Режущий инструмент — твердосплавные пластины, геометрия, маркировка ISO

Ментальная модель: одноразовый нож с несколькими гранями

Представь нож, у которого не одно, а, например, четыре лезвия. Когда первое затупилось — поворачиваешь нож на следующую грань и режешь дальше. Когда все четыре грани отработали — нож выбрасываешь и берёшь новый. Именно так работает сменная твердосплавная пластина на станке с ЧПУ. Это значит: никаких заточек, никакого ручного подбора зазоров — только повернул, зафиксировал, продолжил работу.

Благодаря этой системе на современном ЧПУ-станке одна и та же державка может держать разные пластины: для чернового прохода, чистового, для нержавейки, для алюминия. Державка — постоянная; пластина — расходник.

Виды инструмента для ЧПУ

Токарные резцы со сменными пластинами — держатель (державка) фиксируется в резцедержателе. Пластина крепится винтом или прихватом. Типы: проходные (для продольного точения), подрезные (для торца), расточные (для внутренних отверстий), резьбовые, канавочные.

Торцевые фрезы — корпус с несколькими пластинами по периметру. Снимают широкий слой за один проход. Основной инструмент для плоскостного фрезерования.

Концевые фрезы — цилиндрический инструмент, режет боком и торцом. Для контуров, карманов, уступов. Бывают монолитные твердосплавные (HM) и со сменными пластинами (для больших диаметров).

Свёрла — для сверления отверстий. На ЧПУ часто применяют твердосплавные монолитные свёрла или свёрла со сменными пластинами (Spade drill).

Маркировка пластин по ISO 1832

Это главный стандарт, который читают все — от наладчика до инженера-технолога. Разберём на конкретном примере.

Пример: CNMG 120408

C  N  M  G  12  04  08
│  │  │  │   │   │   └── Радиус при вершине, ×10 мм → 0,8 мм
│  │  │  │   │   └────── Толщина пластины, ×10 мм → 4,76 мм (стандарт)
│  │  │  │   └────────── Длина режущей кромки, мм → 12 мм
│  │  │  └────────────── Тип крепления и геометрия стружкоотвода: G = с двумя фасками
│  │  └───────────────── Класс точности: M = средний (±0,05–0,13 мм)
│  └──────────────────── Задний угол: N = 0° (нейтральный, «негативная» пластина)
└─────────────────────── Форма: C = ромб 80°

Форма пластины (первая буква):

Задний угол (вторая буква):

Твёрдые сплавы и классификация ISO

Пластины делают из твердого сплава — смеси карбида вольфрама (WC) с кобальтом (Co). Разные пропорции и добавки дают разные свойства. По ISO твердые сплавы для металлорезания делятся на группы применения:

Это «класс применения» (application group), а не марка конкретного твердого сплава. Одному классу P соответствуют десятки конкретных марок от разных производителей.

Покрытия пластин

Современные пластины почти всегда имеют покрытие — тонкий слой (2–15 мкм), который защищает основу и увеличивает стойкость.

Геометрия режущего клина

Геометрия — это форма режущей части пластины. От неё зависит, как образуется стружка, куда уходит тепло и насколько велика нагрузка на кромку.

Передний угол γ (гамма): угол между передней поверхностью и плоскостью, перпендикулярной к обрабатываемой поверхности.

• Положительный γ (+) — острая кромка, маленькое усилие резания, хуже держит ударную нагрузку. Алюминий, нержавейка.
• Нулевой/отрицательный γ (0 / −) — прочная кромка, выдерживает удары. Черновая обработка, чугун, закалённые стали.

Задний угол α (альфа): угол между задней поверхностью и обрабатываемой плоскостью. Исключает трение задней поверхности о деталь. Обычно 5–11°.

Угол в плане χ (кси, или главный угол): угол между режущей кромкой и направлением подачи.

• χ = 90° — кромка перпендикулярна оси, меньше радиальная сила (для нежёстких деталей).
• χ = 45° — кромка под углом, усилие распределяется по оси и радиусу, хуже для тонких валов, но лучше для производительности.

Таблица: как выбрать пластину по материалу