Твердосплавные резцы

Твердосплавные резцы — это резцы, оснащенные пластинами твердого сплава, обеспечивающие высокую производительность и по­лучившие наибольшее распространение на практике.

Пластины крепятся к державке пайкой или механическим путем. Цельные твердосплавные резцы изготавливают только малых размеров (они применяются в приборостроении и часовой промышленности).

Использование пайки стандартных пластин из твердого сплава, имеющих разнообразную форму, позволяет получать компактные кон­струкции резцов. Последние после заточки имеют оптимальные значе­ния геометрических параметров и характеризуются эффективным ис­пользованием твердого сплава благодаря многократной переточке.

Однако пайке присущ такой существенный недостаток, как появле­ние внутренних термических напряжений в спае и в самих пластинах из-за большой разницы (примерно в 2 раза) коэффициентов линейного расширения твердого сплава и стальной державки. При охлаждении после пайки возникающие напряжения приводят к образованию микро­трещин в пластинах, которые вскрываются при заточке или в процессе резания. Микротрещины приводят к выкрашиванию и даже к поломкам пластин. Обычно применяемые технологические приемы по снятию напряжений: релаксация путем замедления скорости охлаждения, ис­пользование компенсационных прокладок и другие — не решают полно­стью этой проблемы. Избавиться от напряжений можно только путем применения СМП, которые механически крепятся к корпусу инстру­мента. По мере затупления пластин путем их поворота производится обновление режущих кромок, что обеспечивает их быстросменность и не требует переточек.

Инструменты, оснащенные СМП, по сравнению с напайными име­ют следующие преимущества:

1. более высокая прочность, надежность и стойкость;
2. меньше расходы на смену и утилизацию пластин;
3. меньше простои оборудования при замене и наладке инструмен­та, что особенно важно при эксплуатации современных дорогостоящих станков с ЧПУ и автоматических линий;
4. более благоприятные условия для нанесения на пластины износо­стойких покрытий, что позволяет значительно (до 4…5 раз) повысить их стойкость, а следовательно, и производительность процесса резания;
5. меньше потери остродефицитных материалов (вольфрама, ко­бальта, тантала и др.) за счет увеличения возврата пластин на перера­ботку.

Недостатки инструментов, оснащенных СМП:

1. высокая стоимость из-за их высокой точности, а следовательно, высокой трудоемкости изготовления пластин и инструмента в целом;
2. повышенные габариты корпусов инструментов из-за необходи­мости размещения в них элементов крепления пластин;
3. невозможность полного обеспечения оптимальной геометрии ре­жущей части инструмента из-за заданной формы пластин и условий их крепления.

По числу режущих кромок и форм пластины имеют различные ис­полнения, закрепленные в международных и национальных стандартах. Некоторые из них приведены на рис.1, а.

Геометрические параметры инструментов, оснащенных СМП, опре­деляют в статике при изготовлении пластин и корректируют при их за­креплении в корпусе (державке) инструмента с учетом кинематики станка и условий резания.

По геометрическим параметрам СМП делятся на: а) негативные ( γ=0°, α=0°); б) позитивные ( γ=0°, α>0°); в) негативно-позитивные ( γ>0°, α= 0°) (рис. 1, б).

Задний угол при установке негативных и негативно-позитивных пластин создается за счет их поворота при креплении в державке резца. При этом у негативных пластин передние углы становятся отрицатель­ными, т.е. (-γ)=α , у негативно-позитивных пластин угол γ уменьшается на величину угла α. У позитивных пластин угол γ равен углу поворота пластины по часовой стрелке, а угол α уменьшается на эту же величину.

Существует множество конструкций резцов, различающихся по способу крепления СМП, часть которых с целью удобства крепления изготавливают с отверстиями. Анализ многочисленных конструктивных решений крепления пластин позволил свести их к следующим схемам (по ISO): а) прихватом сверху; б) рычагом через отверстие с прижатием к боковым стенкам гнезда; в) винтом с конической головкой; г) штифтом через отверстие и прихватом сверху. Некоторые примеры конструктивного исполнения этих схем на резцах приведены на рис.2.

Пластины негативные и негативно-позитивные крепятся чаще всего прихватом сверху (схема а) или по схеме г. Последняя обеспечивает более надежное крепление. Крепление винтом (схема в) используется для малонагруженных пластин и является простым и компактным.

У резцов наибольшее распространение получили пластины с отвер­стием. Благодаря этому обеспечиваются свободный сход стружки по передней поверхности и значительно меньшие габариты элементов кре­пления, размещаемых в корпусе державки.

Возможны нестандартные схемы крепления твердосплавных пла­стин нестандартной формы. Примером этому являются отрезные резцы (рис.2, д), разработанные фирмой «Sandvik Coromant» (Швеция). Здесь крепление пластины осуществляется силами упругой деформации стен­ки паза державки.