Микрофрезы (инструмент с диаметром режущей части от миллиметра и меньше) используются для тонкой обработки небольших изделий. В настоящее время спектр применения микроинструмента всё более расширяется — это и точные механизмы (например, часы, прецизионные исполнительные узлы в авиации, медицине), и электронные приборы, и нанотехнологии.
Даже обычные фрезерные станки с ЧПУ, будучи оснащены микроинструментом, могут обрабатывать детали миниатюрных устройств, декоративные и ювелирные изделия, значки, барельефы, декоративные монеты и т. п. Качественное фрезерование при использовании микрофрез получается при работе по твёрдым пластичным материалам, не дающим сколов и хрупкой стружки. К таким материалам в частности относятся цветные металлы (бронза, латунь, алюминий и т. п.).
Использование для обработки столь тонкого инструмента предполагает тщательный подход к процессу фрезерования. Без соблюдения определённых правил вряд ли удастся получить высокое качество готовых изделий, в то время как применение микроинструмента как раз и направлено на обеспечение тончайшей, прямо-таки ювелирной обработки. Ошибка в подборе режимов обработки под конкретный тип фрезы и материал заготовки может не только испортить готовое изделие, но и загубить микроинструмент, который имеет совсем не «микроскопическую» стоимость!
Проблемы обработки
Поиск детальных рекомендаций по технологии обработки следует начать с каталога производителя фрез — в большинстве случаев в нём присутствует информация по режимам фрезерования для конкретного материала заготовки. Причём в случае использования микрофрез понятие «материал заготовки» следует рассматривать детально (к примеру, не «бронза», а «бронзовый сплав марки БрН20 — мельхиор»), поскольку от марки к марке режимы обработки могут варьироваться довольно значительно.
Особенности конструкции микрофрез
Основной проблемой для получения качественного результата микрообработки является износ режущего инструмента. При допуске на размер порядка долей миллиметра, малейшее нарушение геометрии фрезы приводит к полной потере способности вести точную обработку. Поэтому каждый производитель микрофрез заботится, прежде всего, об увеличении их стойкости и ресурса. Для этого фрезы изготавливают из твёрдых сплавов и придают им специальную форму. Понятно, что для крепления микрофрезы, имеющей диаметр режущей части менее 1 мм требуется цилиндрический хвостовик под цангу «нормального» размера (хотя бы Ø3 мм). В то же время слишком «острый» переходной конус между хвостовиком и режущей частью может являться концентратором напряжений, ослабляющим прочность фрезы.
На качество обработки существенное влияние оказывает геометрия микрофрезы — её влияние на итоговый результат значительно сильнее, чем для фрез обычного размера. Материал фрез также играет существенную роль. Ряд производителей предлагает микрофрезы с твёрдым напылением — для увеличения стойкости. Однако тонкий слой напыления в процессе работы стирается очень неравномерно. Это приводит к сильному уводу геометрических форм инструмента и ухудшению качества обработки. Нужно ли переплачивать за стойкость микрофрезы, если она перестаёт обеспечивать должное качество обработки? Гораздо лучшие результаты показывают полированные микрофрезы с выверенной геометрией. Их гладкая поверхность не вносит дополнительных погрешностей в процесс тонкого фрезерования. Применение полировки позволяет фрезе иметь идеально гладкие режущие кромки, что сказывается на повышении её стойкости (по сравнению с фрезами с напылением).
Отдельно следует упомянуть сверхжёсткие микрофрезы, предназначенные для обработки твёрдых металлов а также графита. Для изготовления таких микрофрез используются специальные твёрдые сплавы с кристаллическим алмазным напылением. Геометрия подобных фрез выверяется особенно тщательно, а их конструкция изначально рассчитана под высокоскоростную обработку. Солидные фирмы-производители, специализирующиеся на изготовлении микрофрез, предлагают инструментальные наборы, содержащие не только фрезы различного диаметра, но и с разным типом напыления — специально под каждый вид материала заготовки.