Токарные твердосплавные пластины: правильный выбор инструмента
Процесс обработки металлов требует глубокого понимания свойств исходного материала и тщательного подбора подходящей геометрии и состава пластины, исходя из специфики конкретного применения. Грамотная комбинация всех этих параметров играет решающую роль в достижении успешных результатов. Необходимо также принимать во внимание воздействие каждой из этих характеристик на сам процесс резки.
Шесть категорий обрабатываемых материалов
В сфере обработки металлов приходится сталкиваться с значительным разнообразием заготовок, выполненных разных материалов. У всех из них есть свои уникальные особенности, оказывающие влияние на выбор формы режущего инструмента, типа сплава и режима обработки.
Согласно международному стандарту ISO, все материалы, подвергающиеся механической обработке, подразделяются на шесть ключевых групп:
ISO P – Стали: охватывает обширный диапазон сталей, начиная от низколегированных и заканчивая высоколегированными сплавами, включая литые изделия, ферритные и мартенситные коррозионностойкие сплавы. При этом, обрабатываемость таких сталей может существенно различаться в зависимости от уровня твердости, процентного содержания углерода и прочих факторов.
ISO M – Нержавеющие стали: сюда входят стали содержащие не менее 12% хрома, а также дополнительные легирующие элементы, например, никель и молибден. В эту группу включены разнообразные виды нержавеющей стали, среди которых ферритные, мартенситные, аустенитные и дуплексные. Высокие температуры в области обработки могут вызывать появление проточин и налипаний на рабочей поверхности инструмента.
ISO K – Чугун: этот материал характеризуется образованием короткого типа стружки, которая называется «стружка надлома». Серый чугун (GCI) и ковкие сорта чугуна (MCI) относительно легко поддаются обработке, однако чугун с шарообразной формой графита (NCI), вермикулярный графит (CGI) и закалённый ковкий чугун (ADI) требуют значительных усилий при работе. Во всех видах данного материала содержится карбид кремния (SiC), обладающий выраженными абразивными характеристиками.
ISO N – Цветные металлы: эта категория объединяет мягкие металлы, вроде алюминия, меди, бронзы и других. Алюминиевые сплавы с повышенным содержанием кремния (до 13%) отличаются абразивностью. Применение остро заточенных режущих пластин позволяет использовать высокие скорости резания, обеспечивая при этом продолжительный срок службы инструмента.
ISO S – Жаростойкие сплавы: состоят из высоколегированных материалов, использующих железо, никель, кобальт и титан. Эти материалы характеризуются значительной вязкостью, склонны к образованию наростов, сопровождаются большим тепловыделением и подвержены наклёпу. По сложности обработки они схожи с материалами группы ISO M, но обработка их ещё труднее, что приводит к снижению стойкости режущего края.
ISO H – Материалы с высокой твёрдостью: включают стали с уровнем твёрдости 45–65 HRc и отбелённые чугуны с твёрдостью 400–600 HB. Высокая твёрдость затрудняет обработку данных материалов, сопровождается значительным тепловыделением и наличием сильных абразивных свойств.
Сила резания
Одной из важнейших характеристик, различающих шесть групп материалов, является усилие резания (FT), необходимое для отделения стружки заданного размера в определенных условиях. Удельная сила резания (kc) определяется для различных видов обрабатываемого материала и используется для расчета требуемой мощности при выполнении операций механической обработки:
- Для материалов группы P диапазон значений kc1 варьируется от 1500 до 3100 Н/мм2.
- У материалов группы M показатели находятся в интервале от 1800 до 2850 Н/мм2.
- Группа K характеризуется значениями в диапазоне от 790 до 1350 Н/мм2.
- В группе N значения составляют от 350 до 1350 Н/мм2.
- Материалы группы S, включающие жаропрочные сплавы, обладают диапазоном kc1 от 2400 до 3100 Н/мм2, тогда как у титановых сплавов этот показатель колеблется в пределах 1300–1400 Н/мм2.
- Наконец, материалы группы H демонстрируют наиболее высокие значения удельной силы резания – от 2550 до 4870 Н/мм2.
Процесс образования стружки
Существует три основных способа разрушения стружки: самостоятельное разрушение, разрушение посредством контакта со станком и разрушение через взаимодействие с заготовкой.

Три типа дробления стружки
В случае самостоятельного разрушения стружка деформируется и разрушается под действием внутренних напряжений. Если же стружка изогнута к инструменту и соприкасается с его обратной стороной или держателем, то она тоже может разрушиться вследствие возникающего напряжения. Третий вариант подразумевает разрушение стружки о заготовку, включая контакт с уже обработанными поверхностями. Тем не менее, данный метод реже применяется в тех случаях, когда требуется высокое качество обработки, так как существует вероятность повреждения изделия.

Типичный процесс формирования стружки
На процесс формирования стружки оказывают влияние такие параметры, как глубина резания, скорость подачи, свойства материала заготовки и геометрия режущего инструмента.
Передний угол пластины
Передним углом называется угол между передней поверхностью пластины и базовой плоскостью. Этот угол может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от особенностей конструкции самой пластины. Пластины могут обладать задними углами либо их вовсе не иметь. В первом варианте угол заточки будет составлять менее 90°, во втором – ровно 90°. Пластинам без задних углов необходим наклон в держателе под отрицательным углом для того, чтобы создать нужный задний угол непосредственно в ходе процесса резания.
Важно отметить, что при работе с металлами большое значение имеет направление отвода стружки из рабочей области. Необходимо обеспечить такую длину и форму стружки, чтобы её удаление происходило легко и безопасно. В процессах фрезерования и сверления на образование стружки воздействует больше факторов, нежели при токарной обработке, где резание происходит за счет вращения заготовки, а не самого инструмента.
Выбор пластины
При подборе пластины для металлообработки важно принимать во внимание ряд основных аспектов, которые непосредственно воздействуют на результативность дробления стружки и продолжительность эксплуатации инструмента. В их числе – габариты пластины, ее конфигурация, геометрия и радиус на вершине.
Стремитесь отдавать предпочтение максимальному углу при вершине для увеличения надежности и снижения затрат. Тем не менее, стоит учесть важный момент: увеличение данного угла ведет к росту усилий резания и возможности появления вибрационных колебаний. По этой причине иногда лучше применять меньший угол при вершине, особенно когда требуется уменьшить вибрации.

Влияние большого и малого радиуса при вершине
Универсальные и специализированные пластины:
Универсальные пластины характеризуются сбалансированной эффективностью и подходят для выполнения разнообразных операций.
Специализированные же разрабатываются под конкретные материалы и рабочие условия, обеспечивая максимальную производительность.
Также немаловажным является выбор формы пластины:
Пластина с небольшим углом при вершине обеспечивает улучшенную геометрическую проходимость и снижает риск возникновения вибраций, однако она окажется менее устойчивой к нагрузкам.
Пластины с увеличенным углом при вершине отличаются повышенной прочностью, но могут создавать больше вибраций.
Особое значение имеет корректный выбор радиуса при вершине: небольшой радиус подходит для неглубокой обработки и уменьшения вибраций, в то же время больший радиус способствует увеличению подачи и глубины реза и повышает устойчивость режущего края.
Итак, грамотный подбор токарной пластины предполагает учет целого ряда параметров, таких как материал обрабатываемой заготовки, особенности технологического процесса и другие факторы. Это позволит добиться наилучших показателей и продлить ресурс инструмента.
Остались вопросы? Эксперты компании CNC1 предоставят вам квалифицированную технологическую поддержку и консультации по выбору инструментов, оснастки и оборудования для металлообработки. Чтобы связаться с нами, воспользуйтесь контактными данными, указанными на нашем сайте.