Что представляет собой металлокерамическая фреза на практике и насколько шире ее возможности, чем традиционная чистовая обработка стали? Чтобы ответить на этот вопрос не только теоретически, мы провели собственные испытания металлокерамических концевых фрез TOPINCITY серии MC на металлических, полимерных, композитных и древесных материалах.
В тестах оценивались качество обработанной поверхности, возможность работы без предварительного чернового съема и поведение инструмента при различных стратегиях фрезерования.
Что такое Cermet и чем он отличается от твердого сплава
Cermet — группа металлокерамических режущих материалов, в которых твердая керамическая составляющая соединена с металлической связкой. В современных режущих металлокерамиках широко применяются соединения на основе титана, в том числе TiC и TiCN.
Одно из основных преимуществ Cermet — сочетание высокой износостойкости и способности сохранять стабильную режущую кромку при чистовой обработке. Это особенно важно там, где требуется высокая точность размеров и хорошее качество поверхности.
Металлокерамика также отличается низкой склонностью к налипанию обрабатываемого материала на режущую кромку, что является существенным преимуществом при чистовой обработке сталей.
При этом Cermet не следует считать универсальной заменой твердому сплаву. Его сильная сторона — чистовая и получистовая обработка в стабильных условиях, а не тяжелое черновое фрезерование с выраженными ударными нагрузками.
Как проводились испытания фрез MC
Для сравнительного теста использовались металлокерамические концевые фрезы серии MC. Испытания проводились на разных группах материалов, в том числе без предварительной черновой подготовки образцов.
В зависимости от материала применялись различные стратегии обработки:
- 3D-обработка сферической траекторией;
- спиральная обработка из центра;
- фрезерование шпоночного паза;
- трохоидальная обработка;
- встречное и попутное фрезерование.
Испытание по хромованадиевой стали
Одним из наиболее показательных образцов стала хромованадиевая сталь. Обработка проводилась насухую, спиральной траекторией из центра и без предварительного чернового съема материала.
В рамках этого испытания скорость обработки была увеличена относительно расчетных режимов для твердосплавной фрезы. Боковой шаг составлял около 1/60 диаметра инструмента.
Испытание по быстрорежущей стали HSS
Отдельно проверялась обработка быстрорежущей стали HSS. Использовалась сухая трохоидальная обработка без предварительной черновой подготовки.
Также выполнялось фрезерование шпоночного паза шириной, соответствующей диаметру фрезы. В конкретном испытании использовались повышенные относительно расчетных для твердосплавного инструмента параметры обработки.
Испытание по конструкционной стали Ст10
По образцу стали Ст10 выполнялась сухая обработка спиралью из центра без предварительного чернового съема. Боковая нагрузка задавалась глубиной, сопоставимой с диаметром испытываемой фрезы.
Что показала обработка композитных и полимерных материалов
Испытания по неметаллическим материалам показали, что фактическая область применения серии MC оказалась шире традиционного назначения металлокерамического инструмента.
| Материал | Результат испытания | Наблюдения |
|---|---|---|
| Акриловый камень | Неплохо на небольших оборотах | Качество обработки заметно зависит от выбранных оборотов и подачи. |
| Винипласт | Удовлетворительно | Наблюдалось начало оплавления. Мягкие и тягучие материалы требуют аккуратного подбора режимов. |
| МДФ | Нормальный результат | Обработка прошла примерно так же, как и другими типами фрез. |
| Текстолит тканевый | Хорошо | Получена качественная обработанная поверхность. |
| Стеклопластик | Нормально | На результат существенно влияют структура материала, содержание смолы и качество удержания волокон. |
Испытание по древесине
Особенно интересными оказались результаты по термообработанной древесине и буку. Хотя древесина не является традиционной основной областью применения Cermet, в проведенном тесте металлокерамическая фреза показала высокое качество поверхности.
| Материал | Результат испытания | Наблюдения |
|---|---|---|
| Термодревесина | Очень хороший результат | Поверхность получилась без выраженного ворса и с заметным блеском. |
| Бук | Отличный результат | Получена чистая поверхность при стабильной обработке. |
Эти результаты не означают, что металлокерамическая фреза всегда является более рациональным выбором, чем специализированная фреза по древесине. Однако испытание подтверждает, что серия MC способна эффективно работать с такими материалами при правильно подобранных режимах.
Почему поверхность стали получилась зеркальной
Полученный результат соответствует одной из характерных сильных сторон металлокерамики. Cermet обладает высокой износостойкостью и низкой склонностью к налипанию обрабатываемого материала на режущую кромку.
При чистовом фрезеровании это помогает сохранять геометрию режущей кромки и получать стабильную поверхность с низкой шероховатостью.
Cermet или твердосплавная фреза — что выбрать
| Задача | Что учитывать |
|---|---|
| Чистовая обработка стали | Cermet особенно интересен благодаря высокой износостойкости режущей кромки и качеству поверхности. |
| Получистовая стабильная обработка | Cermet способен обеспечивать стабильность режущей кромки и повторяемость размеров. |
| Тяжелая черновая обработка | Для больших припусков и ударных нагрузок чаще рациональнее использовать более вязкий твердосплавный инструмент. |
| Сильные удары и нестабильное закрепление | Для металлокерамики особенно важна жесткость системы «станок — инструмент — заготовка». |
| Композиты и древесина | Фрезы MC показали работоспособность в наших испытаниях, однако режим необходимо подбирать отдельно под конкретный материал. |
Можно ли использовать Cermet без СОЖ
В проведенных нами испытаниях металлические образцы обрабатывались насухую.
Однако способ охлаждения нельзя выбирать только по названию материала инструмента. Необходимо учитывать геометрию фрезы, материал заготовки, режим резания, особенности оборудования и рекомендации производителя.
Параметры, использованные в наших испытаниях, относятся к конкретным условиям теста и не являются универсальными режимами для любого станка. Обороты, подачу, глубину и ширину резания необходимо подбирать с учетом мощности и жесткости оборудования, вылета инструмента, состояния шпинделя и цанги, закрепления заготовки и характеристик обрабатываемого материала.
Металлокерамические фрезы серии MC
В линейку TOPINCITY, на момент выхода статьи, входят четыре металлокерамические концевые фрезы различных диаметров:
- MC2.0-2-4.0h5L50 M — диаметр 2 мм, 2 зуба.
- MC3.0-4-4.0h8L50 M — диаметр 3 мм, 4 зуба.
- MC4.0-4-4.0h10L50 M — диаметр 4 мм, 4 зуба.
- MC6.0-4-4.0h15L50 M — диаметр 6 мм, 4 зуба.
Посмотреть все модели можно в категории металлокерамические концевые фрезы Cermet серии MC .
Итоги испытаний
Проведенные тесты подтвердили одно из главных преимуществ металлокерамических фрез серии MC: способность получать очень качественную поверхность при чистовой обработке сталей. На хромованадиевой стали, быстрорежущей стали HSS и стали Ст10 была получена поверхность с выраженным зеркальным блеском.
Дополнительно испытания показали работоспособность инструмента по тканевому текстолиту, стеклопластику, МДФ, термодревесине и буку. Результат по мягким полимерным материалам оказался сильнее зависим от режима обработки и их склонности к нагреву и оплавлению.
Поэтому фрезы Cermet серии MC целесообразно рассматривать прежде всего как инструмент для точной получистовой и чистовой обработки металлов, обладающий дополнительной практической универсальностью при обработке ряда композитных и древесных материалов.
Частые вопросы
Для чего предназначены металлокерамические фрезы?
Основная область применения Cermet — получистовая и чистовая обработка, особенно когда важны высокая износостойкость режущей кромки, точность размеров и качество поверхности.
Можно ли фрезеровать Cermet-фрезой быстрорежущую или инструментальную сталь?
В наших испытаниях фрезы MC успешно работали по хромованадиевой и быстрорежущей стали HSS. Однако допустимая твердость конкретного материала и режимы обработки должны подбираться индивидуально.
Можно ли обрабатывать металлокерамической фрезой дерево?
Да. В собственных испытаниях серия MC показала очень хороший результат по термодревесине и буку. При этом для отдельных операций специализированная фреза по древесине может оставаться более рациональным выбором.
Подходит ли Cermet для стеклопластика и текстолита?
Наши испытания подтвердили возможность обработки обоих материалов. При работе со стеклопластиком итоговое качество существенно зависит от структуры композита, содержания связующего и удержания волокон.
Можно ли использовать режимы из испытания на своем станке?
Не напрямую. Приведенные условия относятся к конкретным испытаниям. Обороты, подача, глубина и ширина резания должны корректироваться под конкретный станок, диаметр фрезы, жесткость системы и материал заготовки.
