Sumitomo T1500Z

Sumitomo T1500Z

Малые детали создают большие проблемы, если неправильно подобран токарный инструмент. Низкое качество поверхности, нарост на режущей кромке, выкрашивание или поломка инструмента – эти лишь немногие из тех проблем, с которыми приходится сталкиваться токарю при обработке деталей малых размеров. Однако основной причиной проблем оказывается скорость вращения шпинделя или, вернее, ее недостаточность.

В старые добрые времена кулачковых автоматов и инструментов из быстрорежущей стали для выполнения большей части токарных работ вполне хватало пары тысяч оборотов шпинделя в минуту. Но на сегодняшний день условия становятся все более требовательными, и при обработке углеродистой, инструментальной или даже нержавеющей стали и чугуна лучшие показатели твердых сплавов с покрытием достигаются на скорости 213 м/мин и выше. В связи с этим увеличение оборотов шпинделя может привести к совершенно непредсказуемым результатам.

Несмотря даже на более высокую скорость подачи и точность, обычный токарный станок с ЧПУ с наклонной станиной, демонстрируемый на большинстве выставок, позволяет работать со скоростью 4000-5000 оборотов в минуту. Зачастую это влечет за собой снижение стойкости инструмента и проблемы с допусками, как только речь заходит об обработке детали размером меньше мизинца. Из-за этого большинство производителей отдает предпочтение токарным автоматам продольного точения с подвижной шпиндельной бабкой. Эти станки способны обеспечить 10 000 или даже больше оборотов шпинделя в минуту и предназначены специально для работы с деталями небольшого диаметра и длинными прецизионными заготовками. Для тех, кто не может позволить себе такую роскошь, а в некоторых случаях и для владельцев подобных станков, эта статья окажется довольно полезной. В ней поставщики режущих инструментов расскажут о том, как продлить срок службы инструмента, увеличить его производительность и эффективно справиться с небольшими деталями.

Все быстрее и быстрее

Скорость – это отличная вещь, но не стоит отказываться от работы только потому, что не можете достичь идеальных условий резания. Производители индексируемых режущих пластин изготавливают их из твердых сплавов с покрытием, которые обеспечивают возможность эффективной работы при разных скоростях резания, что было практически недоступно всего несколько лет назад. Даниель ЛаФос (Daniel LaFauce), инженер-аналитик из Sumitomo Electric Carbide, Inc. (Нью-Берлин, штат Висконсин, США), заявил о том, что выпускаемые компанией токарные резцы серии 500 отличаются уникальным нанопокрытием “super ZX”, которое наносится методом физического осаждения (PVD). Покрытая таким образом основа из мелкозернистого твердого сплава идеально подходит для точения, при котором скорость шпинделя не так высока.

По словам самого ЛаФоса, низкие скорости резания зачастую являются недостаточными для нормального стружколомания. Силы резания выше, что приводит к большей выработке тепла, и в результате на кромке резца образуется нарост с последующим выкрашиванием или поломкой инструмента. Большинства этих проблем можно избежать, используя инструмент с очень острой кромкой и прочным, смазывающим покрытием, даже если скорость резания составляет 60 м/мин.

Правильно подобранный стружколом играет не менее важную роль в токарной обработке небольших деталей. В своей новой модели «MESI-breaker» компания Sumitomo воссоздала маленькую канавку, которую многие токари, работающие на ручных станках, наносят на вершину резца для снижения давления на инструмент и отвода стружки. ЛаФос утверждает, что двухугловая геометрия с высоким усилием сдвига удачно дополняет уникальное ZX-покрытие, наносимое на многие пластины производства компании. Неудивительно, что эта модель пользуется большой популярностью среди клиентов, занимающихся точением малых деталей из титана, инконеля и других труднообрабатываемых материалов. Как бы удивительно это ни звучало, но инженер также рекомендует использовать металлокерамическую основу, традиционно применяемую для высокоскоростной чистовой обработки. «Металлокерамический сплав T1500Z имеет блестящее покрытие, предназначенное для работы на низких скоростях резания. Некоторые наши клиенты используют эти инструменты без СОЖ и при скорости 90 м/мин добиваются такого же высокого качества поверхности, как и при 300 м/мин. Именно смазывающая способность покрытия инструмента зачастую становится ключом к успешной обработке малых деталей на токарном станке».

На краю

Натан Прейс (Nathan Preiss), менеджер по продукции Ingersoll Cutting Tools (Рокфорд, штат Иллинойс), утверждает, что правильная геометрия кромки – не менее важное условие успешной токарной обработки небольших деталей. По его мнению, лучшей геометрией резца считается та, при которой обеспечивается максимальная острота режущей кромки. Большой угол заточки приводит к прессованию и смещению материала, что, в свою очередь, снижает качество поверхности и стойкость инструмента, в то время как очень острая кромка с наименьшим углом заточки обеспечивает эффективное резание, сохраняя при этом прочность.

Cистема T-Micro от Ingersoll

Cистема T-Micro от Ingersoll

Поэтому такие инструменты лучше всего применять для труднообрабатываемых материалов, таких как нержавеющая сталь марки 316, васпаллой, хастеллой и другие жаропрочные сплавы.

Прейс разделяет мнение ЛаФоса о том, что смазывающее покрытие продлевает срок службы инструмента, особенно, когда речь идет о скорости резания ниже оптимальной. Он рекомендует TT9030 от компании Ingersoll – покрытие из AlTiN, обеспечивающее эффективную обработку деталей малого диаметра. По словам Прейса, также эффективна подача СОЖ через инструмент, особенно при внутренних операциях: растачивание, нарезание канавок и резьбы, при которых удаление стружки довольно проблематично, а режущим инструментам зачастую не хватает смазки.

Для некоторых станков может оказаться проблематичным даже крепление инструмента в револьверной головке. Поскольку малые детали подразумевают небольшой зазор для ключей и держателей инструмента, правильность подбора резцов для небольших пространств имеет решающее значение для достижения поставленной задачи. Натан Прейс отмечает, что система T-Micro от Ingersoll может оказаться оптимальным решением этой проблемы. Хоть она и была разработана для токарных автоматов продольного точения, в которых особенно востребован неподвижный держатель инструмента, T-Micro представляет собой достойную альтернативу обычным и даже многорезцовым станкам. Прейс подчеркивает, что уникальность T-Micro состоит в винтах крепления пластины, которые могут смещаться, отклоняясь от центра. Подобная конструкция позволяет оператору индексировать пластину, не извлекая втулку и держатель инструмента. Это позволяет сократить время простоя и избежать ошибок при выставлении нуля после смены инструмента.

Двойное назначение

Токарный инструмент SECO Tools

Токарный инструмент SECO Tools

Установка множества режущих инструментов на малогабаритных станках – обычное дело при выполнении таких работ. «Система Mini Shaft от Seco-Carboloy может осуществлять как внутреннее, так и наружное точение с помощью одного и того же инструмента. Это решает проблему ограниченного пространства на автоматах продольного точения и сокращает временные затраты на индексирование и смену инструмента на токарно-револьверных станках», – поясняет Дон Грэм (Don Graham), менеджер по обучению и техническому обслуживанию Seco Tools (Трой, штат Мичиган, США). По его словам, вся прелесть Mini Shaft в том, что с ним можно делать что угодно. В нем используются твердосплавные пластины, устанавливаемые перпендикулярно стержню инструмента, и фиксируемые зубчатым соединением. Конец пластины выступает за стержень и может иметь геометрию для различных операций: токарной обработки, растачивания, нарезания канавок и резьбы, обтачивания при обратном ходе суппорта, а в некоторых случаях даже для отрезки.

При правильно подобранной детали, такой как втулка или гильза с тонкими стенками, весь процесс обработки можно выполнить одним инструментом. Кроме того, отмечает Грэм, Mini Shaft занимает совсем мало места, что объясняет его популярность среди пользователей более старых или небольших автоматов продольного точения, в которых ограничено количество инструментальных станций.

Вместе с тем, Грэм не вполне согласен со своими коллегами. Он утверждает, что относительно «толстое» покрытие, наносимое методом химического осаждения (CVD), все-таки может быть оптимальным вариантом при точении малых деталей. «Все говорят, что невозможно получить достаточно острую кромку с CVD-покрытием. В качестве довода приводится тот факт, что применение обычных методов нанесения такого покрытия на острую кромку снижает ее прочность и стойкость к выкрашиванию. Но если правильно подобрать способ нанесения и обеспечить довольно прочную основу, то добиться остроты не так уж и сложно».

Таким образом, по словам Грэма, мы видим преимущества обоих методов. CVD-покрытия, как правило, более устойчивы к луночному износу, нежели PVD, особенно при обработке обычной или нержавеющей стали и чугуна, в то время как острота таких инструментов имеет колоссальное значение для токарной обработки небольших деталей. Однако он все же признает, что PVD-покрытие подходит для многих сфер применения. «Наиболее важно избежать образования нароста на режущей кромке. И в этом отношении какое бы ни было покрытие – это все же лучше, чем ничего. Если вы можете обеспечить достаточное количество оборотов шпинделя, CVD-покрытие будет оптимальным с точки зрения износостойкости, а при низких скоростях резания, пожалуй, больше подойдет покрытие PVD».

И еще немного о важном

Брайан Хамиль (Brian Hamil), менеджер по продукции на международном уровне в SGS Tool Company (Манро-Фолс, штат Огайо), подчеркивает, что с уменьшением размера режущих инструментов обеспечить их качество становится сложнее, и особенно это касается микросверл и концевых микрофрез. «Одна из главных проблем, с которой сталкиваются операторы при обработке малых деталей – это целостность режущей кромки. Пользователю крайне сложно провести какие-то измерения, поскольку контакт с микрометром или другим прибором может повредить инструмент. Все, что можно сделать – осмотреть инструмент под микроскопом. Но и в этом случае заметить микротрещины или другие дефекты заточки можно только при очень большом увеличении».

Поэтому для компании SGS первоочередной стала соответствующая обработка вращающегося инструмента – концевых фрез и сверл. В то же время Хамиль подчеркивает, что автоматы продольного точения зачастую оснащаются вращающимися инструментами, а обрабатывающие центры постепенно занимают лидирующие позиции на рынке. Где бы ни использовались концевые фрезы или сверла, они должны устанавливаться в зажимной или гидравлический патрон, а для инструментов с очень высокими скоростями вращения должны применяться сбалансированные оправки. «Исключение биения – важнейшее условие стойкости инструмента в любых сферах применения», – отмечает он.

Крайне важно не экономить на качестве режущего инструмента и держателей малых размеров. Для обеспечения стабильности процессов необходимо использовать фрезы из мелкозернистого твердого сплава, выполненные с помощью специального заточного оборудования. SGS поддерживает эти идеи и планирует начать следующий, 2016 год, с новой линейки микроинструментов. «Уже существующая серия концевых фрез MK, которая на данный момент составляет лишь небольшую долю нашего ассортимента, будет расширена до более 2000 наименований, – сообщает Хамиль. – Безусловно, в большей степени данная продукция представляет интерес для пользователей автоматов продольного точения, однако эти инструменты востребованы также в сфере изготовления штампов и пресс-форм, производстве аэрокосмического, компьютерного и медицинского оборудования. В любой отрасли доминирует тенденция к уменьшению, поэтому всегда есть потребность в миниатюрных деталях, создание которых невозможно без специальных инструментов».

Источник материала:
перевод статьи Tight turns,
Shop Metalworking Technology (SMT)

Автор: Кип Хэнсон
(Kip Hanson)



Понравилась статья? Поделитесь: