Какие инструменты и оснастку выбрать для сверлильно-фрезерных станков?

Выбор правильных инструментов и оснастки для сверлильно-фрезерного станка напрямую влияет на точность обработки, производительность и долговечность оборудования. В этом руководстве мы подробно рассмотрим виды инструментов, принципы подбора оснастки, критерии выбора фрез и резцов, систему крепления, современные технологии смены инструмента и вспомогательное оборудование. Также вы найдете советы по предотвращению распространенных ошибок и повышению эффективности обработки металла на универсальных станках.

Виды инструментов для сверлильно-фрезерных станков

Основные типы режущего инструмента для универсальных операций

Сверлильно-фрезерные станки объединяют функции сверления, фрезерования, зенкования, развертывания и нередко — токарной обработки. Соответственно, применяется широкий набор инструментов:

• Сверла (спиральные, ступенчатые, серии DIN338-DIN345) — используются для создания и доработки отверстий различного диаметра и глубины. Рекомендуемые скорости: от 500 до 2000 об/мин в зависимости от материала.
• Фрезы — позволяют формировать плоскости, пазы, углы, радиусы:
  • концевые — универсального назначения
  • дисковые — для прорезных операций и выемок
  • фасонные и профильные
• Развертки и зенковки — предназначены для точной финишной обработки отверстий (класс точности IT6–IT8).
• Токарные резцы — используются при наличии поворотной головки или многофункционального патрона.

Пример практического подбора: для станка модели 6Р12 оптимально использовать ISO BT40-фрезерные патроны и карбидные концевые фрезы диаметром 12–20 мм с HRC70 покрытием при работе по закаленной стали.

Как подобрать правильную оснастку для задач обработки

Факторы, от которых зависит стабильность и точность процесса

Оснастка — это промежуточное звено между инструментом и шпинделем станка. От ее качества зависит точность, минимизация биений, и долговечность узлов. Основные факторы выбора:

Критерии выбора оснастки

1. Материал обрабатываемой детали — для алюминия можно использовать более легкий инструмент и крепление; для стали и чугуна — более жесткие решения (например, гидропатроны).
2. Тип операции — фрезерование требует высокой радиальной жесткости, сверление — точности соосности.
3. Мощность станка — слабое оборудование не выдержит весной тяжелой цанги BT50.
4. Периодичность смены инструмента — в серийной обработке экономически целесообразны быстросменные держатели (тип HSK или SK).
5. Требуемая точность — при задачах с класcом IT6 и выше допустимы только прецизионные системы с повторяемостью до 0,003 мм.

Совет: при работе с нержавейкой обязательна балансировка держателя. Биение выше 0,01 мм может привести к разрушению режущей кромки.

Особенности выбора фрез и резцов для металла

Типология фрез и параметры оптимального выбора

Выбор фрез зависит от требуемой стратегии обработки: черновой, получистовой или финишной. Учет типа зуба (прямой, спиральный, чередующийся) и покрытия существенно влияет на срок службы и чистоту поверхности:

• Концевые фрезы — универсальные, применимы для большинства операций. Популярны модели с хвостовиком под Weldon и диаметром 6–20 мм.
• Кукурузные (грубой обработки) — обеспечивают быстрое удаление стружки при высокой подаче (до 0,4 мм/зуб).
• VHM-фрезы из монолитного карбида — обеспечивают высокую стойкость при работе с твердыми материалами и легированными сплавами.
• Фасонные — применяются для 3D-обработки и фигурных форм, обычно совместимы с CAD/CAM.

Выбор материала и покрытия

Материал	Оптимальный инструмент	Покрытие
Алюминий	HSS, VHM с двумя канавками	Без покрытия / DLC
Инструментальная сталь	K10 карбидные фрезы	TiAlN, TiCN
Нержавеющая сталь	VHM с радиусом захода	AlTiN или nACo
Титан	Укороченные фрезы VHM	TiB2 или AlCrN

Рекомендуем использовать симуляторы CAM-систем при проектировании сложных фрезерных программ: это позволяет избежать ошибок травления и превышения подачи.

Цанги и зажимные патроны: точность крепления и безопасность

Разновидности систем крепления инструмента

Надежная фиксация — ключ к безопасной эксплуатации и стабильной геометрии инструмента. Особенно важно учитывать биение: даже разбаланс в 0,02 мм увеличивает уровень вибраций и снижает ресурс инструмента вдвое.

Популярные системы

• ER-цанги — охватывают диапазон от 1 мм до 20 мм, допустимое биение — не более 0,01 мм. Требует регулярной чистки.
• Weldon — торцевое зажатие с винтом. Высокая надежность, но фиксировано по диаметру, не допускает универсальности.
• HSK/SK/BT держатели — применяются для установки в шпиндель. HSK обеспечивают высочайшую точность под ЧПУ.
• Гидропатроны и термозажимы — используются в точных решениях при работе на скоростях свыше 15 000 об/мин.

Совет: при установке новых цанг всегда проверяйте соосность при помощи индикатора. Биение более 0,02 мм — повод заменить комплект.

Системы быстрой смены инструментов: экономия времени и ресурсов

Автоматизация для повышения производительности

Быстросменные системы применяются в ЧПУ-станках и гибридных комбинированных установках. Наиболее популярны следующие варианты:

• Механические карусельные сменщики — устанавливаются сбоку шпинделя, смена — 3–8 сек.
• Гидравлические — плавная смена с минимальной вибрацией.
• Пневматические — чаще интегрированы в мини-станки и настольные ЧПУ.

Плюсы внедрения

• Снижение времени на перенастройку до 60%
• Повышение повторяемости при серийной обработке
• Интеграция с CAM-системами через постпроцессоры

Важно: перед покупкой совместимости проверьте тип шпинделя и интерфейс HSK/BT. Типичная ошибка — установка сменщика на неподдерживаемую ось.

Аксессуары и вспомогательное оборудование

Как повысить удобство и точность обработки

• Прецизионные тиски и столы с поворотом — позволяют фиксировать деталь под углами ±45° с точностью до 0,01 мм.
• Системы подачи СОЖ с дозированной подачей — продлевают ресурс более чем на 30%.
• Уловители стружки и кожухи — особенно важны при серийных операциях.
• Установки DRO (Digital Readout) — не требуют перехождения на ЧПУ и повышают точность станков с ручным управлением.

Частые ошибки при выборе инструментов и оснастки

Что чаще всего приводит к браку и износу оборудования

1. Неправильное сочетание хвостовика и цанги (например, Weldon в ER-патрон).
2. Несбалансированная фреза при скорости свыше 10000 об/мин.
3. Использование HSS-фрез по нержавейке — быстрый износ.
4. Пренебрежение системой охлаждения при черновой обработке.
5. Отсутствие предварительной настройки длины вылета инструмента.

Ответы на часто задаваемые вопросы

Какой минимальный допуск биения допустим для прецизионной обработки?

Не более 0,005 мм. Желательно использовать балансированные держатели.

Какая фреза лучше для алюминия?

Концевая двухзубая VHM фреза с полированными канавками и DLC-покрытием.

Как выбрать между HSS и твердосплавной фрезой?

HSS — дешевле, подходит для разовых операций и мягких сплавов. Твердосплав — дороже, но окупается за счет высокой стойкости при серийной работе.

Выводы

Подбор инструмента и оснастки для сверлильно-фрезерного станка — это системный подход, в основе которого лежат знания о материале заготовки, типе обработки и возможностях оборудования. Надежность, точность и повторяемость операций зависят от правильной фиксации, типоразмера инструмента и соблюдения режимов работы. Инвестируйте в качественные решения, автоматизируйте смену инструмента, применяйте охлаждение и регулярно обслуживайте оснастку. Это гарантирует не только снижение издержек, но и устойчивое качество готовой продукции.