Преймущества і недоліки різців з механічним кріпленням пластин

Твердосплавні різці – це різці, оснащені пластинами твердого сплаву, що забезпечують високу продуктивність і набули найбільшого поширення на практиці.

Пластини кріпляться до державки пайкою або механічним шляхом. Цілісні твердосплавні різці виготовляють тільки малих розмірів (вони застосовуються в приладобудуванні і годинникової промисловості).

Використання пайки стандартних пластин з твердого сплаву, мають різноманітну форму, дозволяє отримувати компактні конструкції різців. Останні після заточування мають оптимальні значення геометричних параметрів і характеризуються ефективним використанням твердого сплаву завдяки багаторазовій переточування. Однак пайку притаманний такий істотний недолік, як поява внутрішніх термічних напружень в спае і в самих пластинах з-за великої різниці (приблизно в 2 рази) коефіцієнтів лінійного розширення твердого сплаву і стальної державки. При охолодженні після пайки виникають напруги призводять до утворення мікротріщин у пластинах, які розкриваються при заточуванні або в процесі різання. Мікротріщини призводять до викришування і навіть до поломок пластин. Зазвичай застосовувані технологічні прийоми по зняттю напруги: релаксація шляхом уповільнення швидкості охолодження, використання компенсаційних прокладок і інші – не вирішують повністю проблеми. Позбутися від напруги можна тільки шляхом застосування змінних багатогранних пластин (СМП), які механічно кріпляться до корпусу інструменту. По мірі затуплення пластин шляхом їх повороту проводиться оновлення ріжучих крайок, що забезпечує їх быстросменность і не вимагає переточувань.

Інструменти, оснащені СМП, порівняно з напайними, мають наступні переваги:

• більш високі міцність, надійність і стійкість;

• менші витрати на зміну та утилізацію пластин;

• менші простої обладнання при заміні та налагодження інструменту, що особливо важливо при експлуатації сучасних дорогих верстатів з ЧПК і автоматичних ліній;

• більш сприятливі умови для нанесення на пластини зносостійких покриттів, що дозволяє значно (до 4-5 разів) підвищити їх стійкість, а отже, і продуктивність процесу різання;

• менші втрати гостродефіцитних матеріалів (вольфраму, кобальту, танталу та ін) за рахунок збільшення повернення пластин на переробку.

Недоліки інструментів, оснащених СМП:

• висока вартість із-за їх високої точності, а отже, високу трудомісткість виготовлення пластин і інструменту в цілому;

• підвищені габарити корпусів інструментів з-за необхідності розміщення в них елементів кріплення пластин;

• неможливість повного забезпечення оптимальної геометрії ріжучої частини інструменту з-за заданої форми пластин і умов їх кріплення.

За кількістю ріжучих кромок і форм пластини мають різні виконання, закріплені в міжнародних і національних стандартах. Деякі з них наведені на рис. 4, а.

Геометричні параметри інструментів, оснащених СМП, визначають в статиці при виготовленні пластин і коригують при їх закріпленні в корпусі (державка) інструменту з урахуванням кінематики верстата і умов різання.

По геометричним параметрам СМП поділяються на: а) негативні (γ = 0°, α = 0°); б) позитивні (γ = 0°, α > 0°); в) негативно-позитивні (γ > 0°, α = 0°) (рис. 4, б).

Рис. 4. Твердосплавні змінні багатогранні пластини (СМП):

а – форми пластин; б – геометричні параметри пластин
(негативні, позитивні, негативно-позитивних)

Задній кут при установці негативних і негативно-позитивних пластин створюється за рахунок їх повороту при кріпленні в державки різця. При цьому у негативних пластин передні кути стають від'ємними, тобто (–γ) = α, у негативно-позитивних пластин кут γ зменшується на величину кута α. У позитивних пластин кут γ дорівнює куту повороту пластини за годинниковою стрілкою, а кут α зменшується на цю ж величину.

Існує безліч конструкцій різців, що розрізняються за способом кріплення СМП, частина яких з метою зручності кріплення виготовляють з отворами. Аналіз численних конструктивних рішень кріплення пластин дозволив звести їх до наступних схем кріплення (по ІСО):

• прихватом зверху;

• важелем через отвір з притисненням до бічних стінок гнізда;

• гвинтом з конічною голівкою;

• штифтом через отвір і прихватом зверху.

Деякі приклади конструктивного виконання цих схем на різцях наведено на рис. 5.

Рис. 5. Схеми механічного кріплення твердосплавних СМП:

а – прихватом зверху; б – важелем через отвір; в – гвинтом з конічною голівкою;
р – штифтом через отвір і прихватом зверху; д – за рахунок пружної деформації стінки паза

Пластини негативні і негативно-позитивні кріпляться найчастіше прихватом зверху (схема а) або за схемою р. Остання забезпечує більш надійне кріплення. Кріплення гвинтом (схема в) використовується для малонавантажених пластин і є простим і компактним.

У різців найбільше поширення отримали пластини з отвором. Завдяки цьому забезпечуються вільний сходження стружки по передній поверхні і значно менші габарити елементів кріплення, що розміщуються в корпусі державки.

Можливі нестандартні схеми кріплення твердосплавних пластин нестандартної форми. Прикладом цього є відрізні різці (рис. 5, д), розроблені фірмою «Sandvik Coromant» (Швеція). Тут кріплення пластини здійснюється силами пружної деформації стінки паза державки.

Різці, оснащені керамікою і синтетичними надтвердими матеріалами. Зазначені матеріали володіють високими твердістю, зносо - і теплостійкість, завдяки чому забезпечують значне підвищення продуктивності і стійкості, високі точність і якість обробленої поверхні. Їх недоліком є низька міцність ріжучого клина, яка обмежує область їх застосування. Найбільшу ефективність вони показали під час чистового точіння сталей, особливо загартованих, чавунів різної твердості і навіть твердих сплавів з вмістом кобальту вище 25 %. При цьому обробка повинна проводитися на високоточних, жорстких, швидкісних і потужних верстатах з ЧПУ останнього покоління.

Поставляється ріжуча кераміка у вигляді неперетачиваемых багатогранних пластин (ГОСТ 25003-81) круглої, квадратної, трикутної та ромбічної форми різних розмірів. Негативні керамічні пластини кріпляться в основному в тих же державках, що і твердосплавні, – прихватом зверху (рис. 6, а).

Рис. 6. Збірні токарні різці:

а – з механічним кріпленням пластини з кераміки; б – з припаяним кристалом алмаза;
в – з проміжною вставкою; г – з механічним кріпленням кристала алмаза;
д – форми ріжучих кромок алмазних різців (прямолінійна, радіусна, фасеточная);
е – СМП з напайками з ПСТМ

До групи надтвердих матеріалів відносять алмази (природні та синтетичні) та композити на основі полікристалів кубічного нітриду бору (ельбор).

Так як алмази мають дуже малі розміри, то їх кріплення здійснюється пайкою, зачеканкой або механічним шляхом. Кріплення алмазу пайкою здійснюється або безпосередньо в державку (рис. 6, б), або із застосуванням проміжних вставок (рис. 6, в). В останньому варіанті вставка пресується і спікається разом з алмазом методом порошкової металургії. Механічне кріплення алмазу показано на рис. 6, р.

Геометричні параметри заточування алмазних різців: γ = 0...-5°, α = 8...12°, φ = 15...45°. Вершина різця в плані виконується з округленням r = 0,2...0,8 мм або з декількома фасками (фасетками) (рис. 6, д). В перерізі, нормальному до різальної кромки, радіус заокруглення різального клина досягає величини r < 1 мкм. Завдяки цьому алмазне точіння дозволяє знизити шорсткість обробленої поверхні до Ra = 0,08...0,32 мкм і підвищити точність обробки до JT 5...7. При точінні і растачивании кольорових металів, пластмас і композиційних матеріалів стійкість алмазних різців у багато разів вище стійкості твердосплавних різців. Алмазні різці можуть працювати більше 200...300 год без подналадок і зміни інструмента, що особливо важливо для автоматизованого виробництва, при цьому алмази масою 0,5...0,6 карата допускають 6...10 переточувань.

При точінні деталей з гартованих вуглецевих сталей, легованих корозійно-стійких і жароміцних сталей і сплавів, а також високоміцних чавунів застосовуються різці, оснащені поликристаллическими надтвердими матеріалами (ПСТМ) з кубічного нітриду бору. В даний час промисловістю освоєно випуск таких пластин тригранної, круглої, квадратної і ромбічної форми невеликих розмірів з діаметром вписаного кола d = 4...12,7 мм, товщиною З...5 мм (γ = 0, α = 0...11°). Кріплення таких пластин здійснюється прихватом зверху.

В останні роки стали застосовуватися двошарові пластини, які являють собою твердосплавну пластину з нанесеним шаром полікристалів кубічного нітриду бору на її зовнішній поверхні або з напайками по її куточках (рис. 6, е). Такі пластини мають більші розміри і їх можна кріпити механічним шляхом у державках, які застосовуються для кріплення твердосплавних пластин.

Величезний вибір різців з механічним кріпленням пластин, за доступними цінами Ви можете знайти в нашому інтернет магазині ТОВ "МелитопольИнструмент"