Борфрезы: что это такое, типы и формы, применение

Что такое борфрезы (шарошки)

Борфреза — это специальный металлорежущий инструмент, который часто называют шарошкой по металлу. Именно эти инструменты предназначены для работы на высоких скоростях до 65 000 оборотов в минуту на металлообрабатывающем оборудовании. Шарошки по металлу представляют собой универсальное решение для обработки сложных поверхностей и контуров, которые невозможно обработать другими инструментами (например, ножовочным полотном).

В отличие от лепестковых шлифовальных дисков, борфрезы работают по принципу резания, образуя стружку различных типов. Поэтому они обеспечивают более точную обработку и чистую поверхность готового изделия. Твердосплавные борфрезы по металлу превосходят по производительности абразивные инструменты из быстрорежущей стали более чем в два раза.

Борфреза (шарошка) вставляется в патрон прямошлифовальной машины или гравера соответствующего диаметра для обработки большинства материалов: от мягких алюминиевых сплавов до высокопрочных сталей и титановых сплавов.

Конструкция и устройство борфрез

Корпус борфрезы включает два ключевых компонента: хвостовик и режущую головку. Хвостовик изготавливается из легированной среднеуглеродистой стали марки 30ХГСА, обеспечивающей достаточную прочность для передачи крутящего момента. Стандартизированный диаметр хвостовика—обычно 3, 6 или 8 мм — позволяет применять борфрезы на разнообразном оборудовании.

Рабочая часть борфрезы имеет наконечник конической, сферической или цилиндрической формы в зависимости от области применения. Именно форма рабочей части определяет возможности обработки конкретных поверхностей и контуров. Длина режущей части варьируется от нескольких миллиметров до 50 мм, что позволяет выбирать инструмент для разных технологических задач.

Соединение хвостовика с рабочей частью осуществляется методом пайки или высокочастотной сварки. Такое соединение обеспечивает надежную передачу усилий даже при работе на высоких скоростях. Возможно использование удлиненного хвостовика для работы в глубоких и труднодоступных местах.

Основные параметры конструкции

Материал рабочей части определяет эксплуатационные характеристики борфрезы и область ее применения. Современные технические требования к обработке металлических изделий предусматривают использование высокопрочных материалов для изготовления режущего инструмента.

• Твердые сплавы

Твердосплавные борфрезы изготавливаются из карбида вольфрама марок ВК6, ВК7, ВК8. Карбид вольфрама обеспечивает высокую износостойкость и возможность работы с закаленными сталями твердостью до 70 HRC. Металлокерамика на основе карбида вольфрама позволяет обрабатывать как плоские, так и изогнутые поверхности из высоколегированной и нержавеющей стали без потери режущих свойств.

Безвольфрамовые твердые сплавы применяются для специальных задач и обеспечивают стабильные характеристики при обработке цветных металлов. Именно такие материалы подходят для обработки алюминия и его сплавов без риска налипания.

• Покрытия и напыления

Алмазный слой на рабочей поверхности значительно увеличивает срок службы инструмента. Алмазное напыление применяется для обработки особо твердых материалов и композитов. Современные покрытия TiN и TiAlN повышают тепло- и износоустойчивость на 50-70%.

Важно! Выбор материала всегда должен соответствовать твердости обрабатываемого материала для обеспечения оптимальной производительности.

• Быстрорежущие стали

Борфрезы из быстрорежущей стали Р6М5 используются для обработки углеродистых и среднелегированных сталей. Такие вращающиеся инструменты имеют ограниченный ресурс по сравнению с твердосплавными, но стоят значительно дешевле. Применяются преимущественно для черновой обработки и работ, не требующих высокой точности.

Типы борфрез по форме рабочей части

Классификация борфрез по форме является основополагающей для правильного выбора инструмента. Различные виды борфрез предназначены для обработки конкретных типов поверхностей и выполнения специфических технологических операций. Например, чтобы выполнить расточку изделий. Форма рабочей части определяет возможности инструмента и область его применения. Существует несколько основных типов борфрез, следующие из которых применяются наиболее часто: цилиндрические, сферические и овальные.

       1. Цилиндрические борфрезы

• Тип A - цилиндрическая с гладким торцом

  Эти борфрезы применяются для обработки плоских поверхностей и снятия заусенцев. Форма рабочей части в виде цилиндра идеально подходит для выравнивания поверхностей и обработки прямых кромок. Такие инструменты обеспечивают равномерное качество обработки на протяжении всей длины режущей части.

• Тип B - цилиндрическая с торцевыми зубьями

  Борфрезы этого типа имеют универсальное применение, благодаря наличию режущих элементов на торце. Цилиндрическая с торцевыми зубьями конструкция позволяет обрабатывать не только боковые поверхности, но и выполнять обработку пазов и отверстий. Именно такая форма обеспечивает максимальную универсальность в применении.

      2. Сферические и овальные формы

• Тип D - сферическая

  Сферические борфрезы незаменимы для обработки контуров и глухих отверстий. Такая форма позволяет создавать радиусные переходы и обрабатывать криволинейные поверхности. Сферическая форма рабочей части идеально подходит для 3D-обработки сложных деталей.

• Тип E - овальная

  Овальные борфрезы применяются для обработки формованных деталей и угловых стыковочных швов. Эта форма сочетает преимущества цилиндрических и сферических инструментов. Овальная форма обеспечивает плавный переход между различными типами поверхностей.

       3. Параболические и конические формы

• Тип F - параболическая с закругленным концом

  Параболическая форма с закругленным концом используется для финишной обработки сварных швов. Такие борфрезы обеспечивают плавные переходы при обработке соединений различных деталей. Параболическая геометрия позволяет обрабатывать труднодоступные участки с высоким качеством.

• Тип G - параболическая с заостренным концом

  Эти инструменты предназначены для финишной обработки угловых швов и снятия фасок. Остроконечный конус с закругленной формой идеален для работы в острых углах и узких пазах. Такая геометрия обеспечивает точную обработку кромок деталей.

       4. Специальные формы

• Тип H - пламевидная

  Пламевидные борфрезы применяются для обработки выемок и канавок с закругленными плоскостями. Эта форма незаменима при работе в условиях ограниченной маневренности. Пламевидная геометрия позволяет обрабатывать фасонные поверхности сложной конфигурации.

• Тип J, K - конические (60°, 90°)

  Конические борфрезы различаются углом конусности и применяются для зенкования отверстий. Такие инструменты идеально подходят для снятия фасок под различными углами. Конические формы обеспечивают точную обработку кромок отверстий.

• Тип N - обратный конус

  Борфрезы с обратным конусом используются для обработки пазов и углов с задней стороны. Такая форма позволяет выполнять операции, недоступные для других типов инструментов.

Таблица применения форм борфрез:

Виды заточек (насечек) борфрез

Тип заточки борфрезы определяет характер стружкообразования и качество обработанной поверхности. Профиль зуба влияет на производительность съема материала и долговечность инструмента. Правильный выбор типа насечки критически важен для достижения оптимальных результатов обработки.

Стандартные типы заточек:

• Одинарная заточка

  Одинарная насечка обеспечивает максимальное использование профиля зуба для быстрого снятия припусков. При работе с такими борфрезами образуется длинную стружку, что требует организации ее удаления. Этот тип заточки подходит для обработки твердых материалов, включая закаленные стали. Одинарная заточка применяется преимущественно для черновой обработки, когда требуется быстро удалить большой объем материала. Такие борфрезы показывают высокую производительность при работе с нержавеющей сталью и жаропрочными сплавами.

• Двойная заточка

  Двойная насечка с разнонаправленными зубьями обеспечивает образование мелкой стружки. Такой профиль зуба подходит для большинства материалов и гарантирует стабильное качество обработки. Двойная заточка является универсальным решением для финишной обработки различных поверхностей. Крестообразные режущие кромки эффективно дробят стружку, предотвращая засорение обрабатываемой поверхности. Именно двойная насечка обеспечивает оптимальный баланс между производительностью и качеством обработки.

Специальные типы заточек:

• Укрупненная (крупная) заточка

  Этот тип насечки предназначен для обработки мягких материалов, особенно алюминия и его сплавов. Увеличенные стружечные канавки предотвращают налипание материала на режущие кромки. Крупная заточка максимизирует съем материала при работе с цветными металлами.

• Алмазная заточка

  Алмазный профиль зуба применяется для обработки особо твердых материалов и высокопрочных сплавов. Такая заточка обеспечивает получение порошкообразной стружки и исключительно чистую поверхность. Алмазная насечка незаменима при работе с закаленными инструментальными сталями.

• Заточка-стружколом

  Специальная геометрия с элементами стружколома предназначена для материалов, склонных к образованию длинной стружки. Такая насечка особенно эффективна при обработке вязких материалов. Стружколом обеспечивает контролируемое дробление стружки.

Выбор заточки по материалам:

Важно! Использование профиля зуба должно соответствовать обрабатываемому материалу для обеспечения максимальной эффективности.

Технические характеристики и маркировка

Технические характеристики борфрез регламентируются ГОСТ Р 52780-07 и включают параметры, критически важные для правильного выбора инструмента. Маркировка содержит информацию о форме рабочей части, размерах и типе заточки. Понимание системы обозначений позволяет быстро подобрать необходимый инструмент для конкретных задач.

Система маркировки

Стандартная маркировка борфрезы состоит из буквенно-цифрового обозначения, где каждый элемент несет определенную информацию. Например, маркировка C 14 25 F 06 30 расшифровывается следующим образом:

• C — форма рабочей части (сфероцилиндрическая)
• 14 — диаметр (D) режущей части в миллиметрах
• 25 — длина (L1) режущей части в миллиметрах
• F — тип профиля зуба (мелкий)
• 06 — диаметр хвостовика в миллиметрах
• 30 — длина (L2) всей борфрезы в миллиметрах

Основные технические параметры:

D - Диаметр режущей части
Этот параметр определяет производительность инструмента и область применения. Диаметр режущей части варьируется от 3 до 25 мм в стандартном ассортименте. Большие диаметры обеспечивают высокую производительность, но требуют более мощного оборудования.

L1 - Длина рабочей части
Длина определяет глубину обработки и влияет на жесткость инструмента. Стандартные значения составляют от 5 до 50 мм в зависимости от типа борфрезы. Удлиненный инструмент применяется для работы в глубоких отверстиях и труднодоступных местах.

Диаметр хвостовика
Стандартные размеры хвостовика: 3, 6 и 8 мм, что обеспечивает совместимость с большинством видов оборудования. Точная геометрия хвостовика критически важна для минимизации биения при работе.

Характеристики материала изготовления:

Твердость рабочей части твердосплавных борфрез составляет 89-92 HRA. Такая твердость обеспечивает обработку материалов твердостью до 70 HRC. Износостойкость определяется качеством карбида вольфрама и технологией изготовления. Правильный выбор скорости вращения гарантирует хорошую производительность: диапазон от 6 000 до 65 000 об/мин подходит для различных типов материалов.

Эксплуатационные параметры:

Важно! Превышение рекомендованных параметров может привести к преждевременному износу или разрушению инструмента.

Обозначения типов заточки:

В маркировке используются стандартные обозначения профиля зуба:

• F (Fine) — мелкий профиль для финишной обработки
• M (Medium) — средний профиль для универсального применения
• C (Coarse) — крупный профиль для черновой обработки
• D (Diamond) — алмазная заточка для твердых материалов

Дополнительные обозначения:

Современные борфрезы могут иметь дополнительные обозначения покрытий и специальных свойств. TiN и TiAlN покрытия увеличивают ресурс инструмента. Специальные обозначения указывают на применимость для конкретных материалов.

Применение борфрез

Борфрезы находят широкое применение в различных отраслях промышленности благодаря своей универсальности и высокой эффективности. Применяются для обработки любых металлических изделий в машиностроении, авиастроении, судостроении и других производственных сферах. Эти инструменты незаменимы для выполнения операций, требующих высокой точности и качества поверхности.  

1. Основные области применения

• Обработка сварных швов

  Зачистка сварных швов является одной из наиболее распространенных операций с использованием борфрез. Обработка сварных соединений требует специального подхода для обеспечения равномерности и качества поверхности. Применяются для обработки различных типов швов: стыковых, угловых, тавровых соединений. Борфрезы позволяют удалять окалину, брызги металла и неровности, возникающие при сварке. Именно такой инструмент обеспечивает подготовку поверхности под последующее покрытие или механическую обработку. Финишная обработка сварных участков производится с использованием борфрез с соответствующим профилем зуба.

• Снятие заусенцев и обработка кромок

  Удаление заусенцев с кромок деталей после механической обработки — важная технологическая операция. Обработка кромок выполняется для устранения острых краев и придания деталям товарного вида. Борфрезы различной формы позволяют обрабатывать кромки любой конфигурации. Снятие фасок под различными углами осуществляется коническими борфрезами. Такая обработка необходима для подготовки деталей под сборку и повышения их эксплуатационных характеристик.

2. Специализированные применения

• Обработка в стесненных условиях

  Операции в ограниченном пространстве деталей нуждаются в специализированном инструменте компактных габаритов. Твердосплавные борфрезы с увеличенной длиной хвостовика обеспечивают возможность обработки в углубленных отверстиях и тесных канавках. Такие операции невозможно выполнить другими видами инструмента. Обработка внутренних поверхностей сложной геометрии осуществляется борфрезами соответствующей формы. Круглые отверстия и криволинейные поверхности обрабатываются сферическими и овальными инструментами.

• Финишная обработка

  Цилиндрические борфрезы с требуемой заточкой позволяют выполнять окончательную обработку плоскостей. При корректных режимах резания инструмент оставляет идеально ровную поверхность благодаря точной геометрии кромок. Обработка фасонных поверхностей сложной конфигурации выполняется борфрезами специальной формы. Такие операции требуют высокой квалификации оператора и точного подбора инструмента.

Отраслевое применение

Гравировка и художественная обработка
Борфрезы малых размеров применяются для выполнения гравировальных работ. Такие операции требуют высокой точности и стабильности параметров инструмента. Художественная обработка металлических изделий выполняется специальными борфрезами.

Технологические особенности применения

• Работа на высоких скоростях

  Работы на высоких оборотах требуют соблюдения специальных условий охлаждения. Высокие скорости резания обеспечивают лучшее качество поверхности и увеличивают производительность. Современное оборудование позволяет достигать 65 000 об/мин.

• Обработка различных материалов

  Подходят для обработки широкого спектра материалов: от мягких цветных металлов до высокопрочных сплавов. Обработка различных материалов требует индивидуального подхода к выбору типа заточки и режимов обработки. Большинство материалов может обрабатываться универсальными борфрезами с двойной заточкой.

Важно! Корректный подбор борфрезы и параметров обработки имеет критическое значение для достижения требуемых показателей качества и эффективности процесса.

Выбор борфрезы для конкретных задач

Грамотный подбор борфрезы определяет продуктивность технологических операций и качественные характеристики конечного результата. При подборе борфрезы необходимо учитывать комплекс параметров: тип материала заготовки, геометрию обрабатываемой поверхности, требования к качественным показателям и производительности. Системный подход к подбору инструмента позволяет оптимизировать затраты и достичь наилучших результатов.

Критерии выбора по материалу:

Для различных типов сталей

• Обработка углеродистых сталей требует борфрез с соответствующей твердостью рабочей части. Закаленные стали обрабатываются инструментами с алмазной заточкой или специальными покрытиями. Нержавеющие стали требуют особого внимания к геометрии режущей части для предотвращения налипания.
• Высокопрочные сплавы, включая жаропрочные и коррозионностойкие материалы, обрабатываются борфрезами премиум-класса. Такие материалы требуют использования СОЖ и соблюдения оптимальных режимов резания.

Для цветных металлов

• Обработка алюминия и его сплавов требует специальных борфрез с увеличенными стружечными канавками. Мягкие материалы, таких как медь и латунь, обрабатываются инструментами с крупной заточкой. Это предотвращает налипание материала на режущие кромки.

Выбор по типу операции:

Черновая обработка

• Характеризуется большими припусками и требует высокой производительности съема материала. Для таких операций выбираются борфрезы с одинарной заточкой и увеличенным диаметром. Длинную стружку, образующуюся при черновой обработке, необходимо эффективно удалять из зоны резания.

Чистовая и финишная обработка

• Финишные операции требуют инструментов с двойной или алмазной заточкой. Мелкую стружку легче удалять, и она не влияет на качество обработанной поверхности. Точная геометрия борфрезы критически важна для достижения требуемой шероховатости.

Подбор формы под геометрию детали

Для плоских поверхностей

• Плоские поверхности эффективно обрабатываются цилиндрическими борфрезами типа A или B. Выборка материала с больших площадей требует инструментов увеличенного диаметра. Такой подход обеспечивает высокую производительность и равномерность обработки.

Для сложных контуров

• Обработка сложных криволинейных поверхностей требует борфрез специальной формы. Узкие пазы и щели обрабатываются тонкими инструментами с соответствующей геометрией. Правильный выбор формы гарантирует доступ ко всем зонам детали.

Практические рекомендации по выбору

Экономические соображения

• При выборе борфрезы следует учитывать не только первоначальную стоимость, но и эксплуатационные расходы. Дорогие инструменты с покрытиями могут оказаться более выгодными за счет увеличенного ресурса. Серийное производство требует использования наиболее производительных и долговечных инструментов.

Совместимость с оборудованием

• Выбор диаметра хвостовика должен соответствовать характеристикам имеющегося оборудования. Мощность привода определяет максимально допустимый диаметр. Скорость вращения шпинделя влияет на выбор размера инструмента.

Рекомендации по эксплуатации

Правильная эксплуатация борфрез критически важна для обеспечения их долговечности и эффективности. Соблюдать рекомендации по использованию значит повысить качество обработки и продлить срок службы инструмента. Нарушение правил эксплуатации приводит к преждевременному износу или поломке инструмента.

Режимы резания и скорости:

• Оптимальные обороты

Работа на повышенных оборотах позволяет добиться более чистой обработки и уменьшает вероятность заклинивания инструмента. Оптимальное число вращений определяется диаметром режущей части и свойствами обрабатываемого материала. Превышение предельно допустимой скорости чревато разрушением инструмента.

Для стальных деталей диаметром 6 мм рекомендуется скорость 30-45 тысяч оборотов в минуту. Алюминиевые сплавы можно обрабатывать на скоростях до 60 тысяч оборотов. Твердые материалы требуют снижения скорости для предотвращения перегрева.

• Подача и глубина резания

Чрезмерное давление на борфрезу приводит к ее перегреву и быстрому износу. Правильная подача обеспечивает стабильное качество обработки без перегрузки инструмента. Глубина резания за один проход не должна превышать рекомендованных значений.

Правила установки и закрепления:

• Установка в патрон

Хвостовик борфрезы крепится к стальному патрону на максимальную глубину. Неполная установка может привести к биению и поломке инструмента. Патрон должен быть чистым и исправным для обеспечения надежного закрепления.

Проверка на биение обязательна перед началом работы. Биение более 0,02 мм недопустимо и требует замены инструмента или ремонта оборудования. Правильная центровка критически важна для качества обработки.

Важно! Хвостовик не должен касаться обрабатываемой поверхности во избежание поломки.

Условия работы и охлаждение:

• Использование СОЖ

Смазочно-охлаждающие жидкости значительно увеличивают срок службы борфрез. При обработке твердых материалов использование СОЖ обязательно. Синтетические масла и воски обеспечивают лучшее скольжение и охлаждение.

Для алюминия рекомендуется использование специальных составов, предотвращающих налипание. Нержавеющие стали требуют применения активных СОЖ. Сухая обработка допустима только для чугуна и некоторых видов стали.

Признаки износа и замены:

• Контроль состояния

Регулярный осмотр борфрезы позволяет своевременно выявить признаки износа. Затупление режущих кромок приводит к ухудшению качества обработки. Появление сколов или трещин является сигналом к немедленной замене инструмента.

Изменение цвета рабочей части указывает на перегрев. Посинение металла свидетельствует о превышении допустимой температуры. Такой инструмент подлежит замене, так как его свойства необратимо изменены.

Техника безопасности:

• Средства защиты

Работа с борфрезами требует использования защитных очков и перчаток. Образующаяся мелкая стружка может причинить травмы. Защита органов дыхания также необходима из-за наличия металлической пыли.

Надежная фиксация детали предотвращает ее смещение и возможные травмы. Рабочее место должно быть хорошо освещено и очищено от посторонних предметов.

Хранение и уход:

• Условия хранения

Борфрезы должны храниться в сухом месте, защищенном от механических повреждений. Использование специальных держателей предотвращает повреждение режущих кромок. Рабочая часть не должна контактировать с другими инструментами.

Периодическая очистка от загрязнений продлевает срок службы инструмента. Допустимо использование растворителей для удаления налипшего материала. После очистки борфрезы должны быть тщательно высушены.

Часто задаваемые вопросы

• Допускается ли использование борфрезы на электродрели?

  Борфрезы можно использовать на электродрели, но с ограничениями. Дрели не обеспечивают необходимых высоких оборотов для оптимальной работы инструмента. Максимальная эффективность достигается при использовании специализированного оборудования: бормашин, граверов или прямошлифовальных машин. При работе с дрелью рекомендуется снижать скорость вращения и не превышать установленную нагрузку. Такой режим оптимален главным образом для черновой обработки мягких материалов.

• Как определить, что борфреза затупилась?

  Основные признаки затупления борфрезы включают: Ухудшение качества обработки; Увеличение усилия резания; Появление вибраций и шума; Изменение цвета стружки; Перегрев. Визуальный осмотр режущих кромок под увеличением выявляет износ и микросколы. Для изношенной борфрезы нужно большее усилие подачи, а поверхность получается худшего качества.

• Почему борфреза перегревается?

  Перегрев борфрезы может быть вызван несколькими факторами:Превышение рекомендованной скорости вращения; Чрезмерное давление на инструмент; Неправильный выбор типа заточки для материала; Отсутствие охлаждения при обработке твердых материалов; Работа затупленным инструментом. Правильный выбор режимов резания и использование СОЖ предотвращают перегрев. Соблюдение рекомендаций производителя критически важно.

• Какая разница между борфрезой и абразивной шарошкой?

  Принципиальные отличия заключаются в механизме работы: Принцип работы у борфрезы и абразивной шарошки различный, а именно у твердосплавной борфрезы резание с образованием стружки, у абразивной шарошки - шлифование со стиранием. Точность обработки у первой - высокая, в то время как у второй - средняя. Качество у борфрезы отличное, а у шарошки хорошее. Производительность у борфрезы высокая, у шарошки средняя. И конечно у борфрезы срок службы длительный, а шарошки короткий.Борфрезы обеспечивают более точную обработку.

• Можно ли затачивать борфрезы?

  Заточка твердосплавных борфрез возможна, но требует специального оборудования и квалификации. В условиях производства вместо затупившегося инструмента лучше купить новый. Стоимость заточки часто превышает цену нового инструмента. Самостоятельная заточка не рекомендуется, так как может нарушить геометрию режущих кромок. Профессиональная заточка оправдана только для дорогостоящих инструментов больших размеров.

• Как подобрать борфрезу для обработки алюминия?

  Для работы с этим металлом рекомендуется использовать инструмент с крупной насечкой. Увеличенные стружечные канавки предотвращают налипание материала. Рекомендуется использование специальных покрытий, снижающих адгезию. Скорость обработки алюминия может быть выше, чем стальных деталей. Обязательно использование СОЖ, если хотите получить качественную поверхность. Форма борфрезы выбирается в зависимости от геометрии обрабатываемой поверхности.

• Что означают буквы в маркировке борфрез?

  Буквенные обозначения в маркировке указывают на форму рабочей части: A, B — цилиндрические формы; C — сфероцилиндрическая; D — сферическая; E — овальная; F, G — параболические; H — пламевидная; J, K — конические; L, M — сфероконические; N — обратный конус. Дополнительные буквы обозначают тип заточки: F (мелкая), M (средняя), C (крупная), D (алмазная).

О компании

При выборе борфрез важно обращаться в проверенный магазин инструментов, который может предоставить сертификаты качества и техническую поддержку по подбору подходящего типа инструмента.  

Компания Kerner поставляет промышленное оборудование для сверления и металлообработки по всей России. В каталоге — магнитные станки, сверла, борфрезы и другие инструменты. Заказать товар можно онлайн или офлайн: отправьте заявку на сайте, оформите обратный звонок, либо посетите склад в Санкт-Петербурге или в Москве. Широкий ассортимент, прозрачные условия поставки и индивидуальный подход позволяют быстро найти нужное решение для производства.