Виды твердосплавных пластин для фрез и их применение

Фрезы и резцы со сменными пластинами бросают вызов твердосплавному инструменту

Фреза со сменными пластинами

Фрезы и резцы со сменными пластинами – это инструмент состоящий из державки, сменных режущих элементов, а также крепежа. Подобными пластинами оснащаются токарные резцы, фрезы, а также инструмент для фрезеровки канавок и выполнения резьб. Резцы со сменными пластинами подходят для выполнения работ по обработке титана, закаленных сталей, не говоря уже про алюминий. Цельные твердосплавные инструменты традиционно доминируют на рынке для сверления отверстий диаметром до 20 мм. Производителям инструментов со сменными пластинами традиционно не удавалось проникнуть в эту «крепость», однако в этот раз индексируемые инструменты бросают вызов твердому карбиду при выполнении малых отверстий и на это есть причины.

Несколько важных факторов способствуют общему убеждению, что твердосплавные инструменты являются лучшим выбором при поиске надежного инструмента, один из них – точность станочного инструмента. Точность твердосплавного станочного инструмента выгодно отличается от точности фрез и резцов со сменными пластинами, особенно для концевых фрез малого диаметра. Однако для инструмента малого диаметра критическим является радиальное биение фрезы во время фрезеровки детали, влияющее на срок службы инструмента.

Индексируемый инструмент содержит корпус инструмента; сменные вставки; и механические детали, такие как зажимные винты и клинья, которые крепят вставки в корпусе. Уменьшение диаметра инструмента требует уменьшения размеров сборочных компонентов. Уменьшение размера крепежных элементов ослабляет их прочность, и инструмент становится неспособным противостоять режущим нагрузкам. Это серьезно ограничивает применение инструмента, и любое дальнейшее уменьшение может привести к ухудшению всей конструкции фрезы по металлу.

Цены на инструмент малых размеров часто бывают высокими, что добавляет ощутимые ограничения инструменту со сменными пластинами в диапазоне малого диаметра.

Виды твердосплавных пластин для фрез и их применение

Знание видов твердосплавных пластин для фрез очень важно при организации любого фрезерного производства, как дома, так и в больших масштабах. Придется разбираться со сменными трехсторонними пластинами для фрез по дереву и напайной разновидностью, с другими видами, с требованиями ГОСТ. Еще стоит разобраться, чем их рассверлить и какие другие тонкости использования могут быть.

Сменные пластины как удобная опция инструмента

Индексируемые инструменты обладают рядом явных преимуществ. Во многих случаях, особенно при черновой обработке, замена изношенной режущей кромки путем простой замены пластины дает экономические преимущества по сравнению с необходимостью замены целого инструмента. Кроме того, нет необходимости тратить время и ресурсы на шлифовку и повторную заточку изношенных цельных фрез.

Производители инструментов добились значительных успехов в разработке надежных фрез и резцов со сменными пластинами, которые могут быть коммерчески жизнеспособными при малых диаметрах. Работа в этом направлении уже дала результаты, и сборные фрезы и сверла со сменными режущими головками оказываются реальной альтернативой твердосплавным инструментам.

Инструмент с пластинами становится конкурентоспособным

Внедрение инструментов со сменными твердосплавными режущими головками означает изменение фокуса. Два примера этой концепции – фрезерная линия Iscar Multi-Master и свёрла ChamDrill. Характеристики производительности и точности позволили сделать инструмент со сменными пластинами более функционально конкурентоспособными по сравнению с твердосплавными фрезами и свёрлами. Универсальность подхода, при котором головка может быть установлена ​​в разных корпусах, и наоборот, один корпус может нести разные головки, облегчает различные монтажные комбинации и способствует уменьшению количества элементов в инструменте.

Другим важным конструктивным моментом инструмента со сменными пластинами является то, что изношенные головка или пластина не требуют затрат времени на настройку нового инструмента и могут быть заменены, пока инструмент еще зажат в шпинделе фрезерного станка ЧПУ. Это экономит время и, следовательно, снижает производственные затраты. Напротив, замена изношенной твердосплавной фрезы или сверла неизбежно ведет к новой процедуре настройки станка ЧПУ. Индексируемые инструменты имеют особенности конструкции и явные достоинства в диапазоне диаметров, который здесь обсуждается.

Минимальный диаметр фрезерных головок Multi-Master, например, составляет 5 мм, а диаметр сверлильных головок SumoCham – 6 мм, в то время как комбинированные зенковочные головки Multi-Master для сверления имеют диаметр 1 мм. В пределах определенного диапазона малого диаметра индексируемые фрезы и резцы со сменными пластинами могут предложить такие преимущества точности и производительности, которые будут конкурировать с традиционными твердосплавными инструментами.

Разновидности

Разумеется, твердосплавные пластины для фрез могут применяться не только по металлу, но и по дереву, точнее — по твердым породам дерева. Такое применение наиболее эффективно, если правильно подобран сам инструмент. Как правило, работать «металлическим» приспособлением по деревянной заготовке (и наоборот) совершенно непрактично и даже порой опасно.

С точки зрения технологов и инженеров, ключевой признак изделия — метод его фиксации. В этом отношении все пластинки делятся на напайную и крепимую механически разновидности. Первый метод дает возможность переворачивать изношенные фрагменты или применять одноразовые части с многими гранями. Второй — гарантирует быструю замену и многоразовое применение изделий.

Довольно важную роль играет и применяемый сплав. Так, пластина для черновой обработки обычно получается на основе стали ВК8. А вот применение Т15К6 позволяет эффективно производить чистовые либо получистовые манипуляции.

По геометрии пластины делят на:

  • круглые;
  • трехсторонние;
  • параллелограммовидные;
  • ромбовидные;
  • в форме квадрата;
  • пятигранники.

И тип вещества, и геометрия, и размер — все принципиально важно. Еще стоит учесть совпадение геометрических параметров оснастки и резца либо иного инструмента. Другой значимый аспект — свойства обрабатываемого материала. Пластина из механически стойкого сплава идеально пригодна для манипуляций на высоких скоростях при мощной нагрузке.

А вот термостойкие приспособления более пригодны, когда нужно снять за раз большой слой металла.

Крепление сменных многогранных пластин

Iscar недавно представила новую линейку малых индексируемых инструментов в рамках своей новой линейки LOGIQ. Компания предлагает несколько групп фрез с номинальным диаметром до 20 мм. Эти фрезы с индексируемым диаметром от 8 до 16 мм вызывают наибольший интерес. Они имеют общие особенности, например – резец это многогранная сменная пластина треугольной формы с тремя режущими кромками, а механическая часть установки, которая фиксирует пластины, представляет собой винт. Эти фрезы устанавливаются на станки с ЧПУ и предназначены для обычного фрезерования или фрезерования с быстрой подачей. Но на этом сходство заканчивается, и начинается разница.

В то время как дизайн семейств фрез Heli3Mill и Micro3Feed для инструментов диаметром от 10 до 16 мм соответствует классическому принципу закрепления сменной пластины с помощью зажимного винта через центральное отверстие пластины, семейства NanMill и NanFeed для инструментов диаметром 8-10 мм обладают другой конструкцией. В пределах такого небольшого диапазона диаметров центральный зажимной винт сменной пластины для фрезы, как отмечалось ранее, не обеспечивает приемлемого удержания. В новой конструкции винт расположен над пластиной, а головка винта играет роль клина (рис. 1).

Сверло со сменной головкой

Рис. 1. Сверло со сменной головкой

Такой подход создаёт надежное и жесткое закрепление, обеспечивает долговечную однородную структуру вкладыша без отверстия и позволяет быстро и просто выполнять замену пластины. Предполагается, что эти новые виды фрез и резцов со сменными пластинами для станков ЧПУ будут особенно эффективны при производстве небольших деталей и при обработке малых полостей и карманов, необходимых в промышленных секторах, таких как изготовление штампов и микро форм для литья, а также при производстве миниатюрных компонентов.

Особенности эксплуатации

Важно не только как следует выбрать твердосплавную пластину, но и правильно применять ее. Так, конструкции на базе кобальта и вольфрама целесообразно брать для прореза веществ, дающих так называемую стружку надлома. В этот разряд входят:

  • сплавы на базе меди;
  • сплавы на базе алюминия;
  • различные сорта чугуна;
  • пластмасса.

Если обрабатываемый материал дает сливную стружку, то нужно применять пластины из смеси вольфрама, титана и кобальта. Они обеспечивают высокую скорость прореза. Если нужна максимально высокая твердость, то берут изделия из смеси тантала, вольфрама, кобальта и титана. Вдобавок такие модели имеют превосходные усталостные параметры при приложении знакопеременной нагрузки. Не менее 60% пластин из твердых сплавов вставляются в инструмент путем пайки.

Это всего лишь самый простой и доступный путь. Но придется тогда контролировать множество факторов, влияющих на качество пайки прямо или косвенно.

Особое внимание стоит обращать на:

  • вид флюса;
  • вид припоя;
  • то, из чего делается державка;
  • очистку поверхности;
  • степень нагрева;
  • способ отвода тепла.

Поскольку у пластины и державки существенно отличается коэффициент линейного расширения, пайка неизбежно приводит к образованию остаточных напряжений. Дальше они могут спровоцировать растрескивание поверхности. Для паяльных процедур преимущественно берут медные припои и только в самых ответственных случаях прибегают к использованию серебряных реактивов. Смачивание флюсами поверхностей строго обязательно.

Без этого нельзя гарантировать жесткий стык пластины с державкой.

Если предстоит интенсивная нагрузка циклического типа, вместо пайки правильнее применять вакуумно-диффузионную сварку. В этом случае крепление производится за счет проникновения атомов в смежные фрагменты. В последнее время все чаще крепят пластины с помощью клея. Подобный способ почти исключает возникновение внутренних напряжений, и подготавливаемый резец будет служить дольше. Дополнительно повысить прочность помогает добавление асбеста и иных наполнителей; клеевое соединение гарантирует отличную чистовую и получистовую обработку по чугуну и сплавам цветных металлов.

Рассверлить пластину не так-то и просто. Для этого используют электроэрозионное и подобное оборудование. Иногда применяют алмаз и эльбор. Но проще всего вовсе отказаться от такой идеи и заказать готовые фильеры. Тем более что даже эрозионная техника порой пасует.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий