Frezy z węglika spiekanego to duża grupa narzędzi, które stosuje się w obróbce metali i ich połączeń spawanych, zgrzewanych czy lutowanych.
Odmiany kształtowe frezów z węglików spiekanych
Frezy z węglika spiekanego to jedna z trzech odmian frezów trzpieniowych. Ma ona część roboczą, tzw. główkę zwaną także głowicą, wykonaną z węglika spiekanego. Pozostałe dwie odmiany tych narzędzi to frezy ceramiczne i ze stali szybkotnącej (HSS). Kształty frezów z węglika spiekanego mogą być dowolne (oczywiście w pewnych granicach). Użytkownik tych narzędzi może bowiem u ich producenta, np. firmie Klingspor, zamówić frez o dowolnym kształcie zoptymalizowany pod formę obrabianych detali. W handlu dostępne są frezy z tzw. standaryzowanymi kształtami główki, które najczęściej są wykorzystywane w firmach produkcyjnych i usługowych. Produkowane są one i oznaczane według normy DIN 8032. Zgodnie z nią kształty frezów z węglików spiekanych są następujące:
• walcowe (oznaczone jako ZYA),
• walcowe z zębami czołowymi (ZYAS),
• walcowe z głowicą kulową (WRC), kuliste (KUD),
• kropelkowe (elipsoidalne, TRE),
• stożkowe (hiperboliczne z kulistym zakończeniem, RBF),
• mające formę łuku ostrego (hiperboliczne z ostrym zakończeniem, SPG),
• płomieniste,
• stożkowe 60° (KSJ),
• stożkowe 90° (KSK),
• ostrostożkowe (SKM),
• mające formę stożkowo-okrągłą (KEL),
• mające formę jaskółczego ogona (WKN).
Różne kształty frezów z węglików spiekanych i ich średnice (rozmiary) opracowano w celu usprawnienia obróbki elementów metalowych i ich połączeń spawanych, zgrzewanych lub lutowanych. Na przykład frezy walcowe (ZYA) wykorzystywane są do obróbki powierzchni płaskich; zaś walcowymi (ZYAS) frezuje się prostopadłe krawędzie zwane także wręgami, zaokrąglonymi (WRC) – prostopadłe krawędzie z zaokrąglonym kątem. Z kolei kuliste (KUD), kropelkowe (TRE), stożkowe (RBF), mające formę łuku ostrego (SPG), płomieniste, stożkowe 60° (KSJ), stożkowe 90° (KSK), mające formę stożkowo-okrągłą (KEL) i ostrostożkowe (SKM) służą do frezowania zagłębień, otworów, skomplikowanych profili, miejsc trudno dostępnych itp. Omawiane frezy z węglika spiekanego nie tylko różnią kształtem główki, ale także jej średnicą i formą uzębienia. Obecnie narzędzia te produkuje się w średnicach: 3, 6, 6.3, 8, 9.6, 12.7, 16, 19.2 i 25.4 mm i wyposaża w walcowe uchwyty o średnicach 3 lub 6 mm, które wykonuje się z tolerancją 6h.
Uzębienie frezów z węglika spiekanego
Warunkuje przeznaczenie materiałowe, które mają frezy z węglika spiekanego. Inne uzębienie bowiem stosuje się do frezowania aluminium, a jeszcze inne do stali austenitycznych, nierdzewnych czy kwasoodpornych. Typów uzębienia jest sporo, dlatego w artykule zostaną omówione najczęściej stosowane. Wśród nich wyróżnia się uzębienie typów 2, 3, 6, 10 i 11. Pierwsze z nich (uzębienie typu 2) jest podwójne i naprzemianskośne (krzyżowe). Ma przeznaczenie ogólne i często wykorzystuje się je do frezowania stali i odlewów oraz w obróbce wykończeniowej. Uzębienie typu 3, prawoskrętne, pojedyncze o dużych rowkach wiórowych, przeznaczone jest do obróbki aluminium i jego stopów, metali nieżelaznych oraz tworzyw sztucznych. Charakteryzuje je duża agresywność i zredukowane zapychanie wiórami. Natomiast uzębienie typu 6 jest krzyżowe i w dużym stopniu uniwersalne. Umożliwia frezowanie niewielkim wiórem ze zminimalizowanymi wibracjami, co w efekcie daje większą kontrolę nad narzędziem podczas pracy.
Z kolei uzębienia typu 10 i 11 opracowano specjalnie dla wysoko wydajnej obróbki stali (typ 10) i stali nierdzewnych (11). Cechuje je wysoka agresywność, wydajność i jakość frezowania. Jest to m.in. efektem szybkiego usuwania wiórów i obniżenia obciążeń termicznych (redukcja barw nalotowych w przypadku stali nierdzewnych). Frezy z uzębieniem typu 10 i 11 mają także większą trwałość dzięki zmniejszeniu ostrzy wtórnych.
Prawidłowe prędkości frezowania
O efekcie pracy w przypadku frezów z węglika spiekanego decyduje nie tylko ich kształt i uzębienie, ale także praca z prawidłowymi prędkościami skrawania z użyciem szlifierek prostych czy wałków giętkich. Warunkuje ona także żywotność tych narzędzi, np. praca ze zbyt niskimi obrotami może powodować wyłamywanie zębów. Frezując tymi narzędziami, należy pamiętać, żeby maksymalnie 30% powierzchni ich główki miało kontakt z obrabianym elementem. Należy frezować z obrotami z zakresu podanego przez producenta omawianych narzędzi i mocować je w uchwytach bez luzów. Zaś w przypadku frezów o wydłużonym chwycie należy odpowiednio zmniejszyć liczbę ich obrotów.
Obroty frezów warunkuje ich średnica i rodzaj obrabianego materiału. Im mniejsza średnica, tym większa prędkość obrotowa frezu. Np. ogólny zakres obrotów dla frezów o średnicach 2, 2.4 i 3 mm to 45.000-80.000/min, zaś dla tego typu narzędzi mających średnice 4, 4.8, 5, 6, 6.3 mm obroty są wyraźnie niższe i wynoszą od 15.000 do 60.000/min. Z kolei szczegółowe zakresy obrotów dla danej średnicy frezu są węższe i przyjmują różne przedziały wartości w zależności od rodzaju materiału. Np. dla frezów z węglika spiekanego o średnicach 12 i 12,7 mm zakres obrotów dla stali hartowanej wynosi od 15.000-22.000/min, zaś dla aluminium – 7000-30.000/min. Prawidłowe prędkości obrotowe frezów z węglików spiekanych podają ich producenci w swoich materiałach informacyjnych. Należy stosować się do ich zaleceń i zapoznać się z nimi przed użyciem zakupionych frezów, pamiętając o tym, że praca poniżej prędkości minimalnej będzie prowadziła do zmniejszenia żywotności narzędzia.