Металлорежущий инструмент в наличии в Екатеринбурге

Подробная информация есть по ссылке ИнструментОз

Основные виды металлорежущего инструмента

Металлорежущий инструмент предназначен для обработки металлов резанием — процесса, при котором с заготовки удаляется слой материала для получения детали с заданными размерами и шероховатостью поверхности. В зависимости от характера движения резания и формы обрабатываемой поверхности инструмент разделяют на несколько основных групп.

Инструмент для точения

Токарные резцы применяются на станках токарной группы для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей. Конструкция резца включает державку и режущую часть с одной или несколькими кромками. По назначению различают проходные, подрезные, расточные, отрезные и резьбовые резцы. Проходной резец снимает основной припуск с наружной поверхности заготовки, расточной — обрабатывает внутренние отверстия, отрезной — отделяет готовую деталь от прутка.

Инструмент для фрезерования

Фрезы выполняют фрезерование пазов, плоскостей и фасонных поверхностей. Режущие зубья расположены на корпусе инструмента, который вращается вокруг своей оси. Концевая фреза обрабатывает пазы, уступы и контуры, торцевая — плоские поверхности, шаровая — сферические углубления и радиусные переходы. Отличие фрезерования от точения заключается в прерывистом характере резания: каждый зуб контактирует с заготовкой только часть оборота, что вызывает ударные нагрузки.

Инструмент для сверления и резьбонарезания

Спиральное сверло предназначено для сверления глухих и сквозных отверстий. Две режущие кромки расположены симметрично относительно оси, стружка отводится по винтовым канавкам. Центровочное сверло создает начальное углубление для точного позиционирования основного сверла, ступенчатое — формирует отверстие с несколькими диаметрами за один проход. Для нарезания резьбы применяются метчики и плашки. Метчик нарезает внутреннюю резьбу в предварительно просверленном отверстии, плашка — наружную на стержне. Оба инструмента работают по принципу винтовой пары: каждый режущий зуб снимает тонкий слой металла, а канавки отводят стружку.

Материалы и покрытия режущего инструмента

Свойства инструментального материала определяют допустимые режимы резания и стойкость. Основные требования включают твердость при нагреве, прочность на изгиб, вязкость и теплопроводность.

Быстрорежущая сталь и твердые сплавы

Быстрорежущая сталь сохраняет режущие свойства при нагреве до 600°C. Такой инструмент обладает вязкостью, выдерживает ударные нагрузки и допускает сложную геометрию. Недостаток — сравнительно низкая твердость при высоких температурах, что ограничивает скорость резания. Твердосплавный инструмент обладает высокой твердостью и износостойкостью. Основу составляют карбиды вольфрама, титана или тантала, связанные кобальтом. Твердые сплавы выдерживают нагрев до 900–1000°C и позволяют увеличить скорость резания в 2–4 раза по сравнению с быстрорежущей сталью. Ограничение — хрупкость: при вибрациях и прерывистом резании возможны выкрашивания режущей кромки.

Керамика и сверхтвердые материалы

Режущая керамика на основе оксида алюминия или нитрида кремния работает при температурах до 1200°C и сохраняет твердость выше, чем у твердых сплавов. Керамический инструмент применяют для чистовой обработки закаленных сталей и чугуна на высоких скоростях. Хрупкость ограничивает использование при ударных нагрузках. К сверхтвердым материалам относят поликристаллический алмаз и кубический нитрид бора. Алмазный инструмент обрабатывает цветные металлы, алюминиевые сплавы и композиты, но непригоден для сталей из-за химического взаимодействия с железом. Кубический нитрид бора по твердости близок к алмазу и применяется для чистового точения закаленных сталей.

Функциональные покрытия для повышения стойкости

Покрытие TiN (нитрид титана) наносится на инструмент для снижения трения и повышения твердости. Золотистый цвет покрытия указывает на его наличие. Толщина слоя обычно составляет 2–5 мкм. TiN уменьшает коэффициент трения, снижает налипание обрабатываемого материала и повышает стойкость в 1,5–3 раза. Более сложные многослойные покрытия включают нитрид титана-алюминия (TiAlN) и его модификации с добавлением кремния. Такие покрытия сохраняют свойства при нагреве до 1100°C и применяются для обработки жаропрочных сплавов и нержавеющих сталей. Нанесение выполняется методом физического осаждения из газовой фазы (PVD).

Параметры резания и стойкость инструмента

Скорость, подача и глубина резания

Скорость резания влияет на температуру в зоне резания и стойкость. Для быстрорежущей стали при обработке конструкционной стали скорость составляет 20–40 м/мин, для твердого сплава — 80–250 м/мин, для керамики — 300–800 м/мин. Подача определяет толщину снимаемого слоя за один оборот или ход инструмента. Глубина резания — расстояние между обработанной и исходной поверхностями. Параметры связаны между собой: увеличение скорости резания требует снижения подачи для сохранения стойкости. Рост подачи повышает шероховатость поверхности, рост глубины увеличивает силу резания и потребную мощность станка.

Износ, критерии заточки и замена инструмента

Износ инструмента происходит из-за механического и теплового воздействия. Различают износ по задней поверхности, лунку на передней поверхности, выкрашивание кромки и пластическую деформацию. Критерием износа считается ширина фаски износа по задней поверхности: для твердосплавного инструмента — 0,3–0,6 мм, для быстрорежущего — 0,6–1,0 мм. Заточка восстанавливает геометрию режущей кромки. Периодичность заточки зависит от материала инструмента, обрабатываемой детали и режимов. Твердосплавный инструмент затачивают алмазными кругами, быстрорежущий — кругами из электрокорунда. Инструмент с износостойким покрытием после переточки теряет часть свойств, так как покрытие удаляется с передней поверхности.

Критерии выбора инструмента для конкретных задач

Учет обрабатываемого материала и типа операции

Выбор инструмента начинается с анализа обрабатываемого материала. Для мягких сталей и цветных металлов подходит быстрорежущая сталь, для закаленных и нержавеющих сталей — твердые сплавы с покрытием. Чугун обрабатывают твердосплавным инструментом или керамикой. Алюминиевые сплавы требуют инструмента с полированными канавками для предотвращения налипания. Тип операции определяет конструкцию инструмента. Для грубой обдирки выбирают резцы с прочной державкой и радиусной кромкой, для чистовой — с малой подачей и острым углом. При фрезеровании стали концевая фреза с двумя зубьями подходит для пазов, торцевая с пластинами — для плоскостей. Сверло выбирают по диаметру, глубине отверстия и типу обрабатываемого материала.

Влияние оборудования и условий обработки

Жесткость станка, мощность шпинделя и диапазон частот вращения ограничивают выбор инструмента. На станках с низкой жесткостью применяют инструмент с меньшим вылетом и сниженными режимами. При обработке на станках с ЧПУ используют инструмент со сменными многогранными пластинами, что сокращает время переналадки. Условия обработки включают наличие СОЖ, виброустойчивость системы и способ крепления заготовки. Прерывистое резание требует вязкого инструмента — быстрорежущей стали или твердого сплава с повышенным содержанием кобальта. Непрерывное резание позволяет применять хрупкие, но износостойкие материалы — керамику и сверхтвердые материалы.

Сводная таблица характеристик инструментальных материалов

Практические рекомендации по режимам резания

При выборе скорости резания ориентируются на материал заготовки и инструмента:

1. Для конструкционной стали твердосплавным резцом — скорость 120–200 м/мин при подаче 0,1–0,3 мм/об.
2. Для нержавеющей стали — снижение скорости на 30–40% относительно конструкционной стали.
3. Для алюминиевых сплавов — скорость до 300–500 м/мин с применением СОЖ.
4. Для чугуна — скорость 80–150 м/мин, увеличение подачи для работы под коркой.
5. Для жаропрочных сплавов — скорость 15–30 м/мин инструментом с покрытием TiAlN.

Подача при фрезеровании концевой фрезой из быстрорежущей стали составляет 0,02–0,05 мм/зуб, твердосплавной — 0,05–0,15 мм/зуб. Глубина резания при черновой обработке достигает 2–5 мм, при чистовой — 0,2–0,5 мм.

Признаки износа и необходимость замены

• Появление блестящей фаски на задней поверхности зуба или резца.
• Рост шероховатости обработанной поверхности.
• Увеличение силы резания и потребляемой мощности станка.
• Появление вибраций и характерного звука при резании.
• Изменение цвета стружки — посинение указывает на перегрев.
• Образование нароста на передней поверхности инструмента.

Своевременная замена или заточка предотвращает поломку инструмента и повреждение обрабатываемой детали. Периодичность контроля износа зависит от партии деталей и стабильности условий обработки.