Инструменты из сверхтвердых материалов (СТМ) на основе поликристалических алмазов и кубического нитрида бора.
В последние годы во всем мире растет производство и применение лезвийных режущих инструментов из синтетических сверхтвердых материалов - поликристаллических алмазов (ПКД) и кубического нитрида бора (КНБ).
Это связано с широким внедрением новых технологий обработки – высокоскоростная обработка резанием, обработка металлов в закаленном состоянии, экологически чистая сухая обработка без применения СОЖ. Инструменты из СТМ являются наиболее эффективными при обработке различных композиционных материалов, доля которых непрерывно растет, а также при обработке труднообрабатываемых алюминиевых сплавов.
Традиционно сложившаяся область применения инструмента из КНБ - это чистовая и получистовая обработка серых, высокопрочных и отбеленных чугунов, а также закаленных сталей. Инструмент из ПКД используется для обработки сплавов на основе цветных металлов, древесно-стружечных материалов, стекло- и углепластиков, других композиционных неметаллических материалов.
Благодаря своим уникальным свойствам (твердость КНБ в 3-4 раза, а ПКД в 4-6 раз выше чем у твердых сплавов) инструменты из СТМ обеспечивают повышение производительности обработки до 5 раз по сравнению с твердосплавным инструментом в основном за счет увеличения скорости резания (в некоторых случаях скорость возможно повысить до 10 раз). Лезвийным инструментом из КНБ можно обрабатывать закаленные стали и чугуны твердостью до 70 HRC, т.е. материалы которые можно было обрабатывать только шлифованием.
В ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ» разработана и стандартизирована гамма инструмента из СТМ.
Токарные, в т.ч. расточные с механическим креплением круглых, квадратных, ромбических и трехгранных пластин, предназначенные для всех видов токарной обработки. Аналогичный типаж резцов выпускается с механическим креплением вставок с напаянными пластинами из СТМ. Для растачивания (сквозных и глухих) малых отверстий (D >=3 мм) предназначены координатно-расточные резцы с напаянными пластинами из СТМ. Расточные двухзубые регулируемые головки изготавливаются для расточки отверстий от 58 до 130 мм. Головки оснащаются квадратными или круглыми пластинами.
Создана полная гамма торцовых фрез с пластинами из СТМ. В диапазоне диаметров 20…63 мм фрезы изготавливаются хвостовыми. Они оснащаются круглыми и ромбическими пластинами для обработки открытых и ступенчатых поверхностей соответственно. Нерегулируемые насадные торцовые фрезы изготавливаются в диапазоне диаметров 80…160 мм и оснащаются круглыми, квадратными и ромбическими пластинами. В этих фрезах, как и во всех остальных фрезах больших диаметров, использован кассетный принцип конструкции, позволяющий на одном корпусе (путем смены кассет) использовать пластины различных форм, размеров и даже варьировать их геометрические параметры.
Торцовые фрезы с осевой регулировкой кассет охватывают диапазон диаметров 125…800 мм. Осевое регулирование кассет производится с помощью клиновых сухарей. Конструкция позволяет обеспечить торцовое биение режущих кромок пластин в пределах 0,005 мм. Существует модификация этих фрез, позволяющая использовать в одном корпусе пластины не только из СТМ, но и из режущей керамики и твердого сплава.
Разработаны фрезы с осевой и радиальной регулировкой D 160…630 мм и конструкция фрез с осевой, радиальной и угловой регулировкой кассет. Угловая регулировка кассет нужна при использовании режущих пластин с зачистными кромками, которые должны быть ориентированы строго параллельно обрабатываемой поверхности.
Данные конструкции фрез обеспечивают осевое биение режущих кромок пластин в пределах 0,005 мм, радиальное – 0,01 мм и точность расположения зачистных кромок +-2'.
При работе на высокоскоростном оборудовании встает проблема уменьшения массы металлоемкого инструмента, такого как торцовые фрезы. С этой целью институтом были разработаны торцовые фрезы с облегченными корпусами из стали и легких сплавов благодаря чему общий вес фрез удалось уменьшить более чем в 2 раза.
Обладая высококвалифицированными специалистами и необходимым оборудованием ОАО «ВНИИИНСТРУМЕНТ» может разработать и изготовить любые специальные конструкции и типоразмеры инструментов из СТМ. Многолетний опыт внедрения данного инструмента позволяет сотрудникам института оказать любое консультативное содействие.
