Для обработки металлов и композиционных материалов используется особо прочный инструмент, изготовленный из металлокерамики или твердых сплавов. С его помощью с поверхностей удаляется «припуск» (опилки и стружки). От износоустойчивости материалов, из которых изготавливаются инструментарий, зависит качество и точность обработки заготовок, производительность, функциональность, надежность используемых станков.
Виды инструментов, применяемых для резки металлов
Твердосплавные режущие инструменты подразделяют на несколько типов, учитывая различия конструкции и технологические особенности таких изделий.
Разновидности конструкции. Существуют инструменты со съемными режущими элементами, а также монолитные.
Приспособления со съемными элементами состоят из 2 деталей – тела и подсоединяемой к нему твердосплавной режущей пластины (механического концевика).
Монолитные изделия бывают полностью твердосплавными, изготовленными из быстрорежущей стали (HSS) или комбинации таких материалов.
Технологические особенности. Приспособления могут отличаться количеством режущих граней, выполненных из твердых стальных сплавов различных марок. Так, например, токарный резец имеет одну твердосплавную кромку, а всевозможные фрезы, сверла снабжены двумя и большим количеством подобных элементов.
Примеры твердосплавных режущих инструментов
Подобные изделия отличаются разнообразной конструкцией, функциональными возможностями, предназначением.
В частности:
- резцы токарные (для наружной и глубинной заточки, нарезания резьбы);
- сверла различного фасона (спиральные, центровочные), а также диаметра (в том числе меньше 3 мм);
- пилы (дисковые, ленточные);
- приспособления для нарезания резьбы (метчики, плашки и т. д.);
- инструменты для расширения и обработки отверстий в заготовках (зенкеры, развертки).
Достоинства твердых сплавов, используемых для изготовления инструментов
Твердые стали превосходят другие материалы по устойчивости к нагреву, способности проводить тепло, а также по степени твердости.
Преимущества по теплостойкости . Сплавы ВК6 и ВК8 марок устойчивы к температурам 800-1000˚С, в то время как быстрорежущая сталь различной теплостойкости выдерживает нагрев до 630-730˚С. Соответственно, скорость резания твердосплавными инструментами значительно выше.
Превосходство по теплопроводности . Ее значение для твердых сплавов составляет 84 Вт/м˚С, для углеродистых сталей – 38, быстрорежущих – 25. Более высокий показатель (142 Вт/м˚С) наблюдается лишь у алмазов.
Благодаря высокой теплопроводности твердосплавные кромки быстрее охлаждаются, поэтому эффективность резки выше.
Показатель твердости у ВК6, ВК8 – 2000 кгс/мм (такой же, как у металлокерамики, уступает лишь алмазам). Твердость быстрорежущих сталей – 1400 кгс/мм, а углеродистых – 800 кгс/мм.
Особенности металлорежущих инструментов из твердых сплавов
В недавнем прошлом основная масса подобных приспособлений изготавливалась из инструментальных сталей. Сегодня для их производства используются в основном сплавы марки ВК6 (содержащие 6% кобальта) и ВК8 (содержащие 8% кобальта, а также карбид вольфрама). Они обладают высокой прочностью, являются менее хрупкими, чем сплавы марок ВК3 и ВК4. Поэтому инструменты, изготовленные из ВК6 и ВК8 отлично подходят для подготовительной, а также завершающей обработки металлических изделий.
Характерной особенностью сплавов, имеющих в составе карбид вольфрама (особенно крупнозернистых), является износоустойчивость. Инструменты, изготовленные из них, отличаются высокой производительностью (большим количеством обработанных деталей, приходящихся на каждую режущую кромку). Применение долговечного твердосплавного инструментария выгодно с экономической точки зрения. Благодаря уменьшению расходов на приобретение и ремонт режущих приспособлений заметно снижается себестоимость выпускаемой продукции.
Перечисленные преимущества расширяют возможности применения твердосплавного инструментария и делают его практически незаменимым в металлообработке. На растущей популярности подобных изделий не сказывается даже их дороговизна, поскольку расходы на приобретение современных твердосплавных инструментов быстро окупаются.