В процессе обработки металлов резанием основными факторами выбора инструмента являются следующие параметры:
- Точность получаемых размеров. Является самым главным и важным параметром. Если инструмент слишком гибкий, тупится в процессе обработки, изменяет геометрические и физические характеристики (увеличивается от нагрева, образовывает наросты и т.д.) то это негативно сказывается на точности получаемых размеров. Процент брака возрастает, и соответственно увеличивается себестоимость деталей.
- Производительность. Сделать больше, затратив меньше. Увеличивая режимы резания, мы уменьшаем время производства детали, и соответственно, расходы , связанные с арендой помещений, простоем станков , выплатами заработных плат .
- Стоимость. При малой серийности не всегда необходимо использовать дорогой твердосплавный инструмент. Для разовой обработки отверстий, например, проще использовать сверло из быстрорежущей стали.
Рассмотрим подробней на примере сверления
Монолитные твердосплавные сверла
Базовым выбором для сверления отверстий в промышленных условиях на станке несомненно являются монолитные твердосплавные сверла. Этот инструмент имеет множество плюсов, и практически не имеет минусов:
+ Высокие режимы резания
+ Высокая точность получаемых отверстий благодаря высокой жесткости и термостойкости инструмента.
+ Высокая стойкость и долговечность инструмента
+ Существуют линейки сверл с внутренними каналами для СОЖ. Такие сверла еще более стойкие, жесткие и производительные.
- Из-за кубической зависимости объема материала от диаметра инструмента, на больших диаметрах стоимость единицы инструмента может быть неоправданно большой.
- Чем выше твердость и производительность сверл, тем большие требования по точности и жесткости предъявляются к станку и оснастке.
- Трудно перетачиваются .
- Невозможность использования для глубинного сверления без СОЖ (из-за невозможности сверления с выводом)
Сверла HSS, HSS-Co
В случаях, когда использование твердосплавных сверл невозможно или нежелательно (низкая жесткость станка, сверление дрелью, низкая партия деталей) на помощь приходят сверла из быстрореза - HSS или HSS - Co .
+ Большая гибкость инструмента позволяет зажимать его в дрель и нежесткую оснастку, использовать для высверливания болтов.
+ Стоимость на порядок ниже чем у твердосплавного инструмента. К примеру, основная серия быстрореза OSAWA 234 NVA на диаметре 8 мм стоит порядка 550 р, в то время как сверло той же конфигурации из твердого сплава – 355 TA – будет стоить уже около 3700 р.
+ Легкая перетачиваемость .
+ Большая, по сравнению с твердым сплавом, номенклатура. Стандартный шаг твердосплавных сверл на небольших диаметрах – 0,1 мм. На больших
– 0,5 мм. У сверл из быстрореза , к примеру шаг составляет 0,05 (а иногда и 0,01) на небольших диаметрах и 0,25 для больших соответственно.
+ Возможность сверления с выводом и на большую глубину. Существуют линейки сверл специально для глубинного сверления на 20 диаметров.
- Крайне низкая производительность. Сравнивая те же серии сверл, можно увидеть, что у сверла из быстрореза 234 NVA на диаметре 8 скорость резания Vc составляет примерно 15 м/мин при подаче 0,076 мм/об, в то время как у твердосплавного 355 TA скорость резания порядка 75-95 м/мин и подача 0,157 мм/об.
Сверла HSS-Co с PVD-покрытием
Серия SUTA от OSAWA. Эта серия стоит особняком, являя собой нечто среднее между твердым сплавом и быстрорезом . Материал , из которого сделана эта серия – высококачественный HSS - Co , но сделана она по технологии порошкового спекания, как и твердосплавные сверла, и имеет, как и твердосплавные сверла, PVD - покрытие.
+ Высокая термостойкость, достигаемая благодаря PVD - покрытию, в сочетании с низким усилием резания (благодаря острой и тонкой режущей кромке) и возможностью сверления с выводом делают серию SUTA идеальным инструментом для обработки сплавов титана и нержавейки без СОЖ.
- Стоимость сопоставимая с твердосплавным инструментом.
Корпусной инструмент
Сочетает в себе преимущества и недостатки твердосплавных сверл и сверл из быстрореза . Благодаря твердосплавным режущим пластинам инструмент может работать на производительных режимах, при этом оставаясь гибким.
+ Производительность. Скорость резания корпусных сверл равна, либо выше скорости резания твердосплавных монолитных сверл (порядка 250 м/мин для сплава JP 5625 Nikko по стали).
+ Экономичность. В долгосрочной перспективе и при большой серийности деталей корпусной инструмент более экономически целесообразен чем цельный твердосплавный. Пластины для сверл, как правило, недорогие, и имеют 4 режущих кромки. Если кромка затупилась или повредилась. Достаточно повернуть пластину и работать дальше. Если затупились все кромки – пластину можно поменять. Это значительно дешевле и быстрее чем твердосплавное сверло (к тому же, твердосплавные сверла с покрытием вообще лучше не перетачивать).
+ Универсальность. Одним и тем же сверлом можно обрабатыват ь любой материал на максимальных режимах. Необходимо только сменить режущие пластины. Это быстрее, проще и дешевле чем покупать цельное твердосплавное сверло под каждый вид обрабатываемого материала.
+ Практически весь корпусной инструмент имеет внутренние каналы для подвода СОЖ.
+ Гибкость. Как и у сверл из быстрореза , позволяет использовать эти сверла в тех случаях, когда использование цельных твердосплавных сверл невозможно, а сверл из быстрореза – непроизводительно.
+ Плоское дно отверстия.
- Низкая точность получаемых размеров. Как правило, на 1-2 квалитета ниже, чем у монолитных твердосплавных сверл.
- Дорогие корпуса. Несмотря на долговечность корпусов, их начальная стоимость велика. Поэтому использование корпусного инструмента при мелкой серийности нецелесообразно.
Подытожив, можно сказать, что базовым вариантом являются цельные твердосплавные сверла, при большой серийности – корпусной инструмент, при маленькой – быстрорез .
То же самое можно сказать и о фрезеровании.