Выравнивание плоскости набором фрез

Когда перед вами стоит задача получить идеально ровную поверхность на заготовке значительной ширины, использование одиночной фрезы часто становится неэффективным или вовсе невозможным из-за ограниченного диаметра инструмента. В такой ситуации на помощь приходит метод одновременной работы нескольких фрез, закрепленных на одной оправке, что позволяет многократно увеличить ширину обрабатываемого участка за один проход станка. 
Подобное техническое решение требует внимательного подхода к подбору оснастки и понимания физики процесса резания, ведь любая неточность в сборке приведет к появлению ступенек и неровностей на готовой детали.
Собирая комплект для чернового съема металла, обычно ориентируются на цилиндрические фрезы с крупным зубом, способные выдерживать значительные нагрузки при глубине до 3-4 миллиметров за проход. Для чистовой обработки плоскости разумнее применять наборы из торцевых головок с механическим креплением многогранных твердосплавных пластин, которые обеспечивают шероховатость не хуже Ra 3.2 при подаче 0.1-0.15 мм на один оборот шпинделя. 
Ключевой момент заключается в том, что все элементы набора должны иметь строго одинаковый наружный диаметр с допустимым отклонением не более 0.02 миллиметра, иначе большая часть нагрузки придется на самую выступающую фрезу, что вызовет быстрый износ и вибрации.
Перед установкой обязательно проверьте индикатором биение каждой посадочной шейки и убедитесь в отсутствии зазоров между инструментом и оправкой. Закрепляя набор на горизонтально-фрезерном станке, располагайте режущие кромки со смещением относительно друг друга по окружности, чтобы они входили в контакт с материалом не одновременно, а с определенным интервалом. 
Допустим, имея три фрезы, поверните первую на 0 градусов, вторую на 15, а третью на 30 градусов относительно начального положения — это существенно снизит ударные нагрузки при входе в заготовку.
Для обработки конструкционной стали вроде 45 или 40Х используйте набор из быстрорежущих фрез Р6М5, установив скорость резания в пределах 25-30 метров в минуту, что при диаметре 80 миллиметров даст 100-120 оборотов шпинделя. Продольная подача при черновом проходе с глубиной 2 миллиметра не должна превышать 40 мм/мин на каждый зуб, и в случае четырех зубьев на каждой фрезе суммарная подача на оборот составит около 0.5 миллиметра. 
Не забывайте, что жесткость оправки играет решающую роль — при длине вылета более 200 миллиметров даже незначительное радиальное биение способно испортить всю плоскость, поэтому используйте дополнительные люнеты или поддерживающие подшипники.
Особого внимания заслуживает ситуация, когда обрабатываемая поверхность имеет прерывистые участки или литейную корку на отливках из серого чугуна СЧ20. Тут лучше применить набор торцевых фрез с отрицательным передним углом пластин, работающих на скорости 70-80 метров в минуту с глубиной 1-1.5 миллиметра, причем подачу стоит уменьшить до 0.08-0.1 мм на зуб для предотвращения сколов режущей кромки. 
В случае с вязкими аустенитными сталями типа 12Х18Н10Т потребуется снизить окружную скорость до 15-20 м/мин и использовать фрезы с мелким шагом и увеличенным количеством зубьев, чтобы равномерно распределить усилие резания по всей длине набора.
Практический опыт показывает, что наиболее частым дефектом при работе с наборным инструментом становится волнистость поверхности, возникающая из-за разной высоты режущих зубьев соседних фрез. Выявить эту проблему просто: после прохода приложите лекальную линейку к обработанной плоскости на просвет — зазор более 0.03 миллиметра на 100 миллиметров длины недопустим для чистовых операций. 
Устранить перепад можно проточкой опорных торцов фрез на плоскошлифовальном станке, добившись разницы высот не более 0.005 мм, или используя регулировочные кольца из медной фольги толщиной 0.01-0.05 мм.
При обработке широких плоскостей у заготовок из алюминиевых сплавов Д16Т или АМг6 набор фрез с острыми передними углами и полированными канавками обеспечивает чистоту поверхности Ra 1.6 при скорости резания 400-600 м/мин. Для такой быстроходной работы настоятельно рекомендуется применять инструмент с твердосплавными пластинами, поскольку быстрорежущая сталь быстро теряет режущие свойства из-за налипания стружки. 
Подачу на зуб при фрезеровании дюралюминия можно смело увеличивать до 0.15-0.2 мм, причем ширина набора достигает 150-200 миллиметров без потери качества.
Отдельная история — выравнивание плоскостей на деталях после термической обработки, когда поверхностный слой имеет твердость до 45-50 HRC. Здесь набор из фрез с микрометрической регулировкой каждого зуба становится единственным разумным решением, позволяющим снимать припуск всего 0.2-0.3 мм за проход с подачей 30-50 мм/мин. 
Такие фрезы оснащают пластинами из кубического нитрида бора или керамики, работающими на скорости до 100 м/мин, и каждую головку в наборе можно выставить независимо с точностью до 0.002 мм по высоте.
На практике для партии одинаковых деталей удобнее использовать специальную оправку с жестко заданным расстоянием между фрезами, что исключает необходимость каждый раз проводить настройку. Размер межфрезового промежутка выбирают исходя из ширины обрабатываемого уступа или паза — типовое значение лежит в диапазоне 30-80 миллиметров. 
При этом не забывайте о стружкоотводе: в узких промежутках между режущими частями стружка забивается особенно интенсивно, поэтому для глубоких пазов стоит применять фрезы с увеличенными канавками или подавать охлаждающую жидкость под давлением через полость оправки.
Любой наборный инструмент требует балансировки после сборки, особенно при скорости вращения шпинделя свыше 600 оборотов в минуту. Несбалансированные массы вызовут вибрации, которые оставят на плоскости характерный глянец в одних зонах и матовость с гребешками в других. 
Балансировку выполняют съемом металла с тяжелой стороны фланцев или подбором веса винтов крепления, добиваясь дисбаланса не более 0.2 грамма на килограмм массы оправки с инструментом.
Контролируя качество полученной плоскости, пользуйтесь не только лекальной линейкой, но и щупами для измерения зазора в середине пролета. Допустимая неплоскостность для большинства машиностроительных деталей составляет 0.05 мм на 300 мм длины, а для станочных направляющих этот параметр ужесточается до 0.01 мм на метр. 
Если после набора остаются продольные риски, значит, один из зубьев выступает более остальных, и его необходимо притереть на доводочном камне или подшлифовать вершину.
Применяя набор фрез для выравнивания плоскости, всегда начинайте с пробного прохода по заведомо тонкой пластине-свидетелю, после которого измеряйте полученный рельеф микрометром с плоской пяткой. Такой подход выявит осевое биение инструмента еще до обработки ответственной детали и сэкономит массу времени на переделку брака. 
И помните, что удачно подобранный набор способен заменить длительную строжку на продольно-фрезерном станке, сократив время обработки в 5-8 раз при сопоставимой точности.