Введение Применение монолитных концевых твёрдосплавных фрез позволяет обрабатывать заготовки деталей с высокой точностью, но их высокая стоимость снижает эффективность фрезерования. Концентрация нагрузок в области закрепления фрезы в патроне зачастую приводит к сколу хвостовика фрезы (рис. 1а). Статистика [1] отказов и примеры разрушения хвостовиков концевых монолитных фрез приведены на рис. 1б.                                                                      а)                                                                                             б)Рис. 1. Примеры а - скола хвостовиков и статистика; б - отказов концевых монолитных фрез Такая низкая надёжность монолитных фрез ставит задачу поиска более рациональных вариантов конструкции концевых фрез.Вопросами повышения работоспособности металлорежущего инструмента и концевых фрез  занимались многие отечественные и зарубежные исследователи, например [2 – 17]. Однако полученные ими результаты не исчерпали растущие требования современного машиностроения. Требуется разработка новых рекомендаций.  Методология исследования  Исследование построено на применении программной среды ANSYS как метода исследования [18]. Это позволило рассмотреть разные варианты конструкций разработанных авторами фрез. Они названы составными. У них твёрдосплавная режущая часть сопряжена с хвостовиком, выполненным из более дешёвого материала, исключающего возможность хрупкого разрушения хвостовика у места крепления в патроне станка. Сопряжение режущей части и хвостовика имеет разные варианты исполнения и спаяно.Параметром для оптимизации конструкции фрезы принята величина отклонения Уоткл стенки паза из условия: чем меньше величина отклонения, тем выше точность обработки (рис. 2).Основные исследования сделаны применительно к концевым фрезам, изготавливаемых в соответствии с ГОСТ [19, 20]. Для фрезы диаметром 16 мм рассмотрены длины 92 мм и 123 мм. Рассмотрены случаи, когда длина режущей части составляет 40 мм. За рамками ГОСТ использованы и другие длины фрез. Рассмотрены также разные диаметры фрез, минимальный диаметр 10 мм.  Сила резания ограничена величиной 3000 Н, точность обработанной поверхности стенки паза должна быть в пределах 6 – 9 квалитетов точности, типичных для общего машиностроения.    Рис. 2. Схема формирования отклонения Уоткл положения стенки обрабатываемого паза при действии радиальной составляющей Рy силы резания от теоретического вертикального положения стенки: 1 – хвостовик фрезы; 2 - твёрдосплавная режущая часть фрезы; 3 – зажимное устройство станка;  4 – обработанная поверхность паза заготовки 5 Рассмотрено три примера материала хвостовика, конструкционная сталь 40Х, быстрорежущая сталь Р18 и неинструментальный твёрдый сплав марки Т30К4. При материале режущей части ВК8 сочетания с такими хвостовиками условно обозначили ВК8 + 40Х, ВК8 + Р18, ВК8 + Т30К4.    Обсуждение полученных результатов Примеры исполнения составных фрез показаны на рис. 3. На рис. 3а, 3в и 3г показаны разные варианты исполнения фрезы диаметром 16 мм с хвостовиком, выполненным из конструкционной стали 40Х. В частности, на рисунке 3г показана фреза с нанесённым покрытием. Кольцевая канавка на ней – это место спая режущей части фрезы с её хвостовиком. Для примера на рисунке 3б показана сборная фреза конструкции фирмы Sandvik coromant со сменной режущей частью. Штангенциркуль на фото показан для возможности визуального сравнения габаритов фрезы.    Рис. 3. Примеры составных фрез длиной 92 мм  На рис. 4 приведены отдельные примеры построения диаграмм сравнения, отражающих величины отклонения Уоткл для фрез разной длины L при разной ширине В фрезерования. Под шириной В фрезерования здесь понимается длина участка режущей части фрезы, задействованная в резании (например, из 40 мм длины режущей части фрезы резание осуществляется только 15 мм). Так, например, из рис. 4а видно, что для фрезы длиной 92 мм при ширине В фрезерования 5 мм все отклонения Уоткл не превышают 3 мкм, а при ширине В = 15 мм максимальная величина отклонения - 5 мкм (у фрезы ВК8+40Х). При этом, для остальных фрез (при режущей части ВК8 в сочетании с хвостовиками Р18 и Т30К4) отклонения при ширине фрезерование  В=15 мм соизмермы с теми, которые были при ширине фрезерования В=5 мм.Кроме того, из рис. 4а-д  при анализе двух видов фрез с разной шириной фрезерования В (например, В=5 мм и  В=15 мм) выявлено, что, чем больше длина фрезы L, тем больше и величина отклонения Уоткл, т.е. УотклL=92мм  < УотклL=123мм  < УотклL=180мм. Аналогичный вывод можно сделать при сравнительном анализе изображений рис. 4б-е. Сравнительный анализ рис. 4а-б при исследовании четырех разных видов фрез с одинаковой длиной, например, при L = 92 мм, показал, что, чем больше ширина фрезерования В, тем больше и величина отклонения Уоткл, т.е. УотклB=5мм < УотклB=15мм < УотклB=30мм < УотклB=40мм. Аналогично – для рис. 4в-г и рис. 4д-е.Подобные диаграммы сравнения получены для всего диапазона рассматриваемых фрез. Информация, представленная на диаграммах, подтверждена экспериментальными исследованиями при натурном фрезеровании.  а) б) в) г) д) е)  Рис. 4. Графическая иллюстрация изменения величины Уоткл в зависимости от длины L монолитной фрезы и ширины В фрезерования Заключение Анализ графической информации (рис. 1 – 4) позволяет сделать следующие выводы.Составные фрезы в рамках рассмотренных параметров (длина от 92 мм до 220 мм, длина режущей части 40 мм, диаметр 16 мм) применимы на предприятиях общего машиностроения. Погрешность Уоткл составляет от 2 до 50 мкм.Чем меньше длина фрезы, тем выше точность изготовления стенки паза (тем меньше величина Уоткл) в заготовке обрабатываемой детали. При длине фрезы 92 мм точность не уступает точности, получаемой при применении монолитной фрезы. Следовательно, фрезу длиною 92 мм можно использовать для изготовления высокоточных деталей (погрешность Уоткл составляет от 2 до 9 мкм).При длине L 123 и 180 мм составная фреза конкурирует со сборной фрезой и может быть использована при изготовлении деталей общего машиностроения (погрешность Уоткл составляет от 2 до 35 мкм).При длине 220 мм составная фреза применима для работы в заготовительных участках предприятий общего машиностроения. Уоткл составляет от 4 до 50 мкм.Из всех вариантов исполнения хвостовиков у составных фрез с позиций точности обработки паза в заготовке детали предпочтителен вариант ВК8 + Т30К4, затем ВК8 + Р18 и ВК8 + 40Х. При этом экономия стоимости составных фрез в сравнении с монолитной фрезой (её стоимость в зависимости от фирмы-производителя для длины 92 мм при диаметре 16 мм изменяется от 1,5 до 2,5 тыс рублей) составляет: а – для фрезы длиной 92 мм - 4%; б – для фрезы длиной 123 мм - 12%; в – для фрезы 180 мм -  26%; г – для фрезы 220 мм - 38%.Дополнительно выполнены исследования по эффективности применения покрытий (рис. 3г) на составных фрезах. Здесь их результаты не приводятся. Необходимо отметить, что применение покрытий существенно снижает силу резания и её радиальную составляющую Р1, что снижает прогиб фрезы и, соответственно, повышает точность обработки.