Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Вопрос, из какого материала делают свёрла и фрезы, разбивается на три уровня: материал режущей части (быстрорежущая сталь или твёрдый сплав), материал корпуса и хвостовика (у напайных и сборных конструкций) и износостойкое покрытие. От каждого слоя зависят теплостойкость кромки, скорость резания, ресурс и применимый обрабатываемый материал.
В этой статье разобраны три ключевых класса режущих материалов — быстрорежущая сталь (HSS), твёрдый спечённый сплав и режущая керамика; основные ГОСТовские марки (Р6М5, Р18, кобальтовые Р6М5К5; вольфрамо-кобальтовые ВК, титано-вольфрамовые ТК, тантало-вольфрамовые ТТК); современные PVD-покрытия (TiN, TiCN, TiAlN, AlCrN) и логика выбора материала под обрабатываемую группу по ИСО 513.
Режущий инструмент работает в условиях высоких температур и контактных давлений в зоне резания. Кромка одновременно должна быть твёрдой (чтобы сопротивляться абразивному износу), теплостойкой (сохранять твёрдость в нагретом состоянии — это свойство называют «красностойкостью») и достаточно вязкой (чтобы не выкрашиваться при ударных нагрузках). Эти три свойства плохо сочетаются: твёрдые материалы хрупкие, вязкие — менее термостойкие.
Чем выше теплостойкость материала, тем выше допустимая скорость резания, но тем ниже ударная вязкость и тем хуже работа в условиях прерывистого резания.
Массовый сегмент свёрл и фрез — это две основные группы: HSS и твёрдый сплав. Керамика и сверхтвёрдые материалы — нишевые решения для специфических задач. Ниже рассмотрены HSS и твёрдый сплав подробно.
Быстрорежущая сталь — это высоколегированная инструментальная сталь, способная сохранять режущие свойства при нагреве кромки до 600-650 °C. Марки и химический состав регламентированы ГОСТ 19265-73 «Прутки и полосы из быстрорежущей стали. Технические условия». В международной практике аналог — High-Speed Steel (HSS) по ИСО 4957.
Буквенно-цифровая система кодирует химический состав:
Содержание хрома (около 4 %) и молибдена до 1 % включительно в обозначении не указывается. Ванадий не указывают для марок Р18, Р6М5 и ряда других, где его содержание стандартно.
Порошковая металлургия даёт более однородное распределение карбидов в матрице, чем традиционная выплавка. Это повышает ударную вязкость и стойкость при сохранении высокой твёрдости. Порошковые быстрорежущие стали применяют для нагруженного инструмента, работающего по нержавеющим и жаропрочным сплавам, в условиях прерывистого резания. На отечественные порошковые быстрорежущие стали распространяется собственный круг технических условий.
Твёрдый спечённый сплав — это композиционный материал из мелких зёрен карбидов тугоплавких металлов (W, Ti, Ta), сцементированных кобальтовой связкой. Марки регламентированы ГОСТ 3882-74 «Сплавы твёрдые спечённые. Марки» (стандарт соответствует ИСО 513 в части классификации).
В обозначениях марок встречаются дополнительные буквы, характеризующие микроструктуру. М — мелкозернистая структура (ВК3М, ВК6М, ВК8М); В — крупнозернистая (ВК4В, ВК8В, ВК8ВК). Мелкозернистые сплавы устойчивее к износу и применяются при чистовой обработке, крупнозернистые лучше работают на ударных нагрузках. Современная промышленность применяет также субмикро- и нанокристаллические сплавы с зерном ниже 1 мкм и ниже 0,5 мкм.
Международная классификация по ИСО 513 группирует обрабатываемые материалы по буквенным кодам с цветовой кодировкой. Каждой группе соответствует свой набор оптимальных режущих марок и геометрий. Эта же классификация применяется в ГОСТ 3882-74.
Применение марки «не своей» группы (например, чисто вольфрамо-кобальтового ВК-сплава для точения углеродистой стали) ведёт к интенсивному адгезионному износу и налипанию. Карбид титана в составе ТК- и ТТК-сплавов снижает химическое сродство с железом и подавляет адгезию.
Тонкое (несколько микрометров) керамическое покрытие на режущей кромке повышает поверхностную твёрдость, снижает коэффициент трения и работает как тепловой барьер между обрабатываемым материалом и подложкой. Это поднимает допустимую скорость резания и ресурс инструмента.
Современные покрытия часто многослойные или градиентные (например, TiAlN/TiN, AlCrN/TiN), объединяющие термостойкость одного компонента с адгезией и трибологическими свойствами другого.
Материал режущей части и покрытие — половина задачи; вторая половина — геометрия инструмента и его конструкция. Спиральные свёрла и концевые фрезы общего назначения регламентированы ГОСТовскими стандартами на основные размеры и конструкцию.
Помимо средней серии существуют короткая (ГОСТ 4010-77) и длинная (ГОСТ 886-77) серии цилиндрических свёрл, а также специальные исполнения по обработке лёгких сплавов, труднообрабатываемых материалов и для свёрл с твёрдосплавными напайными пластинами.
Ключевые параметры геометрии сверла — угол при вершине, угол наклона винтовой канавки, форма заточки задней поверхности (плоская, коническая, винтовая), длина рабочей части. Угол при вершине типично выбирают: 116-118° для конструкционных сталей и чугуна (универсальное значение); 130-140° для алюминия, латуни, бронзы, красной меди, а также для закалённых сталей; 90-100° для хрупких материалов; около 60° для древесины. Допускаемое отклонение угла при вершине для свёрл общего назначения — около ±2°.
ГОСТ 17025-71 «Фрезы концевые с цилиндрическим хвостовиком. Конструкция и размеры» нормирует размеры и неравномерный окружной шаг зубьев. Дополнительно применяются стандарты на фрезы с коническим и резьбовым хвостовиком, на торцевые насадные фрезы и на фрезы со сменными многогранными пластинами.
Число зубьев у фрез по стали и нержавейке выбирают больше (4 и более), у фрез по цветным металлам и алюминию — меньше (2-3) для размещения большего объёма стружки в стружечной канавке. Угол подъёма винтовой канавки и форма зуба подбираются под группу обрабатываемого материала.
ГОСТ 3266-81 «Метчики машинные и ручные. Конструкция и размеры» регламентирует машинные и ручные метчики для нарезания метрической, трубной и дюймовой резьбы. Метчики выполняют одинарными и комплектными (комплект из трёх штук) для сквозных и глухих отверстий. Передние углы выбирают по приложению к стандарту в зависимости от обрабатываемого материала.
Цельные твердосплавные свёрла и концевые фрезы изготавливают из единой заготовки твёрдого сплава. У свёрл с твёрдосплавной режущей частью применяется паяная конструкция (твёрдосплавная пластина на стальном корпусе) или винтовая фиксация сменной головки. Сборные фрезы используют сменные многогранные пластины из твёрдого сплава, керамики или CBN, закреплённые винтом на стальном или твёрдосплавном корпусе.
Выбор материала режущей части ведётся по логике: сначала определяется группа обрабатываемого материала, затем уточняются условия резания (непрерывное или прерывистое, наличие СОЖ, требуемая шероховатость), и только после этого выбирается конкретная марка и покрытие.
Основные два класса материалов — быстрорежущая сталь (HSS, отечественные марки по ГОСТ 19265-73: Р6М5, Р18, Р6М5К5 и др.) и твёрдый спечённый сплав (по ГОСТ 3882-74: ВК, ТК, ТТК). HSS даёт более вязкий инструмент с теплостойкостью около 620 °C, твёрдый сплав — более термостойкий и износостойкий, но хрупкий. Для тонкой обработки цветных металлов и закалённых сталей применяют керамику и сверхтвёрдые материалы (PCD, PCBN/эльбор).
HSS — это сталь с твёрдостью HRC 63-65 после термообработки и теплостойкостью около 620 °C. Твёрдый сплав — композит карбидов и кобальта с твёрдостью HRA 87-92 (для основных режущих марок) и теплостойкостью до 900-1100 °C. Твёрдый сплав позволяет вести резание с более высокими скоростями и работает по жёстким материалам, но он хрупкий и не терпит ударов и вибраций. HSS вязкий и предпочтителен в условиях прерывистого резания, на станках с люфтами и для фасонного инструмента.
HSS — это High-Speed Steel, международное обозначение быстрорежущей стали. В отечественной маркировке по ГОСТ 19265-73 используется буква Р (Rapid) и цифры по содержанию легирующих элементов. Сверло с маркировкой HSS-Co или с буквой К в отечественной маркировке (например, Р6М5К5) содержит кобальт и предназначено для обработки нержавеющих и жаропрочных материалов.
ВК (вольфрамо-кобальтовые) — карбид вольфрама и кобальтовая связка. Применяются по чугунам, цветным металлам, неметаллам (группа K по ИСО 513). ТК (титано-вольфрамовые) — добавлен карбид титана, что снижает адгезию к стали; применяются по сталям (группа P). ТТК (тантало-титано-вольфрамовые) — дополнительно карбид тантала, повышающий ударную прочность; применяются для тяжёлых режимов, чернового и прерывистого резания.
Тонкое керамическое покрытие толщиной несколько микрометров повышает поверхностную твёрдость, снижает коэффициент трения и работает как тепловой барьер между обрабатываемым материалом и подложкой. Это поднимает допустимую скорость резания и ресурс инструмента — в типичных условиях стойкость возрастает в полтора-три раза по сравнению с инструментом без покрытия.
TiN (золотистое) — универсальное покрытие для умеренных режимов по чёрным металлам, чугуну, алюминию. TiCN (серо-синее) — повышенная износостойкость по абразивным материалам. TiAlN (тёмно-серое или фиолетовое) — современное универсальное покрытие с термостойкостью около 800 °C, подходит для высокоскоростной и сухой обработки чёрных металлов. AlCrN — для самых тяжёлых режимов и жаропрочных сплавов, термостойкость до 1100 °C. По алюминию TiAlN не применяют — выбирают TiN, DLC или инструмент без покрытия.
Основной метод для свёрл, фрез и метчиков — PVD (физическое осаждение из паровой фазы) в вакуумной камере при температуре 400-600 °C. Эта температура позволяет наносить покрытие на готовый закалённый инструмент без потери твёрдости подложки. CVD (химическое осаждение) идёт при более высокой температуре и применяется в основном для твёрдосплавных сменных многогранных пластин.
Свёрла спиральные с цилиндрическим хвостовиком средней серии — ГОСТ 10902-77 (диаметры 0,25-20 мм), с коническим хвостовиком — ГОСТ 10903-77 (диаметры 5-80 мм), короткая серия — ГОСТ 4010-77, длинная серия — ГОСТ 886-77. Концевые фрезы с цилиндрическим хвостовиком — ГОСТ 17025-71. Метчики машинные и ручные — ГОСТ 3266-81. Материалы режущей части: ГОСТ 19265-73 (быстрорежущие стали), ГОСТ 3882-74 (твёрдые спечённые сплавы).
HSS-PM (Powder Metallurgy) — быстрорежущая сталь, изготовленная методом порошковой металлургии. Распыление расплава и последующее спекание дают значительно более однородное распределение карбидов в матрице, чем при традиционной выплавке. Это повышает ударную вязкость и стойкость при сохранении высокой твёрдости. Применяется для нагруженного инструмента, в том числе по нержавеющим и жаропрочным сплавам, при прерывистом резании.
Цельный твёрдосплавный инструмент (свёрла, концевые фрезы малого и среднего диаметра) даёт максимальную жёсткость и точность, оправдан для серийной обработки одним типоразмером. Сборный инструмент со сменными многогранными пластинами (СМП) экономически выгоднее при крупных диаметрах и большом объёме съёма металла: при затуплении меняется только пластина, а корпус и хвостовик переиспользуются. Выбор делается по диаметру, объёму партии и требованиям к точности.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.