Напайные резцы: марки сплава, ГОСТ, когда выгоднее пластин
Напайные резцы по ГОСТ 18877–18885: марки ВК8, Т15К6, Т5К10, ТТ7К12 и группы ISO, сечения державки, заточка без пережога и где они выгоднее сменных пластин.
Напайной резец устроен проще любого другого токарного инструмента: пластина твёрдого сплава припаяна к стальной державке, и на этом конструкция заканчивается. Его списывают со счетов лет тридцать, а он по-прежнему стоит в резцедержателях большинства универсальных станков и закрывает ремонт, единичные детали и всё то, ради чего не хочется заводить державку со сменными пластинами. При этом у него есть чёткая граница, за которой сборный инструмент выигрывает по всем статьям. Ниже: типы по ГОСТ и чтение обозначения, марки сплава под материал, сечение державки, заточка без пережога и где именно проходит эта граница.
Типы по ГОСТ и как читать обозначение
В стандартах напайные резцы называются «резцы токарные с пластинами из твёрдого сплава», и каждый тип закреплён за своей операцией отдельным ГОСТ. Сама напаиваемая пластина нормирована ГОСТ 2209, марки сплава идут по ГОСТ 3882.
| Тип резца | ГОСТ | Операция |
|---|---|---|
| Проходной прямой | 18877-73 | Наружное продольное точение, угол в плане чаще 45° |
| Проходной отогнутый | 18878-73 | Продольное точение и подрезка торца одним резцом, угол 45° |
| Проходной упорный | 18879-73 | Точение в упор к буртику, ступенчатые валы, угол 90° |
| Подрезной отогнутый | 18880-73 | Подрезка торцов и уступов поперечной подачей |
| Расточной для сквозных отверстий | 18882-73 | Растачивание напроход |
| Расточной для глухих отверстий | 18883-73 | Растачивание в упор к дну |
| Отрезной | 18884-73 | Отрезка заготовки, прорезка канавок |
| Резьбовой | 18885-73 | Наружная и внутренняя резьба |
Типичная строка в прайсе: «Резец проходной отогнутый 25×16×140 ВК8 2102-0055 ГОСТ 18878-73, правый». Читается так:
- 25×16 и 140: сечение державки (высота × ширина) и длина в миллиметрах.
- ВК8: марка твёрдого сплава по ГОСТ 3882.
- 2102-0055: код типоразмера из таблицы стандарта, он однозначно задаёт размеры и углы.
- ГОСТ 18878-73: тип резца и его геометрия.
- правый: исполнение, о нём ниже.
Часть поставщиков пишет сечение наоборот, шириной вперёд (16×25). Перед заказом сверьте, какое из двух чисел высота: именно она должна совпасть с резцедержателем.
Марки сплава: что под сталь, что под чугун
Ходовые марки делятся на три семейства, и разница между ними не в «качестве», а в том, какой металл они переживут. Числа в марке читаются прямо: у Т15К6 в составе 15% карбида титана и 6% кобальта, остальное карбид вольфрама; у ВК8 карбида титана нет, кобальта 8%. Чем больше кобальта, тем сплав прочнее на удар и тем ниже допустимая скорость; чем меньше, тем он твёрже и износостойче, но хрупче.
| Марка | Семейство | Группа ISO (ориентир) | Под что |
|---|---|---|---|
| ВК6 | WC + Co | K10–K20 | Чистовое и получистовое точение чугуна, цветных сплавов, неметаллов |
| ВК8 | WC + Co | K20–K30 | Черновая обработка чугуна и цветных, прерывистое резание, нержавейка и титан на невысоких скоростях |
| Т15К6 | WC + TiC + Co | P10–P20 | Чистовое и получистовое точение углеродистой и легированной стали на высокой скорости |
| Т5К10 | WC + TiC + Co | P30–P40 | Черновое точение стали, поковки с окалиной, прерывистое резание |
| ТТ7К12 | WC + TiC + TaC + Co | P40–P50 | Тяжёлая обдирка стали с ударом, литейная корка, нестабильная заготовка |
Почему ВК-сплавы не любят сталь на скорости: при высокой температуре в зоне резания вольфрамовый сплав диффундирует в стальную стружку, и на передней поверхности быстро вырабатывается лунка. Карбид титана в ТК-сплавах эту диффузию тормозит, поэтому Т15К6 держит по стали скорости, на которых ВК8 садится за минуты. Обратная сторона: карбид титана снижает прочность, и по чугуну с его короткой абразивной стружкой кромка Т15К6 выкрашивается там, где ВК8 работает спокойно. ТТ7К12 с добавкой карбида тантала самый вязкий из перечисленных; его берут не за стойкость, а за то, что он не колется на ударе.
Соответствие группам ISO ориентировочное, одна марка может перекрывать соседние индексы. Логика выбора при этом одна, она разобрана в справочнике по группам применения ISO: сначала буква по материалу, потом индекс по характеру обработки. Нержавейка формально относится к группе M, но на универсальном станке по ней чаще ставят ВК8 или ВК6М, а не титановые сплавы; режимы под неё собраны в режимах резания нержавейки.
Сечение державки под резцедержатель
Сечение задают высотой и шириной; в ГОСТ ряд такой: 16×10, 20×12, 25×16, 32×20, 40×25 мм, плюс квадратные сечения для части типов. Выбор диктует не заготовка, а станок. Вершина должна стоять строго по оси центров, а поднять её можно только подкладками: если державка выше, чем позволяет резцедержатель, резец не встанет вообще. У ходового 16К20 в резцедержатель входит державка высотой до 25 мм, поэтому на нём живут сечения 25×16 и ниже. Из допустимых берите самое крупное: жёсткость растёт с высотой резко, а вибрация на тонкой державке сколет пластину быстрее любого износа.
Подкладки нужны шлифованные и по одной-две, а не пачка полосок из чего попало: рыхлый пакет пружинит и даёт дробление. У отрезных державка узкая и высокая, чтобы лезть в прорезь и не гнуться. У расточных вместо державки оправка круглого или квадратного сечения, её диаметр ограничен отверстием, поэтому там сечение всегда компромисс с вылетом.
Правый или левый
Исполнение определяют по правилу из ГОСТ: положите правую ладонь сверху на резец пальцами к вершине. Если главная режущая кромка оказалась под большим пальцем, резец правый. Он работает при подаче от задней бабки к шпинделю, то есть в штатном направлении, и именно правые составляют основной складской ассортимент. Левый нужен, когда точить приходится от патрона к задней бабке, подрезать торец с обратной стороны или работать на станке с левым вращением.
Когда напайной выгоднее сменной пластины
Где он выигрывает у сборного инструмента:
- Единичное и ремонтное производство. Одна втулка, один вал, партия в пять штук. Напайной резец стоит примерно как одна сменная пластина, а под сборный инструмент ещё нужна державка, которая обходится в разы дороже, и под каждую форму пластины она своя.
- Универсальные станки. Сменные пластины с покрытием рассчитаны на скорости, которых старый 1К62 или 16К20 с его жёсткостью и оборотами не выдаёт: на низких скоростях покрытие и стружколом не выходят на расчётный режим, и переплата уходит впустую. Напайной ВК8 или Т5К10 здесь как раз на месте.
- Переточка и нестандартная геометрия. Севший резец затачивается на месте за десять минут, без склада пластин под каждую задачу. Фасонный профиль, галтель, редкий радиус, канавка нестандартной ширины: всё это точится в напайном резце руками, а сменной пластины такого профиля может просто не быть.
Где напайной проигрывает, и проигрывает уверенно:
- Серия. Стойкость сменной пластины с покрытием по стали в несколько раз выше, чем у переточенного напайного, и на объёме разница в цене инструмента тонет в разнице по машинному времени.
- ЧПУ. После смены пластины вершина встаёт в то же место с точностью, которую программа не замечает. После переточки геометрия и вылет меняются, резец нужно заново привязывать, а каждая привязка это простой станка.
- Стабильность. Прессованный стружколом на сменной пластине ломает стружку предсказуемо, заточенный вручную нет; на ЧПУ без оператора сливная стружка наматывается на деталь. Плюс качество пайки на дешёвых резцах гуляет, и пластина может отслоиться под нагрузкой.
Под серию и ЧПУ смотрите токарные пластины и державки, под универсальный станок и ремонт — напайные резцы. Как расшифровать код сменной пластины при переходе, разобрано в маркировке токарных пластин.
Заточка и переточка
Затачивают по трём поверхностям: главная задняя, вспомогательная задняя, передняя, затем радиус вершины и доводка. Сначала подтачивают державку под пластиной на электрокорундовом круге, чтобы сталь не выступала и не тёрлась о деталь, и только потом сам сплав. Ориентиры по углам:
| Параметр | Сталь (Т15К6, Т5К10) | Чугун (ВК6, ВК8) |
|---|---|---|
| Передний угол γ | +10…+15° по мягкой стали, 0…+5° с упрочняющей фаской по твёрдой и на ударе | +5…+10° |
| Задний угол α | 6–10° | 6–10° |
| Наклон кромки λ | 0…+5° чистовая, −5° черновая с ударом | 0…−5° |
| Радиус вершины | 0,5–1,0 мм | 0,5–1,0 мм |
Круг под твёрдый сплав бывает двух видов: зелёный карбид кремния (64С) для грубой заточки и алмазный для чистовой и доводки. Электрокорунд твёрдый сплав не берёт, он его греет. Давить на круг нельзя, резец водят по кругу без остановки, и главное правило: горячий резец не окунают в воду. Твёрдый сплав от термоудара покрывается сеткой микротрещин, а на станке кромка выкрашивается с первой стружки. Охлаждать либо обильно и непрерывно, либо не охлаждать вовсе, работая лёгким нажимом. Титановые сплавы (Т15К6 и Т5К10) проводят тепло хуже, чем ВК, и трескаются охотнее.
После переточки передней поверхности вершина опускается ниже, чем была: перед установкой заново выставьте резец по центру подкладками, а не «на глаз по прошлому разу».
Типичные ошибки
- Пережог при заточке. Самая частая причина, по которой «плохой сплав» сыпется на первой детали. Симптом: кромка выкрашивается мелкими сколами при нормальных режимах. Лечится техникой заточки, а не сменой поставщика.
- Сплав не под материал. Т15К6 по чугуну колется, ВК8 по стали на чистовой скорости выгорает лункой за считанные минуты. Марка выбирается по таблице выше, а не по тому, что лежит на верстаке.
- Большой вылет. Резец, торчащий из резцедержателя дальше полутора высот державки, вибрирует, даёт дробление и сколы. У расточных вылет ограничен глубиной отверстия, поэтому там берут оправку максимального сечения, какое лезет в отверстие.
- Резец не по центру. Выше оси уменьшается фактический задний угол, задняя поверхность трёт по детали и греется. Ниже оси уменьшается передний угол, резец «тянет» под деталь, а отрезной ниже центра оставляет пенёк и ломается на последнем миллиметре.
- Трещина в пайке. Резец, у которого пластина шатается или под ней виден тёмный шов, в работу не ставят: под нагрузкой пластина отлетит.
Что в итоге
Напайной резец не устаревший инструмент, а инструмент под свою нишу: единичное и ремонтное производство, универсальные станки без высоких скоростей, нестандартный профиль и цех, где заточник на месте. Как только появляется серия, ЧПУ и требование к повторяемости, его место занимают сменные пластины, и спорить с этим нет смысла. Выбор внутри ниши сводится к трём вещам: марка по материалу (ВК по чугуну и цветным, ТК по стали, ТТК на ударе), сечение по резцедержателю и заточка без перегрева. Держите эти три, и напайной резец отработает свою цену многократно.