ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ

Уважаемые читатели, центральная тема нашего номера - металлорежущий инструмент и оборудование. Предлагаем Вам краткий обзор отечественного рынка этого вида инструмента и его производителей.

На российском рынке сегодня достаточно широко представлен как отечественный, так и импортный металлорежущий инструмент. Среди производителей России и стран ближнего зарубежья хорошо известны инструментальные заводы: «Фрезер», Томский, Свердловский, Сестрорецкий, Воткинский, Киржачский, Владивостокский, Белгородский, Йошкар-Олинский, Минский, Винницкий, Харьковский инструментальный, Кировоградский завод твердых сплавов и др. Данные предприятия выпускают либо весь спектр металлорежущего инструмента, либо определенное направление в инструментальной линии. Остановимся на основных наименованиях, области применения и материалах, из которых производится металлорежущий инструмент.

Основные позиции металлорежущего инструмента, выпускаемого отечественными заводами - сверла спиральные с ц/хв (цилиндрическим хвостовиком) по ГОСТ 8034-75, ГОСТ 10902-77, ГОСТ 17274-71, ГОСТ 22735-77; сверла спиральные с к/хв (коническим хвостовиком) по ГОСТ 10903-77; фрезы для нарезания зубчатых колес; фрезы червячные мелкомодульные ГОСТ 10331-81; фрезы червячные чистовые однозаходные цельные для цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем ГОСТ 9324-80; фрезы дисковые зуборезные мелкомодульные ГОСТ 13838-68; фрезы торцевые различных модификаций; фрезы концевые и специальные; плашки; метчики; развертки; зенковки; резьбообразующий инструмент; пластины твердосплавные сменные и инструмент с механическим креплением сменных пластин и др.

Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком по области применения подразделяются на инструмент:

Сверла спиральные с ц/хв общего назначения изготавливаются по ГОСТ 4010; 10902; 886; 12122 и предназначены для сверления отверстий в сталях повышенной твердости 159 : 229 НВ, углеродистых и легированных сталях твердостью 179 : 321 НВ, углеродистых и инструментальных сталях твердостью 179 : 269 НВ, серых и ковких чугунах твердостью 170 : 210 НВ.

Сверла изготавливаются различными методами: врезным шлифованием из цельных, окончательно обработанных заготовок (диаметр заготовок от 0,5 до 13 мм, класс точности А1) с вышлифованным профилем; из заготовок, полученных продольно-винтовым прокатом (для сверл по ГОСТ 4010; 10902, класс точности В). Материал, используемый для изготовления - быстрорежущая сталь Р6М5, Р6М5К5. Сверла проходят дополнительную обработку в атмосфере перегретого пара и покрываются износостойким покрытием TiNO₃.

Сверла спиральные с ц/хв для обработки легких сплавов изготавливаются по ТУ 3912.001.00223131-96 и предназначены для сверления отверстий в алюминии, алюминиевых деформируемых и литейных сплавах, в меди и ее сплавах, в цинковых и магниевых сплавах на универсальном оборудовании, специальных станках, станках с ЧПУ и автоматических линиях. Класс точности сверл - А. Сверла для обработки легких сплавов отличаются углом при вершине (140 град.) и углом наклона винтовой линии (40 град.), а также наличием подточки перемычки. Материал - быстрорежущая сталь Р6М5.

Сверла для обработки трудно обрабатываемых сталей и сплавов изготавливаются по ТУ 3912.195.00223131-95. Данные сверла предназначены для сверления отверстий в коррозионно-стойких сталях, жаропрочных и жаростойких сталях и сплавах, легированных высокопрочных конструкционных сталях на универсальном оборудовании, специальных станках, станках с ЧПУ и автоматических линиях. Сверлами можно сверлить отверстия глубиной более 4 диаметров без вывода сверла из отверстия для удаления стружки. Сверла имеют класс точности А. Канавки и спинки таких сверл формируются методом вышлифовки цельных заготовок. Угол наклона при вершине - 130 град., угол наклона винтовой линии - 40 град., имеется подточка перемычки. Сверла изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5К5.

Сверла для обработки титановых сплавов (ТУ 3912.195.00223131-95) предназначены для сверления отверстий в титановых сплавах на универсальном оборудовании, специальных станках, станках с ЧПУ, автоматических линиях. Такие сверла предназначены для выполнения работ с повышенной точностью. Канавки и спинки сверл производятся методом вышлифовки цельных заготовок. Сверла для обработки титановых сплавов имеют угол при вершине - 130 град., угол наклона винтовой линии - 40 град. и подточку перемычки. Материал: быстрорежущая сталь Р6М5. Покрыты износостойким покрытием TiNO₃.

Ступенчатые сверла для обработки отверстий под метрическую резьбу и под винты с цилиндрической головкой изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5 и проходят обработку в атмосфере перегретого пара.

Сверла спиральные с коническим хвостовиком представлены:

Сверла спиральные с к/хв общего назначения предназначены для сверления отверстий в сталях повышенной и высокой обрабатываемости твердостью 159 : 229 НВ, углеродистых и легированных сталях твердостью 179 : 321 НВ, углеродистых и инструментальных сталях твердостью 179 : 269 НВ, серых и ковких чугунах твердостью 170 : 210 НВ. Сверла изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5, подвергаются обработке в атмосфере нагретого пара. Изготавливаются методами: фрезерования - диаметр 6 : 70 мм; из заготовок, полученных продольно-винтовым прокатом - диаметр 6 : 23 мм; из прессованных заготовок - диаметр 21 : 50 мм.

Ступенчатые сверла для обработки отверстий под метрическую резьбу и под винты с цилиндрической головкой изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5 и подвергаются обработке в атмосфере перегретого пара.

Следующая позиция, на которой мы остановимся - развертки ручные, машинные с ц/хв и к/хв, котельные машинные, конические с конусностью 1:50.

Для изготовления разверток используется быстрорежущая сталь Р6М5 и инструментальная легированная сталь 9ХС. Этот вид инструмента имеет классы точности Н7, Н8, Н9.

Развертки цилиндрические машинные и ручные с цилиндрическим и коническим хвостовиком предназначены для обработки отверстий с допусками по 6 : 11 квалитетам в деталях из углеродистой, конструкционной и легированной стали твердостью 163 : 229 НВ, серых и ковких чугунах твердостью 120 : 229 НВ. Изготавливаются развертки чистовые по ГОСТ 13779-77, с припуском под доводку - по ГОСТ 11173-76.

Развертки машинные котельные, с конусностью 1:10 с левыми винтовыми канавками и коническим хвостовиком предназначены для обработки отверстий под заклепки в котельных листах, а также для корабельных и мостовых работ. Изготавливаются из быстрорежущей стали 9ХС.

Развертки конические с конусностью 1:50 делятся на: ручные с цилиндрическим хвостовиком; машинные с коническим хвостовиком, и предназначены для обработки отверстий под конические штифты. Они могут быть с прямыми или винтовыми канавками. Изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5, инструментальной легированной стали 9ХС.

Зенковки конические с ц/хв и с к/хв различаются углом при вершине, который бывает 60, 90 и 120 град. Предназначены зенковки для снятия фасок в центровых отверстиях, а также для обработки заусенцев на прямолинейных участках изделий. Изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5.

Рассмотрим еще одну позицию металлорежущего инструмента - метчики. Данный инструмент предназначен для нарезания метрической резьбы по ГОСТ 24705-81 в изделиях из стали с пределом прочности до 800 Н/мм², латуни, отожженного чугуна. Изготавливаются метчики из быстрорежущей стали Р6М5 и покрываются износостойким покрытием TiNO₃. Имеют класс точности 1, 2, 3.

По области применения метчики подразделяются на машинные для метрической резьбы; машинно-ручные для метрической резьбы; гаечные для метрической резьбы; машинно-ручные для трубной цилиндрической резьбы; машинно-ручные для трубной конической резьбы; машинно-ручные для дюймовой конической резьбы.

Для нарезания метрической резьбы в изделиях из вязких (алюминий, медь, мягкая сталь) и труднообрабатываемых материалов, таких как, жаропрочные стали, титановые сплавы, применяются метчики с шахматным расположением зубьев. В зависимости от назначения метчики изготавливаются в нескольких вариантах: комплектные - из двух или трех штук, одинарные - для нарезания резьбы в сквозных и глухих отверстиях. Кроме того, метчики могут иметь винтовую стружечную канавку, которая выполняется методом вышлифовки. Благодаря канавке улучшается отвод стружки в процессе работы, при этом стружка не скапливается на режущей части, что уменьшает вероятность заклинивания и поломки метчика. Это особенно важно при нарезании резьбы в автоматическом режиме, на станках с ЧПУ и станках типа "обрабатывающий центр".

Для нарезания метрической резьбы по ГОСТ 24705-81 в сквозных отверстиях в деталях из жаропрочной, коррозионной стали и титановых сплавов применяются цельные твердосплавные метчики. Такие метчики изготавливаются из твердого сплава марок ВК6М, ВК1-ОМ, ВК 10, со шлифованным профилем резьбы, класс точности - 1 и 2. Метчики цельные твердосплавные обеспечивают получение метрической резьбы 6-ой степени точности. Поставляются комплектом из трех штук.

Плашки круглые предназначены для нарезания метрической резьбы по ГОСТ 24705-81 и трубной цилиндрической резьбы по ГОСТ 6357-81 в изделиях из стали с пределом прочности до 800 Н/мм², латуни, отожженного чугуна. Плашки применяются как при ручных слесарных работах, так и на токарных станках. Плашки изготавливаются из быстрорежущей легированной стали 9ХС, ХВСГ.

Одна из важнейших позиций металлорежущего инструмента - фрезы выпускаются в нескольких вариантах. Прежде всего, остановимся на следующих позициях: фрезы шпоночные с ц/хв и к/хв; фрезы концевые с ц/хв и к/хв.

Шпоночные фрезы предназначены для обработки шпоночных пазов по ГОСТ 23360-78. Изготавливается инструмент из стали Р6М5, дополнительный вид обработки - нанесение износостойкого покрытия TiNO₃.

Концевые фрезы по ГОСТ 17025-71 предназначены для фрезерования пазов, уступов и фрезерования по контуру изделий из цветных металлов, конструкционных, углеродистых и низколегированных сталей, а также изделий из инструментальных сталей с пределом прочности до 1000 Н/мм². В зависимости от числа зубьев концевые фрезы могут быть двух типов: тип 1 - с нормальным зубом, тип 2 - с крупным зубом. Концевые фрезы изготавливают из быстрорежущей стали Р6М5, выпускаются также с износостойким покрытием TiNO₃.

Фрезы отрезные и прорезные предназначены для работ по сталям средней твердости и чугуну на фрезерном универсальном и автоматизированном оборудовании, в том числе на станках с ЧПУ. Инструмент изготавливается из быстрорежущей стали Р6М5 в трех вариантах: с мелким, средним и крупным зубом.

Кроме того, для обработки цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем, с углом профиля 20 град., с исходным контуром по ГОСТ 13755-81, предназначены фрезы червячные чистовые однозаходные. Изготавливается данный инструмент из быстрорежущей стали Р6М5, возможно нанесение износостойкого покрытия TiNO₃.

Фрезы червячные цельные предназначены для нарезания зубьев звездочек по ГОСТ 591-69 и однорядным и многорядным приводным роликовым и втулочным цепям по ГОСТ 13568-75 и ГОСТ 21834-87. Изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5. Могут покрываться износостойким покрытием TiNO₃.

Фрезы дисковые зуборезные модульные предназначены для обработки цилиндрических зубчатых колес с эвольвентным профилем, с углом профиля 20 град., с исходным контуром по ГОСТ 13755-81. Фрезы поставляются как комплектами (наборами), так и отдельными номерами. Набор из 8 фрез рекомендуется для зубчатых колес с модулем до 8 мм включительно. Комплект из 15 фрез рекомендуется для зубчатых колес с модулем свыше 8 мм. Фрезы изготавливаются из быстрорежущей стали Р6М5.

Следующая позиция, о которой необходимо упомянуть - металлорежущий инструмент с механическим креплением сменных многогранных пластин.

Сверла с механическим креплением сменных многогранных пластин предназначены для сверления отверстий на станках с ЧПУ, автоматических линиях и агрегатных станках, удовлетворяющих установленным для них нормам точности и жесткости, с мощностью привода 7 : 30 кВт. Радиальная жесткость системы "станок-приспособление-инструмент-деталь" должна быть не менее 8000 : 15000 Н/мм², в зависимости от диаметра сверла. Сверла выпускаются с цилиндрическим хвостовиком, имеют внутренний подвод смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и оснащены фиксируемыми винтами двумя пластинами с центральным отверстием. Применение сверл позволяет получать не только отверстия номинального размера, но и производить растачивание при радиальном смещении сверла, а также зенкерование. Большим преимуществом является возможность сверления при засверловке по косой, выпуклой или вогнутой поверхности. При использовании сверл с твердосплавными пластинами, производительность возрастает в 2 : 2,5 раза по сравнению со стандартными сверлами из быстрорежущей стали.

Сверла с механическим креплением сменных многогранных пластин подразделяются на:

В качестве смазочно-охлаждающей жидкости при работе сверл применяется 5% раствор в воде эмульсола (ГОСТ 1975-75) с расходом 20 : 60 л/мин и давлением 0,2 МПа. СОЖ в виде струй отражается от дна отверстий, охлаждает режущие кромки и транспортирует стружку по стружечным канавкам.

Как уже было сказано, использование сменных многогранных пластин значительно увеличивает производительность инструмента, чем обусловлено расширение области его применения. Кроме сверл, сменные многогранные пластины используются во фрезах, а также в резцах.

Для изготовления режущего инструмента в настоящее время применяют различные материалы: инструментальные углеродистые и легированные стали, быстрорежущие стали, твердые сплавы, минералокерамику, синтетические сверхтвердые материалы.

Инструментальные углеродистые стали обозначены буквой У, за которой следует цифра, характеризующая процентное содержание углерода в стали, деленное на десять, например, сталь У10 содержит 1% углерода. Марка высококачественной стали с пониженным содержанием примесей содержит в своем обозначении букву А, например, сталь У10А.

Инструментальные легированные стали обозначаются цифрой, характеризующей содержание углерода в десятых долях (если цифра отсутствует, содержание углерода 1%), за которой следуют буквы, соответствующие легированным элементам (Х - хром. С - кремний, Г - марганец, В - вольфрам, Ф - ванадий), и цифры, обозначающие содержание элемента в процентах.

Быстрорежущие стали обозначаются буквами, соответствующими карбидообразующим и легирующим элементам (В - вольфрам, М - молибден, Ф - ванадий, А - азот, К - кобальт, Т - титан, Ц - цирконий). За буквой следует цифра, обозначающая среднее содержание элемента в процентах (содержание хрома до 4% в обозначениях марок не указывается). Цифра, стоящая в начале обозначения стали, указывает содержание углерода в десятых долях процента. Например, сталь марки 11Р3АМ3Ф2 содержит 1,1%С, 3%W, 3%Mo, 2%V. По производительности инструмента быстрорежущие стали делятся на три группы: нормальной, повышенной и высокой производительности.

Кроме отечественных производителей, на российском рынке представлена продукция ряда зарубежных фирм, таких как NAREX (Чехия), SGS (США), RISS (Франция), SANDVIK (Швеция), TITEX PLUS (Германия, фирма входит в концерн SANDVIK), KENNAMETAL HERTEL (Германия).

Фирма NAREX выпускает метрический резьбонарезной инструмент, инструмент стандартов Withworth, UNC и UNF - метчики, плашки, ступенчатые сверла, зенковки, резьбонарезные наборы различной комплектации, воротки и плашкодержатели. Вся продукция изготавливается из высококачественной стали марок NO, HSS, HSSE.

Фирма SGS представляет в России метрический монолитный твердосплавный инструмент: фрезы концевые, по стандартам DIN; роутеры по дереву и стеклопластику; бор-фрезы; сверла и сверла центровочные (DIN 338), 2-х и 3-перьевые, прямозубые (DIN 6539); развертки. Инструмент выполнен с нанесением износостойкого покрытия Ti-NAMITE.

Компания RISS предлагает сверла с ц/хв и к/хв, сверла двухсторонние, центровочные и ступенчатые, наборы сверл различной комплектации, зенковки, метчики ручные и машинно-ручные, плашки машинные, плашкодержатели, резьбонарезные наборы. Инструмент изготавливается из стали HSS. Сверла соответствуют стандартам DIN 338 и DIN 345 (аналоги ГОСТ-10902-77 и ГОСТ 10903-77).

Фирма TITEX PLUS производит сверла из быстрорежущей стали с ц/хв и к/хв обычного исполнения и легированные кобальтом, метчики и плашки, зенкеры и зенковки, концевые фрезы из быстрорежущей стали и твердых сплавов, широкий ассортимент сверл, патроны внутреннего подвода СОЖ и многое другое. Инструмент изготавливается из стали HSS с покрытием TIN, TINCN стандартов DIN, UNC, UNF, NPT, BSW, Pg.

Концерн KENNAMETAL HERTEL по объему продаж занимает второе место в Европе и владеет 19 заводами, расположенными во многих станах мира. Концерн производит продукцию из твердых сплавов: цельные сверла, фрезы и пластины, пластины из керметов и различных видов керамики, сверла с механическим креплением сменных многогранных пластин, инструмент для токарных станков, модульные сверла KSFM, концевые фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин, торцевые фрезы с пластинами FIX-Perfect, «кукурузные» фрезы, по своей конструкции и области применения являющиеся переходными между торцевыми и концевыми фрезами. Концевые твердосплавные фрезы выпускаются диаметром от 6 до 25 мм с тремя различными геометриями режущей части - MDR, HDR и SFR. Геометрия MDR позволяет производить обработку нелегированных, легированных, нержавеющих и закаленных сталей, обработку чугуна. НDR - для обработки сплавов на базе никеля, хрома, титановых сплавов и др. труднообрабатываемых материалов. Геометрия SFR - для обработки алюминия, цветных металлов и легких сплавов.

Кроме того, концерн производит дисковые, отрезные и прорезные фрезы с механическим креплением сменных многогранных пластин и др.

Необходимо отметить высококачественный профессиональный инструмент фирмы SANDVIK. Бор-фрезы SANDVIK предназначены для выравнивания заготовок неправильной формы, для доводки внутренних поверхностей в полостях ограниченного размера. Для изготовления данного инструмента используются два вида материала - твердые сплавы и быстрорежущая сталь. Твердосплавные бор-фрезы предназначены для использования на мощных станках, работающих на скоростях свыше 15000 об/мин. для обработки материалов твердостью до 650 HВ.

Фрезы, изготовленные из быстрорежущей стали, предназначены, в первую очередь, для обработки мягкой стали, бронзы, латуни и т.д.

Бор-фрезы классифицируются по типам насечки на четыре основных группы: тонкая, средняя, грубая и обдирочная (в частности, насечка для обработки алюминия). Фрезы с тонкой насечкой используются для обработки твердых материалов и для достижения высокого качества поверхностей. Исключение составляет нержавеющая сталь, для обработки которой требуется грубая насечка, обычно используемая для мягких материалов и при работе на высоких скоростях.

Кроме того, концерн SANDVIK производит промышленные кольцевые пилы с зубом VIP для точных работ, изготовленные из биметаллического полотна с закаленными зубьями из высоколегированной быстрорежущей стали. Пилы применяются для работ с самыми разными материалами - от дерева до нержавеющей стали. Кольцевые пилы с зубом СТ с твердосплавными напайками для работ по дереву, черным и цветным металлам подходят ко всем мощным ручным дрелям и сверлильным станкам. Инструмент марки SANDVIK высокоэргономичен и выполнен с традиционно высоким качеством.

В целом, можно сказать, что на отечественном рынке широко представлены основные позиции металлорежущего инструмента и оборудования отечественных и зарубежных производителей. Дорогостоящий инструмент со сменными многогранными пластинами, импортный твердосплавный инструмент, в основном, поставляется или изготавливается по заказу, что обусловлено его высокой себестоимостью.