Борфреза — это универсальный металлорежущий инструмент, предназначенный для высокоскоростной чистовой обработки поверхностей, отверстий и пазов сложной формы. Существуют борфрезы по дереву, камню, стеклу, но наибольшими технологическими возможностями обладают твердосплавные борфрезы по металлу.

Материал и конструкция

Борфреза представляет собой составной инструмент: к цилиндрическому хвостовику, изготавливаемому из среднеуглеродистых легированных сталей типа 30ХГСА, пайкой присоединяется рабочая часть. Она может быть:

1. Из инструментальной углеродистой стали (У10А, У12А), часто предназначенные для дрели. Стойкость такого инструмента невелика, поэтому его используют при обработке относительно мягких материалов. Например, такой борфрезой на гравере можно оформлять рисунки кафельной плитки, либо керамической чашки. Второй вариант – редкость подобных работ в домашнем хозяйстве, из-за чего приобретать дорогую шарошку нецелесообразно.
2. Из быстрорежущей стали типа Р6М5. Инструмент обойдётся дороже, зато и возможности его применения существенно расширяются. Высокая красностойкость быстрорежущих сталей позволяет эффективно обрабатывать практически все марки углеродистых и среднелегированных сталей. При этом тепловая деформация рабочей части незначительна, что позитивно сказывается на точности работ.
3. Твердосплавные борфрезы, рабочая часть которых выполнена из металлокерамики типа ВК25 или ВК30 (встречаются также из безвольфрамовых твёрдых сплавов или минералокерамики). Таким инструментом можно шлифовать высокопрочные жаростойкие и нержавеющие стали, а также чугун.
4. Особостойкие борфрезы с алмазным напылением рабочих кромок. Представляют собой профессиональный инструмент, и используются при массовом выполнении подобного рода операций. Отличаются максимальной стоимостью.

Рассматриваемую оснастку можно применять на любом оборудовании, которое оснащено вращающейся рабочей головкой, а патрон способен надёжно закрепить хвостовик борфрезы (диаметр хвостовой части чаще всего стандартный: 6 или 8 мм, хотя гравировальные шарошки отличаются более миниатюрными размерами). Среди такого оборудования – высокооборотистая электродрель, а также скоростной шлифовальный или сверлильный станок.

Единственное условие заключается в том, что борфреза является не силовым, а динамическим инструментом, и адаптирована под применение со скоростью вращения шпинделя не ниже 60000…65000 мин-1.

Профили рабочей части борфрез

В зависимости от характера выполняемых работ, рабочая часть может иметь следующую конфигурацию:

• Цилиндрическую, предназначенную для обработки плоских поверхностей или тонкого снятия заусенцев. При наличии закругления на торце инструментом можно обрабатывать соответствующие радиусные переходы;
• Коническую, при помощи которой придаётся окончательная форма пазам или галтельным канавкам;
• Сферическую, которой выполняют зачистку и доводку посадочных гнёзд под подшипники, втулки и иные детали с цилиндрической образующей;
• Обратного конуса, с помощью которой удобно обрабатывать поднутрения (в таких случаях применение мобильного инструмента наподобие электродрели особенно оправдано);
• Специальной формы – параболической, овальной, усечённого конуса и пр. – для производства работ по специфическим траекториям.

Экспертами систематизированы рекомендации, которые касаются не только форм обрабатываемых борфрезами металлических поверхностей, но и материалов, из которых сделана деталь. Эти рекомендации касаются формы режущих элементов, которые всегда имеются на рабочей части шарошки. Они могут быть:

• Пирамидальными в сечении. Используются для массовых работ со всеми сталями и сплавами, за исключением алюминия;
• Мелколенточными, используемыми для обработки изделий из чёрных металлов и сплавов, а также углепластика;
• Крупноленточными, применяемыми при работах с алюминием и цинком;
• Треугольными: применяются для тех же целей, что и пирамидальные, но отличаются меньшей стойкостью.

Тип насечки рабочей части борфрезы определяет производительность и износостойкость инструмента. С увеличением площади контакта насечек с поверхностью детали, и при увеличении скорости резания наивысшую стойкость будут иметь алмазные борфрезы и борфрезы из быстрорежущей стали.

Ленточные насечки отличаются постепенностью нарастания усилия и практическим отсутствием ударных нагрузок в начальный момент. Именно поэтому применение таких насечек относительно метало- и минералокерамики обеспечивает повышенную стойкость твёрдосплавным шарошкам. Аналогично ведут себя и алмазные борфрезы.

Выбор типоразмера и эксплуатация

ГОСТ Р 52870-2007, которым регламентируется производство отечественного инструмента, устанавливает следующую маркировку. Рассмотрим пример:

Борфреза А 16 25 С 8 30. Элементы маркировки и классификации означают:

• Первая буква – тип рабочей части (А – цилиндрическая, С – сфероцилиндрическая, D – сферическая, Е – овальная, F – сфероконическая, G – сфероконическая с заострённым наконечником, Н – специальная форма, J, K, L, M, N – различные варианты оформления конической части).
• Второе число – диаметр режущей части в мм.
• Третье число – длина рабочей части в мм.
• Вторая буква – тип насечки на рабочей части (F – мелкая, М – средняя, С – крупная).
• Четвёртое число – диаметр хвостовика в мм.
• Пятое число – длина хвостовика в мм.

В конце обозначения обязательно должен быть указан ГОСТ.

Для верного выбора необходимо знать характер производимых работ, точность реза, и номинальное число оборотов, на которое рассчитана приобретаемая борфреза по металлу. Например, твердосплавная фреза для гравера с относительно небольшим числом оборотов (менее 40000 мин-1) может способствовать периодическому колебанию температур в теле рабочей части. Это может отрицательно повлиять на прочность паяного соединения рабочей части с хвостовиком, либо на быстрое выкрашивание режущих кромок. Стоит напомнить, что в случае затупления зуба инструмент восстановлению или заточке не подлежит.

При гравировке востребованы будут борфрезы с конической рабочей частью, при расточке или шлифовке – конические с углом захода 60…90º, а при зачистке заусенцев — цилиндрические борфрезы.

Наилучшую чистоту поверхности обеспечивают алмазные борфрезы, но для их успешного применения необходимо обеспечивать минимальный припуск на обработку – не более 0,10…0,12 мкм. Те же требования касаются и гравировальных операций, которые выполняются при помощи рассматриваемого типа инструмента.

При постоянной эксплуатации следует постоянно обеспечивать охлаждение рабочей части оснастки. Для этого инструмент периодически окунают в масло высокой вязкости, либо погружают рабочую часть в синтетический воск.

Распространённая ошибка – прикладывание значительных усилий к борфрезе. Во-первых, в месте пайки возникает изгибающий момент, который ускорит излом в месте соединения двух разнородных материалов. Во-вторых, резко возрастут усилие обработки и температура в месте контакта (это не касается лишь борфрез, изготовленных из быстрорежущей стали). Оснастку с изношенными насечками следует немедленно заменять на новые, благо борфрезы чаще продаются целыми наборами.