Торец подошвы и боковую поверхность каблука обуви обрабатывают для придания им требуемой формы и гладкой поверхности.
Первой операцией такой обработки является фрезерование, которое выполняют фрезами на специальных машинах. Обычно фреза имеет несколько ножей (зубьев), составляющих одно целое с цилиндром, в центре которого имеется отверстие для надевания фрезы на вал машины.
Сущность операции состоит в том, что острыми клиновидными ножами вращающейся с большой скоростью фрезы срезают тонкие стружки с торцовой поверхности обрабатываемой детали. Зуб фрезы вначале вдавливается в материал, не разрушая его. При этом поверхностный слой материала растягивается, а слои, лежащие несколько глубже, сдавливаются. Дальнейшее движение фрезы вызывает разрыв верхнего слоя и резание материала. Чем меньше модуль упругости материала и чем тупее режущая кромка зуба фрезы, тем больше вдавливается фреза в материал перед началом резания.
Если материал пластичен, то углубление, созданное зубом при вдавливании, полностью сохраняется. Если же материал обладает упругостью, то деформация его, вызванная смятием и растяжением без разрушения, исчезает. Форма восстанавливается очень быстро, сразу после прохождения лезвия зуба, поэтому при фрезеровании упругого материала возникает трение между ним и задней частью фрезы.
Известно, что упруговязкие тела при большой скорости приложения нагрузки могут вести себя как упругие. Учитывая, что каждая стружка срезается зубом за 0,0003—0,0005 с, можно предполагать, что кожа и резина ведут себя при фрезеровании в некоторой степени как упругие тела.
При резании часть силы тратится на разрушение материала, другая — на изгиб и смятие отделяемой стружки. Точно установить долю каждой составляющей силы резания трудно. Обычно определяют нормальную и касательную силы при фрезеровании.
Желательно, чтобы угол резания б и угол заострения а зубьев фрезы были как можно меньше. При таком условии меньше сила резания и чище обработанная поверхность.
Поданным К. М. Платунова, касательная и нормальная силы при фрезеровании каблука сильно изменяются в зависимости от угла. Обычно его делают равным примерно 60°.
Угол резания зависит от переднего угла : чем больше угол , тем меньше угол резания. Увеличить угол можно, лишь уменьшая толщину зуба, что снижает его прочность. Поэтому угол резания обычно равен 78—80°.
Задний угол зависит от свойств фрезеруемого материала. При фрезеровании после прохождения лезвия форма материала восстанавливается, что может привести к соприкосновению его с тыльной частью фрезы. Создается вредное трение, которое вызывает нагревание зуба, изменение свойств металла и быстрое затупление фрезы. По данным И. И. Капустина, угол прогиба, т. е. угол наклона касательной к линии прогиба материала, достигает при фрезеровании резины 20°. На основании угла прогиба предлагается делать задний угол заточки фрезы для фрезерования кожаных подошв 10°, пласткожаных 15° и резиновых 20°. Задней грани фрезы рекомендуется придавать форму логарифмической кривой, благодаря чему сохраняется угол резания при заточке.
При резании материалов режущие кромки зубьев фрезы изнашиваются. Это является результатом сошлифовывания частиц металла с лезвий зубьев фрезы. Как показывают опыты, износ лезвий сопровождается закруглением режущих кромок. Затупление режущей кромки происходит интенсивнее в начале работы острого инструмента. Степень затупления лезвия зависит от времени работы и угла заострения фрезы. Степень затупления лезвия, помимо геометрии фрезы, зависит от свойств обрабатываемых материалов и материала инструмента.
Насилу резания и чистоту обработки, кроме того, влияют число зубьев и окружная скорость фрезы, скорость подачи изделия. Чистота обработанной поверхности повышается с увеличением числа зубьев, окружной скорости и с понижением скорости подачи.
При фрезеровании резиновой подошвы 16-зубой фрезой последняя сильно нагревается. Тепло от нее передается резиновой стружке и крошке, которая становится настолько липкой, что забивает канавку фрезы. Дальнейшее фрезерование подошвы становится невозможным. Поэтому резиновую подошву фрезеруют 8-зубой фрезой того же диаметра, имеющей канавки в два раза большие, чем канавки 16-зубой фрезы.
При уменьшении диаметра фрезы размеры зубьев и канавок уменьшаются, поэтому для фрезерования даже кожаных подошв применяют 8-зубую фрезу.
Диаметры фрез зависят от их назначения. Так, для обработки уреза подметочной части применяют фрезы диаметром 45—60 мм, для обработки геленочной части диаметром 30 мм, для обработки пяточной части стельки и подошвы 70— 160 мм.
Волны, образующиеся на поверхности изделия при фрезеровании не всегда заметны даже под микроскопом со 100-кратным увеличением. При фрезеровании же с подачей вручную получаются волны глубиной до 1 и длиной 3—4 мм. Они возникают, видимо, от дрожания рук рабочего при ударах зубьев о поверхность обрабатываемого изделия. Волны увеличиваются с уменьшением числа зубьев, частоты вращения фрезы и возрастанием, глубины резания. При фрезеровании 4-зубой фрезой с частотой вращения 110 с»1 (7000 об/мин) и скоростью подачи 0,1—0,2 м/с вручную волны заметны очень сильно.
По данным И. И. Капустина, средняя сила фрезерования уменьшается с увеличением частоты вращения фрезы при неизменной скорости подачи. С увеличением последней сила фрезерования возрастает. Уменьшение скорости подачи и увеличение частоты вращения фрезы облегчают работу и улучшают чистоту поверхности.
Для получения чисто обработанной поверхности кожу и резину рекомендуется фрезеровать при частоте вращения фрезы (7000 об/мин) и скорости подачи 0,2 м/с; пласткожу и пористую резину — при скорости подачи 0,1—1,5 м/с.
На машинах ФУП для фрезерования торца подошвы фреза вращается с частотой около 200 с-1 (12 000 об/мин). Это значительно облегчает фрезерование и улучшает чистоту обработки.
Для получения требуемой формы торца подошвы и каблука применяют фрезы соответствующего профиля. Профиль фрезы определяется формой полки и перьев. Зубья фрезы обычно имеют канавки для образования жилок по краям детали. Зубья фрезы для обработки геленочной части имеют более сложный профиль. Такая фреза с одним пером для подравнивания поверхности подошвы, обращенной к верху обуви, придает торцу овальную форму.
Обычно подошва имеет некоторую неровность по толщине. Для выравнивания толщины торца служит большое перо, малое перо подравнивает край подошвы со стороны ранта. Полка фрезы делается шириной от 2 до 12 мм для фрезерования торца подошвы, от 24,3 до 39,3 мм для фрезерования каблуков.
По классификации все обувные фрезы имеют номера. В зависимости от профиля режущих кромок фрезы делят на 14 групп.
Фрезы изготовляют из стали марок 10, 15 и 20 с цементацией на глубину 0,30— 0,50 мм или с цианированием на глубину 0,20—0,25 мм и последующей закалкой и отпуском до твердости 56—62 Rc.
Средняя стойкость фрез выражается числом пар обуви, обрабатываемой между двумя ее заточками, и составляет при фрезеровании кожи 15—20 пар, резины — 10—15 пар. Средняя стойкость фрез повышается при нанесении дополнительного электрического хромированного слоя толщиной 20—25 мкм. При этом число пар обуви, обрабатываемой до очередной заточки, увеличивается при фрезеровании кожи до 120 пар, резины — до 90—420 пар.
Для увеличения стойкости режущих кромок обувные фрезы изготовляют из твердых сплавов. Имеются фрезы из твердых сплавов двух конструкций—формованные, полученные прессованием и спеканием металлокерамических твердосплавных порошков, и комбинированные, состоящие из стального корпуса и припаянных к режущим зубьям пластинок из твердого сплава. Для изготовления фрез лучшими являются сплавы ВК-6М, ВК-8 и В К-10. Стойкость фрез из твердых сплавов превышает стойкость стальных в 50—100 раз. Применение их позволяет значительно улучшить качество обработки и условия труда, повысить производительность.