Фрезы с механическим креплением МНП широко применяются на универсальном оборудовании, станках с ЧПУ и ГПС. Они обеспечивают большую стойкость и производительность по сравнению с фрезами других конструкций, допускают использование различных инструментальных материалов при уменьшении номенклатуры фрез. Исключение операций пайки и заточки ножей снижает брак и дает возможность использовать сплавы, трудно поддающиеся пайке.
Наибольшее распространение получили торцовые, концевые, торцово-цилиндрические, дисковые и другие фрезы с МНП, которые практически заменили фрезы предыдущего поколения.
Конструкции фрез с МНП отличаются большим разнообразием, и многие из них нормализованы и стандартизированы. На рис. 6.9 показана типовая конструкция стандартной фрезы с МНП (ГОСТ 26595-85).
Рис. 6.9. Торцовая фреза с механическим креплением пятигранных МНП
Такие фрезы выпускаются с трехгранными (
), четырехгранными (
), пятигранными (
) и круглыми пластинами из различных твердых сплавов диаметром 100…200 мм. В корпусе 1 фрезы имеются пазы с установленными державками 6 со штифтами 7, на которые надеты режущие пластины 8. На корпусе расположено кольцо 2, имеющее отверстия для зажимных винтов 5, ввернутых в хвостовики державок. Для более удобной сборки фрезы предусмотрены пружины 3 и шайбы 4, поджимающие режущую пластину к базовым поверхностям корпуса и державки. Окончательно пластину закрепляют винтом 5 при втягивании державки, которая штифтом прижимает режущую пластинку к специально выполненным в кольцевом желобке 10 фаскам 9. Форма желобка соответствует форме пластины.
Торцовые насадные фрезы с механическим креплением твердосплавных пластин в блоках представлены на рис. 6.10. Четырехгранные пластины 2 могут крепиться прямо к блоку 4, размещенному в пазах корпуса 1, винтом 3 (см. рис. 6.10,а). Фрезы с таким креплением пластин отличаются универсальностью, так как позволяют на базе одного корпуса получать фрезы для различных работ путем замены блоков с пластинами одной формы на другую. Подобные фрезы выпускает фирма «Планзее» (Австрия).
Крепление трехгранных пластин 2, установленных в блоке 3, но закрепляемых клином 5 через корпус 1, показано на рис.6.10,б. Эти фрезы отличаются наличием регу
лировки в осевом направлении блока 3 с помощью эксцентрика 6 и выпускаются по ОСТ 23.5.398-81.
Фрезы с тангенциальным расположением твердосплавных четырехгранных пластин (рис. 6.11) состоят из корпуса 1 с гнездами под пластинки, пластинок 2, винтов-коромысел 5, шариков 4 и гаек 3.
Рис. 6.10. Фрезы торцовые насадные, блочные
Рис. 6.11. Фреза с тангенциальным расположением твердосплавных четырехгранных пластин
Пластинки в корпусе закреплены тангенциально, при этом усилие резания действует в направлении большей стороны пластинки, за счет чего нагрузки на пластинку могут быть повышены. Смена пластинок осуществляется поворотом гайки 3; при этом винт-коромысло 5 перемещается вдоль оси, касается шарика 4 участками своей канавки возрастающей глубины и освобождает пластинку. После поворота или замены пластинки винт-коромысло 5 с помощью гайки перемещается в обратном направлении и прижимает пластинку к базовым поверхностям корпуса.
Аналогичный способ крепления режущих пластин использован в конструкции фрезы с механическим креплением режущих пластин из керамики.
Широкое применение получили также концевые и торцово-цилиндрические фрезы с МНП. Концевые фрезы с механическим креплением пятигранных или ромбических пластин (рис. 6.12) состоят из корпуса 1 с гнездом под пластинки и конического хвостовика для крепления на станках. В корпус вставляется и закрепляется винтом 5 втулка 3, на которой в радиальном направлении базируются режущие пластины 2. Пластинка опирается на основание гнезда корпуса и прижимается к базовым поверхностям корпуса и втулки с помощью пружинящего штифта 4. Смена лезвия после его затупления осуществляется выпрессовкой штифта 4, поворотом или заменой пластинки и запрессовкой штифта. Кроме стандартных твердосплавных пластинок в корпус фрезы можно вставить и другие пластинки. Такие фрезы выпускаются по ТУ2- 035-476-76 диаметра
ми от 20 до 50 мм (четырехгранные пластинки) и от 40 до 63 мм (пятигранные пластинки).
Рис. 6.12. Концевая фреза с механическим креплением МНП
Обычно концевые и торцово-цилиндрические фрезы изготавливают с углом в плане 
с треугольными и квадратными пластинами, хвостовые фрезы с D=16…40 мм и насадные с D=50…10 мм. Пластины с положительным или отрицательным передним углом закрепляются в корпусе винтом, клином или прижимной планкой. Квадратные пластины располагаются на зубьях в шахматном порядке и закрепляются винтами, при этом угол наклона зубьев должен быть в пределах 6…150. Пластины, расположенные у торца, упираются в цилиндрические штифты, предохраняющие их от сдвига в осевом направлении. Некоторые конструкции концевых и торцово-цилиндрических фрез выпускают по ОСТ 23.5.333-80.
Израильская фирма ISCAR предлагает потребителю широкую гамму концевых копировальных фрез (рис. 6.13) оригинальной конструкции с механическим креплением МНП сферической формы с радиусом R=4…10 мм.
Эти фрезы выпускают с нормальной и с удлиненной рабочей частью. Фрезы с нормальной рабочей частью имеют цилиндрический корпус, а с удлиненной – конический для обеспечения достаточной жесткости в процессе резания.
В фрезах с R=4 и 5 мм МНП 1 (см. рис. 6.13,а и б) закрепляют в гнезде корпуса 2 с помощью винта 3. Боковые поверхности 4 гнезда и МПН образуют жесткое соединение типа «ласточкина хвоста», что препятствует сдвигу пластины под действием сил резания в процессе обработки.
МНП для фрезы с R=4 мм имеет одну режущую кромку, а для фрезы с R=5 мм – две (рабочую и запасную). Специальная форма передней поверхности этих пластин облегчает процесс стружкообразования.
В фрезах R=6, 8 и 10 мм (рис. 6.13,в) используются МНП с двумя симметрично расположенными режущими кромками и установочной поверхностью V-образной формы. В корпусе 2 фрезы выполнен паз, дно 3 которого является опорной поверхностью для МНП и имеет ответную V-образную форму.
Прорезь 4 паза, более узкая и длинная, чем прорезь дна 3, отделяет упругую часть корпуса фрезы (упругий прихват) от жесткой части. Закрепление МНП прихватом осуществляется с помощью специального винта 5. Пластина имеет поперечную режущую кромку (как у сверла), что обеспечивает ее врезание в обрабатываемый материал.
Рис. 6.13. Копировальные концевые фрезы с механическим креплением МНП с R=4 мм (а), 5 мм (б) и 6…10 мм (в)
Опорная поверхность МНП, обращенная к упругому прихвату, и сопряженная с ней поверхность прихвата имеют также V-образную форму (угол раскрытия примерно 1700). Наличие двух опорных поверхностей V-образной формы исключает смещение пластины относительно оси фрезы в процессе резания.
Для обработки закаленных сталей и высокопрочных чугунов применяют фрезы, оснащенные сверхтвердыми материалами (СТМ) различных марок и керамикой. По сравнению с твердосплавными такие фрезы обеспечивают повышенные в 4…10 раз скорости резания, но при уменьшенных до 4 раз подачах на зуб; при этом достигается шероховатость обработанной поверхности как при шлифовании.
В России разработана гамма насадных сборных торцовых фрез с механическим креплением круглых и многогранных пластин из СТМ и керамики диаметром 100-400 мм (ТУ2-035-918-83, ТУ2-035-713-80, ТУ2-035-624-84). Практическое применение нашли три разновидности фрез: с механическим креплением ножей (вставок), оснащенных композитом; с механическим креплением пластин и с механическим креплением кассет с режущими пластинками. Некоторые конструктивные варианты этих разновидностей фрез показаны на рис. 6.14 — 6.16. В корпусе 1 многозубой торцовой фрезы (рис. 6.14) ножи 2 расположены под углом 100 к оси фрезы и крепятся винтом 5 и втулкой 4, имеющей угловую лыску.
При завинчивании винта втулка, перемещаясь, заклинивает вставку в отверстии. Винты 6 предназначены для регулировки ножа 2 после его заточки или замены. Фрезы этого вида изготавливаются по ТУ2-035-918-83 диаметром 80…200 мм и оснащаются композитом 01.
Разработаны и серийно выпускаются торцовые одно- и двухступенчатые фрезы с механическим креплением круглых, квадратных и ромбических пластин из композита. Конструкция хвостовой торцовой фрезы диаметром 20…63 мм с механическим креплением круглых или ромбических пластин из СТМ представлена на рис. 5.15. Инструмент состоит из корпуса 1 и режущих пластин 2, закрепляемых в корпусе прихватом 3 и винтом 4.
В двухступенчатых фрезах (ТУ2-035-713-80) пластины расположены в два ряда, а упорные поверхности гнезд смещены на 1,5 мм. Закрепление пластин обоих рядов осуществляется одним прижимом. Пластины внешнего ряда производят черновую обработку, а
пластины внутреннего ряда – получистовую обработку. Такие фрезы изготавливаются со сменными пластинами из композита 05 в диапазоне диаметров 100…400 мм.
Рис. 6.14. Многозубая торцовая фреза с ножами из композита
Рис. 6.15. Хвостовая торцовая фреза
Рис. 6.16. Насадные сборные торцовые фрезы с осевым регулированием
пластин из СТМ и керамики
Главным направлением развития конструкций торцовых фрез с пластинами из СТМ и керамики является использование кассетного принципа (рис. 6.16). Например, показанный на рис. 6.16 вариант использования фрезы диаметром 125…250 мм, предназначен для работы на станках с ЧПУ, а диаметром 315…800 мм на специальных тяжелых станках и станках, встраиваемых в автоматические линии. Фреза состоит из корпуса 1 и кассет с режущими пластинами 8. Кассеты состоят из державки 6, прихвата 9, крепежного винта 7, сухаря 4 и регулировочного винта 3 с ограничительной шайбой 5 и крепятся в пазах корпуса винтами 2.
Фрезы, оснащенные СТМ и керамикой, следует эксплуатировать на металлорежущих станках повышенной, высокой и особо высокой точности и имеющих высокий верхний предел частоты вращения шпинделя 3000 об/мин и более.