Фрезы для ЧПУ по дереву: однозаходные, двухзаходные и компрессионные, спираль вверх и вниз

Заходы и направление спирали

В русской практике «заход» обозначает число режущих кромок на фрезе, то есть то, что в английских каталогах называется flutes. У однозаходной фрезы кромка и канавка одна, у двухзаходной две. Подача на оборот равна подаче на зуб, умноженной на число заходов: чем их больше, тем быстрее можно двигаться при той же толщине стружки, но тем меньше места для стружки в каждой канавке.

Направление спирали определяет, куда эта стружка идёт. По данным производителей, прямые фрезы действуют нейтрально, а спиральные направляют стружку вверх или вниз. Правая спираль (в каталогах upcut, «вверх») хорошо выводит стружку из реза. Спираль вниз может пережёвывать стружку повторно, зато там, где нужно прижать деталь и пройти насквозь, давление вниз полезно. Компрессионная фреза объединяет оба подхода: нижняя часть её спирали подъёмная, верхняя нисходящая.

Как фрезы различаются на практике

Таблица описывает типичное поведение, а не гарантию: на кромку влияют острота, подача и порода.

Спираль вверх стремится приподнять деталь, и на вакуумном столе это вычитается из силы прижима: расчёт в статье про вакуумный стол для ЧПУ.

Однозаходные фрезы

В каталогах однозаходные спирали называют O-flute и пишут, что они могут дать более чистую кромку, чем многозаходные концевые фрезы, а открытая канавка помогает отводить стружку на малых диаметрах. Основная область — пластик и алюминий. Toolstoday объясняет причину: при тех же оборотах и подаче однозаходная фреза делает стружку крупнее на каждую канавку и лучше её выводит.

В дереве их берут для тонких диаметров, глубоких пазов и там, где стружка забивает канавку. Для крупных диаметров они не годятся: по данным производителя, однозаходный инструмент выше 3/8 дюйма (около 9,5 мм) страдает от дисбаланса. Если нужен большой диаметр или глубокий рез, производитель советует двухзаходные O-flute и трёхзаходные чистовые фрезы.

Цена чистоты и отвода стружки — подача. В каталожных таблицах для МДФ однозаходные фрезы со спиралью вниз и вверх при Ø1/4 дюйма (6,35 мм) получают подачу на зуб 0,10–0,15 мм, а двухзаходная спираль того же диаметра 0,15–0,20 мм на каждый из двух зубьев.

Двухзаходные фрезы

Классика для дерева, и выбор решает направление спирали. Двухзаходные фрезы со спиралью вверх и вниз имеют одинаковые значения подачи на зуб, различается только поведение. Для массива и для одного прохода по МДФ оба варианта стоят в каталожных таблицах в графе «Хорошо», а лучшие оценки получают компрессионные и специальные черновые серии.

Спираль вверх берут для чернового фрезерования и глубоких пазов в массиве, когда нужно вытащить стружку. Верхняя кромка получится лохматой, поэтому на лицевых поверхностях без чистового прохода ею не работают. Спираль вниз прижимает верхний слой, оставляет лицо чистым и годится для тонкой фанеры 3–6 мм и неглубоких карманов, если стружку забирает аспирация. Минус: в закрытом кармане стружка набивается в канавку, и фреза греется.

Компрессионные фрезы

Компрессионная фреза соединяет две спирали: подъёмную в нижней части и нисходящую в верхней. Нижняя часть чистит низ листа и выводит стружку вверх, верхняя прижимает верхние волокна. Onsrud описывает одну из компрессионных серий как двухзаходную стружколомающую чистовую компрессионную фрезу для производительной обработки с хорошей чистотой кромки в дереве и древесных композитах. В таблицах производителя она получает высшую оценку для одного прохода в МДФ и в лиственном массиве.

Условие одно, и о нём забывают: эффект работает, когда глубина реза больше длины нижней (подъёмной) зоны. Тогда верхняя зона касается верха листа, и обе кромки получаются чистыми. В кармане глубиной 3–4 мм в материале остаётся только подъёмная зона, и фреза ведёт себя как спираль вверх. Длину зоны указывают в каталоге, и её сравнивают с толщиной листа, как в статье про фрезеровку МДФ-фасадов.

Первый проход компрессионной фрезой делают не мельче длины её нижней зоны, а врезаются по зигзагу или наклонно, а не отвесно. Если на кромке появился нагар, подачу поднимают, а не снижают: на малой подаче зубья больше трутся, чем режут.

Трёхзаходные чистовые фрезы встречаются реже. В каталожных таблицах трёхзаходная серия стоит первой для чистового прохода по МДФ и лиственному массиву.

Таблица выбора

Для облицованной ЛДСП это совпадает с карточкой материала: ЛДСП раскраивают на фрезере компрессионной фрезой. Для фанеры в справочнике указано, что верхний слой не задирается при компрессионной геометрии или спирали вниз.

Расчёт: что даёт число заходов

Берём МДФ, Ø6 мм (1/4 дюйма), 18 000 об/мин. Подача Vf = n · z · fz.

Двухзаходная фреза идёт в 2,7–3 раза быстрее. На листе с 30 метрами контура при глубине прохода 6 мм это 4–6 минут против 11–17 минут на один проход по контуру. На станке класса 1325 разница заметна сразу: например, у Wattsan M1 1325 по данным производителя шпиндель 4,5 кВт и 18 000 об/мин, и двухзаходная пойдёт со стартовой подачей около 4300 мм/мин из статьи про режимы фрезеровки, а однозаходная примерно втрое медленнее. В серийном раскрое такая разница решает, поэтому однозаходные оставляют для пластика и мелких деталей.

Частые ошибки

• Компрессионная фреза в неглубоком кармане. Подъёмная зона занимает всю глубину, нисходящая не работает, и верхняя кромка выходит с ворсом, как у спирали вверх.
• Спираль вниз в закрытом глубоком кармане без аспирации. Стружка набивает канавку, фреза греется, кромка темнеет.
• Однозаходная фреза Ø12 по дереву. Выше 3/8 дюйма производители предупреждают о дисбалансе: появляются вибрация и «ёлочка» на стенке.
• Подача от двухзаходной на однозаходной фрезе. Подача на зуб получается вдвое выше таблицы, и тонкая фреза ломается.
• Одна компрессионная фреза на раскрой и на мелкие карманы. Раскрой выходит чистым, а карманы с ворсом.