БЕЗУПРЕЧНАЯ НАДЕЖНОСТЬ ЗАКРЕПЛЕНИЯ
СМЕННЫХ ПЛАСТИН ДЛЯ ФРЕЗЕРОВАНИЯ

Sandvik Coromant, подразделение Sandvik Tooling, - всемирно известный поставщик металлорежущего инструмента для точения, фрезерования и сверления, а также инструментальной оснастки для металлорежущего оборудования. Около 7000 сотрудников, в составе которых высокопрофессиональные продавцы и технические специалисты, представляют Sandvik Coromant в 60 странах мира. Хорошо развита сеть дистрибьюторов. Двадцать высокотехнологичных Центров эффективности металлообработки, расположенных по всему земному шару, предлагают покупателям и персоналу Sandvik Coromant обучение в области инструментальных решений для повышения производительности.

Концепция iLock и ее применение для фрезерных пластин

Обрабатывающие и фрезерные центры являются частью непрерывного процесса эволюционного развития техники, и шаг за шагом они становятся способными выполнять обработку более высокого уровня. Основными ориентиром при компоновке любого станочного парка является стремление быстро и бесперебойно выпускать продукцию высокого качества при минимальных затратах.

Основополагающим положительным фактором использования сменных твердосплавных пластин является их надежная и высокопроизводительная работа, гарантирующая отличное качество и высокую повторяемость результатов обработки. Это, несомненно, напрямую влияет на высокие показатели экономической эффективности применения такого инструмента. Но каким бы жестким и стабильным не был станок, всем известны пагубные последствия, которые могут повлечь за собой радиальные или осевые микроперемещения режущей пластины. И если нас интересует обработка с большими скоростями, высокая стойкость инструмента и отличное конечное качество обработанных деталей, то этот вопрос заслуживает особо пристального внимания. Все эти утверждения справедливы для всех видов обработки, но в данной статье мы затронем лишь область выполнения фрезерных работ.

Очевидно, что постоянные усовершенствования систем позиционирования и крепления сменной пластины в гнезде державки имеют целью наращивание жесткости и стабильности закрепления. Увеличение скорости резания, повышение производительности обработки и стойкости инструмента напрямую зависят от степени надежности системы закрепления режущей пластины, а также способности сохранять в процессе обработки ее положение под действием разнонаправленных усилий резания.

Типовым методом закрепления пластины является ее фиксация по трем опорным точкам гнезда державки. Такой способ оправдывает себя в большинстве случаев и обеспечивает достаточное сопротивление усилиям резания. Однако с увеличением напряженности режимов обработки, на определенных типах операций, таких как профильная обработка, резьбонарезание, высокоскоростное и чистовое фрезерование, указанный способ оказывается недостаточно эффективным. Инструмент для этих операций характеризуется высокой восприимчивостью пластин к колебаниям сил резания, требует повышенной жесткости и надежности крепления пластин.

Последствия недостаточной жесткости закрепления

Центробежная сила, действующая на пластины огромна. Простой пример. Вырванная из гнезда фрезы диаметром 40 мм твердосплавная пластина весом 15 г, при скорости шпинделя 40000 об/мин способна развить скорость 84 м/с, что соизмеримо со скоростью пули, выпущенной из пистолета!

Успешность выполнения операции и ее экономическая эффективность во многом зависят от того, насколько высокой и предсказуемой будет стойкость режущего инструмента. Большинство существующих современных методов крепления пластин допускают микроперемещения пластины в гнезде, что часто приводит к выкрашиванию режущей кромки и образованию трещин. А это вызывает необходимость более частой смены инструмента, что, несомненно, выливается в потерянные деньги и время. Таким образом, надежность закрепления пластины - это проблема, на поиски способов борьбы с которой уходит много сил.

Продвижение навстречу высокой точности и большей стойкости

При любой обработке одновременно преследуются две цели. Во-первых, стремятся минимизировать допуск изготовления детали, что связано с высокими требованиями, предъявляемыми к качеству обрабатываемой поверхности и стабильности результатов.

И, во-вторых, стараются изготовить деталь за возможно короткое время. Обработка на современных многоцелевых станках налагает определенные требования в части обеспечения стабильности положения режущей кромки, для которой надежная фиксация пластины является важнейшим условием повышения производительности. Стремление соответствовать вышеперечисленным требованиям также неизбежно связано с устранением проблемы микроперемещений пластины.

Новые производственные технологии дают возможность применять концептуально новые инструменты, режущие материалы, в том числе и полученные современными методами твердые сплавы, усовершенствованные геометрии, а также передовые методы борьбы со смещением пластины посредством внедрения абсолютно инновационных методов закрепления.

Минимальные смещения влекут за собой тяжелые последствия

Смещение пластины особенно негативно сказывается при фрезерной обработке. Отсутствие дисбаланса сил, ограничение величины радиального и осевого биения, а также надежность закрепления режущих пластин являются определяющими факторами стабильности высокоскоростного фрезерования.

При неправильной индексации и настройке положения пластины возникает погрешность ее установки. Если пластина имеет возможность смещения в гнезде всего лишь на несколько микрон, то положение вершины режущей кромки изменяется, что приводит к получению детали с размерами вне допуска. Пластина быстро изнашивается, ухудшается и стружкообразование. Без наличия хороших контактных поверхностей между опорными поверхностями пластины и державки очень трудно добиться высокой повторяемости позиционирования режущей кромки и, как следствие, постоянства хороших результатов обработки.

Существует также риск деформации посадочного места в державке. Опыт применения отрезных и канавочных пластин CoroCut на таких операциях, как обработка выемок, обработка торцевых канавок, точение, профильная обработка, выявил необходимость применения системы крепления, способной противостоять высоким радиальным силам. И первоначально это дало толчок развитию и продвижению пластин с новой опорной поверхностью с V-образной направляющей, которая совмещается с направляющим выступом на опорной поверхности гнезда державки. Но совершенству нет предела, и дальнейшие исследования в этой области привели Sandvik Coromant к изобретению новой сверхжесткой концепции закрепления пластин iLock. Эта концепция характеризуется высокой жесткостью закрепления пластин и гибкостью применения. Она может быть воплощена в разных инструментальных материалах и отвечает современным условиям обработки. Система iLock получила широкое применение в точении, фрезеровании и резьбонарезании, причем все примеры ее использования исключительно положительные.

Важность надежного закрепления пластины

Существенным недостатком стандартных методов закрепления пластин является невозможность избежать микроперемещений пластины в посадочном гнезде. При этом от чрезмерных нагрузок страдают все элементы системы крепления. В частности, деформируются поверхности державки в местах контакта с пластиной. К факторам, негативно влияющим на обычную систему крепления, можно также отнести смену направления подачи и превышение значений глубин резания.

Высокоскоростное фрезерование и обработка алюминия концевыми фрезами - это примеры операций, которые не могут быть выполнены с высокой степенью точности при наличии микросмещений пластины.

Надежность и точность позиционирования системы крепления пластин играет едва ли не ключевую роль при осуществлении операций высокоскоростной обработки. При существенном повышении скоростей вращения шпинделя именно от этих факторов зависит постоянство показателей шероховатости готовой детали.

Обработка вращающимся инструментом. Фрезерование

Точность положения режущей кромки пластины и шероховатость отфрезерованной поверхности находятся в прямой зависимости. Хорошей иллюстрацией такой зависимости является чистовое фрезерование уступов, когда неточное положение режущей кромки ведет к появлению заметных переходов на обработанной поверхности. Как и при обычном торцевом фрезеровании, нестабильное положение кромки в осевом направлении определяет недостаточное качество поверхности.

Радиальное биение фрезы влияет на дисбаланс инструмента, и значимость указанного явления особенно возрастает при повышении скоростей резания. Сбалансированность инструмента является обязательным условием для высокоскоростной обработки, так как даже незначительная величина биения может негативно повлиять на характер процесса резания.

Существует определенная зависимость между биением фрезы и ее стойкостью. Если пластины фрезы нагружены в процессе обработки по-разному, то и их износ будет протекать неравномерно, что приведет к ускоренному снижению стойкости инструмента в целом. Неравномерное биение на пластинах приводит к образованию стружки разной толщины (в связи с разными значениями подачи на зуб fz). А это означает неудовлетворительные условия резания, повышенное трение, меньшую стойкость инструмента и худшее качество поверхности.

Для таких операций, как фрезерование с врезанием при обработке выборок, силы резания сильно зависят от траектории движения инструмента и направлены таким образом, что они стремятся "сдвинуть" пластину в гнезде. Поэтому надежная фиксация пластин чрезвычайно важна для указанных видов обработки, большее число которых выполняется на высоких скоростях.

(Окончание в следующем номере)

ООО "Сандвик" 127018, Москва, ул. Полковая, 1.
Тел.: (495) 916-7191, 956-5080. Факс: (495) 689-7124, 689-8343.
coromant.ru@sandvik.com
www.coromant.sandvik.com/ru