Приветствуем вас, уважаемые посетители сайта. Эта статья посвящена выбору концевых фрез для станка с числовым программным управлением и ручного фрезера по дереву, используемых в столярном производстве. Мы рассмотрим назначение инструмента, выполняемые операции, классификации, материалы, производителей.
Классификация материалов для изготовления фрез
Выбирая фрезу для конкретных столярных работ ручным фрезером или ЧПУ станком необходимо примерно определить, каков будет ее срок службы. Определяющее значение в этом вопросе имеет материал, из которого изготовлена фреза. К режущему деревообрабатывающему инструменту предъявляются два мало совместимых между собой требования: он должен быть прочным, но вместе с тем достаточно вязким, чтобы сопротивляться динамическим нагрузкам. Также нужно учитывать тип обрабатываемых заготовок. Даже небольшие столярные мастерские работают с широким номенклатурным рядом пиломатериалов: это дерево пород различной твердости, фанера, МДФ, ЛДСП и пр. Их характеристики являются определяющими при выборе материала фрезы.
Маркировка материалов:
- SP – легированная инструментальная сталь. Используется для обработки мягких лиственных и хвойных пород дерева: липы, ольхи, каштана, тополя, осины, сосны, ели, кедра, пихты.
- HL – высоколегированная инструментальная сталь для мягких пород дерева.
- HS – высокопроизводительная быстрорежущая сталь для обработки мягких и средне твердых лиственных пород: березы, карельской березы, ильма, вяза, карагача. Допускается работа с твердыми породами дерева.
- HS beschichtet – высокопроизводительная быстрорежущая сталь с покрытием для обработки дерева, включая древесину твердых лиственных и хвойных пород, таких как: дуб, бук, граб, платая, самшит, яблоня, груша, вишня, орех, рябина, лиственница, можжевельник, тик, кипарис. В некоторых моделях за счет покрытия стойкость стали увеличивает в 6 раз.
- HW – твердые сплавы. Подходят для обработки древесины различной твердости (включая 3D фрезеровку конусными фрезами), фанеры, ДСП, ЛДСП, МДФ. Инструмент оптимален для кроя при небольших и средних партиях.
- DP (PCD) – поликристаллический алмаз. Подходит для работы с твердыми и сверхтвердыми породами дерева, ДСП, МДФ, ЛДСП, HPL, шпонированными панелями, ламинатом, меламином, пластиком, армированными синтетическими материалами, плитами, цветными металлами.
- MDK – монокристаллический алмаз для обработки высоко абразивных поверхностей, таких как, к примеру, ламинатное покрытие для пола, а также для полирования синтетики и цветных металлов.
Примечание. Некоторые производители инструмента выпускают фрезы со специализированным покрытием для улучшения эксплуатационных характеристик, например, TiN (нитрид титана), CBC (DLC).
Отдельно нужно сказать о маркировке фрез китайского производства. Обычно они обозначаются цифрами от 35 до 65, соответствующими твердости разрезания по шкале Роквелла. Чем выше число, тем лучше качество и износостойкость инструмента:
- HRC 35 – сплав очень низкого качества. Сами фрезы с такой маркировкой могут не соответствовать заявленным рабочим параметрам (диаметру, углам и пр.), что приведет к браку при изготовлении деталей. Инструмент не рекомендуется использовать даже для частных целей.
- HRC 45 – некачественный хрупкий сплав. При 3D фрезеровании твердых пород образует ворс. Инструмент из этого сплава малопригоден даже для любителей.
- HRC 50 – сплав, который по качеству несколько превосходит первые два варианта. Может использоваться мастерами-любителями для 3D фрезерования мягких сортов древесины.
- HRC 55 – один из лучших китайских сплавов, производимый большей частью в Тайване. Однако по качеству он все же уступает аналогам из США, Германии, Швеции. Инструмент из этого сплава можно использовать в домашней мастерской либо для мелкого коммерческого производства.
Виды фрез
Разобравшись с материалами, переходим к самому важному разделу – выбору фрез по дереву для столярных станков с ЧПУ и ручного фрезера. Здесь нужно сделать небольшое отступление о практическом применении оборудования. Нужно понимать, что установка с ЧПУ является не просто заменой копировального станка для серийного 3D фрезерования разнообразного декора и гравировки. Это высокотехнологичное оборудование с расширенными функциональными возможностями, позволяющее автоматизировать большую часть стандартных столярных операций, среди которых: фальцовка, профилирование кромок, продольная профильная обработка, выборка пазов, четвертей, чистовая криволинейная обработка по контуру однотипных деталей, закругление углов, создание фасок, профилирование поверхности, рейсмусование в размер по толщине габаритных деталей, фрезерование шипов (в том числе, соединений типа «ласточкин хвост»), проушин, гнезд, фрезерование филенок и обвязки, сверление глухих и сквозных отверстий, мебельная присадка.
Станок с числовым программным управлением позволяет со 100% точностью создавать профили самого сложного сечения по 3D модели даже при отсутствии соответствующей фрезы. Это актуально при выполнении несерийных заказов по эскизам клиента, где важна высокая степень копийности. Помимо этого фрезер с ЧПУ позволяет внедрить технологию нестинга в мебельном производстве при выполнении разовых и среднесерийных заказов.
В целом, использование станка с числовым программным управлением в небольших частных мастерских и столярных цехах среднего размера ориентировано на автоматизацию сложных процессов, для выполнения которых раньше требовалась высокая квалификация столяра, снижение временных затрат, улучшение качества продукции, уменьшение ее себестоимости. В то время как ручной фрезер по дереву явялется болеее простым инструментом использующимся в производстве как в малых организациях, так и крупных, а также частными лицами в своих мастерских и гаражах.
Теперь перейдем непосредственно к описанию фрез для столярных мастерских. В этом разделе мы рассмотрим типы инструмента по назначению, рекомендации к его приобретению для станков с ЧПУ, передовых производителей. Начнем обзор с наиболее часто используемых на фрезерах с числовым программным управлением концевых спиральных и прямых фрез, с помощью которых можно выполнить большую часть столярных операций, описанных в предыдущем абзаце.
1. КОНЦЕВЫЕ СПИРАЛЬНЫЕ ФРЕЗЫ
1.1 Концевые спиральные фрезы с выбросом стружки вверх, нижний либо верхний рез
Инструмент предназначен для фальцовки, выборки пазов, четвертей, чистового форматирования, чистовой криволинейной обработки по контуру однотипных деталей (не шпонированных либо шпонированных, но с одной лицевой кромкой), нестинга, сверления, выборки глухих и сквозных отверстий разных диаметров, мебельной присадки, черновой 3D обработки, выборки сквозных фонов для прорезной резьбы, обрезки резных деталей.
При выборе фрез обратите внимание на некоторые критерии. Помимо всего прочего инструмент различается числом режущих кромок: z=1; 2; 3; 4. При большем количестве ножей резание заготовки выполняется более равномерно, поверхность получается менее шероховатой. Поэтому для обработки древесины не следует брать фрезы z=1, оптимальное количество зубьев для скоростного и чистового процесса – 2 или 3. Рекомендованные диаметры: D=6,D=8, D=12.
При покупке фрез внимательно читайте его описание в каталоге производителя. Некоторые компании выпускают инструмент отдельно для обработки мягких и твердых пород древесины, а также высоко абразивных материалов. При несоблюдении этого условия результат обработки поверхности окажется неудовлетворительным.
Примечание. Ряд производителей к описанию инструмента добавляют уточнение: верхний или нижний рез, указывающее на соответствующее направление «прижимающего» воздействия на кромку обрабатываемого материала со стороны ножей фрезы для предотвращения сколов, что актуально для работы со шпонированными материалами.
Рис.1 Концевые спиральные фрезы FABA с выбросом стружки вверх.
Рис.2 Концевые спиральные фрезы DIMAR с выбросом стружки вверх.
Рис.3 Концевые спиральные фрезы CMT с выбросом стружки вверх.
Ведущие производители концевых спиральных фрез:
- FABA;
- DIMAR;
- CMT;
- WPW;
- Topincity.
1.2 Концевые спиральные фрезы (прямые либо конусные) малого диаметра (микрофрезы) с утолщенным хвостовиком
Инструмент предназначен для устранения углов большого радиуса при выборке, обрезке, чистового форматирования тонких деталей, выборки сквозных фонов для прорезной резьбы при малых радиусах на углах, обрезки небольших по толщине резных элементов по контуру.
В столярной мастерской полезно иметь хотя бы две фрезы с рабочим диаметром 1-3 мм для подчистки угловых радиусов при 2D выборке малой глубины, фрезеровании плоскорельефной резьбы (мелких фонов, фонов в углах), обрезки мелких деталей по контуру, художественного оформления: инкрустации и интарсии по дереву.
Рис.4 Концевые спиральные фрезы малого диаметра Karnasch с утолщенным хвостовиком.
Рис.5 Концевые спиральные фрезы малого диаметра FABA с утолщенным хвостовиком.
Рис.6 Концевые спиральные фрезы малого диаметра Topincity с утолщенным хвостовиком.
Ведущие производители концевых спиральных фрез малого диаметра с утолщенным хвостовиком:
- Karnasch;
- FABA;
- Topincity/
1.3 Концевые компрессионные спиральные фрезы со сменным направлением спирали (спиральные фрезы двунаправленного реза).
Основное назначение инструмента этого типа – обработка без сколов шпонированных заготовок с двух сторон. Предотвращение сколов достигается за счет сменного направления спиралей. Это обеспечивает подпор волокон на верхней и нижней кромке детали. Спектр выполняемых операций аналогичен обычным фрезам, с той лишь разницей, что работы проводятся по поверхностям, оклеенным шпоном. Такой инструмент необходимо иметь в арсенале, если предполагается обработка шпонированной древесины, фанеры, ДВП, МДФ.
Рис.7 Концевые спиральные фрезы со сменным направлением спирали DIMAR.
Рис.8 Концевые спиральные фрезы со сменным направлением спирали CMT.
Рис.9 Концевые спиральные фрезы со сменным направлением спирали FABA.
Ведущие производители спиральных фрез со сменным направлением спирали:
- FABA;
- DIMAR;
- CMT.
1.4 Концевые спиральные фрезы с выбросом стружки вниз
Конструкция инструмента этого типа предполагает сильное прижатие обрабатываемой детали к столу и подпор волокон, что обеспечивает чистый рез лицевой кромки, даже при работе со шпонированными материалами. Ввиду того, что стружка выбрасывается вниз, при глубоком фрезеровании в некоторых случаях возникают сложности с ее отводом из канала реза. Спектр выполняемых операций аналогичен обычным фрезам. Инструмент рекомендуется применять в ситуациях, когда имеются сложности с жесткой фиксацией обрабатываемых элементов, например, небольших заготовок сложной формы и материалов, обклеенных шпоном с одной стороны. Также фрезы хорошо подходят для фрезерования ДВП, в том числе с крашенными и шпонированными поверхностями.
Рис.10 Концевые спиральные фрезы CMT с выбросом стружки вниз
Рис.11 Концевые спиральные фрезы FABA с выбросом стружки вниз.
Рис.12 Концевые спиральные фрезы Topincity с выбросом стружки вниз
Ведущие производители концевых спиральных фрез с выбросом стружки вниз:
- FABA;
- DIMAR;
- CMT;
- Topincity.
1.5 Концевые спиральные фрезы со стружколомом для черновой и чистовой обработки
Инструмент предназначен для быстрого и качественного раскроя толстого материала. Конструкция фрезы обеспечивает надлом и дробление стружки. За счет этого улучшается ее выход из канала реза, что актуально при работе с высоко абразивными поверхностями. Интенсивный вывод стружки из канала способствует повышению срока службы инструмента. При хорошей фиксации заготовки возможна работа с быстрой подачей.
Категория фрез со стружколомом включает инструменты для черновой и чистовой обработки. Если при раскрое производится черновая обработка, то при составлении управляющей программы задается припуск, который впоследствии снимается концевой спиральной или прямой фрезой. Это повышает качество чистовой обработки и экономит ресурс инструмента.
В арсенале столярной мастерской должно быть хотя бы пара штук фрез со стружколомом для кроя высоко абразивных материалов: типа фанеры и МДФ, черновой обработки глубоких рельефов, прорезки глубоких гнезд, фрезерования по контуру толстых деталей из массива твердых пород древесины, врезки замков.
Рис.13 Концевые спиральные фрезы CMT со стружколомом для черновой и чистовой обработки.
Рис.14 Концевые спиральные фрезы DIMAR со стружколомом для черновой и чистовой обработки.
Рис.15 Концевые спиральные фрезы FABA со стружколомом для черновой и чистовой обработки.
Ведущие производители концевых спиральных фрез со стружколомом для черновой и чистовой обработки:
- FABA;
- DIMAR;
- CMT;
- Topincity.
1.6 Концевые спиральные сферические 3D фрезы.
Инструмент предназначен для 3D гравировки, профильной обработки (фаска, выкружка, каннелюры, гребни, фрезеровка галтели). Помимо этого фрезы позволяют создавать профили любых сложных сечений (карнизы, плинтусы, багеты и пр.) по трехмерной модели, разработанной в программах CAD без использования профильного ножа. Это актуально при изготовлении небольших серий изделий.
В арсенале столярной мастерской рекомендуется иметь спиральные сферические 3D фрезы с рабочими диаметрами 3, 6, 8 мм.
Рис. 16 Концевые спиральные сферические 3D фрезы CMT.
ис.17 Концевые спиральные сферические 3D фрезы DIMAR.
Рис.18 Концевые спиральные сферические 3D фрезы Topincity.
Ведущие производители концевых спиральных сферических 3D фрез:
- DIMAR;
- CMT;
- Topincity.
2. КОНЦЕВЫЕ ПРЯМЫЕ ФРЕЗЫ
2.1 Концевые прямые фрезы с напайными резцами (пластинами)
Инструмент применяется преимущественно для открытого фрезерования. Его можно использовать для фрезеровки фальца, закрытой прорезки неглубоких пазов, фрезерования четвертей, неглубоких гнезд, проушин, рейсмусования в размер по толщине небольших деталей, выборки неглубоких отверстий большого диаметра, снятия припуска (чистовой обработки) за один проход после обрезки по контуру детали черновой фрезой со стружколомом. Также возможна неглубокая обрезка заготовок по контуру. Следует заметить, что при работе с прямыми фрезами выброс стружки из канала реза хуже, чем при фрезеровании спиральными фрезами с выбросом стружки вверх либо инструментом с стружколомом. Это ограничивает глубину фрезерования за один проход. При глубокой и закрытой фрезеровке срок службы инструмента снижается.
Рис.19 Концевые прямые фрезы CMT с напайными резцами (пластинами).
Рис.20 Концевые прямые фрезы FABA с напайными резцами (пластинами).
Рис.21 Концевые прямые фрезы DIMAR с напайными резцами (пластинами).
Ведущие производители концевых прямых фрез с напайными резцами (пластинами):
- DIMAR;
- CMT;
- WPW.
2.2 Концевые прямые фрезы со сменными резцами (пластинами)
Наиболее подходящий тип прямых фрез для оборудования с ЧПУ. Имеют ту же сферу применения, что и инструмент с напайными пластинами. Преимущество заключается в большом сроке службы инструмента. Нож имеет две режущие кромки. Это позволяет использовать его дважды, просто перевернув пластину другой стороной. Отработавшие ресурс ножи заменяются новыми без замены самой фрезы. Большой ресурс позволяет избежать переточки, а, следовательно, поправок рабочего диаметра в программном обеспечении CAM или компенсаций в CNC. Это упрощает составление управляющей программы и снижает количество производственного брака.
В столярной мастерской полезными будут прямые фрезы со сменными пластинами диаметрами 8, 12 мм. При работе с высоко абразивными материалами необходимо заранее позаботиться о сменном комплекте ножей. Для увеличения ресурса инструмента не рекомендуется обрабатывать одними режущими пластинами массив дерева и высоко абразивные материалы.
Рис.22 Концевые прямые фрезы со сменными резцами (пластинами) FABA.
Рис.23 Концевые прямые фрезы со сменными резцами (пластинами) CMT.
Рис.24 Концевые прямые фрезы со сменными резцами (пластинами) DIMAR.
Ведущие производители концевых прямых фрез со сменными резцами:
- FABA;
- DIMAR;
- CMT.
2.3 Концевые прямые монолитные фрезы
Инструмент имеет ту же область применения, что и фрезы с напайными пластинами. Отличает же их лучшая балансировка с минимизацией торцевого и радиального биения ножей. Это улучшает качество обработки заготовок и продлевает ресурс шпинделя. Монолитным фрезам не грозит отслоение ножей вследствие нагрева и динамических нагрузок, что не редкость у дешевого инструмента с напайными ножами.
В столярных мастерских большей частью используются монолитные фрезы с небольшим рабочим диаметром для зачистки углов фонов при глухой выборке и изготовлении интарсии для обрезки мелких деталей по контуру. Фрезы большого диаметра не так распространены ввиду их высокой стоимости.
Рис.25 Концевые прямые монолитные фрезы Topincity.
Рис.26 Концевые прямые монолитные фрезы CMT.
Рис.27 Концевая прямая монолитная микро фреза CMT. Оптимальный вариант для инкрустации и маркетри.
Ведущие производители концевых прямых монолитных фрез:
- CMT;
- Topincity.
2.4 Концевые прямые фрезы с алмазными резцами (поликристаллический алмаз PKD либо MKD)
Инструмент предназначен для обрезки по контуру высоко абразивных материалов. Фрезы пригодятся в столярной мастерской при среднесерийной обработке ДСП, фанеры, OSB, МДФ, ламината.
Рис.28 Концевые прямые фрезы с алмазными резцами CMT.
Рис.29 Концевые прямые фрезы с алмазными резцами DIMAR.
Ведущие производители концевых прямых фрез с алмазными резцами:
- DIMAR;
- CMT.
3. КОНЦЕВЫЕ АЛМАЗНЫЕ ФРЕЗЫ. ФРЕЗЫ ДЛЯ НЕСТИНГА
Инструмент предназначен для серийного фрезерования и кроя сверхабразивных материалов ДСП, OSB, МДФ, HPL, ЛДСП, ламината. Их также используют для обработки твердых и сверхтвердых пород дерева, панелей из массива, оклеенных шпоном. Несмотря на высокую цену, покупка алмазных фрез экономически целесообразна даже при среднесерийном производстве. Экономия достигается за счет значительно большего по сравнению с твердосплавными фрезами эксплуатационного срока, возможности многократной (у некоторых моделей до 6 раз) переточки, высоких режимов резания.
Алмазные фрезы рекомендованы для фабрик, массово занимающихся мебельным производством с использованием технологии nesting. Для цехов, в которых не проводится серийного раскроя высоко абразивных панелей и частных любительских мастерских их покупка экономически не обоснована.
Примечание. Алмазные фрезы выпускаются преимущественно с рабочим диаметром от 12 мм. Для полноценной работы с таким инструментом необходим шпиндель мощностью не менее 4,5 кВт.
Рис.30 Концевая алмазная фреза Leitz.
Рис.31 Концевая алмазная фреза DIMAR.
Рис.32 Концевая алмазная фреза CMT для нестинга.
Ведущие производители концевых алмазных фрез:
- DIMAR;
- CMT;
- Leitz.
4. КОНУСНЫЕ ФРЕЗЫ ДЛЯ 3D ОБРАБОТКИ
4.1 Конусная сферическая фреза
Инструмент предназначен для обработки 3D мелких и глубоких рельефов, резьбы, декора, 3D обработки карнизов, профилей сложного сечения (при отсутствии профильного ножа), фрезерования фигурных мебельных элементов, таких как ножки кабриоли и пр. При использовании такой фрезы выборка материала по глубине выполняется, как правило, за один проход. Исключение стадии чистовой обработки ускоряет производственный процесс.
Конусная форма повышает сопротивляемость инструмента к вибрациям и динамическим нагрузкам при высокоскоростной работе. За счет небольшого диаметра кончика достигается высокая степень детализации обработки. Траектория УП автоматически рассчитывается в программах CAM на основе 3D модели, спроектированной в приложениях CAD, полигонального моделирования, цифровой скульптуры и т.д.
Рис.33 Конусные сферические фрезы DIMAR.
Рис.36 Конусная сферическая фреза DIMAR Z2 KSP+ Tigra.
Ведущие производители конусных сферических фрез:
- Topincity;
- MITOMO;
- DIMAR;
- DJTOL.
4.2 Конусная фреза с округленным и плоским кончиком
Конусная округленная фреза удобна при 3D обработке рельефа, так как позволяет избежать появления полос на его горизонтальных плоскостях при высоких режимах фрезерования. Конический инструмент с плоским кончиком рекомендуется использовать при обработке горизонтальных поверхностей (фонов), он позволяет увеличить шаг и скорость прохождения. Также эта фреза удобна для подрезки углов, вычистке фонов при создании плоскорельефной резьбы (гравировки, выборки) по векторам.
Рис.37 Фреза коническая скругленная Topincity.
Рис.38 Конусная фреза с плоским кончиком (коническая плоская) DJTOL.
Ведущие производители конусных фрез с округленным и плоским кончиком:
- Topincity;
- DJTOL (Z2 KSP+ Tigra).