Твердосплавные пластины

Пластины твердосплавные

Твердосплавные пластины – это сменный элемент металлорежущего инструмента используемого для высокоточной обработки заготовок. Они используются при точении, сверлении, зенкеровании, фрезерной обработке и других операциях значительно снижая экономические затраты в сравнении с применением цельного твердосплавного инструмента.

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.

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.

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.

Виды токарных резцов

Существует множество разновидностей токарных резцов, вот самые распространенные:

• проходной: используется для создания контуров вращающейся детали, обточки, подрезки при поперечной и продольной подаче;
• расточной резец: используется для создания различных пазов, углублений, отверстий. Выполняет отверстия насквозь;
• подрезной резец: используется только при поперечной подаче для точения деталей ступенчатой формы, торцов;
• отрезной: подается поперек оси вращения, выполняет пазы и канавки вокруг детали, используется для отделения готового изделия;
• резьбовые: режет резьбы любых типов на деталях с любой формой сечения. Резьбовые инструменты могут быть изогнутыми, прямыми или круглыми;
• фасонные: ими обтачивают детали сложной конфигурации, вынимают различные фаски снаружи и внутри.

Классификация токарных резцов

Согласно общепринятой классификации ГОСТ все токарные резцы по металлу делятся на следующие категории:

• с режущей кромкой из легированной стали — весь инструмент выполнен из единого куска металла. Они могут изготавливаться и из инструментальных типов сталей. На сегодняшний день используются редко;
• с твёрдосплавными напайками — рабочая твёрдосплавная кромка-пластина приварена к основе — головке. Это наиболее распространенный тип инструмента;
• с фиксацией твёрдосплавных пластин механическим способом — режущая пластина фиксируется на головке с помощью винтов, прижимов. Сменные твёрдосплавные пластины изготавливают из металлических и металлокерамических материалов. Это самая редкая категория.

Существует классификация и по направлению подающего движения:

• левые — подаются слева: если взять его в левую руку, основная рабочая кромка располагается под большим пальцем;
• правые — подаются к станку справа: если взять в правую руку, основная рабочая кромка будет под большим пальцем, более распространены на практике.

Согласно классификации на основании метода обработки различают резцы:

• чистовые;
• черновые (обдирочные);
• получистовые;
• для тонких работ.

Коронка для точечной сварки

Инструмент – достаточно массивный, поэтому сначала рекомендуется плотно прижать к поверхности детали центрирующий стержень, а затем, на малых оборотах, приступать к вырезанию металла. Сложность в том, что при точечной сварке малоуглеродистая сталь, из которой изготавливаются все кузовные детали, существенно упрочняется. Поэтому вдавливание в металл центрирующего стержня потребует от работающего значительных усилий. Вторая проблема — неодновременность врезания зубьев коронки в сталь. Это происходит потому, что поверхность в зоне сварки имеет микронеровности, образовавшиеся в результате термического воздействия от электродов для контактной сварки. Результат – вероятная эксцентричность высверленного отверстия.

Специалисты советуют предварительно кернить места высверливания (например, при помощи шуруповёрта), поскольку нередки случаи, когда центрирующий стержень выскакивает из гнезда, и коронка начинает сверлить сталь совсем в другом месте. В этом случае для операции необходимо иметь два приводных инструмента.

Ещё одна проблема при использовании коронок – их быстрый перегрев, в результате которого эффект теплового расширения увеличивает фактический размер полученного отверстия, и насадка трескается. После использования, коронки необходимо очищать от стружки.

Впрочем, не всё так плохо: коронки имеют двухстороннее исполнение, поэтому при затуплении достаточно перевернуть инструмент на 180º, и продолжать работу тем же комплектом.

Классификация резцов для токарной обработки

Существуют государственные стандарты, в которых описывается классификация токарных резцов. Одной из классификаций является разделение по типу обработки металлических поверхностей:

1. Грубая обработка — черновая.
2. Чистовое обрабатывание.
3. Проведение высокоточных операций.
4. Получистовая очистка.

Существует разделение по виду материала, из которого делают рабочую часть оснастки. Отдельная классификация касается целостности конструкции оснастки:

1. Цельные приспособления. Представляют собой оснастку для токарных станков, изготавливаемую из легированной стали. Редко встречаются модели, изготовленные из инструментальной стали.
2. Приспособления с дополнительными пластинами. Они делаются на заводе из разных видов твердых сплавов, металлов.
3. Модели со съёмными пластинками. Закрепляются на державке с помощью винтов. Редко используются во время серийной обработки металлических деталей.

Главной классификацией считается разделение приспособлений на отдельные виды по форме, конструкции. О них нужно поговорить отдельно.

Прямые проходные

Используются для наружной обработки заготовок из стали. Размеры:

• прямоугольные державки — 25х16 мм;
• квадратные державки — 25х25.

Резец токарный проходной с частью, закрепляемой в суппорте квадратного сечения. Используется при проведении особых штучных операций.

Отогнутые проходные

Специальная оснастка, у которой рабочая часть согнута в левую или правую сторону. Применяются для торцевания деталей. С их помощью удобно снимать фаски. Существует три разновидности отогнутых резцов:

1. Тренировочная оснастка — 16×10 мм.
2. Наиболее популярный размер — 25х16 мм.
3. Заказные модели — 40х25 мм.

Редко встречаются размеры удерживающей части 32х20, 20х12 мм.

Упорные проходные

Приспособления бывают с прямым и отогнутым рабочим элементом. Предназначены для работы с деталями цилиндрической формы. Форма плюс правильная заточка позволяют быстро снимать большинство излишков с рабочей поверхности заготовки. Размеры державок у упорных проходных приспособлений — 16х10–40х25 мм.

Отогнутые подрезные

Представляют собой оснастку похожую на проходную. Однако, есть различие по форме режущей кромки. Она треугольная, что позволяет делать более качественную обработку. Размеры удерживающей части — 16х10–32х20 мм.

Отрезные

Популярные приспособления, которые применяются при разрезании металлических заготовок. На месте реза образуется угол 90 градусов. С его помощью создают пазы, выемки на деталях. Отрезная оснастка представляет собой державку с закреплённой пластиной из твердого сплава металлов. Размеры удерживающей части — 16х10–40х25 мм.

Резьбонарезные для внешней резьбы

Данные приспособления применяются, когда нужно сделать резьбу снаружи металлических заготовок. Инструмент состоит из удерживающей части с закреплённым на ней копьевидными пластинками.

Резьбонарезные для внутренней резьбы

Приспособления применяются для нарезания резьбы в просверленных отверстиях. Приспособление состоит из удерживающего элемента квадратного сечения. От её размера зависит то, на какую глубину можно будет нарезать резьбу. Чтобы использовать резьбонарезные приспособления, на промышленном оборудовании должна быть установлена гитара.

Расточные для глухих отверстий

Расточные инструменты оборудуются согнутой на бок рабочей частью. Сверху напаивается режущая треугольная пластинка. От того насколько изменяется длина части, закрепляемой в суппорте, зависит размер отверстия, которое подлежит расточке.

Расточные для сквозных отверстий

Это оснастка для промышленного оборудования. Она применяется для расточки отверстий, созданных сверлением. От того, какая длина у части, закрепляемой в суппорте, зависит глубина обработки отверстий. Элемент с режущей кромкой имеет отогнутую головку. Толщина материала, которую снимает режущая кромка, практически равна изгибу. Максимальная длинна удерживающей части — 300 мм.

Расточные токарные резцы

Сборные

Выполняют разные технологические операции. Конструкция позволяет закреплять на державке разные твердосплавные пластинки. Наличие нескольких рабочих элементов позволяет увеличить универсальность приспособления. Резцы, которые собираются из разных пластин, закрепляются в шпинделях оборудования, управляемого системой ЧПУ. Сборными приспособлениями обрабатывают отверстия, делают контура, выбирают канавки.

Рекомендации по выбору

Для того чтобы сменные пластины обладали высокой точностью и эффективностью, следует их правильно подобрать под конкретные условия точения. В продаже можно встретить самые различные варианты исполнения инструментов, все они применимы для выполнения той или иной обработки.

Пластина сменная может характеризоваться достаточно большим количеством параметров

Проводя выбор рекомендуется уделять внимание следующим моментам:

1. Пластинка подбирается в соответствии с тем, с какими размерами и формой нужно получить конечное изделие. Форма режущей кромки определяет профиль получаемой поверхности. Если проводить обработку большой заготовки при использовании небольшого инструмента поставленная задача существенно усложняется. Однако, слишком большой резец обходится дороже, а фреза не сможет использоваться.
2. Следующий критерий выбора заключается в характеристиках металла. Получаемый сплав, из которого изготавливается рабочая часть, характеризуется различным соотношением химических элементов. К примеру, в состав может включаться большее количество вольфрама или титана. Универсального варианта в плане соотношения концентрации всех элементов нет: в некоторых случаях важнее значение теплопроводности, в других вероятность спаивания.
3. На выбор оказывает влияние и то, какой именно тип обработки будет проводится. Этот параметр определяет геометрическую форму режущей кромки, а также точность размеров. К примеру, для отрезных и проходных операций применяются резцы. Что касается фрез, то они также классифицируются по большому количеству признаков.
4. Рекомендуется приобретать изделия только известных производителей, так как их заявленные параметры будут соответствовать реальным.

Производством рассматриваемых инструментов занимается достаточно большое количество различных компаний. Качество изделий, как правило, довольно высокое, так как незначительный дефект может привести к существенному снижению качества обработки и многих другим проблемам во время резания. Особенности крепления рабочего элемента также влияют на выбор.

Преимущества использования токарных пластин

Пластины для отрезных либо расточных резцов производятся на основе разных марок твердых сплавов. Это весьма удобно, поскольку позволит вооружиться большим набором режущих элементов, которые будут обрабатывать заготовки из разных элементов.

А еще применение сменных токарных приспособлений для режущего инструмента можно уверенно назвать выгодным решением с экономической точки зрения, поскольку, если случится поломка или износ, не нужно будет менять весь резец целиком, только лишь его режущую часть. Лучше всего применять инструмент, оснащенный сменными твердосплавными пластинами, тогда, когда требуется автоматизировать технологические процессы

Это особенно важно при мелком и среднесерийном производстве разных изделий

Твердосплавные изделия, которые ставят на токарные резцы, имеют ряд своих преимуществ:

• они стоят дешевле по сравнению с цельными резцами;
• заменить твердосплавный режущий элемент на новый можно очень быстро;
• пластины на основе твердых сплавов обладают высокой надежностью даже при интенсивной эксплуатации;
• если нужно, то подобные сменные режущие части можно переналаживать;
• все существующие модели данных режущих элементов для резцов унифицированы, поэтому можно без труда подобрать подходящий вариант для того или иного типа обработки, а также марки материала обрабатываемой заготовки.

А еще использование сменных твердосплавных пластин, оснащенных механическим креплением, можно значительно повысить срок эксплуатации державки токарного резца, а также не потребуется затачивать и паять режущую его часть. Кроме того, в условиях применения данного инструмента температура и сила резания может снизиться до 40 процентов. Твердые сплавы обладают такими свойствами, что их можно применять для производства пластин, а с их помощью можно обрабатывать металлы при условии изменения режимов резания.

В настоящее время выпускаются разные виды твердосплавных изделий. Требования к каждому типу прописаны в государственных стандартах. Они представлены ниже:

• ГОСТ 19086–80 — подразумевает характеристики опорных и режущих пластин, а также стружколомов;
• ГОСТ 19042–80 — прописывает требования к форме, классификации, а также к системе обозначений пластин сменного типа на основе твердосплавных материалов;
• ГОСТ 25395–90 — регулирует производство твердосплавных пластин нескольких типов, их фиксируют на державке резца посредством напайки. Это касается элементов, соединяющихся напайкой с резцами револьверного, проходного или расточного типа.

Заточка и доводка резцов

Износ резцов по времени можно разделить на три периода. В первый период наблюдается усиленный износ — это приработка, стирание микронеровностей на поверхности режущей части, оставшихся после предыдущей заточки инструмента. Во второй период наблюдается нормальный износ — это большая часть времени работы резца. В третьем периоде наступает катастрофический износ. Для рационального использования инструмента необходимо в конце второго периода произвести его переточку.

Эффективная заточка и доводка резцов достигается правильным выбором абразивного материала, уровнем технологии и контроля. Чтобы заточить резец необходим материал более твёрдый чем материал инструмента. Таким материалом является абразив — зёрна твердых минералов. Шлифовальные круги состоят из абразивов скреплённых специальной связкой и могут иметь различную структуру. Она определяется процентным соотношением и взаимным расположением зёрен, связки и пор в массе круга. При заточке резцов применяют круги со средней (номера 6-10) или открытой (номера 11-18) структурой. Для заточки твёрдосплавных резцов применяют алмазные круги. Заточка и доводка резцов осуществляется на различных типах заточных станков.

При заточке новых резцов, как правило, сначала затачивают задние поверхности, а затем передние. Передние поверхности обрабатывают в две операции: 1) предварительная заточка по всей поверхности под углом напайки пластины на державку 2) окончательная заточка по ограниченному участку передней грани под углом γ (заточка фаски). Форма передней поверхности резцов зависит от обрабатываемого материала, режимов резания и материала режущей части. Заточка фаски (0,2…0,3 мм) вдоль главной режущей кромки усиливает её. Криволинейная заточка по радиусу вдоль главной режущей кромки облегчает деформацию и отвод стружки. Радиусные канавки на передней поверхности вытачивают для обламывания или завивания стружки. Заточка задней вспомогательной поверхности производится в три операции: 1) 12° 2) 10° 3) 8°. В завершении производят заточку вершины резца по радиусу.

Для повышения стойкости режущих инструментов, после заточки производят их доводку. Она улучшает чистоту заточенной поверхности, удаляет слой с дефектами, образовавшийся при заточке.

Выбор режущей пластины при обработке различных металлов

Целесообразность использования того или иного типа твердосплавных пластин определяется следующими факторами:

• Марка обрабатываемого материала;
• Состояние заготовки;
• Вид технологической операции;
• Тип использования оборудования;
• Режим резания.

В целом при резке чугуна, цветных сплавов и пластмассы рекомендуется использовать пластины на вольфрамокобальтовой основе. Данные сплавы обладают более высоким сопротивлением к пульсирующим нагрузкам, что характерно при таком типе работ.

В случае же наличия скорости резания свыше 200 м\с и нагрузки на резец более 800 кгс резания применяют твердосплавные пластины, дополнительно легированные танталом и титаном.

Токарные пластины с задними углами и без задних углов

Пластины без задних углов имеют нулевой задний угол, а с задними углами – отличный от нуля задний угол, например, 7°. На рисунке, где изображена пластина без задних углов, показано, как пластина устанавливается в державке под углом. Ниже приведены некоторые характеристики этих двух типов пластин:

Токарная пластина с задними углами

• Односторонняя
• Низкие силы резания
• Задний угол обеспечивается пластиной
• Первый выбор для наружного и внутреннего точения тонких деталей

Токарная пластина без задних углов

• Двух- и/или односторонняя
• Высокая прочность кромки
• Нулевой задний угол
• Первый выбор для наружного точения
• Тяжёлые условия обработки

Классификация токарных резцов по металлу: твёрдосплавные, со сменными пластинами, легированные

Обработка металлов на токарном станке заключается в придании детали нужной формы методом снятия лишнего материала с заготовки. Операция выполняется резцами различных видов, приспособленных под определенную процедуру. Больше всего существует видов токарных резцов. Далее вы узнаете, какие они бывают и чем отличаются.

Конструкция токарного резца

конструкция токарного резца Условно можно разделить любой резец по металлу на два элемента: головку и державку. Головка — это исполнительная часть, которая состоит из нескольких плоскостей и режущих кромок, заправленных под определенными углами. В зависимости от характера обработки материала подбирается и угол заточки.

Державка необходима для фиксации резца в держателе токарного станка. В срезе державка представляет собой прямоугольник или квадрат. Существует несколько стандартных размеров сечений каждой формы.

Различают следующие конструкции токарных резцов:

• прямые — державка и рабочая головка располагаются на одной или параллельных осях;
• изогнутые — державка согнута, если смотреть на нее сбоку;
• отогнутые — рабочая головка инструмента изогнута по отношению к державке, если смотреть на нее сверху;
• оттянутые — ширина головки меньше, чем державки. Головка может находиться на одной оси с державкой или быть смещенной относительно нее.

Классификация токарных резцов

Согласно общепринятой классификации ГОСТ все токарные резцы по металлу делятся на следующие категории:

• с режущей кромкой из легированной стали — весь инструмент выполнен из единого куска металла. Они могут изготавливаться и из инструментальных типов сталей. На сегодняшний день используются редко;
• с твёрдосплавными напайками — рабочая твёрдосплавная кромка-пластина приварена к основе — головке. Это наиболее распространенный тип инструмента;
• с фиксацией твёрдосплавных пластин механическим способом — режущая пластина фиксируется на головке с помощью винтов, прижимов. Сменные твёрдосплавные пластины изготавливают из металлических и металлокерамических материалов. Это самая редкая категория.

Существует классификация и по направлению подающего движения:

• левые — подаются слева: если взять его в левую руку, основная рабочая кромка располагается под большим пальцем;
• правые — подаются к станку справа: если взять в правую руку, основная рабочая кромка будет под большим пальцем, более распространены на практике.

Преимущества твердосплавных пластин для резцов

Главные преимущества твердосплавных пластин для отрезных резцов перед инструментом из быстрореза — это возможность работы с высокими скоростями резания (до 500 м/с для стали) и сохранение твердости при высокой (до 900 °C) температуре в зоне обработки. Существуют два основных метода фиксации твердосплавных пластин на головке державки: напайка (а также аналогичные методы) и механическое крепление. Неразъемные соединения конструктивно проще и более устойчивы к вибрации при работе под большими нагрузками. Но, несмотря на более сложную технологию изготовления, отрезной инструмент с креплением пластин механическим способом обладает рядом неоспоримых преимуществ:

• отсутствие термического воздействия на головку державки во время крепления режущей части;
• возможность быстрой замены пластины или поворот другой режущей кромкой;
• использование на одном типе державки различных видов пластин;
• сохранение геометрических характеристик резца после замены пластины.

Помимо режущих элементов из твердых сплавов при обработке особо твердых материалов применяют керамические пластины. Они более хрупкие, но отличаются повышенной износостойкостью режущей кромки и могут работать при очень высоких температурах в зоне резания (до 1200 °C).

Заточка и доводка резцов

Износ резцов по времени можно разделить на три периода. В первый период наблюдается усиленный износ — это приработка, стирание микронеровностей на поверхности режущей части, оставшихся после предыдущей заточки инструмента. Во второй период наблюдается нормальный износ — это большая часть времени работы резца. В третьем периоде наступает катастрофический износ. Для рационального использования инструмента необходимо в конце второго периода произвести его переточку.

Эффективная заточка и доводка резцов достигается правильным выбором абразивного материала, уровнем технологии и контроля. Чтобы заточить резец необходим материал более твёрдый чем материал инструмента. Таким материалом является абразив — зёрна твердых минералов. Шлифовальные круги состоят из абразивов скреплённых специальной связкой и могут иметь различную структуру. Она определяется процентным соотношением и взаимным расположением зёрен, связки и пор в массе круга. При заточке резцов применяют круги со средней (номера 6-10) или открытой (номера 11-18) структурой. Для заточки твёрдосплавных резцов применяют алмазные круги. Заточка и доводка резцов осуществляется на различных типах заточных станков.

При заточке новых резцов, как правило, сначала затачивают задние поверхности, а затем передние. Передние поверхности обрабатывают в две операции: 1) предварительная заточка по всей поверхности под углом напайки пластины на державку 2) окончательная заточка по ограниченному участку передней грани под углом γ (заточка фаски). Форма передней поверхности резцов зависит от обрабатываемого материала, режимов резания и материала режущей части. Заточка фаски (0,2…0,3 мм) вдоль главной режущей кромки усиливает её. Криволинейная заточка по радиусу вдоль главной режущей кромки облегчает деформацию и отвод стружки. Радиусные канавки на передней поверхности вытачивают для обламывания или завивания стружки. Заточка задней вспомогательной поверхности производится в три операции: 1) 12° 2) 10° 3) 8°. В завершении производят заточку вершины резца по радиусу.

Для повышения стойкости режущих инструментов, после заточки производят их доводку. Она улучшает чистоту заточенной поверхности, удаляет слой с дефектами, образовавшийся при заточке.