с ЧПУ предпочтение отдаётся цельным концевым фрезам с цилиндрическим или коническим хвостовиком — для быстрого и надёжного закрепления в патроне шпинделя. Материалом для изготовления фрез служит быстрорежущая сталь, металлокерамика, а также твёрдые сплавы с алмазным напылением.
Принцип обработки
При взаимодействии инструмента с заготовкой зубья фрезы снимают стружку с обрабатываемой поверхности. Специальные канавки вдоль тела фрезы способствуют отводу стружки из области резания. Нетрудно догадаться, что взаимное расположение зубьев и их геометрия оказывают решающее влияние на качество обработки поверхности, скорость резания и стойкость к износу самой фрезы. А также на величину потерь на трение и нагрев, а, следовательно, энергетические затраты на обработку и конечную стоимость готового изделия. Поэтому для каждого типа заготовки (деревянной, металлической, пластиковой, из оргстекла или камня) используются специальные фрезы.
Виды фрез
Разнообразные типы фрез можно классифицировать по группам, взяв за базис один из следующих признаков.
По конструктивным особенностям:
- Цельные — когда хвостовик фрезы и её режущая часть изготовлены как единое целое из одного материала;
- Составные фрезы отличает прочная зубчатая часть (инструментальная сталь) приваренная к хвостовику из конструкционной стали. К этой же группе относят фрезы с напаянными на корпус зубьями из инструментальной стали;
- Сборные — как отмечалось выше, зубчатая часть таких фрез механически крепится к хвостовику.
По геометрии:
- Цилиндрические;
- Торцевые;
- Концевые;
- Конические;
- Гравировальные;
- Алмазные;
- Червячные и т. д.
По виду обрабатываемой заготовки — бывают специализированные фрезы по дереву, стали, пластичным металлам (медь, алюминий), оргстеклу или камню и т. д. В этом случае отличия в основном касаются материала режущей части фрезы (в зависимости от твёрдости заготовки), а также конструкции канавок для отведения стружи (исходя из характера стружки — пластичная, хрупкая, крупная или мелкая и т. д.).
Особенности инструмента для современных станков с ЧПУ
Главными достоинствами автоматизированных станочных комплексов является их высокая производительность, точность обработки и удобство в эксплуатации. Обеспечение этого невозможно без использования соответствующего инструмента, к которому также предъявляются строгие требования. Для работы на станках с ЧПУ в основном применяют цилиндрические концевые фрезы — твёрдосплавные или алмазные. Такие фрезы обладают повышенной жёсткостью и износостойкостью, противостоят вибрации при вращении и обеспечивают высокую точность и скорость резания. Конструктивные исполнения фрез довольно разнообразны. Ниже приведены самые распространённые типы с указанием особенностей и областей применения.
| Тип режущего инструмента | Конструктивные особенности | Обрабатываемый материал | Примечание |
| Концевые однозаходные | Одна режущая кромка, заточка наклонная | Твёрдые или вязкие материалы (пластик, акрил и т.п.) | Оптимизированы для высокоскоростной обработки; обеспечивают малую шероховатость обрабатываемой поверхности |
| Концевые двухзаходные | Две режущие кромки, острый зуб | Хрупкие материалы, образующие мелкую стружку (дерево, оргстекло, «композиты», некоторые сорта пластика) | Хорошо справляются с отводом мелкой стружки, однако толщина материала, снимаемого за один проход, ограничена |
| Спиральные однозаходные | Одна режущая грань, наклонная заточка | Пластики, ПВХ, акрил | Предназначены для высокоскоростной обработки; форма канавки специально предназначена для образования длинной стружки – с целью самомочистки фрезы и повышению её долговечности. По классу твёрдости выделяют типы N, A, AA. |
| Спиральные двухзаходные сферические | Две режущие кромки, форма зуба скруглённая («сферическая») | Применяются для нанесения гравировки (текста, рисунка) и финишной обработки сложных 3D-объектов, содержащих множество мелких деталей. | Низкая вибрация при обработке – обеспечивают гладкую поверхность обработки; При чистовой фрезеровке дерева поверхность получается полированной. |
| Конусные сферические | Иглообразная заострённая с округлым торцом | МДФ, дерево, твёрдые стали | Сочетает высокую прочность при малом диаметре рабочей поверхности |
| Гравер конический | Режущая часть плоская, под конус | Применяются для прецизионной обработки мелких элементов (обычно частей сложных трёхмерных объектов). | По прочности различают граверы N и A, хотя оба типа чрезвычайно стойкие к износу |
| Гравер V-образный | Характерный треугольный торец | Поверхности любых материалов, в том числе твёрдых металлических | Применяется для нанесения так называемой V-гравировки |