Таблица твердосплавных пластин: полная классификация геометрии покрытий

Классификация и формы твердосплавных пластин

Твердосплавные пластины представляют собой сменный режущий инструмент, который используется в металлообработке для точения, фрезерования и других операций резания. Согласно современным стандартам, пластины классифицируются по нескольким основным параметрам, определяющим их функциональные возможности и область применения.

Форма пластины является одним из ключевых факторов, влияющих на процесс резания. Каждая геометрическая форма имеет свои преимущества и предназначена для решения конкретных технологических задач. Ромбические пластины с углом 80° обеспечивают универсальность применения и высокую прочность режущей кромки, что делает их оптимальным выбором для большинства токарных операций.

Треугольные пластины отличаются острым углом при вершине 60°, что обеспечивает превосходную проходимость в труднодоступных местах и снижает силы резания. Квадратные пластины с углом 90° идеально подходят для торцевания и обработки уступов благодаря возможности работы под прямым углом к поверхности заготовки.

Система маркировки по стандарту ISO

Международная система обозначения твердосплавных пластин по стандарту ISO 1832 представляет собой универсальный код, позволяющий точно идентифицировать все основные характеристики пластины. Данная система принята большинством производителей режущего инструмента и обеспечивает совместимость продукции различных марок.

Маркировка состоит из четырех букв и шести цифр, каждая позиция которых несет конкретную информацию. Первая буква определяет форму пластины согласно установленным обозначениям: C - ромб 80°, D - ромб 55°, S - квадрат, T - треугольник, V - ромб 35°, W - шестигранник, R - круг. Вторая буква указывает на величину заднего угла, где A соответствует 3°, B - 5°, C - 7°, E - 15°, F - 20°, G - 25°, N - 0° (нейтральная пластина).

Третья буква обозначает класс точности изготовления, который определяет допуски на основные размеры. Четвертая буква характеризует конструктивные особенности: наличие или отсутствие крепежного отверстия, количество рабочих сторон, присутствие стружколомающих элементов. Цифровая часть маркировки содержит информацию о размерах пластины в миллиметрах.

Геометрические параметры и их влияние на обработку

Геометрия твердосплавной пластины определяет характер процесса резания и влияет на качество обработанной поверхности, стойкость инструмента и производительность обработки. Основными геометрическими параметрами являются передний угол, задний угол, радиус при вершине и форма стружколомающих элементов.

Передний угол может быть положительным, отрицательным или нейтральным. Положительная геометрия обеспечивает легкое врезание и снижение сил резания, что особенно важно при обработке вязких материалов и работе на станках с ограниченной мощностью. Отрицательная геометрия повышает прочность режущей кромки и применяется при тяжелых условиях обработки с большими подачами и глубинами резания.

Радиус при вершине пластины влияет на шероховатость обработанной поверхности и прочность режущей кромки. Малый радиус обеспечивает низкую шероховатость при чистовых операциях, тогда как больший радиус повышает прочность и используется при черновой обработке. Стружколомающие элементы формируют геометрию передней поверхности для обеспечения надежного дробления стружки и предотвращения ее наматывания.

Виды покрытий и их характеристики

Покрытия твердосплавных пластин представляют собой тонкие слои специальных материалов, наносимые на поверхность инструмента для улучшения его эксплуатационных характеристик. Современные покрытия значительно повышают стойкость инструмента, позволяют увеличить скорости резания и обеспечивают стабильное качество обработки.

Нитрид титана (TiN) является наиболее распространенным и универсальным покрытием золотистого цвета. Обладает хорошей адгезией к твердосплавной основе, обеспечивает защиту от износа и коррозии. Твердость покрытия составляет 2000-2400 HV, рабочая температура до 550°C. Применяется для обработки углеродистых и низколегированных сталей при средних режимах резания.

Карбонитрид титана (TiCN) отличается повышенной твердостью 2500-3000 HV и низким коэффициентом трения. Серо-голубое покрытие обеспечивает улучшенную стойкость при обработке высокопрочных сталей и сплавов. Ограничение по рабочей температуре 400°C требует использования охлаждающей жидкости при интенсивных режимах обработки.

Нитрид титана-алюминия (TiAlN) характеризуется высокой термостойкостью до 900°C и отличной химической стойкостью. Фиолетово-серое покрытие позволяет обрабатывать материалы на высоких скоростях резания без охлаждения. Нитрид алюминия-титана (AlTiN) с повышенным содержанием алюминия обеспечивает еще более высокую термостойкость до 1000°C и используется для сухой высокоскоростной обработки.

Современные многокомпонентные покрытия представляют следующую ступень развития технологий. Нитрид титана-алюминия-кремния (TiAlSiN) обладает уникальной способностью образовывать защитный оксидный слой при высоких температурах, что обеспечивает термостойкость до 1200°C. Данное покрытие особенно эффективно при обработке закаленных сталей и в условиях высоких термомеханических нагрузок. Нитрид алюминия-хрома-кремния (AlCrSiN) сочетает высокую твердость с отличной адгезией, что делает его предпочтительным для высокоскоростной обработки различных материалов.

Методы нанесения покрытий

Технология нанесения покрытий играет ключевую роль в обеспечении их качества и эксплуатационных характеристик. Существуют два основных метода: физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Каждый метод имеет свои преимущества и области применения.

Метод PVD основан на испарении материала покрытия и его последующем осаждении на поверхность пластины в вакуумной камере при температуре 400-500°C. Этот процесс позволяет получать тонкие покрытия толщиной 1-5 мкм с отличной адгезией и однородной структурой. PVD-покрытия обладают острой режущей кромкой и применяются для инструментов, требующих высокой точности обработки.

Метод CVD осуществляется при более высоких температурах 900-1100°C путем химической реакции газообразных реагентов на поверхности пластины. Данная технология обеспечивает получение более толстых покрытий 5-15 мкм с повышенной износостойкостью. CVD-покрытия характеризуются высокой твердостью и применяются для тяжелых условий обработки с большими механическими нагрузками.

Современные многослойные покрытия сочетают преимущества различных материалов и методов нанесения. Например, система TiCN/Al2O3/TiN включает твердый карбонитридный слой для износостойкости, оксидный слой для термозащиты и поверхностный нитридный слой для снижения трения. Такие покрытия обеспечивают оптимальное сочетание твердости, вязкости и термостойкости.

Выбор пластин для различных материалов

Правильный выбор твердосплавной пластины зависит от свойств обрабатываемого материала, требуемого качества поверхности и производительности обработки. Каждый класс материалов требует специфического подхода к выбору сплава, покрытия и геометрии пластины.

Для обработки углеродистых и низколегированных сталей рекомендуются пластины группы P (синий цвет маркировки) с содержанием кобальта 6-15%. Оптимальными являются покрытия TiN или TiCN, обеспечивающие хороший баланс износостойкости и вязкости. Положительная геометрия передней поверхности снижает силы резания и предотвращает наростообразование.

Нержавеющие стали требуют применения пластин группы M (желтый цвет) с острой режущей кромкой и покрытиями AlCrN или TiAlN. Эти материалы обладают низкой теплопроводностью и склонностью к налипанию, поэтому необходимы покрытия с низким коэффициентом трения и высокой химической инертностью.

Чугуны обрабатываются пластинами группы K (красный цвет) с повышенным содержанием карбида вольфрама. Абразивные свойства чугуна требуют применения твердых покрытий типа Al2O3 или многослойных систем. Отрицательная геометрия обеспечивает прочность режущей кромки при работе с включениями и неоднородной структурой материала.

Рекомендации по применению

Эффективное использование твердосплавных пластин требует комплексного подхода к выбору режимов резания, геометрии инструмента и условий обработки. Производительность и экономическая эффективность обработки зависят от правильного сочетания всех факторов технологического процесса.

При выборе режимов резания необходимо учитывать рекомендации производителя пластин, характеристики станка и требования к качеству обработки. Скорость резания должна соответствовать термостойкости покрытия и твердости сплава. Подача определяется требуемой шероховатостью поверхности и прочностью режущей кромки. Глубина резания ограничивается мощностью станка и жесткостью технологической системы.

Система охлаждения играет важную роль в обеспечении стойкости инструмента и качества обработки. Для большинства операций рекомендуется обильная подача СОЖ для отвода тепла и смыва стружки. При использовании современных покрытий с высокой термостойкостью возможна сухая обработка, что упрощает технологический процесс и снижает затраты.

Контроль износа пластины позволяет оптимизировать время замены и предотвратить критический износ, ведущий к ухудшению качества обработки. Основными критериями являются износ по задней поверхности, лунковый износ, сколы и трещины. Своевременная замена пластины обеспечивает стабильное качество продукции и предотвращает повреждение заготовки.