Пластина токарная: как подобрать для точения металла

Пластина токарная подбирается одновременно под державку, материал заготовки и конкретную операцию. Совпадения формы или первых букв маркировки недостаточно: необходимо проверить задний угол, размер, толщину, радиус при вершине, исполнение режущей кромки и сплав. Ошибка в одном из этих параметров может сделать пластину несовместимой с державкой либо изменить условия резания.

Для сменных режущих пластин применяется система обозначений ISO 1832. Она позволяет определить основные конструктивные характеристики по маркировке. Отдельно учитывается группа обрабатываемого материала, характер операции и геометрия стружколома. Поэтому подбор токарных пластин выполняют последовательно, а не только по названию серии или цене.

Содержание

1. Как устроена токарная пластина и что определяет её применимость

2. Как выбрать форму и конструкцию токарной пластины

3. Как подобрать пластину по материалу заготовки

4. Как выбрать пластину по операции точения

5. Алгоритм подбора токарной пластины

6. FAQ по подбору токарных пластин

Как устроена токарная пластина и что определяет её применимость

Сменная пластина, державка и режущая система

Сменная токарная пластина работает как часть инструментальной системы. Державка задаёт положение пластины относительно детали, способ её базирования и крепления. Пластина определяет форму режущей части, радиус при вершине, свойства режущего материала и геометрию формирования стружки.

Поэтому запрос «пластина для токарного резца» нельзя свести к выбору подходящего внешнего размера. Посадочная поверхность, форма, задний угол и способ фиксации должны соответствовать конструкции державки.

Сменные пластины с механическим креплением необходимо отличать от напайных твердосплавных пластин. В первом случае режущий элемент устанавливается в подготовленное гнездо и после износа поворачивается на следующую режущую кромку либо заменяется. Напайная пластина соединяется с корпусом резца пайкой и относится к другой конструкции инструмента.

Для станков с ЧПУ действуют те же требования совместимости. Токарная пластина на ЧПУ станок не является отдельным классом пластин: выбор определяется державкой, операцией, материалом детали и условиями обработки.

Какие характеристики закодированы в обозначении ISO

Система ISO 1832 позволяет описать конструкцию пластины последовательностью букв и цифр. Например, в обозначении CNMG первая буква указывает ромбическую форму с углом при вершине 80°, вторая – задний угол 0°. В обозначении SNMG первая буква указывает квадратную форму с углом 90°, а вторая также соответствует заднему углу 0°.

Следующие позиции обозначения позволяют определить класс точности, конструктивное исполнение, размер, толщину и радиус при вершине. После основной части маркировки производитель обычно добавляет собственное обозначение стружколомающей геометрии и сплава.

Поэтому CNMG 120408 и CNMG 120404 относятся к одной серии и одному размеру, но имеют разные радиусы при вершине: 0,8 и 0,4 мм. Это уже влияет на прочность вершины, составляющие силы резания и формируемую поверхность.

Маркировка сплава требует отдельной проверки по каталогу производителя. В отличие от основной ISO-маркировки пластины, обозначения твердосплавных сплавов и стружколомов разных производителей не являются единой универсальной системой.

Почему одинаковая форма ещё не означает взаимозаменяемость

Две ромбические пластины могут иметь одинаковый угол при вершине, но разный задний угол. Например, CNMG и CCMT имеют форму C с углом 80°, но CNMG относится к негативной конструкции с задним углом 0°, а CCMT имеет положительный задний угол 7°.

Из-за этого пластины требуют разных посадочных условий. Устанавливать CCMT вместо CNMG только потому, что обе пластины ромбические, нельзя.

То же относится к сериям DNMG и DCMT. Обе имеют ромбическую форму с углом при вершине 55°, однако отличаются задним углом и конструкцией посадки.

При заказе пластинки для токарных резцов необходимо сверять полное обозначение. Форма является первым фильтром, а не окончательным критерием совместимости.

Как выбрать форму и конструкцию токарной пластины

Ромбические, квадратные, треугольные, тригональные и круглые пластины

Форма определяет угол при вершине, количество доступных режущих кромок и возможность подвести инструмент к уступу или профилю.

Ромбические пластины C имеют угол при вершине 80°. Такая форма сочетает относительно прочную вершину с возможностью продольного и поперечного точения. К этой группе относятся CNMG, CCMT и CCGT.

Ромбическая форма D имеет угол 55°. DNMG и DCMT дают больше пространства между нерабочей стороной пластины и поверхностью детали по сравнению с формой C. Это полезно при профильном точении и обработке участков, куда пластиной с углом 80° подойти невозможно.

Форма V имеет угол при вершине 35°. Она обеспечивает ещё большую доступность при профильной обработке, но более острый угол вершины означает меньший объём материала, поддерживающего режущую кромку. Поэтому выбор между C, D и V связан не только с геометрией детали, но и с требуемой прочностью вершины.

Квадратные пластины S имеют угол 90°. Негативная квадратная SNMG при двустороннем исполнении позволяет использовать до восьми рабочих положений режущей кромки, если это допускают геометрия стружколома и державка.

Треугольные пластины T имеют три вершины с углом 60°. У двусторонней негативной конструкции число доступных рабочих положений может достигать шести.

Тригональная форма W содержит три вершины с углом 80°. За счёт сочетания угла 80° и трёх вершин на сторону WNMG используется в распространённых схемах наружного точения.

Круглая токарная пластина R не имеет фиксированного угла при вершине. Режущая кромка представляет собой окружность, поэтому такие пластины применяют там, где требуется прочная кромка, профильное точение или возможность индексировать пластину вокруг оси.

Положительные и негативные пластины

Негативная токарная пластина имеет задний угол 0° в собственной геометрии. К таким исполнениям относятся CNMG, SNMG, DNMG, TNMG и WNMG.

При установке в державку необходимый рабочий задний угол создаётся положением пластины. Такая конструкция позволяет выпускать двусторонние исполнения и использовать режущие кромки с обеих сторон.

Положительная пластина имеет конструктивный задний угол. Например, у CCMT и DCMT он составляет 7°. У VBMT задний угол составляет 5°.

Положительная геометрия уменьшает площадь поперечного сечения около режущей кромки, но позволяет получить более свободное резание. Поэтому подобные пластины востребованы при внутреннем точении, обработке деталей с меньшей жёсткостью и операциях, где требуется снизить составляющие силы резания.

Негативные пластины дают больше материала под режущей кромкой и позволяют использовать двустороннюю конструкцию. Это делает их удобными для производительного наружного точения при достаточной жёсткости станка, детали и державки.

Угол при вершине, задний угол и доступность зоны обработки

Чем меньше угол при вершине, тем легче подвести режущую часть к сложному профилю. Одновременно уменьшается объём материала, поддерживающего вершину.

Угол 90° у квадратной пластины даёт прочную вершину, но ограничивает возможность профильной обработки. Угол 80° у форм C и W является промежуточным решением для распространённых токарных операций. Угол 55° формы D и 35° формы V обеспечивает большую доступность при обработке контуров.

Поэтому токарная пластина квадратная и токарная пластина круглая решают другие задачи, чем ромбическая пластина с острым углом.

При выборе необходимо учитывать и державку. Именно сочетание формы пластины и ориентации её гнезда формирует положение рабочей режущей кромки относительно детали.

Размер пластины, толщина и радиус при вершине

После выбора формы проверяют размер, толщину и радиус при вершине. Эти характеристики нельзя выбирать независимо от державки: гнездо рассчитано на определённое исполнение пластины.

Радиус при вершине влияет на прочность режущей части и геометрическую составляющую шероховатости. Распространённые значения для токарных пластин – 0,2, 0,4, 0,8 и 1,2 мм, но конкретные исполнения зависят от серии.

При одинаковой подаче увеличение радиуса уменьшает теоретическую высоту микронеровностей. Для идеальной геометрической модели точения высота профиля приблизительно пропорциональна квадрату подачи и обратно пропорциональна радиусу при вершине. Поэтому увеличение подачи в 2 раза повышает геометрическую составляющую высоты неровностей приблизительно в 4 раза, если остальные условия не меняются.

Однако выбирать максимальный радиус только ради качества поверхности неправильно. С увеличением радиуса возрастает длина одновременно работающего участка кромки и радиальная составляющая силы. На детали с небольшим диаметром, длинном вылете или недостаточной жёсткости это повышает вероятность вибрации.

Как подобрать пластину по материалу заготовки

Пластины для обработки стали

Для классификации режущих материалов применяют группы обрабатываемых материалов. Стали относятся к группе P.

При обработке стали формируется сливная или сегментированная стружка в зависимости от марки, состояния заготовки и режима. Для стабильного точения важны износостойкость твердосплавного сплава и работа стружколома.

Пластина твердосплавная для точения стали выбирается не просто по маркировке P. Один сплав может быть рассчитан на устойчивое непрерывное резание, другой – на условия с повышенной ударной нагрузкой. Стружколомающая геометрия также должна соответствовать характеру операции.

Поэтому запрос «токарные пластины для обработки стали» требует уточнить как минимум операцию, державку, маркировку материала детали и состояние поверхности заготовки.

Пластины по нержавеющей стали

Нержавеющие стали относятся к группе M. Для них характерны вязкая стружка, склонность части марок к наклёпу и повышенное тепловыделение около режущей кромки.

Пластина токарная по нержавейке должна обеспечивать контролируемое резание без избыточного упрочнения поверхностного слоя. Здесь особенно важны острота режущей кромки, геометрия передней поверхности и соответствующий сплав.

Использование геометрии, рассчитанной прежде всего на стабильное точение обычной стали, не всегда даёт такой же результат на нержавеющей стали. Даже при одинаковой форме и размере пластины производитель может выпускать разные стружколомы и сплавы для групп P и M.

Пластины по чугуну

Чугун относится к группе K. Его обработка отличается характером стружкообразования и абразивным воздействием включений.

При стабильном точении серого чугуна приоритет смещается к износостойкости режущего материала и прочности кромки. При наличии литейной корки, прерывистого резания или дефектов поверхности дополнительно возрастает механическая нагрузка.

Поэтому токарные пластины по чугуну выбирают с учётом не только марки материала, но и состояния наружного слоя заготовки.

Пластины по алюминию и цветным металлам

Алюминий и другие цветные металлы относятся к группе N. Для алюминиевых сплавов часто применяют острые режущие кромки и полированные передние поверхности, которые уменьшают склонность материала налипать на инструмент.

Для таких операций используются, например, геометрии CCGT, DCGT, VCGT и TCGT. Однако буквенное обозначение серии само по себе не гарантирует назначение для алюминия: необходимо проверить конкретную геометрию и режущий материал.

Токарные пластины по алюминию могут изготавливаться из мелкозернистого твёрдого сплава без покрытия. Для серийной обработки цветных металлов также применяются пластины с поликристаллическим алмазом.

Пластины для титана и жаропрочных материалов

Титановые и жаропрочные сплавы относятся к группе S. Для них характерна высокая тепловая нагрузка непосредственно в зоне контакта с режущей кромкой.

Тепло хуже отводится в стружку и заготовку, чем при обработке многих конструкционных сталей. Поэтому повышаются требования к термостойкости режущего материала и состоянию кромки.

Пластины для закалённой стали

Закалённые стали относятся к группе H. По мере увеличения твёрдости материала возрастает нагрузка на режущую кромку и меняется рациональный выбор режущего материала.

Кроме твёрдого сплава, для точения закалённых сталей применяются режущая керамика и кубический нитрид бора. Выбор определяется твёрдостью детали, стабильностью припуска, наличием прерываний и требованиями к поверхности.

Как выбрать пластину по операции точения

Пластины для наружного и внутреннего точения

При наружном точении жёсткость инструментальной системы обычно выше, поскольку державка имеет сравнительно небольшое отношение вылета к сечению.

Для внутреннего точения расточная державка ограничена диаметром отверстия. При увеличении вылета возрастает чувствительность системы к радиальной силе и вибрациям. По этой причине при растачивании часто применяют положительные пластины и геометрии с более свободным резанием.

Пластина для наружного точения и пластина для расточной державки могут относиться к одной форме, но использовать разные конструкции и геометрии. Подбор начинают с конкретной державки, а не с желания применить одну пластину для всех операций.

Черновое точение

При черновой обработке снимается основной припуск, поэтому режущая кромка должна выдерживать механическую и тепловую нагрузку.

Для стабильного наружного точения часто применяют негативные двусторонние пластины CNMG, SNMG, WNMG и TNMG. При этом сама серия не определяет черновое назначение: внутри CNMG существуют геометрии для черновой, получистовой и чистовой обработки.

Черновая пластина обычно имеет более прочную подготовку режущей кромки и стружколом, рассчитанный на соответствующее поперечное сечение срезаемого слоя.

Поэтому запрос «черновые токарные пластины» должен уточняться по материалу детали и условиям резания.

Получистовая и чистовая обработка

При уменьшении снимаемого припуска возрастает значение остроты кромки и контроля стружки при меньшем поперечном сечении среза.

Чистовая пластина токарная должна стабильно формировать стружку в условиях, для которых рассчитана её геометрия. Слишком прочная черновая кромка при чистовом проходе может создавать большее сопротивление резанию, чем геометрия, предназначенная для малой нагрузки.

Для обработки алюминия при чистовом точении часто используются полированные положительные пластины. Для стали, нержавеющей стали и других материалов применяются собственные сочетания стружколома и сплава.

Радиус при вершине также связывают с требуемой поверхностью и жёсткостью системы. Его нельзя выбирать отдельно от подачи и конструкции детали.

Непрерывное и прерывистое резание

При непрерывном точении режущая кромка длительное время находится в контакте с материалом. Основными механизмами отказа становятся постепенный износ и тепловое воздействие.

При прерывистом резании кромка многократно входит в материал и выходит из него. К тепловой нагрузке добавяются механические удары.

Поэтому пластина, показывающая высокий ресурс при стабильном непрерывном проходе, не обязательно сохранит этот ресурс при обработке детали со шпоночными пазами, отверстиями или другими разрывами поверхности.

Для прерывистого резания повышается значение вязкости режущего материала, прочности кромки и надёжности крепления пластины.

Как стружколомающая геометрия связана с подачей и глубиной резания

Стружколом представляет собой сформированный рельеф передней поверхности. Его задача – изменить направление схода стружки, её кривизну и условия контакта с пластиной.

У одного производителя внутри одной серии CNMG могут существовать отдельные геометрии для чистового, получистового и чернового точения. У другого производителя обозначения будут другими.

Поэтому нельзя переносить обозначение стружколома одного бренда на продукцию другого бренда только по похожему буквенно-цифровому коду.

Если фактическое поперечное сечение срезаемого слоя не соответствует рабочей области геометрии, стружка может перестать контролируемо ломаться. При слишком малой нагрузке она способна сходить длинной лентой, а при чрезмерной нагрузке возрастает риск перегрузки режущей кромки.

Подачу и глубину резания для конкретного стружколома следует брать из технических данных производителя выбранной пластины.

Алгоритм подбора токарной пластины

Какие данные нужно получить до выбора пластины

До поиска по каталогу необходимо собрать исходные данные. Минимальный набор включает:

• обозначение установленной державки;

• материал заготовки и его состояние;

• наружное или внутреннее точение;

• черновую, получистовую или чистовую операцию;

• наличие непрерывного или прерывистого резания;

• требуемый профиль детали;

• размер уже применяемой пластины, если выполняется замена;

• требования к поверхности и точности.

Если известна маркировка действующей пластины, её необходимо записывать полностью, включая обозначение геометрии и сплава.

Как проверить совместимость пластины и державки

Подбор начинается с державки. Если на корпусе сохранилась маркировка, по ней определяют требуемую форму и размер пластины.

Далее последовательность такая:

1. Определить форму пластины, которую принимает державка.

2. Проверить задний угол пластины.

3. Сверить конструкцию и размер посадочного гнезда.

4. Проверить толщину пластины.

5. Определить требуемый радиус при вершине.

6. Убедиться, что пластина корректно базируется и фиксируется в державке.

7. Определить материал заготовки.

8. Выбрать подходящую стружколомающую геометрию.

9. Выбрать режущий сплав для материала и условий операции.

Если державка рассчитана на CNMG, переход на CCMT означает не замену одной ромбической пластины другой, а изменение инструментальной системы.

FAQ по подбору токарных пластин

1. Можно ли поставить пластину другого производителя в ту же державку?

Можно, если совпадают стандартизованные конструктивные параметры и пластина корректно устанавливается в гнездо державки. После этого отдельно проверяют стружколомающую геометрию и сплав. Одинаковое базовое обозначение, например CNMG 120408, подтверждает основные размеры и форму, но не означает одинаковые режущие свойства разных сплавов.

2. Чем негативная токарная пластина отличается от положительной?

У негативной пластины конструктивный задний угол составляет 0°. У положительной он больше 0°, например 7° у CCMT. Негативные пластины могут выполняться двусторонними и дают больше рабочих режущих кромок. Положительные исполнения позволяют получить более свободное резание и часто применяются там, где требуется снизить силы резания.

3. Как определить, какая пластина подходит для стали, нержавейки или чугуна?

Сначала определяют группу материала: P – сталь, M – нержавеющая сталь, K – чугун. Затем в технических данных производителя выбирают сплав и стружколомающую геометрию, предназначенные для этой группы и нужной операции. Маркировка формы пластины сама по себе материал обработки не определяет.

4. Какой радиус при вершине выбрать для чернового и чистового точения?

Радиус выбирают с учётом подачи, прочности вершины, жёсткости детали и требований к поверхности. Больший радиус повышает механическую прочность вершины и уменьшает геометрическую составляющую шероховатости при одинаковой подаче, но одновременно увеличивает радиальную нагрузку. Поэтому выбирать радиус только по принципу «для чистовой обработки меньше, для черновой больше» недостаточно.

5. Достаточно ли знать маркировку пластины, чтобы заказать полный аналог?

Для механической совместимости основной маркировки часто достаточно, если она содержит полное стандартизованное обозначение. Для технологического аналога этого недостаточно. Необходимо сравнить сплав, покрытие, подготовку режущей кромки и стружколомающую геометрию. CNMG одинакового размера от двух производителей могут устанавливаться в одну державку, но быть рассчитаны на разные материалы и условия обработки.

Заключение

Подбор токарной пластины начинается с совместимости с державкой, после чего учитываются материал детали, операция, радиус при вершине, геометрия и режущий сплав. Такой порядок позволяет отделить механически подходящую пластину от той, которая действительно рассчитана на требуемые условия обработки.