Фрезы трёхсторонние для пазов: виды, конструкция, режимы резания и как выбрать
Фрезы трёхсторонние для пазов: виды, конструкция, режимы резания и как выбрать
Фрезы трёхсторонние — это специализированный режущий инструмент для фрезерования пазов, уступов и канавок в деталях из металла. Своё название они получили за то, что режущие кромки расположены на трёх сторонах: на периферии и на обоих торцах. Благодаря этой особенности трёхсторонняя фреза может обрабатывать паз в три движения — без необходимости чернового прохода с боковой подачей.
В этой статье разберём:
- Конструкцию и особенности трёхсторонних фрез
- Виды зубьев и материалы
- Различия между цельными и сборными конструкциями
- Таблицы режимов резания для разных материалов
- Как выбрать трёхстороннюю фрезу под конкретную операцию
- Типичные ошибки и как их избежать
- FAQ: ответы на частые вопросы
1. Что такое трёхсторонняя фреза и чем она отличается от других
Трёхсторонняя фреза (трёхсторонка) — это дисковая фреза с зубьями на всех трёх активных поверхностях:
- Зубья на периферии (окружности) — режут основной объём материала
- Зубья на левом и правом торцах — режут боковые стенки паза
Этим она отличается от:
| Тип фрезы | Зубья на периферии | Зубья на торцах |
|---|---|---|
| Дисковая отрезная | Есть | Нет (только отрезка) |
| Дисковая прорезная | Есть | Нет (только щели) |
| Трёхсторонняя | Есть | Есть (оба торца) |
| Торцевая | Нет | Есть (один торец) |
| Пазовый концевая | Есть (спиральные) | Есть (один торец) |
Главное преимущество трёхсторонней фрезы — возможность фрезеровать паз за один проход с подачей сразу в трёх направлениях: осевой (врезание) и радиальным (формирование паза), а также с боковой подачей (расширение паза).
2. Конструкция трёхсторонних фрез
2.1. Цельные трёхсторонние фрезы
Изготавливаются из одного куска быстрорежущей стали (Р6М5, Р6М5К5) или твёрдого сплава. Корпус и зубья — единое целое.
Преимущества: - Высокая жёсткость и точность - Малый радиальный и торцевой дисбаланс - Компактные размеры (возможны малые диаметры)
Недостатки: - После переточки уменьшается диаметр - Ограниченная стойкость при высоких нагрузках - Не подходят для больших глубин резания
2.2. Сборные трёхсторонние фрезы
Корпус из конструкционной стали (40Х) с механическим креплением твёрдосплавных пластин (чаще всего квадратных или ромбических).
Преимущества: - Высокая стойкость пластин (сменные, без переточки) - Большая глубина резания - Разные геометрии пластин под материал
Недостатки: - Ниже точность по сравнению с цельными (дисбаланс) - Корпус одного типоразмера даёт один набор габаритов - Выше стоимость корпуса
2.3. Основные конструктивные элементы
- Диаметр фрезы D — от 32 до 315 мм, стандартный ряд: 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315 мм
- Ширина фрезы B — от 4 до 40 мм (ширина получаемого паза)
- Посадочное отверстие d — от 10 до 50,27 мм (стандарт: 16, 22, 27, 32, 40 мм)
- Число зубьев z — от 6 до 30, в зависимости от диаметра и назначения
- Шпоночный паз — по ГОСТ 9472-90 на отверстии для фиксации на оправке
3. Виды зубьев трёхсторонних фрез
3.1. По направлению зубьев
Прямые зубья (прямозубые): Самая простая и распространённая конструкция. Зубья на периферии расположены параллельно оси вращения.
- Плюсы: проще в изготовлении и переточке, универсальны
- Минусы: высокая ударная нагрузка при врезании (каждый зуб входит в материал резко)
Разнонаправленные зубья (перекрёстные): Зубья на периферии наклонены попеременно — часть влево, часть вправо. Часто комбинируются с зубьями на торцах, которые наклонены в противоположные стороны.
- Плюсы: более плавное резание, меньше вибраций, лучшее качество боковых стенок
- Минусы: сложнее в производстве и переточке
Шахматные зубья: Каждый второй зуб смещён по высоте (один выше, другой ниже), что делит стружку пополам.
- Плюсы: дробление стружки на мягких и вязких материалах
- Минусы: снижение производительности
3.2. По типу зуба (профилю)
Остроконечный зуб (острозаточенный): Классический профиль для обработки стали и чугуна. Хорошо отводит стружку.
Затылованный зуб: Зуб со специальной заточкой задней поверхности. Применяется в дисковых модульных и специальных фрезах.
3.3. Материалы зубьев
| Материал | Маркировка | Стойкость | Применение |
|---|---|---|---|
| Быстрорежущая сталь | Р6М5, Р6М5К5 | Средняя | Универсальная, стали HRC до 35 |
| Твёрдый сплав | ВК8, Т15К6, Т5К10 | Высокая | Стали HRC до 50, чугун, нержавейка |
| Сменные пластины | Карбид вольфрама с покрытием | Очень высокая | Любые материалы, серийное производство |
4. Стандарты и обозначения
В России трёхсторонние фрезы производят по:
ГОСТ 1668-73 — Фрезы дисковые трёхсторонние с разнонаправленными зубьями для пазов типа T (ласточкин хвост) — устаревший, но встречается в старых станках
ГОСТ 5348-69 — Фрезы дисковые трёхсторонние цельные из быстрорежущей стали. Диаметры 63–200 мм.
ГОСТ 28527-90 — Фрезы дисковые трёхсторонние со сменными твердосплавными пластинами. Диаметры 80–315 мм, ширина 6–30 мм.
Пример обозначения: Фреза 2210-0003 ГОСТ 28527-90 — дисковая трёхсторонняя со сменными пластинами, D=100 мм, B=12 мм, d=32 мм, z=12.
Для цельных Р6М5: Фреза 2210-0006 ГОСТ 5348-69 — D=125 мм, B=14 мм, d=32 мм, z=16.
5. Когда применять трёхстороннюю фрезу
Трёхсторонняя фреза оптимальна для:
- Фрезерование сквозных пазов (T-образных, типа «ласточкин хвост»)
- Фрезерование уступов и лысок на валах
- Выборка канавок в плитах и корпусных деталях
- Обработка пазов под сегментные шпонки (шпоночные пазы по ГОСТ 11886-66)
- Фрезерование пазов в копировальных и долбёжных работах
- Прорезание пазов с параллельными стенками за один проход
Когда НЕ стоит применять трёхстороннюю фрезу
- Обычная отрезка заготовок — используйте отрезные фрезы (дешевле, больше глубина реза)
- Шпоночные пазы малой глубины (до 2–3 мм) — концевая фреза даёт достаточную точность
- Фрезерование закрытых пазов (с одной стороны) — незаменима будет концевая фреза
6. Подготовка к работе и установка на станок
6.1. Требования к оправке
Трёхсторонние фрезы устанавливаются на оправку:
- Горизонтально-фрезерный станок: оправка закрепляется в шпинделе, фреза фиксируется шпонкой и гайкой через втулки между фрезой и серьгой
- Вертикально-фрезерный станок: через фрезерную оправку с концевым креплением (для фрез малого диаметра)
Важно: при установке нескольких трёхсторонних фрез на одну оправку (пакетом) обязательно ставьте кольца-проставки шириной строго под ширину паза. Суммарный зазор между фрезами не должен превышать 0,1 мм.
6.2. Контроль биения
Перед началом работы обязательно проверьте: - Радиальное биение — не более 0,05 мм для чистовой обработки, до 0,1 мм для черновой - Торцевое биение — не более 0,03–0,05 мм
Биение проверяется индикатором (часовым типом) с упором на зубья фрезы. Превышение норм ведёт к вибрациям, низкому качеству поверхности и преждевременному износу инструмента.
6.3. Направление вращения
На горизонтально-фрезерных станках трёхсторонние фрезы работают: - Попутное фрезерование (направление подачи совпадает с направлением вращения) — для чистовых проходов с равномерным припуском - Встречное фрезерование (подача против вращения) — для черновой обработки с неравномерным припуском, литыми и поковными заготовками
7. Режимы резания: таблицы
7.1. Режимы для цельных фрез из Р6М5
| Материал | V, м/мин | S_z, мм/зуб | t_max, мм | СОЖ |
|---|---|---|---|---|
| Сталь углеродистая (σₜ ≤ 700 МПа) | 25–40 | 0,05–0,12 | 8 | Эмульсия |
| Сталь легированная (σₜ ≤ 900 МПа) | 20–30 | 0,04–0,08 | 6 | Эмульсия |
| Нержавеющая сталь | 15–20 | 0,03–0,06 | 4 | Масло/эмульсия |
| Чугун серый (HB 180) | 20–30 | 0,08–0,15 | 10 | Без СОЖ/эмульсия |
| Алюминиевые сплавы | 100–250 | 0,06–0,15 | 12 | Керосин/эмульсия |
| Латунь, бронза | 40–60 | 0,06–0,12 | 10 | Эмульсия |
V — скорость резания, S_z — подача на зуб, t — глубина резания (ширина фрезерования)
7.2. Режимы для сборных фрез со сменными пластинами
| Материал | V, м/мин | S_z, мм/зуб | t_max, мм | Покрытие пластины |
|---|---|---|---|---|
| Сталь конструкционная | 120–200 | 0,08–0,20 | 12 | TiN, TiAlN |
| Сталь легированная | 100–160 | 0,06–0,15 | 10 | TiAlN, AlTiN |
| Нержавеющая сталь | 80–130 | 0,05–0,12 | 8 | TiAlN, TiSiN |
| Чугун | 100–160 | 0,10–0,25 | 15 | Без покрытия/Al₂O₃ |
| Титановые сплавы | 30–50 | 0,04–0,08 | 5 | TiAlN, AlCrN |
7.3. Формула расчёта частоты вращения
n = (1000 × V) / (π × D)
Где: - n — частота вращения шпинделя, об/мин - V — скорость резания, м/мин - D — диаметр фрезы, мм
Пример: для фрезы D=100 мм по стали с V=30 м/мин: n = (1000 × 30) / (3,14 × 100) = 95 об/мин
Минутная подача: S_мин = S_z × z × n
8. Как выбрать трёхстороннюю фрезу: пошаговая инструкция
Шаг 1. Определите ширину паза
Ширина фрезы B должна соответствовать ширине паза. Стандартный ряд: 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 30, 32, 36, 40 мм. Если ширина паза нестандартная, используйте пакетную установку нескольких фрез меньшей ширины с проставками.
Шаг 2. Выберите диаметр
Диаметр фрезы зависит от глубины паза (H) и конструкции станка: - D ≥ 2H + (20–30 мм) — для нормального отвода стружки - Чем больше диаметр, тем выше стойкость, но больше крутящий момент
Шаг 3. Выберите материал
| Условия работы | Материал фрезы |
|---|---|
| Единичное и мелкосерийное, сталь ≤ 350 HB | Р6М5 — цельная |
| Серийное производство, сталь до 50 HRC | Твёрдый сплав — цельная |
| Крупносерийное, ЧПУ, нержавейка, титан | Сборная со сменными пластинами |
Шаг 4. Выберите число зубьев
| Тип обработки | Число зубьев (z) |
|---|---|
| Черновая (большой припуск, грубое) | 6–10 (крупный зуб) |
| Универсальная | 10–14 |
| Чистовая (малый припуск, высокое качество) | 16–30 (мелкий зуб) |
9. Типичные ошибки при работе трёхсторонними фрезами
Ошибка 1: Работа без достаточной СОЖ
При фрезеровании трёхсторонней фрезой стружка скапливается в пазу. Без интенсивной подачи СОЖ (4–8 л/мин на одну фрезу) стружка налипает на зубья, вызывает вибрацию и преждевременный износ.
Решение: Увеличьте подачу СОЖ, направляя её непосредственно в зону резания с двух сторон фрезы. Используйте эмульсию 5–8% для углеродистых сталей и масло для нержавейки.
Ошибка 2: Неправильная установка шпоночного паза
Если фреза установлена на оправке не по шпонке, происходит проворот во время резания — зубья скалываются.
Решение: Всегда фиксируйте шпонкой на оправке. Убедитесь, что паз и шпонка подогнаны без люфта.
Ошибка 3: Слишком большая подача на зуб
Особенно опасна для сборных фрез со сменными пластинами — превышение S_z приводит к выкрашиванию пластин.
Решение: Придерживайтесь табличных значений. При появлении вибраций снизьте подачу на 20–30%.
Ошибка 4: Попутное фрезерование с большим зазором в столе
При попутном фрезеровании сила резания втягивает заготовку под фрезу. Люфт в винте подачи стола приводит к рывкам.
Решение: Для горизонтально-фрезерных станков с люфтом (более 0,05 мм) предпочтительнее встречное фрезерование. На станках с ЧПУ и шарико-винтовыми передачами выбирайте попутное.
Ошибка 5: Установка фрез разного диаметра на одну оправку
При пакетной установке фрезы должны быть одинакового диаметра. Разница более 0,1 мм по диаметру ведёт к тому, что одна фреза снимает больше материала и изнашивается быстрее.
Решение: Калибруйте фрезы перед установкой в пакет или используйте проставки-кольца, выравнивающие нагрузку.
10. Пакетная установка трёхсторонних фрез
Пакетная установка — метод одновременного фрезерования нескольких пазов или широкого паза за один проход.
Правила пакетной установки: 1. Все фрезы в пакете должны быть одного диаметра (допуск ±0,05 мм) 2. Между фрезами устанавливаются кольца-проставки строго определённой ширины 3. Суммарная ширина фрез + проставок не должна превышать длину оправки 4. Фрезы с разнонаправленными зубьями устанавливаются «шахматным» порядком — одна левое направление, затем правое — для взаимной компенсации осевых усилий
Пример: чтобы получить три паза шириной 12 мм с шагом 40 мм на детали, потребуется: - Три трёхсторонние фрезы B=12 мм - Две проставки шириной 28 мм - Оправка длиной не менее (12×3 + 28×2) = 92 мм + крепёжные элементы
11. Заточка и восстановление цельных трёхсторонних фрез
Цельные трёхсторонние фрезы из Р6М5 перетачиваются по передней или задней поверхности:
Заточка по передней поверхности: - Выполняется на универсально-заточном станке - Угол передней поверхности γ = 5–15° в зависимости от материала - После заточки проверяется радиальное биение
Заточка по задней поверхности: - Выполняется при значительном износе по задней грани - Угол задней поверхности α = 8–12° - После заточки фаску доводят алмазным кругом
Количество допустимых переточек: - Р6М5 — 3–5 переточек до уменьшения диаметра на 3–5 мм - Твёрдосплавные цельные — 2–4 переточки
Сборные фрезы не перетачиваются — заменяются пластины.
12. Таблица подбора трёхсторонней фрезы под задачу
| Задача | Диаметр D | Ширина B | Материал | Зубья | Рекомендация |
|---|---|---|---|---|---|
| Паз 8 мм в стали 45 | 63 мм | 8 мм | Р6М5 | 10–12 прямых | Цельная, малая серия |
| Паз 12 мм в чугуне СЧ20 | 100 мм | 12 мм | ВК8 | 8–10 прямых | Цельная твёрдосплавная |
| Паз 20 мм в нержавейке | 125 мм | 20 мм | Сменные пластины | 8 разнонаправленных | Сборная TiAlN |
| Паз 30 мм в алюминии | 160 мм | 30 мм | Р6М5 | 6 шахматных | Цельная, большая стружечная канавка |
| Паз 14 мм в титане | 100 мм | 14 мм | Сменные пластины | 12 разнонаправленных | Сборная AlCrN |
| Широкий паз 40 мм пакетом | 160 мм | 20+20 | Р6М5 | 10+10 | Пакет двух фрез |
13. Заточка и восстановление
Для продления срока службы трёхсторонних фрез:
- Цельные Р6М5: перетачиваются по передней грани на универсально-заточном станке. Допускается 3–5 переточек до уменьшения диаметра на 3–5 мм.
- Цельные твёрдосплавные: 2–4 переточки, алмазными кругами.
- Сборные: пластины поворачиваются на угол (новые кромки) или заменяются.
Признаки, что фреза требует заточки: - Появление заусенцев на боковых стенках паза - Шероховатость поверхности выше Ra 6,3 - Увеличение силы резания и тока на амперметре - Характерный звук (свист или завывание)
14. Трёхсторонние фрезы в каталоге AGTEH
В каталоге AGTEH представлены трёхсторонние фрезы из быстрорежущей стали Р6М5 и твёрдосплавные:
Цельные трёхсторонние фрезы Р6М5: Подходят для универсальных работ по стали, чугуну и цветным металлам на горизонтально-фрезерных станках. Диаметры от 63 до 200 мм, ширина от 6 до 30 мм.
Особенности выбора: - Для пазов в мягких сталях и алюминии — фрезы с большим передним углом - Для пазов в легированных сталях — твёрдосплавные фрезы - Для серийного производства — сборные конструкции с механическим креплением пластин
📞 Консультация по подбору: +7 (905) 350-43-77 📦 Каталог трёхсторонних фрез: https://agteh.ru/catalog/frezy/
FAQ
Вопрос: Чем отличается трёхсторонняя фреза от дисковой отрезной? Ответ: У отрезной фрезы зубья только на периферии, она режет одним движением — прорезает щель. Трёхсторонняя имеет зубья на периферии и обоих торцах — может формировать паз за один проход, расширять его боковой подачей, делать пазы типа «ласточкин хвост».
Вопрос: Можно ли фрезеровать трёхсторонней фрезой закрытый паз (с одной стороны)? Ответ: Нет, трёхсторонняя фреза работает только со сквозными пазами — зубья на торцах требуют выхода фрезы с обеих сторон заготовки. Для закрытых пазов используйте концевые фрезы.
Вопрос: Какой запас по диаметру нужен для глубины паза? Ответ: Минимальный диаметр фрезы = глубина паза × 2 + 20–30 мм. Например, для паза глубиной 30 мм нужна фреза не менее D=80 мм.
Вопрос: Почему боковые стенки паза получаются с рисками? Ответ: Скорее всего, превышена подача на зуб или недостаточная СОЖ. Проверьте режимы резания и интенсивность охлаждения. Также возможно торцевое биение фрезы (более 0,05 мм).
Вопрос: Какой угол заточки трёхсторонней фрезы для алюминия? Ответ: Для алюминия и цветных сплавов передний угол γ = 15–25° (больше, чем для стали). Задний угол α = 12–15°. Важна полированная передняя поверхность — налипание алюминия на шероховатую поверхность ведёт к засаливанию фрезы.
Вопрос: Сколько зубьев оптимально для трёхсторонней фрезы? Ответ: Для черновой обработки — 6–10 зубьев (крупный зуб), для универсальных работ — 10–14, для чистовой — 16–30. Меньше зубьев = больший объём стружечной канавки, лучше отвод стружки.
Вопрос: Нужна ли СОЖ при фрезеровании чугуна трёхсторонней фрезой? Ответ: Серый чугун можно фрезеровать без СОЖ (сухая обработка). Высокопрочный чугун рекомендуется с эмульсией 3–5%. Синтетический чугун — обязательно с обильной СОЖ.
📞 Звоните +7 (905) 350-43-77 — поможем подобрать трёхстороннюю фрезу под вашу задачу 📦 Каталог: https://agteh.ru/catalog/frezy/