Твердосплавные пластины — преимущества, классификация

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.

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.

Классификация твердосплавных пластин

Большинство режущего инструмента состоит из двух частей: державка и режущая кромка. Державкой резец крепится к станку, а кромкой непосредственно снимает стружку с заготовки. Именно, в качестве материала для режущей кромки и используются твёрдосплавные пластины.

Существует множество факторов, которые влияют на эффективность процесса резания. Это и материал заготовки, и серийность производства и тип охлаждения и т.д. В зависимости от этого существуют много разновидностей инструмента. Если упрощенно, то их классифицируют по виду сплава, из которого пластина изготовлена, и по способу крепления к державке. Рассмотрим теперь каждую категорию более подробно.

Виды пластин по типу материала

В большинстве случаев их изготавливают из:

• Вольфрамокобальтового сплава.
• Титановольфрамокобальтового сплава.
• Титанотанталовольфрамокобальтового сплава.
• Карбидотитанового сплава.

1. Твердосплавные пластины на основе вольфрама и кобальта рекомендуется применять для резания материалов, дающих стружку надлома. К данной категории относятся медные и алюминиевые сплавы, чугуны и пластмассы. Эта разновидности отличается повышенной износостойкостью и применяются при чистовом фрезеровании с максимально возможной скоростью резания, но глубина резания и подача при этом имеют достаточно низкое значение.

Все виды вольфрамокобальтовых пластин обладают высокими прочностными свойствами. Предел прочности на изгиб колеблется в пределах 1175-1470 МПа. Твердость достигает до 75 единиц по шкале Роквелла.

Повышение количества кобальта в составе пластин положительно влияет на их механические характеристики. В частности, происходит увеличение прочности на изгиб, пластичности и вязкости.

2. Пластина из титановольфрамокобольтового сплава предназначается для обработки резанием металлов, дающих сливную стружку. По сравнению с вышеуказанными пластинами, она имеет пониженную тепло- и электропроводность, но при этом опережает их по устойчивости к окислению, твердости и жаростойкости.

Также данные твердосплавные изделия отличаются повышенным значением температуры сцепления со сталями, что повышает их износостойкость к скользящей стружке. Все это позволяет добиваться более высоких скоростей резания.

Указанные твердосплавные пластины регламентируются по механическим свойствам ГОСТом 3882-74. Согласно ему, пластина способна выдерживать изгибающую нагрузку до 1666 МПа. Твёрдость ее составляет не менее 87 единиц HRA.

При увеличении процентного соотношения титана жесткость пластин падает, но повышается износостойкость. Повышение кобальта в составе способствует увеличению прочности и вязкости, но отрицательно влияет на износостойкость.

3. Пластинам на основе кобальта, тантала, титана и вольфрама свойственно повышенное значение твердости, которое равно 95 единиц HRA. Твердосплавные пластины, легированные танталом, выделяются улучшенными усталостными характеристиками при знакопеременных нагрузках, жаропрочностью и сопротивляемостью к окислению.

Данные твердосплавные пластины не теряют своих механических свойств до 900 ºС и обладают низким коэффициентом ползучести, что делает возможным их применение в самых тяжелых эксплуатационных условиях. Под этим подразумевается наличие большого диаметра среза, значительные температурные и силовые нагрузки.

4. Твердосплавная карбидотитановая пластина имеет самое низкое значение окисляемости и термостойкости, чем все вышеперечисленные твердосплавные пластины. Карбиды титана выполняют роль заменителя дефицитного вольфрама. По этой причине применение данного сплава целесообразно при несильной нагрузке на пластину. Его используют при получистовом фрезеровании серого и высокопрочного чугуна.

Данные твердосплавные пластины также имеют более низкие механические характеристики. Их предел прочности на изгиб равен 900 МПа. Твердость не больше 70 единиц HRC.

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.

Все больше и больше в производстве начинают изготавливать твёрдосплавные съемные пластины, которые крепятся к инструменту с помощью резьбы и имеют возможность поворачиваться вокруг оси. Предварительно, им предают специальную форму в виде многогранников (треугольник, ромб, прямоугольник), каждая из сторон которых является режущей кромкой. Все это позволяет сократить время или вовсе избежать повторного затачивания.

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.

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 мс и нагрузки на резец более 800 кгс резания применяют твердосплавные пластины, дополнительно легированные танталом и титаном.

:

/5 — голосов

Как выбрать твердосплавную пластину

Для того чтобы токарные работы по металлу отличались высокой эффективностью и точностью, необходимо правильно подобрать твердосплавные пластины, ассортимент которых отличается большим разнообразием форм и размеров. При выборе важно учитывать соответствие размера пластины и геометрических параметров режущего инструмента. Если не придерживаться данного правила, то закрепить приобретенное изделие на токарном резце будет очень проблематично.

Следующее, что следует учитывать при выборе, – это характеристики металла, из которого сделана заготовка. Твердосплавные пластины производятся из материалов, в которых основные металлы представлены в различном соотношении, что и определяет их эксплуатационные характеристики. Так, сменные пластины, изготавливаемые из твердых сплавов,  можно разделить на две основные

• характеризующиеся повышенной устойчивостью к вибрациям, ударам и другим механическим нагрузкам;
• успешно переносящие высокие температуры, которые образуются при длительной обработке заготовок из металла.

Резцы с механическим креплением пластин

Твердосплавные пластины первой категории используются при обработке, выполняемой на высоких скоростях, что обязательно сопровождается значительными механическими нагрузками, ударами и вибрацией. К моделям изделий, которые хорошо переносят высокие температурные нагрузки, целесообразно обращаться в том случае, если токарная обработка предполагает снятие большого слоя металла.

Естественно, на выбор пластин для токарных резцов оказывает влияние и тип обработки, которую планируется выполнять с их помощью. Каждый тип обработки, выполняемый при помощи резцов, на которых режущие пластины фиксируются механическим способом, предполагает определенную геометрию их рабочей части, а также другие особенности режущего инструмента.

Если предстоит большой объем токарной обработки, в процессе которой необходимо выполнять различные технологические операции, то лучше всего иметь под рукой набор сменных пластин с различными геометрическими и технологическими параметрами. Быстро выбирать изделия, которые будут оптимально соответствовать типу обработки, материалу заготовки и геометрии режущего инструмента, позволяют не только специальные знания, но и опыт, вырабатываемый со временем.

Действующие стандарты

Определяет характеристики режущих и опорных пластин твердосплавных ГОСТ 19086-80. Параметры сменных пластин регулирует ГОСТ 19042-80. На напаянные пластины – ГОСТ 25395-90.

Заключение

Современные модели твердосплавных пластин, применяемые в токарных резцах, изготавливают из сплавов с улучшенной формулой, что обеспечивает легкость и точность обработки различных деталей. Благодаря возможности быстрой замены износившегося режущего элемента, продолжительность простоя станка существенно снижается. Вместе с этим срок службы токарного станка значительно увеличивается, а качество и точность обработки деталей улучшается.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Механический угломер инструментальный с... Профилометры: прибор определения шерохов... Резец отрезной токарный — конструкция, в... Пружинная шайба (гроверная) — разновидно...