Специальное предложение

Точение зачистными пластинами


25 Февраля 2013

Со времени изобретения токарного станка инженеры без устали пытаются увеличить производительность при точении. За долгие годы производители инструмента добились серьезных успехов в решении этой проблемы.

Увеличение производительности следует за прорывами в инструментальной области, такими как изобретение твердосплавного инструмента и износостойких покрытий. В промежутках между ними ведется работа над оптимизацией параметров обработки и геометрий режущего инструмента.
Значение словосочетания «оптимизация параметров обработки» также изменилось: традиционно для уменьшения времени изготовления детали увеличивали глубину резания, сокращая тем самым число проходов. В настоящее время размеры заготовки все больше и больше приближаются к размерам обработанной детали, увеличивается прочность и износостойкость современного инструмента, поэтому снимать большой припуск требуется все меньше. Многие поверхности обрабатываются за одни или за два прохода (получистовой и чистовой).
Потенциал увеличения скорости резания тоже небезграничен. Новые марки сплавов и покрытий позволяют существенно ее увеличить, но если она превысит рекомендованную еще на 20%, стойкость уменьшится на 50%.

УВЕЛИЧИВАЕМ ПОДАЧУ

Для большого количества операций рост производительности начинается с увеличения подачи. В среднем, если она возрастает на 20%, себестоимость механической обработки снижается на 15% при достаточно большом объеме выпуска.
Увеличивая подачу, необходимо помнить, что от нее зависит также шероховатость поверхности. Зависимость шероховатости от подачи и радиуса при вершине пластины описывается следующей формулой:

Где S - подача, мм/об; г - радиус при вершине пластины, мм.

Чем больше радиус при вершине, тем меньше значение шероховатости. Обычно руководствуются следующим правилом: значение подачи не должно превышать половину радиуса при вершине пластины.
Часто благодаря использованию пластин с большим радиусом при вершине можно вести обработку с повышенной подачей, особенно это касается операций продольного точения и обработки торцов.
Многие покупают по привычке пластины с радиусом при вершине 0,8 мм (CNMG 120408 и WNMG 120408), хотя целесообразно было бы заменить их пластинами с радиусом при вершине 1,2 мм.
В то же время не стоит применять пластины с большим радиусом при вершине при точении нежестких заготовок. При увеличении радиуса при вершине возрастает радиальная составляющая силы резания, и, следовательно, появляется риск возникновения вибраций. Подачу также не стоит увеличивать при недостаточной жесткости системы станок-приспособление-инструмент-деталь.
Кроме того, при увеличении подачи увеличивается диффузионный износ. При слишком больших значениях подачи возможна пластическая деформация вершины, но сейчас с ней эффективно борются с помощью новых марок сплавов.

ГЛАВНЫЙ УГОЛ В ПЛАНЕ

Для увеличения подачи можно также изменить главный угол в плане. При продольном точении используйте квадратные пластины и державку с главным углом в плане 45° вместо ромбических пластин с углом при вершине 80° и главным углом в плане 95°. В среднем стружка станет тоньше на 30%. Толщина стружки равна значению подачи, таким образом, подача может быть увеличена на 30%.
Шероховатость поверхности при этом не изменится. Следует также иметь в виду, что у квадратной пластины режущих кромок в два раза больше, чем у ромбической. Стойкость квадратной пластины также будет выше, т.к. не образуются проточины, особенно при точении труднообрабатываемых материалов.
У этого способа увеличения производительности есть и недостатки: так как главный угол в плане равен 45°, возрастает радиальная составляющая силы резания и могут появиться вибрации. Также вы можете работать только на проход.
Самая лучшая область применения инструмента с главным углом в плане 45° - продольное точение без обработки уступов или точение до уступа, а потом чистовое точение торцевой поверхности уступа с помощью резца с главным углом в плане 95° с ромбической пластиной.

ПЛАСТИНЫ С ГЕОМЕТРИЕЙ WIPER

Именно пластинам с геометрией Wiper мы обязаны повышению подачи при точении в конце XX - начале XXI века. Появление этих пластин логически вытекло из изобретения зачистных пластин для фрезерования. При фрезеровании для улучшения качества поверхности к основным режущим пластинам добавляется зачистная, которая сглаживает микронеровности, остающиеся после обработки основными пластинами. В случае точения к основному добавляется еще один радиус, который и производит зачистный эффект.
В сравнении с обыкновенными пластинами, пластины с геометрией Wiper обладают двумя преимуществами. Если увеличить подачу вдвое, шероховатость останется такой же, как при использовании обычных пластин. Если оставить подачу той же, то шероховатость улучшится вдвое. Например, при точении обычной пластиной с подачей 0,12 мм/об получается шероховатость Ra = 0,63 мкм, а при использовании пластины с геометрией Wiper такая чистота поверхности получается при подаче 0,2 мм/об.
На эффективность работы пластин с геометрией Wiper оказывает влияние ряд факторов, в том числе и конфигурация детали. Лучше всего они работают при обработке цилиндрических поверхностей и торцов. При обработке конусных и профильных поверхностей улучшения шероховатости не происходит.
Кроме того, при выборе державки под пластины Wiper необходимо обращать внимание на главный угол в плане, так как при определенных углах пластины работают лучше.
Дополнительный радиус геометрии Wiper оказывает небольшое влияние на размеры детали при использовании пластин CNMG или WNMG, а на таких пластинах как TNMG и DNMG форма вершины пластины значительно изменяется. Информация по компенсации влияния дополнительного радиуса на размер детали приводится в технической информации производителя.
При обработке пластинами Wiper зона контакта пластины и заготовки больше, поэтому возникает риск появления вибраций при обработке с малой глубиной резания. Рекомендуют оставлять припуск около 0,5 мм для чистового точения, в таком случае поверхность будет чище, чем при глубине резания 0,2 - 0,3 мм. При небольшом припуске также стоит выбирать пластины небольшого размера (уменьшение цены) и с небольшим радиусом при вершине.
При чистовой обработке часто возникают проблемы со стружкодроблением - при использовании пластин с геометрией Wiper стружка становится толще за счет увеличения подачи и легче ломается. Существуют геометрии Wiper для чистовых получистовых и черновых операций, их острота меньше, чем у обыкновенных геометрий.
Применение геометрии Wiper особенно оправдано при больших объемах производства.
Вне зависимости от того, какие пластины вам нужны: обыкновенные или с геометрией Wiper, проконсультируйтесь по поводу их выбора со специалистом, в таком случае вы точно не потратите время и деньги зря.

Д. В. Тренев
Журнал «Станочный парк», № 10 (55) 2008 г.


Возврат к списку

Задать вопрос