Впервые в мире промышленное производство твердого сплава, содержавшего 94% карбида вольфрама и 6% кобальта в качестве связующего, было освоено фирмой «Крупп» в середине третьего десятилетия прошлого века. В России твердый сплав под названием «победит» с содержанием 10% кобальта был впервые получен на Московском электроламповом заводе в 1929 году. Это название практически стало нарицательным для всех отечественных твердосплавных инструментов.

Применение твердых сплавов произвело коренной переворот в металлообработке, позволив в десятки раз поднять скорости резания. Поэтому уже примерно 50 лет идет процесс постепенного, но неуклонного вытеснения из инструментального производства стальных материалов твердосплавными.

Однако в деревообработке еще долгое время преобладали инструменты из сплавов железа, то есть углеродистые, легированные и быстрорежущие стали. Применение твердого сплава сдерживалось недостаточной эффективностью их использования по сравнению с быстрорежущей сталью, трудностями с переточкой и высокими скоростями деревообрабатывающего инструмента.

Первые пилы с твердосплавными напайками, пришедшие на российские мебельные фабрики в 60-х годах, были очень опасны, как в материале, так и в конструкции инструмента не учитывалась специфика резания древесины по сравнению с обработкой металла. Из-за недостаточной прочности припоя пластины нередко отрывались, пробивая ограждающие устройства и нанося травмы рабочим. И хотя работы в этом направлении велись, по настоящему массового производства специализированного деревообрабатывающего инструмента в нашей стране создать практически не удалось. В настоящее время большинство мебельщиков использует инструмент известных зарубежных производителей: Leitz , Freud , Leuco , Flai , Kanefusa , AKE и некоторых других, занимающихся целенаправленным созданием новых видов деревообрабатывающего инструмента.

НУЖНО НАНОЗЕРНО

Мировые лидеры порошковой металлургии (Sandvik, Ceratizit и другие) постоянно работают над совершенствованием своей продукции. Работы ведутся в направлении улучшения свойств, за счет введения легирующих добавок, получения сплавов с регулируемой зернистостью и структурой, дополнительной обработкой поверхностных слоев и т. д. Их исследованиями установлено, что для обработки более твердых древесных материалов необходимо использовать композиции с меньшим размером фракций.

Поэтому они производят сплавы с семью градациями зернистости, при этом самые мелкие зерна имеют размер менее 0,2 микрона. Такие и подобные композиции являются наиболее подходящими для обработки плит ХДФ и МДФ.

В то же время отечественные твердые сплавы выпускаются лишь с четырьмя градациями зернистости:

–особо мелкая;

–мелкая;

–средняя;

–крупная.

Как видно, отечественные сплавы кардинально проигрывают продукции мировых лидеров по диапазону применения в производстве дереворежущего инструмента. Но есть раздел инструментального производства, в котором российские производители имеют шансы для выхода на передовые позиции.

АЛМАЗНАЯ ПЫЛЬ

Алмазное напыление для инструмента , в общем-то, известно достаточно давно. В качестве основы используют твердые сплавы различной крупности и состава. Они выступают в качестве подложки, на которую наносится алмазный слой толщиной 0,5 – 0,8 мм. Закрепление пластин на круглых пилах и фрезах производится по обычной технологии с использованием тугоплавких припоев. Для получения алмазного слоя используются искусственные алмазы: теплонит, киборит, компакт, славутич, твесал, твелит и актинит зернистостью 2, 10 и 25 мкм.

Круглые пилы, оснащенные таким напылением , могут быть использованы для раскроя пакетов древесностружечных плит, обрезки и обработки мебельных деталей из них. Установлены оптимальные геометрические параметры зубьев. Испытания на одном из мебельных предприятий показали, что стойкость такого инструмента на несколько порядков превышает стойкость обычного твердосплавного инструмента.

Однако широкому применению пил с напылением долгое время препятствовал ряд факторов: грубая поверхность, высокая хрупкость алмазного слоя и закругление режущей кромки при напылении. Тем не менее, благодаря неуклонному совершенствованию метода удалось целенаправленно влиять на величину алмазных кристаллов, что привело к повышению качества обработки и к созданию новых возможностей. (статья «Алмазный инструмент в деревообработке.» )

ЕЩЕ ОДНО НАЗНАЧЕНИЕ

Речь идет о производительности раскроя при использовании технологии нестинга. Сегодня раскрой древесных плит концевой фрезой все больше набирает популярность в Европе. При этом одной из технических проблем является противоречие между необходимостью незначительной ширины реза, чтобы гарантировать уверенный зажим даже маленьких деталей, и необходимостью высоких скоростей подачи, которые легче реализовать с увеличением диаметра инструмента.

Сегодня раскрой производится в основном спиральными фрезами с корпусом из инструментальной стали, оснащенными пластинками твердого сплава. Такой инструмент с диаметром 12 мм может работать с подачей до 25 м/мин. (при скорости шпинделя 24 000 об./мин.).

Алмазное напыление на спиральных монолитных фрезах твердого сплава может помочь в поиске решения. Однако предпринимавшиеся ранее попытки потерпели неудачи. Проблема состояла в структуре поверхности, формирующейся в процессе напыления. Вырастающие кристаллы образовывали в направлении роста острокромочную «щетку», которая вызывала высокое трение и нагрев поверхности.

Эта проблема была решена за счет уменьшения величины алмазных зерен покрытия. Стало возможным наносить слои, которые создают значительно меньшее трение и показывают значительные преимущества по сравнению с непокрытыми спиральными монолитными фрезами твердого сплава. В сочетании с подбором оптимального для напыления сорта твердого сплава и геометрии удалось уменьшить диаметр инструмента для наибольших загрузок нестинга с 12 до 10 мм.

При этом высокая жесткость инструмента и меньшие силы резания позволяют использовать более высокие скорости подачи. Так при длительных производственных испытаниях для раскроя древесностружечных плит толщиной 19 мм при 24 000 об./мин. подача составляла 35 м/мин. Большой межосевой угол инструмента обеспечивает очень высокое качество кромок. При этом наблюдается очень хороший процесс удаления стружки, что нужно приписывать, видимо, незначительному трению инструмента и вследствие этого более высокой скорости резания. Преимущественно направленное вниз усилие резания помогает, в частности, уверенной фиксации маленьких деталей на столе. Меньший диаметр инструмента также способствует этому и сокращает затрату энергии на работу вакуумного насоса (вследствие меньшей ширины стыков, через которые засасывается воздух).

Стандартные размеры нового инструмента: 10 и 12 мм диаметра при полезной длине 24 и 30 мм . По сравнению со спиральными монолитными фрезами из твердого сплава такой инструмент обеспечивает десятикратное увеличение стойкости.

ТЕХНОЛОГИИ СВЕРЛЕНИЯ

На используемых в настоящее время в промышленности сверлильных станках в большинстве случаев используется пневматический привод подачи сверлильных головок, обладающий плохо контролируемыми характеристиками подачи сверла. Поэтому операции сверления отверстий для установки фурнитуры до сегодняшнего дня тормозили производство, особенно если требовалось высокое качество кромок отверстий.

Новые полнотелые твердосплавные сверла для выборки отверстий небольшого диаметра под шканты и на проход позволили значительно увеличить производительность оборудования при этих операциях. Они позволили (даже по сравнению со сверлами с напаянными твердосплавными пластинками ) значительно увеличить износостойкость сверл, сократить подготовительно-заключительное время на их замену. Соответственно повысилось качество готовой продукции из-за отсутствия деформации, исключения формирования некруглых отверстий и повреждения поверхности деталей искривленными сверлами. Поэтому вполне резонно возник вопрос: нельзя ли применить такой же инструмент для высверливания отверстий большого диаметра для установки стяжек и другой аналогичной фурнитуры.

ТВЕРДЫЕ ЧАШКИ

Обычные чашечные сверла для сверления таких отверстий имеют небольшую производительность и скорость подачи, а также требуют частых смен инструмента. Кроме того , при глубоких гнездах требуется регулярно производить возвратные ходы для удаления измельченного материала. Все эти препятствия приводят к ограничению производительности.

При попытках изготовить полнотелые твердосплавные чашечные сверла выяснилось, что у них геометрия первичной заготовки несравненно более сложна. Поэтому очень трудно было найти способ изготовления твердосплавных заготовок без появления трещин и других дефектов. Тем не менее, отказ от конструкции чашечного сверла с применением припаянных твердосплавных пластин, безусловно, должен был привести к значительному повышению качества сверления и повышению производительности. В конце концов, специалистам удалось подобрать подходящий твердый сплав и разработать удачную конструкцию сверла, позволяющую выдерживать увеличенную в 2 – 3 раза нагрузку при значительном повышении стойкости.

Основная форма нового инструмента не случайно напоминает пропеллер, она и функционирует примерно также, с силой выбрасывая стружку из обрабатываемого отверстия. Такое сверло удаляет стружку значительно эффективнее, чем его классический аналог. Кроме того, геометрия лезвий обеспечивает значительное снижение усилия подачи, чем достигается максимальное повышение скорости обработки на тех же агрегатах с пневматической подачей.

При этом, как и ожидалось, за счет улучшения жесткости и стабильности сверла удалось в несколько раз повысить качество отверстий даже при обработке гнезд, выходящих на кромки.

Геометрия лезвий, с сильно выдвинутыми подрезателями, подобрана таким образом, что позволяет получить отличное качество отверстия и высокую производительность для большинства материалов. Новый стандартный инструмент позволяет работать с подачей до 3,5 м/мин. при скорости вращения сверлильного шпинделя в 6000 об./мин. и до 5 м/мин. при 9000 оборотах; и могут производить сверленые отверстия до глубины на толщину детали минус 3 мм. Этот размер можно достаточно просто отрегулировать под индивидуальные потребности. Для этого необходимо на заточном станке уменьшить высоту центра и подрезателей без переточки основного режущего лезвия.

Толщина зоны переточки составляет 2 мм, что позволяет производить не менее шести переточек и значительно улучшает экономичность этого инструмента.