21 października 2017


Zwiększanie produktywności obróbki, stanowiącej ogólnie iloraz uzyskanych efektów i poniesionych nakładów, ma szczególne znaczenie w przemyśle lotniczym i samochodowym, gdzie wykonywane w dużych seriach wyroby wymagają ekonomicznego kształtowania z wysoką jakością, często w warunkach wydajnej obróbki na sucho z dużymi prędkościami skrawania na obrabiarkach CNC.

Kazimierz Czechowski

W wydajnej obróbce wiórowej szczególna rola przypada materiałowi narzędziowemu, który powinien charakteryzować się [5]:

  • wysoką twardością, szczególnie w wysokich temperaturach, jakie występują w strefie skrawania,
  • drobnoziarnistością, celem zapewnienia ostrej krawędzi skrawającej zmniejszającej opory skrawania,
  • dobrą ciągliwością (odpornością na kruche pękanie), pozwalającą na utrzymanie ostrej krawędzi skrawającej bez wykruszeń pod działaniem siły skrawania,
  • dobrą przewodnością cieplną, ułatwiającą odprowadzenie ciepła ze strefy skrawania,
  • dużą stabilnością cieplną, umożliwiającą utrzymanie właściwości fizycznych ostrza w temperaturze skrawania,
  • niskim powinowactwem chemicznym (małą reaktywnością) względem materiału obrabianego.

Nie ma idealnego materiału spełniającego w pełni powyższe wymagania, ale wraz z rozwojem techniki, w coraz większym stopniu wymagania te spełniają materiały twarde. W normie ISO 513:2012 sklasyfikowano następujące grupy materiałów twardych (oznaczenia w nawiasach): węgliki spiekane WC o wielkości ziarna od 1 µm wzwyż (HW) i wielkości ziarna poniżej 1 µm (HF), węgliki spiekane TiC i/lub TiN czyli tzw. cermetale (HT), węgliki spiekane z powłoką (HC), ceramika tlenkowa (CA), ceramika tlenkowa wzmocniona (CR), ceramika mieszana (CM), ceramika azotkowa (CN), ceramika z naniesioną powloką (CC), diament monokrystaliczny (DM), diament polikrystaliczny bez spoiwa (DD), diament polikrystaliczny ze spoiwem (DP), regularny azotek boru o niskiej (BL) i wysokiej (BH) zawartości cBN, regularny azotek boru z powloką (BC).

obrobka wiorowa
Rys. 1    Trwałości ostrzy uzyskane w procesie toczenia ortogonalnego za pomocą płytek z węglika spiekanego w wariantach bez powłok i z powłokami oraz bez i ze specjalnym przygotowaniem krawędzi skrawającej płytek metodą szczotkowania ściernego (abrasive brushing) przed naniesieniem powłoki; w zależności od: a) grubości wióra, b) prędkości skrawania – na podstawie lit. [18]

W wydajnej obróbce wiórowej ważną rolę odgrywają powłoki, które powodują wzrost trwałości ostrzy narzędzi (nierzadko nawet kilkukrotny) i umożliwiają stosowanie wysokich prędkości skrawania. Podstawowe rodzaje powłok z temperaturą ich nanoszenia i zastosowania oraz przykładami użytkowania przedstawiono w tabeli 1. Większość przedstawionych powłok nanoszona jest w postaci cienkich warstw metodą PVD. Stosowane są również metody CVD i hybrydowe. Powłoki diamentowe nanoszone są z reguły metodą CVD, przy czym realizowane są badania nad otrzymywaniem tych powłok metodą PVD. Firmy nanoszące powłoki przypisują im unikalne i zastrzeżone nazwy handlowe.


cały artykuł dostępny jest w wydaniu 9 (120) wrzesień 2017