Концепция сборного инструмента со сменными твердосплавными пластинами, механически закрепляемыми на корпусе, была впервые реализована на практике в конце 1950-х годов. С тех пор многое изменилось, особенно форма таких пластин. Технологические прорывы в порошковой металлургии и штамповке способствовали переходу от относительно простых форм пластин к гораздо более сложным формам. У большинства современных пластин на смену плоским поверхностям с четкими режущими кромками пришли 3D поверхности. Эти изменения стали результатом постоянных попыток усовершенствовать конструкцию пластин, направленные на поиск лучшей комбинации свойств для достижения следующих целей:
— Оптимальная геометрия резания для эффективного стружкоформирования
— «Умные» внешние поверхности для максимального увеличения возможных операций
— Рациональное использование материала для снижения затрат
Мир сменных пластин для точения, фрезерования, сверления и резьбы отличается большим разнообразием геометрии – она может быть квадратная, круглая, восьмигранная, ромбовидная, треугольная, криволинейная и пр. Пластины могут быть односторонние, с режущими кромками только на передней грани, двусторонние, с режущими кромками как на передней, так и на задней поверхности. В связи с этим поменялась и используемая терминология. Первые механически закрепляемые пластины обозначались как пластины однократного применения, которые могут быть утилизированы после использования, сегодня такие пластины обычно называют сменными (в английском «indexable»), что подразумевает, что их можно использовать многократно благодаря сменяемым режущим кромкам.
Может показаться, что разнообразие форм и поверхностей не бесконечно и скоро достигнет своего предела. Однако, производители инструмента думают по-другому и постоянно предлагают новые геометрии пластин для достижения вышеуказанных целей. Во многих случаях использование канонических, или обычных конфигураций пластин также открывает новые перспективы в этом отношении. Пример этого можно привести, вспомнив сменные токарные пластины, разработанные недавно компанией ISCAR в рамках ее последней кампании LOGIQUICK.
Пятиугольные пластины для снижения затрат и универсальности применения
Пластины POMG — это двусторонние пятиугольные твердосплавные пластины, ключевой компонент нового токарного инструмента линейки DOVE-IQ-TURN. Пятиугольная форма и применимость с двух сторон дают в сумме 10 сменных режущих кромок – по пять сверху и снизу – для оптимального снижения себестоимости выпускаемой продукции. Боковые поверхности особой формы позволяют надежно закрепить платину в кармане в форме «ласточкин хвост». Это дает чрезвычайно жесткую фиксацию, позволяющую противостоять значительным механическим нагрузкам во время обработки. Эти пластины разработаны для использования с двумя типами инструмента, отличающимися углом в плане: 55° для чернового и получистового применения с глубиной резания до 5 мм, и 14.5° для точения на больших подачах на малой глубине резания (до 1.5 мм). Вершина пластины формируется радиусом, с каждой стороны от которого есть зачистные грани. Такая конструкция улучшает качество поверхности даже при черновой обработке на высоких подачах.
Таким образом, форма правильного пятиугольника и инновационный дизайн делают эти пластины очень экономичными и универсальными, с прочной структурой, обеспечивающей производительную обработку и прекрасное качество поверхности. Все это открывает многообещающие возможности для снижения затрат на обработку, особенно на черновых токарных операциях.
Пластины в форме вогнутого шестиугольника
На токарных операциях форма вогнутого равностороннего шестиугольника для сменных пластин дает значительное преимущество – расширение эффективной площади пластины. Такая форма позволяет обрабатывать труднодоступные области, также дает увеличение количества сменных режущих кромок. А симметричность прекрасно подходит для многонаправленной обработки (например, вперед и назад). Поэтому неудивительно, что для новых пластин Q6-MNMG, которые устанавливаются на державки линейки QUICK-TURN компании ISCAR, была выбрана именно эта форма. Эта линейка инструмента предназначена для обработки в разных направлениях, профилирования, торцевания и пр., особенно для черновых операций, где есть значительные нагрузки. Чтобы гарантировать фиксированное положение и справляться с разными усилиями резания при точении в разных направлениях, пластину сконструировали с 3 выступами на верхней и нижней поверхности. Они подходят под соответствующие канавки в основании кармана. Важно, что их расположение на передней поверхности не препятствует сходу стружку при обработке. Это новое решение позволяет получить прекрасную производительность и выполнять различные операции одним универсальным токарным инструментом.
Концепция пластины в форме вогнутого шестиугольника нашла применение и в другой линейке инструмента — QUICK-T-LOCK, также предназначенной для многонаправленного точения. В отличии от предыдущего решения с негативной геометрией односторонние пластины Q3-MCMT имеют позитивную структуру, наклонные боковые поверхности и основание пластины меньше, чем ее верхняя поверхность. По сравнению с негативным профилем двусторонней пластины эта конфигурация дает более позитивную геометрию резания, обработка происходит более легко и гладко. Кроме того, наклонные боковые поверхности позволяют обрабатывать труднодоступные места еще в большей степени. Однако, на односторонней пластине есть только три режущие кромки — вдвое меньше, чем у предыдущих пластин.
В заключение можно сказать, что форму вогнутого шестиугольника можно успешно применять для пластин, предназначенных как для черновой обработки на тяжёлых режимах, так и точной обработки на легких режимах при точении в разных направлениях.
Картриджи придут на помощь
Как пластины разных форм могут быть установлены на один и тот же корпус? Решение этой проблемы дает новый толчок умному использованию державки, увеличивает ее многофункциональность и уменьшает инструментальный склад. Иногда хорошая конструкция кармана инструмента позволяет осуществлять посадку в нем пластин разных форм. Однако, в большинстве случаев, конфигурация кармана и форма пластины взаимосвязаны, в основном карман предназначен для пластины такого же контура.
Эффективным решением этой проблемы является использование сменных картриджей, устанавливаемых на корпус инструмента. Каждый картридж имеет карман, который подходит для крепления в нем пластины определенной формы. Этот подход предлагает дополнительное преимущество: если пластина ломается, корпус инструмента остается неповрежден. Простая замена поврежденного картриджа позволяет продолжать использовать державку.
Эта концепция реализована в линейке токарного инструмента CER-M-TURN компании ISCAR. Державки с квадратными или полигональными конусными хвостовиками изготовлены под сменные картриджи для ромбовидных или круглых пластин из твердого сплава, керамики, кубического нитрида бора или с вершиной из поликристаллического алмаза. При необходимости на картридж может устанавливаться твердосплавная подложка. В державках есть отверстия под СОЖ, чтобы направлять ее на режущую кромку под высоким давлением. Поток СОЖ можно регулировать для увеличения ее охлаждающих и смазывающих свойств. Кроме того, конструкция подразумевает усовершенствованный механизм крепления во избежание вращения и поломки хрупких керамических пластин и пластин из кубического нитрида бора, что гарантирует также оптимальную производительность и увеличенную стойкость.
Форма сменных пластин определяется необходимостью отвечать определенным конструкционным требованиям. И хотя, как это понятно, существует ограниченное количество возможных форм, многообразный мир пластин продолжает расширяться, и даже уже известные профили находят новые применения. ■
***Автор статьи на английском языке — Андрей Петрилин
Метки: точение