Виды твердосплавных пластин, их применение и как выбрать

Содержание

Твердосплавные пластины

Твердосплавные пластины являются одной из самых удобных разновидностей инструментов. Дело в том, что резцы выпускаются как с цельной конструкцией, когда весь инструмент является цельным и режущая часть неразрывно соединена со всем остальным, так и со съемными деталями, что намного более удобно в процессе работы, когда можно снять и заменить одну пластину на другую. Это же удобно и при замене в случае поломки или износа. Пластины для отрезных резцов могут быть выполнены из различных материалов и сплавов, так что их можно иметь несколько в наборе для одного типа инструмента, что пригодится для взаимодействия с различными типами заготовок.

фото: твердосплавные пластины для токарных резцов

Покупать сменные пластины здесь выходит намного дешевле, чем сами резцы. Главным достоинством этих изделий является то, что они помогают увеличивать производительность, поэтому, в производстве они будут являться незаменимыми. С учетом роста номенклатуры изделий в мелкосерийном и среднесерийном производстве возникает необходимость в автоматизации многих процессов. Твердосплавные пластины обладают следующими преимуществами:

Низкая стоимость, в сравнении с цельными резцами;
Возможность быстрой смены;
Надежно проявляют себя даже в интенсивных режимах работы;
Возможность переналадки пластин;
Большая унификация агрегатов и инструментов.

С момента появления сменных элементов многие специалисты отметили, что пользоваться ими намного удобнее, хотя сейчас и выпускают другие типы. Благодаря им срок службы державки резца заметно увеличивается, пропадает необходимость в таких трудоемких операциях как заточка и пайка. Большинство рабочих элементом становятся взаимозаменяемыми. Температуры резания и силы снижаются до 40%.

Для каждого типа этих типов инструментов имеется свой ГОСТ, по который попадают пластины с определенными параметрами:

ГОСТ 19086-80 – сюда относятся твердосплавные материалы для механических резцов режущего и опорного типа, а также стружколомы;
ГОСТ 19042-80 – относится к сменным многогранным изделиям;
ГОСТ 25490-90 – твердосплавные материалы типов 61, 62, 01, 02. Это могут быть револьверные, проходные и расточные инструменты.

Классификация твердосплавных пластин

фото: виды сменных твердосплавных пластин

Твердосплавные пластины для токарных резцов классифицируются по следующим параметрам:

Тип, или для каких инструментов они применяются, так как для отрезных, канавочных, подрезных, фасонных, расточных и прочих разновидностей требуется своя форма режущего профиля, которая создается согласно тем особенностям, с которыми придется встречаться в работе.
Материал, из которого делаются изделия, может иметь различный состав. Несмотря на то, что все они относятся к твердосплавному типу, все равно, соотношение вольфрама, титана и других металлов может отличаться, в зависимости от требуемых условий работы.
Размеры — в зависимости от тех деталей, с которыми будет идти работа, пластины могут иметь различные размеры. Когда идет обработка относительно небольших заготовок с мелкими диаметрами, то крупный резец с большой пластиной может попросту не пройти в нее. Для этого создаются идентичные по типу и материалу, на различные по размеру, изделия для токарных резцов по металлу.
Величина заднего угла – данный параметр обозначается в марке изделия. От него зависит шероховатость обрабатываемой поверхности, чем он выше, тем более гладкой становится поверхность. Для мягких металлов используют пластины с большим задним углом.
Класс точности – существует пять классов точности этих изделий, которые обеспечивают различную степень жесткости в плане допусков по размерам.

Маркировка и производители

Маркировка твердосплавных пластин для оснащения токарных резцов указывает на состав материала изготовления. Например, маркировка Т15К6 означает, что перед вами пластина, изготовленная из сплава титановольфрамокобальтовой группы. Следует отметить, что вольфрам в составе таких сплавов содержится в обязательном порядке. Кроме данного металла, в сплаве могут дополнительно содержаться титан, кобальт, тантал и др. В составе рассматриваемого нами в качестве примера сплава в соответствии с его маркировкой содержится 15% карбида титана и 6% кобальта.

К наиболее популярным производителям твердосплавных пластин, которые используются для механического крепления на токарных резцах, относятся:

ООО «Инструмент-Сервис» (Украина);
Новомосковский трубный завод (Украина);
Компания BDS-Machinen (Германия);
Компания Proxxon (Германия);
Компания Ceratizit (Люксембург).

Разновидности твердосплавных пластин для резцов

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.

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.

Способы соединения твердосплавных пластин со сталью

Более 60% всех пластин устанавливается в инструмент методом пайки. Связано это, в первую очередь, с простотой технологии крепления.

На качество пайки влияет множество факторов, среди которых выделяется тип флюса и припоя, а также материал державки. Помимо этого, сила сцепления пластины к корпусу инструмента зависит от частоты поверхности, температуры нагрева и вида охлаждения. По причине разного значения термического коэффициента линейного расширения пластины и державки, в силу различия материалов, при пайке образуются остаточные напряжения. При дальнейшей эксплуатации резца они могут послужить причиной появления трещин на поверхности пластин. Твёрдосплавные пластины паяют с использованием припоев на основе меди. Только при производстве особо сложного инструмента применяют серебряные припои.

Флюсами при пайке смачивают поверхности спекаемых материалов. Это делается для предотвращения протекания окислительных процессов, что способствует более жёсткому сцеплению пластины к державке.

В качестве материала для корпуса инструмента используют различные виды конструкционных и легированных сталей. Наиболее распространёнными являются марки стали 30ХГСА, 45.

В случаях наличия сильной циклической нагрузки крепление пайкой заменяют креплением диффузионной сваркой в вакууме. Сваривание происходит в результате проникновения атомов контактирующих поверхностей друг в друга. Процесс это идет в условиях повышенной температуры и давления. Данная технология позволяет увеличить силу сцепления пластины к державке в 2-3 раза.

Разработка новых видов клеев также позволило применять метод склеивания при крепеже твёрдосплавных пластин. Главным преимуществом данного способа является отсутствие образования внутренних напряжений, что положительно сказывается на долговечности резца. Прочностные характеристики клея повышают легированием его состава разнообразными наполнителями, в частности асбестом.

Соединение клеем хорошо проявило себя при работе со незначительным выделение тепла и силой резания. Это – чистовая и получистовая обработка чугунов и цветных сплавов.

Этот метод становится год от года все более востребованным, т.к. как он имеет ряд существенных преимуществ:

Отсутствие термического напряжения.
Простота замены затупившихся пластин.
Высокий уровень производительности.

Что дает применение твердосплавных пластин для резцов

Универсальность использования одного токарного резца. Меняя твердосплавные пластины, можно производить обработку металлов и сплавов, характеризующихся разным составом, структурой и твердостью. Если иметь под рукой необходимый набор насадок, то проблем с металлообработкой, связанных с поиском и переустановкой нужного инструмента, не возникнет. Особенно актуально для автоматизированных производств, с большим сортаментом продукции.
Экономию. Пластина стоит гораздо дешевле резца. В случае поломки режущей части не придется заменять весь инструмент. Кроме того, эксплуатационный срок его корпуса увеличивается более чем в 20 раз по сравнению с аналогом напаянным.
На смену (поворот) пластины затрачивается меньше времени, чем на переустановку резца. А это – одна из составляющих повышения производительности.
Насадки позволяют менять режим резания в большом диапазоне, что создает удобство в работе, повышает ее скорость и качество.
Большой сортамент насадок. Подобрать нужную пластину для каждой технологической операции гораздо проще, чем сам инструмент. Для мелких производств (тем более бытовых токарных станков) выгоднее иметь определенный набор насадок, чем приобретать большое количество резцов различных видов.