Обзор твердосплавных пластин по металлу для токарных и фрезерных станков: виды, применение, преимущества и недостатки

Конструкция и преимущества твердосплавных пластин

Конструкция твердосплавных пластин зависит от способа крепления и конфигурации резца. При болтовом креплении в пластинах имеется отверстие для крепежного элемента. В зависимости от типа инструмента твердосплавные пластины для токарных резцов могут быть квадратными, ромбическими, трехгранными, пятигранными и т. д. От количества граней зависит число режущих кромок и длительность эксплуатации.

Твердосплавные пластины изготавливаются путем прессования и термообработки порошков карбида вольфрама, карбида титана и других высокопрочных материалов. Помимо твердости пластины обладают высокой износо- и термостойкостью, способны сохранять свои свойства при температуре до +1150°С.

Основные эксплуатационные преимущества:

• Возможность использовать на одном резце наиболее подходящую пластину твердосплавную, вид которой наиболее подходит для материала заготовки. Это позволяет иметь съёмный набор для различных операций.
• Замена изношенной и разрушенной пластины обойдется намного дешевле, чем цельного резца. Применение съёмных пластин оправдано при мелко- и среднесерийном производстве, а также при частой смене номенклатуры изделий.
• Минимальное время замены пластины.
• Высокая надежность даже в условиях интенсивной работы.
• Унификация пластин для удобной замены и подбора под тип обработки и марку стали.

Геометрия пластины Wiper

«Лучше, качественнее, быстрее и больше…»

Все мы не раз убеждались, что в современных реалиях задача ставится именно так. Производители металлорежущего инструмента всячески пытаются помочь нам в достижении поставленной задачи. Одна из технологий, позволяющая повысить качество обработанной поверхности и увеличить скорость обработки, является технология Wiper.

Wiper – это геометрия пластины с зачистной режущей кромкой для работы на высоких подачах.

Давайте рассмотрим радиус при вершине обычной пластины в сравнении с радиусом при вершине пластины Wiper, это выглядит следующем образом

Как видно данная технология имеет ряд технических особенностей, а именно:

• Каждая режущая кромка Wiper имеет при вершине комбинацию из нескольких радиусов (порядка 3-9)
• Суммарная длина режущей кромки пластины Wiper больше, в сравнении с обычной пластиной
• Увеличенная длина режущей кромки повышает качество обработанной поверхности
• Большая длина контакта увеличивает силы резания, поэтому пластина Wiper более чувствительна к вибрации при обработке нежёстких деталей.

Отсюда можно выделить следующие преимущества данной технологии:

• Плавное удаление стружки и снижение усилия резания благодаря глубокому профилю стружколома.
• Обеспечивается острота и прочность режущей кромки.
• Конструкция стружколома с несколькими радиусами уменьшает вибрацию резки, увеличивает диапазон обработки и обеспечивает лучшее качество поверхности, что особенно важно при чистовых операциях.

Пластина Wiper Обычная пластина

Теперь следует рассмотреть качество обработанной поверхности при применением пластин с технологией Wiper

При точении чистота обработанной поверхности зависит от множества факторов. В частности от соотношения радиуса при вершине и подачи. Теоретически максимальная высота микронеровностей рассчитывается по приближенной формуле и используется для сравнения с требованиями, предъявляемыми к шероховатости поверхности для данной операции, и для первого выбора подачи.

Rt = (fn2/ 8*RE)*1000 где

Rt = Максимальное значение высоты профиля

fn = Значение подачи

RE = Радиус при вершине

Ra = Средняя арифметическая высота профиля

Из всего вышесказанного получаем, что обработка пластиной Wiper с удвоенной подачей обеспечивает такое же качество поверхности, как и при обработке обычными пластинами с нормальной подачей. А обработка пластиной Wiper с нормальной подачей обеспечивает вдвое лучшее качество поверхности по сравнению с обработкой обычными пластинами. Схематично выглядит это следующем образом

Обычная пластина

Пластина Wiper — удвоенная подача, значение Ra то же

Пластина Wiper — та же подача, значение Ra вдвое меньше

Подытожим

Стружколом Wiper имеет широкий диапазон применения. Пластины по данной технологии выпускаются в разных сплавах и формах, что делает их пригодными для точения широкого спектра материалов и разных видов обработки (от доводочной чистовой до черновой). Применения пластин с технологией Wiper, благодаря своим особенностям , значительно упрощает нам жизнь, позволяя нам решать порой нерешаемые задачи.

Используемая литература:

1) Высокопроизводительная обработка металлов резанием. Учебник SANDVIK COROMANT 2003 Виноградов Д. В.

2) Стружколомы. Каталог Taegutec.

3) Рекомендачии по назначению режимов резания и выбору инструмента. 2010 М.А. Болотов, А.Н. Жидяев, Н.Д. Проничев, А.И. Хаймович

Каталог твердосплавного инструмента на онлайн-выставке Enex: https://enex.market/catalog/Raskhodnye_materialy/metallorezhushchiy_instrument/tverdosplavnyy_instru….

Классификация твердосплавных пластин

Для применяемых в современном производстве пластин твердосплавных классификация основана на нескольких признаках. В первую очередь это способ крепления инструмента – напайка или механическое крепление. Второй способ обеспечивает быструю замену и возможность многократного использования пластин. При напайке можно перевернуть изношенную часть пластины или использовать одноразовые многогранные элементы.

Также пластины различаются по типу сплава, определяющим их характеристики и сферу применения. Для черновой обработки часто используется оснастка из сплава ВК8. Данный материал предназначен для работы с конструкционными сталями, серым чугуном и различными сложными в обработке сплавами. Элементы выполненные из сплава Т15К6 чаще применяют для получистовой или чистовой обработки легированных и углеродистых сталей.

По форме пластины подразделяются на:

• Круглые.
• Квадратные.
• Ромбические.
• В форме параллелограмма.
• Трехгранные.
• Пятигранные.

ГОСТ 25395-90 Пластины твердосплавные напаиваемые типов 01, 02, 61, 62. Конструкция и размеры

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Дата введения 01.07.93

1. Настоящий стандарт распространяется на пластины для проходных, расточных и револьверных резцов.

2. Конструкция и размеры пластины должны соответствовать указанным на чертеже и в табл. 1.

* Размеры для пресс-форм.

Таблица 1

Размеры в мм

3. Условное обозначение пластин — по ГОСТ 25393.

4. Ориентировочная масса пластин указана в приложении.

5. Технические требования — по ГОСТ 2209.

6. Применяемые марки сплавов: № 1 — Т30К4, № 2 — Т15К6, № 3 — Т14К8, № 4 — Т5К10, № 5 — ТТ10К8-Б, № 6 — ТТ7К12, № 7 — ВК3, ВК3-М, № 8 — ВК6-М, ВК6-ОМ, № 9 — ВК6, № 10 — ВК8, № 11 — ВК10-ХОМ.

ПРИЛОЖЕНИЕ Справочное

Таблица 2

Ориентировочная масса пластин

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством металлургии СССР

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 31.10.90 № 2761

3. ВЗАМЕН ГОСТ 25395-82

4. Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 3308-81, СТ СЭВ 118-74, СТ СЭВ 124-74

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ 2006 г.

Выбор твердосплавных пластин

Для обеспечения точности и качества токарных операций необходимо подобрать пластину требуемого материала, формы и размера. При этом очень важно учесть соответствие геометрии оснастки и размеров токарного резца или других металлорежущих инструментов. В первую очередь это влияет на возможность крепления пластины к основанию резца.

Следующий важный момент, который необходимо учесть при подборе оснастки – это параметры материала обрабатываемой заготовки. Твердые сплавы имеют различный химический состав, определяющий их эксплуатационные характеристики. Каждый из материалов имеет свои преимущества, но в целом все используемые при производстве пластин сплавы можно разделить на две основных категории:

• Сплавы с высокой стойкостью к механическим нагрузкам – вибрации, ударам и т. д.
• Термостойкие сплавы стойкие к повышенным температурам. Удобны для длительной работы.

Пластины из стойких сплавов более всего подходят для высокоскоростной обработки при большой нагрузке. Термостойкие оптимально использовать для снятия значительных слоёв металла.

В целом же, для профессиональной работы желательно иметь набор сменных пластин с наиболее востребованными геометрическими и технологическими характеристиками. Это позволит значительно расширить возможности обработки, сэкономить время и уменьшить финансовые расходы на производство.