Твердосплавные пластины: особенности конфигурации, плюсы и минусы

Существует большое количество разновидностей твердосплавных элементов для токарных резцов в зависимости от особенностей работы с ними.

Сфера применения и назначения

Токарные резцы относятся к дерево- и металлообрабатывающим инструментам, функционирующим на высоких скоростях.
Первоначальные заготовки получают необходимые размер и форму, непосредственно контактируя с деталями.
Твердосплавные пластины делятся на виды согласно назначения, типу и способу обработки, направлению подающего движения.
Существуют как напайные варианты, так и сменные. Последние могут быть заменены в случае возникновения необходимости проведения другого типа работ или в случае износа, что значительно ускоряет производственный процесс и расширяет область их применения.
С помощью твердосплавных элементов осуществляется:

• нарезка резьбы;
• развертка
• обработка поверхности детали—заготовки;
• выборка пазов, выемок и канавок;
• раскрой цветного металла, стекла, гетинакса.

Плюсы и минусы

Резцы со сменными пластинами имеют следующие плюсы:

• приемлемая стоимость элементов;
• возможность осуществления быстрой смены режущих частей;
• высокая надежность, износостойкость при эксплуатации на высоких скоростях;
• унифицированность;
• срок эксплуатации державки резца значительно увеличивается благодаря применению съемных частей из твердых сплавов.

К минусам можно отнести:

• достаточно высокую цену за импортные детали;
• в случае неправильного крепления пластины может произойти поломка инструмента или снижение его эксплуатационного срока.

Конфигурация пластин

Пластины по форме делятся на четыре вида
1. Равноугольные и равносторонние. К данному виду относятся изделия, имеющие форму круга или правильного многоугольника.
2. Неравноугольные и равносторонние. Пластины в форме ромба с углом в 35, 55, 80, 86, 75
3. Равноугольные и неравносторонние пластины. Пластины прямоугольной формы.
4. Неравноугольные и неравносторонние. Изделия в форме параллелограмма, имеющие угол 55, 82, 84, 85. Они производятся с различными типами режущей кромки: с фаской, закругленной, острой, закругленной с фаской.

Разновидности

Самыми распространенными по функциональному назначению видами являются:

1. Пластины для нарезания резьбы
Резьбовые пластины прямой, изогнутой формы используются на деталях с любым видом крепления и предназначены для нарезки резьбы различного типа.
Они отличаются по ширине рабочей поверхности и типу изделия, изготавливаются с соблюдением различных технологий, с учетом соответствия угла наклона и режущей кромки. Угол заточки обычно составляет 55 и 60 градусов. Для проведения внешней резьбы пластина изготавливается из твердого сплава и имеет форму клина. 

2. Пластины для обработки и отрезок канавок
Применяется для отрезания заготовки от детали. Резец такого типа имеет тонкое основание, на которое напаяна твердосплавная пластина.
Державки бывают правосторонними и левосторонними. Они могут использоваться для прорезки разноглубинных канавок на деталях из металла.

3. Изделия, имеющие другие системы крепления
Здесь речь идет об универсальных державках. Они отличаются от других типов наличием крепежного механизма, благодаря которому становится возможным закрепить разнотипные режущие пластины на державке, получив при этом инструмент для работы с деталями под различным углом наклона. Такие инструменты нашли свое широкое применение в специализированных операциях на станках, точения по контуру и точения торцевых канавок.

Материал изготовления пластин

Главным предъявляемым требованием к материалу изготовления токарных пластин является твердость, которая стабильна на всех этапах работы. Причем она должна быть выше, чем твердость обрабатываемого резцом материала и не уменьшаться от температуры резания.
Вторым немаловажным требованием является вязкость материала. Кромка должна сохранять свои свойства на протяжении всего срока эксплуатации, не должна быть хрупкой и выкрашиваться в процессе функционирования. Материал изготовления должен быть устойчивым к истиранию.
Вышеуказанным требованиям вполне соответствуют такие материалы как минералокерамика, твердые сплавы, твердые металлокерамические сплавы и быстрорежущие стали.
Самым распространенным материалом является твердый сплав. Он способен сохранять свои свойства до 800-900 градусов. Состоит из тугоплавких металлов (тантала, вольфрама, титана), которые сцементированы кобальтом. Твердые металлические сплавы можно разделить на три группы:

• титано-вольфрамовые;
• титано-танталовольфрамовые;
• вольфрамовые.

Последние предназначены для обработки цветмета, чугуна, сплавов и иных неметаллических материалов. Для изготовления таких изделий используются твердые вольфрамовые сплавы следующих марок: ВК8В, ВК2,ВКЗМ, ВК4, ВК6М, ВК8 и др.
Буква М означает мелкозернистость сплава, буква В указывает на крупнозернистость.
Твердые титано-вольфрамовые сплавы используются для обработки стали всех видов.
Титано-тантал-вольфрамовые сплавы применяются в исключительных случаях особо тяжелой обработки стали.
Формой выпуска твердых сплавов являются пластинки, имеющие различные размеры и форму.
Сейчас распространение получили металлокерамические материалы, имеющие в своем составе окись алюминия.
Резцы с минералокерамическим пластинами имеют высокую теплостойкость, достигающую 1200 градусов по Цельсию. Данная характеристика дает неоспоримое преимущество металлокерамическим материалам перед твердыми сплавами, состоящими из дорогостоящих и редких элементов, и имеющих более низкую теплостойкость при этом.

Виды державок

Токарные державки можно разделить на несколько видов по типу фиксации.

1. ISO C
Это система крепления для пластин без отверстий. Работает она по принципу «Прижим сверху». Нашла свое применение для точения вдоль заготовки, черновой внутренней обработки и подрезки торца. Это надежное закрепление детали.

2. ISO D
Используется для станка по металлу, для пластин, оборудованных отверстием для среза стружки в большом количестве. Принцип двойного прижима кронштейном обеспечивает надежность позиционирования детали в резце и прочную фиксацию пластинки.
Применяется для чистовой, черновой обработок, для отделки отверстий с большим диаметром. Удобство крепления заключается в обеспечении быстрого схода стружки и быстрой замены пластины. Используется для крепления твердосплавных и керамических деталей.

3. ISO M
Крепление по отверстию и прижим сверху. Благодаря данной системе, становится возможным закрепить без задних углов односторонние пластины. Системой обеспечивается жесткий, надежный прижим в сочетании с одновременным давлением на внутреннюю часть гнезда и пластину.

4. ISO S
Система крепления винтом используется при растачивании небольших отверстий для фиксации небольших инструментов, для обработки деталей с низкими показателями жесткости. Это надежный, компактный способ крепления, при котором обеспечивается сход стружки. При нем не требуется большого количества дополнительных элементов и деталей в отличие от ISO C.
Режимы резания по металлу
Режим резания — это набор вычисляемых расчетным путем набор величин. К ним относится:

• Глубина. Она определяет толщину снимаемого за одну операцию слоя. При обработке плоских деталей применяют показатель длины, при обработке торца — показатель глубины определяется диаметром.
• Подача. Величина, определяющая движение резца за один оборот детали. Полученные данные подлежат сравнению с указанными в паспорте станка нормативными показателями.
• Скорость. Можно вычислить умножением диаметра детали на количество оборотов в минуту. При расчете величины учитывается вид инструмента, тип операции и материал заготовки.

Рассчитывая режим резания, внимание уделяется также дополнительным параметрам: скорости вращения шпинделя, мощности и прочее.

Правила маркировки

Маркировка пластины содержит в себе информацию о форме пластины, материале его изготовления, длине режущей кромке, углах, допусках и проч. Расшифровка букв и цифр на пластине производится слева направо. Каждый показатель отмечен отдельным символом. Первая буква — форма пластины, вторая — задний угол, третья — допуски по толщине, высоте и размеру вписанной окружности, четвертая — наличие отверстия или стружкомола.
После букв следуют цифры. Первые две — длина пластины, следующие две — толщина, последние две — значение радиуса угла. Стоящие после цифр буквы характеризуют наличие и тип стружкомола.
При его отсутствии указывается «None» вместо двух последних букв.
Последующие после этого две буквы и четыре цифры соответствуют материалу изготовления изделия — сплаву пластины.

Особенности применения твердосплавных пластин

• Первоначальная заточка кромки осуществляется производителем на заводе. Учитывая, что изделие подлежит постепенному изнашиванию — оно переворачивается и рабочей становится ранее не задействованная грань.
• При черновой обработке заготовок применяются более толстые пластины, имеющие длинные грани. Чистовые операции, такие как шлифовка производятся мелкими деталями с минимальными размерами.
• Выбирая сменные насадки стоит учесть соответствие параметров пластин и инструментов, тип обработки и специфику использования таких изделий.

Как выбрать пластину

Выбирая инструмент для оптимизации производства, стоит учитывать следующие немаловажные факторы:

• размер, форма детали;
• строение пластины, скорость вращения детали и величина ввода;
• точность детали и чистота ее обработки;
• тип операции: нарезание резьбы, обработка канавок, отрезание детали, точение и проч.;
• тип обработки: наружная, внутренняя;
• способ фиксации;
• размеры посадки инструмента;
• условия обработки детали, жесткость крепления инструмента;
• мощность станка и его технологические возможности;
• материал заготовки: углеродистая сталь, чугун, легированная или нержавеющая сталь;
• сохранение номенклатуры детали;
• эффективность инструмента и его производительность, которые оказывают влияние на качество такой обработки;
• наличие простоя оборудования, размер партии.