Факторы, определяющие выбор инструмента при точении

1. Способ крепления пластины. Системы крепления пластин на державках были созданы для обеспечения надежности работы и стабильности положения вершины режущего лезвия при выполнении различных токарных операций.

В соответствии с DIN / ISO 513 и VDI 3323
ISO	Материал	Состояние	Прочность на разрыв [N/mm2]	Твёрдость НВ	Номер материала
Р	Конструкционная сталь, стальное литьё, автоматная сталь	< 0, 25 %С	Отпущенные
> = 0, 25 %С	Отпущенные
< 0, 55 %С	Закалённая и отпущенная
> = 0, 55 %С	Отпущенные
	Закалённая и отпущенная
Низколегированная сталь, стальное литьё (содержание легирующих элементов менее 5%)	Отпущенные
Закалённая и отпущенная
Легированная сталь, стальное литьё и инструметральная сталь	Отпущенные
Закалённая и отпущенная
M	Нержавеющая сталь и стальное литьё	Ферритная/мартенситная.
Мартенситная
Аустенитная
К	Шаровидный чугун (GGG)	Ферритный/перлитный
Перлитный
Серый чугун (GGG)	Ферритный
Перлитный
Ковкий чугун	Ферритный
Перлитный
N	Деформируемые алюминиевые сплавы	Не структурированный
Структурированный
Литейные алюминиевые сплавы	< = 12 %Si	Не структурированный
Структурированный
> 12 %Si	Жаропрочный
Медные сплавы	> 1 % РЬ	Свинцовая бронза
Латунь
Электролитическая медь
Неметаллические материалы	Дюропласт, волокниты
Твёрдая резина
S	Жаропрочные сплавы	Fe основа	Отпущенные
Структурированный
Ni или Со основа	Отпущенные
Структурированный
Литьё
Титан и Ti сплавы		RM 400
Alpha+beta сплавы	RM 1050
H	Закалённая сталь	Закалённая		55 HRC
Закалённая		60HRC
Отбеленный чугун	Литьё
Чугун	Упроченный		55 HRC
Сталь Нержавеющая сталь Чугун Неметаллические материалы Жаропрочные сплавы Закаленная сталь

Рис. 3.1. Классификация материалов в соответствии с ISO

Схемы наиболее применяемых способов крепления СМП в корпусах резцов представлены на рис. 3.4.

Рис. 3.2. Система кодирования режущего инструмента

Рис. 3.3. Система кодирования режущего инструмента

Прижим рычагом за отверстие пластинки (рис.3.4, а), применяется в резцах для черновой, получистовой и чистовой обработки заготовок в труднодоступных местах, так как наличие свободной передней поверхности лезвия пластины обеспечивает свободный сход стружки, а также стабильность и точность базирования пластин. Используется для закрепления двухсторонних пластин без задних углов.

а) б)

в) г)

Рис. 3.4. Схемы крепления СМП в державках

Прижим повышенной жесткости (RC) (рис. 3.4, б), применяется для крепления СМП, имеющих центральное отверстие. Данная система обеспечивает приложение сил, направленных внутрь гнезда для позиционирования пластины при замене и характеризуется надежностью крепления и повторяемостью размеров при замене пластин.

Прижим сверху и поджим за отверстие (рис. 3.4, в), применяется для крепления СМП, изготовленных из CBN (кубический нитрит бора). IC, ID – типы прихватов пластин без отверстий, IP – тип прихвата пластины с центральным отверстием.

Прижим U-Lock (рис. 3.4, г) применяется при повышенных требованиях к точности размеров гнезд, винтов и расположению крепежных размеров.

На рис. 3.5 представлен возможный выбор типа креплений в зависимости от вида токарной обработки.

Операция	Система крепления
Прижим повышенной жесткости	Прижим рычагом за отверстие	Прижим клин-прихватом сверху	Крепление винтом	Прижим повышенной жесткости	Крепление прихватом сверху
Продольное точение/ Подрезка	ll	l	l	l	ll	l
Контурная обработка	ll	l	l	ll	ll	l
Подрезка торца	ll	l	l	l	ll	l
Врезание		l		ll		ll
ll = Рекомендуемая система крепления инструмента l = Возможный вариант

Рис. 3.5. Выбор типа крепления в зависимости от вида обработки

2. Типоразмер державки и форма пластины.

Выбор державки и пластины зависит, главным образом, от профиля обрабатываемой поверхности, типа технологического оборудования (станок с ЧПУ или без) и определяется главным и вспомогательным углами в плане. В зависимости от выбранной ранее системы крепления, принимая во внимание возможные направления подачи инструмента, можно сделать выбор необходимого типа державки и формы пластины.

Для обеспечения жесткости следует выбирать державку наибольшего из возможных сечений и пластину с наибольшим углом при вершине для обеспечения наибольшей надежности.

3. Геометрии пластины.

Геометрия передней поверхности пластин создается для эффективного выполнения различных операций и согласно принципу выбора пластины зависит от группы обрабатываемого материала (Р, М, К, S, H, N), типа операции (чистовая, получистовая и черновая) и условий обработки (хорошие, нормальные и тяжелые).

Дополнительно необходимо знать, должна ли быть пластина с задними углами или без задних углов, двусторонней или односторонней, положительный и отрицательный передний угол

Передний угол – это угол между плоскостью, касательной к передней поверхности режущего инструмента и горизонтальной плоскостью, проходящей через ось обрабатываемой детали. Этот угол может быть как положительным, так и отрицательным. Различия в процессе резания с положительными и отрицательными передними углами довольно существенны и сопоставимы с различиями при обработке острым и затупленным инструментом.

Боковые поверхности неперетачиваемых режущих пластин без задних углов перпендикулярны опорной поверхности, а у пластин с задними углами могут быть наклонены к ней. Однако пластины без задних углов могут иметь такую форму передней поверхности, которая будет обеспечивать положительный передний угол. При этом уменьшается площадь контакта между стружкой и передней поверхностью пластины, силы резания, деформация стружки, количество выделяемого тепла, износ инструмента и необходимая мощность. Пластины, в зависимости от наличия у них переднего и задних углов, могут располагаться в корпусе державки или параллельно опорной поверхности корпуса, или наклонно.

Используемые геометрии пластин, ее маркировка представлены на рис. 3.6.

4. Марка твердого сплава, зависит от группы обрабатываемого материала (рис. 3.7).

5. Размер пластины. Размер пластины зависит от размера посадочного гнезда державки. Если размер инструмента, главный угол в плане и форма пластины заданы, то фактически размер пластины уже определен. Но если выбор размера пластины поставлен на первое место и определяет выбор державки, то сначала определяется максимальная глубина резания, а затем по величине главного угла в плане – необходимая эффективная длина режущей кромки.

При черновой обработке, когда резание прерывистое и наблюдается тенденция к вибрациям, следует обращать внимание на условия входа и выхода инструмента из заготовки, чтобы избежать нежелательных ударов по режущей кромке и дополнительного давления на заготовку при выходе, приводящего к выкрашиваниям режущей кромки.

Рис. 3.6. Геометрии передней поверхности пластин

При обработке торцов требования к режущей кромке значительно увеличиваются, поскольку глубина резания одномоментно существенно возрастает. В этом случае надо выбирать пластину большего размера, менять направление и уменьшать подачу, чтобы избежать значительных увеличений сил резания.

Рис. 3.6. Продолжение. Геометрии передней поверхности пластин

6. Радиус при вершине пластины. Величина радиуса при вершине пластуны очень важна при черновой обработке с точки зрения прочности режущей кромки, а при чистовой обработке – с точки зрения получения требуемой шероховатости поверхности. В обоих случаях радиус при вершине тесно связан с величиной подачи, поэтому выбирать его надо, учитывая подачу.

Большой радиус при вершине делает режущую кромку более прочной, но при этом требуется большая мощность станка и возрастает опасность вибраций.

Рис. 3.6. Окончание. Геометрия передней поверхности пластин

Рис. 3.7. Марки твердых сплавов и области их применения
на примере Sandvik Coromant

Рис. 3.7. Продолжение. Марки твердых сплавов и области их
применения на примере Sandvik Coromant

Рис. 3.7. Продолжение. Марки твердых сплавов и области их применения при точении группы материалов Р на примере Member IMC Group ISCAR

Рис. 3.7. Продолжение. Марки твердых сплавов и области их применения при точении группы материалов М на примере Member IMC Group ISCAR

Рис. 3.7. Продолжение. Марки твердых сплавов и области их применения при точении группы материалов К на примере Member IMC Group ISCAR

Рис. 3.7. Продолжение. Марки твердых сплавов и области их применения при точении группы материалов N на примере Member IMC Group ISCAR

Обрабатываемый материал и условия обработки также влияют на выбор радиуса при вершине пластины. При растачивании меньший радиус при вершине уменьшает вибрации и позволяет работать с большими вылетами инструмента.

При черновой обработке следует выбирать пластину с максимально возможным радиусом при вершине. Чем больше радиус при вершине, тем выше прочность и стойкость пластины, что позволяет вести обработку с большими величинами подач. И все же, в большинстве случаев, величина подачи не должна превышать половины значения радиуса при вершине.

При чистовом точении шероховатость обработанной поверхности зависит от соотношения радиуса при вершине и подачи.

Рис. 3.7. Продолжение. Марки твердых сплавов и области их применения при точении группы материалов S на примере Member IMC Group ISCAR

Рис. 3.7. Окончание. Марки твердых сплавов и области их применения при точении группы материалов Н на примере Member IMC Group ISCAR

Рис. 3.8. Формирование неровностей поверхности

В свою очередь шероховатость обработанной поверхности с использованием СМП и точность при чистовой обработке определяются радиусом при вершине пластины и величиной подачи, а также состоянием СПИЗ (рис. 3.8).

Теоретическая максимальная высота микронеровностей рассчитывается по приближенной формуле и используется для сравнения с требованиями к шероховатости поверхности для данной операции:

(3.1)

Для назначения показателя шероховатости может также использоваться табл. 3.1.

Таблица 3.1