OBRÓBKA

SKRAWANIEM

Ć

wiczenie nr

1

IDENTYFIKACJA

NARZĘDZI

SKRAWAJĄCYCH

opracowanie:

Joanna Kossakowska

Tomasz Brzeziński

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

INSTYTUT TECHNIK WYTWARZANIA

ZAKŁAD AUTOMATYZACJI, OBRABIAREK

I OBRÓBKI SKRAWANIEM

2

1

CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi narzędziami do obróbki skrawaniem, tj. z

nożami tokarskimi, frezami oraz wiertłami. Podczas laboratoriów każdy student otrzymuje nóż tokarski

z zamontowaną płytką oraz komplet płytek skrawających. Zadaniem każdego jest dokładne opisanie

otrzymanego narzędzia wraz z odczytaniem katalogowych własności danego narzędzia i płytek

skrawających.

2

PODSTAWY TEORETYCZNE

Przedstawione poniżej informacje są uzupełnieniem podstaw teoretycznych zawartych w [2] oraz w

wykładzie Geometria ostrza.

2.1

Rodzaje noży tokarskich

Podstawowe typy noży tokarskich, przedstawiono na rys. 1.

rys. 1 Podstawowe typy noży tokarskich: 1 - zdzierak prosty, 2 - zdzierak wygięty, 3 - wykańczak spiczasty, 4 - boczny

wygięty, 5 - wykańczak szeroki, 6 - boczny odsadzony, 7 - przecinak, 8 - czołowy, 9 - wytaczak prosty (do otworów

przelotowych), 10 - wytaczak spiczasty (do otworów nieprzelotowych), 11 - wytaczak hakowy

Przedstawiona powyżej nomenklatura, funkcjonująca do dziś dzień w obiegowym słownictwie,

związana jest z obowiązującymi niegdyś normami. Wg obecnych norm typy noży opisuje się symbolami

(patrz: załącznik), natomiast producenci narzędzi posługują się dodatkowo nazewnictwem związanym z

przeznaczeniem narzędzia (rys. 2)

3

rys. 2 Przykładowy podział noży tokarskich ze względu na odmianę obróbki

2.2

Budowa narzędzia

Noże tokarskie ze względu na sposób łączenia dzielimy na jednolite, składane oraz łączone w

sposób trwały.

Nóż tokarski jednolity (rys. 3a) jest to narzędzie, w którym zarówno część chwytowa jak i część

robocza wykonane są z jednego materiału, np. ze stali narzędziowej bądź szybkotnącej. Narzędzie

łączone w sposób trwały posiada np. wlutowaną płytkę z węglika spiekanego w korpus ze stali

konstrukcyjnej (rys. 3b)

rys. 3 Noże jednolite i łączone w sposób trwały

Nóż tokarski składany (rys. 4) – jest to narzędzie, które składa się z trzonka, płytki skrawającej oraz

elementu mocującego. Trzonek wykonany jest najczęściej ze stali konstrukcyjnej a do niego dokręcona

jest płytka skrawająca z węglika spiekanego, ceramiki czy materiału super twardego. Dzięki

a) Nóż tokarski jednolity

b) Nóż tokarski z

wlutowaną płytką

4

zastosowaniu wymiennych ostrzy operator szybko może wznowić pracę na obrabiarce, bez konieczności

długotrwałego ostrzenia narzędzia.

rys. 4 Nóż tokarski składany

2.3

Typ trzonka

Kolejnym elementem do określenia jest trzonek noża tokarskiego. Wszystkie jego dostępne

wielkości i kształty ją jasno określone przez Normę ISO (patrz załącznik).

.

rys. 5 Typowe przekroje trzonków noży tokarskich

W ostatnich latach dużym powodzeniem cieszy się również mocowanie typu Capto (rys. 6)

rys. 6 Nóż tokarski z mocowaniem Capto

System mocowania Capto jest jedynym modułowym systemem narzędziowym do wszystkich bez

wyjątku operacji skrawania metali. Równie skuteczny przy toczeniu, frezowaniu, wierceniu i

wytaczaniu. Te same narzędzia skrawające i oprawki/adaptery mogą być wykorzystywane w różnych

zastosowaniach i na różnych obrabiarkach, co pozwala na stworzenie ujednoliconego systemu

narzędziowego w całym zakładzie. Zapewnia to znaczące oszczędności na kosztach utrzymania. Istnieje

wiele możliwości montażu narzędzi o zróżnicowanej długości i konstrukcji. Ten sam system można

instalować w różny sposób na różnych obrabiarkach.

5

2.4

Podstawowa geometria noży tokarskich.

Podstawowym parametrem narzędzi tokarskich jest usytuowanie głównej krawędzi skrawającej

względem chytu narzędzia, determinujący podział narzędzi na prawe i lewe. Nóż lewy to taki, w którym

w pozycji pracy krawędź skrawająca jest po tej samej stronie co kciuk lewej ręki. I odwrotnie. Sposób

określania kierunkowości norza, przedstawono na rys. 7

f

f

rys. 7 Usytuowania ostrza względem chwytu

Odsadzenie (rys. 8), oznaczane literą „n”, jest to odległość naroża ostrza od powierzchni bazowej

narzędzia. O Odsadzeniu mówimy wtedy, gdy odległość n jest większa od 0. Odsadzenie n decyduje o

możliwościach technologicznych (czyli możliwych do wykonania zabiegach) przez narzędzie (por. rys.

9 i rys. 10).

n

n

rys. 8 Odsadzenie naroża

Możliwości technologiczne narzędzia zależą również od kąta przystawienia.

Dla przykładu nóż zdzierak prosty (rys. 9) posiadający kąt przystawienia poniżej 90º oraz nie

posiadający odsadzenia może wykonywać jedynie toczenie wzdłużne. Z kolei nóż wygięty, posiadający

kąt przystawienia również poniżej 90º ale posiadający odsadzenie, może wykonywać również obróbkę

czołową, przy czym zmianie ulega naroże skrawające, pomocnicza krawędź skrawająca oraz rozkład

kątów przystawienia i kąta naroża. Z kolei nóż do toczenia profilowego (rys. 11), posiada kąt

główna krawędź

skrawająca

lewy

prawy

prawy

lewy

nóż z

odsadzeniem

nóż bez

odsadzenia

6

przystawienia ponad 90º i może wykonywać obróbkę w wielu kierunkach. W tym przypadku naroże

skrawające zostaje zawsze to samo, ale w zależności od wykonywanego zabiegu zmieniać się może

zarówno usytuowanie kątów przystawienia jak i główna krawędź skrawająca. Należy tu jednak

zaznaczyć, że nie każdy nóż o kącie przystawienia ponad 90º jest nożem do toczenia profilowego.

Zakres zastosowania danego narzędzia podawany jest zawsze w katalogach narzędziowych danego

Producenta.

f

κ

r

P

s

κ

r'

P'

s

ε

r

rys. 9 Kąty przystawienia i naroża oraz położenie głównych krawędzi skrawających dla noża prostego prawego

κ

r

κ

r'

P'

s

P

s

ε

r

ε

r

κ

r

κ

r'

P'

s

P

s

f

f

rys. 10 Kąty przystawienia i naroża oraz położenie głównych krawędzi skrawających dla noża wygiętego prawego w

zależności od kierunku posuwu

7

κ

r

κ

r'

ε

r

κ

r

ε

r

κ

r'

P

s

P

s

P'

s

P'

s

f

f

rys. 11 Kąty przystawienia i naroża oraz położenie głównych krawędzi skrawających dla noża prawego do toczenia

profilowego

Do pełnej znajomości podstawowej geometrii narzędzia konieczna jest wiedza na temat wartości

kątów w płaszczyźnie ortogonalnej (rys. 12) oraz kierunku wzniosu płaszczyzny natarcia,

determinującego podział narzędzi na narzędzia o geometrii dodatniej (

γ

o

>=0) i narzędzia o geometrii

ujemnej (

γ

o

<0).

Dopełnieniem znajomości podstawowej geometrii narzędzia jest znajomość kąta pochylenia

krawędzi skrawającej

λ

s

(rys. 13). Tu podobnie kąt

λ

s

może być dodatni lub ujemny.

P

s

P

o

P

s

P

o

γ

o

+

-

α

o

γ

o

α

o

+

-

rys. 12 Przekrój noża w płaszczyźnie ortogonalnej

geometria

dodatnia

geometria

ujemna

8

+

-

P

s

λ

s

+

-

λ

s

P

o

P

s

P

o

rys. 13 Widok noża w płaszczyźnie PS

Pełną, podstawową geometrię noża na przykładzie noża tokarskiego wygiętego prawego, przy

założeniu posuwu wzdłużnego, przedstawiono na rys. 14.

P

s

P

o

γ

o

+

-

α

o

+

-

λ

s

κ

r

κ

r'

ε

r

rys. 14 Geometria noża wygiętego prawego w układzie narzędzia

2.5

Płytki skrawające

2.5.1

Gatunek płytki

Aby dokładnie poznać gatunek materiału, z jakiego wykonana jest płytka skrawająca, należy znając

oznaczenie Producenta posłużyć się katalogiem. Oznaczenia te czasami naniesione są bezpośrednio na

płytce (rys. 15) bądź na opakowaniu płytki (rys. 20, rys. 21)

f

9

rys. 15 Oznakowanie gatunku materiału płytki skrawającej na płytkach firmy Sandvik

Nie posiadając oznaczenia, możemy jedynie orientacyjnie określić materiał płytki. Płytki

ceramiczne, poza oczywistymi organoleptycznymi cechami, charakteryzują się brakiem łamacza wióra,

często nie ma również otworu. Płytki ceramiczne mają zazwyczaj zaokrągloną bądź fazowaną krawędź

skrawającą. Poszczególne gatunki ceramiki można odróżnić za pomocą kolorów:

−

ceramika tlenkowa

o

czysta – kolor biały

o

mieszana – jasnoszary

o

zbrojona – szaro-zielony

−

ceramika azotkowa – kolor ciemnoszary

Płytki borazonowe bądź diamentowe (ze względu na swoją cenę) zazwyczaj mają jedynie

wbudowany tips bądź wlutowane naroże z materiału supertwardego. Korpus płytki jest w tym przypadku

zazwyczaj węglikiem spiekanym.

Różnorodność gatunków węglików spiekanych uniemożliwia ich organoleptyczne rozróżnienie.

Węgliki różnią się między sobą wielkością ziarna, zawartością poszczególnych węglików i spoiwa,

brakiem bądź występowaniem pokryć, rodzajem nanoszenia pokryć (CVD i PVD), grubością pokryć,

różnorodnością pokryć. Ponadto niekiedy stosuje się inne pokrycie na powierzchni natarcia, a inne na

powierzchni przyłożenia. Charakterystycznym pokryciem jest natomiast złotawy azotek tytanu (TiN).

10

węglik spiekany pokrywany

węglik spiekany niepokrywany

cermetale

spieki ceramiczne

CBN

PCD

rys. 16 Różne rodzaju gatunków płytek skrawających

2.5.2

Geometria płytki

Najważniejsze geometryczne parametry płytki skrawającej to:

•

kształt płytki i wielkość płytki

•

promień naroża płytki

•

kąt przyłożenia płytki. Płytki ujemne mają zawsze kąt przyłożenia równy 0º. Płytki dodatnie

kilka-kilkanaśnie stopni

11

rys. 17 Kąt przystawienia w układzie płytki skrawającej

•

Mikrogeometria płytki. Geometrie do toczenia mogą być podzielone na trzy podstawowe typy

zoptymalizowane do operacji obróbki wykańczającej, średniej i zgrubnej. Obszar roboczy

(rys. 19) każdej geometrii może być odczytany na wykresie, na którym oznaczono zakresy

posuwu i głębokości skrawania dla których wiór jest łamany na akceptowalnym poziomie.

Stosuje się tu znormalizowane oznaczenie:

−

Obróbka zgrubna – R. (R – Rough)

−

Obróbka średnia – M (M- Medium)

−

Obróbka wykańczająca – F (F – Finisz)

rys. 18 Mikrogeometria płytki dla obróbki wykończeniowej (F) średniej (M) i zgrubnej (R) stali (P)

rys. 19 Obszary robocze płytek o różnych mikrogeometriach

2.6

Kodowanie płytek – przykłady

Poniżej przedstawiono przykłady kodowania płytek skrawających stosowane przez producentów

narzędzi skrawających: Seco oraz Sandvik.

Firma Seco (rys. 20) poza podstawowym oznaczeniem ISO po myślniku dodaje również

oznaczenie rodzaju łamacza wióra (w przypadku podanym na rysunku jest to M3) oraz po przecinku

12

umieszcza również gatunek materiału z jakiego wykonana jest płytka (tu: TP2500 – typ węglika

spiekanego, oznaczenie Producenta). W przypadku tej płytki łamacz wióra posiada oznaczenie M co

sugeruje że płytka ta jest do obróbki średniej (M- Medium). Poza literą M w tym miejscu może

występować również litera R (R – Rough) co oznacza obróbkę zgrubną oraz litera F (F – Finisz) co

oznacza obróbkę wykańczającą.

rys. 20 Przykład oznaczenia płytek skrawających – firma SECO

W firmie Sandvik (rys. 21), po kodzie ISO również łamacze wióra są opisane po myślniku (PM), a

w następnej kolejności podany jest gatunek z jakiego wykonana jest płytka (w przypadku podanym na

rysunku jest to 4225 – typ węglika spiekanego, oznaczenie Producenta).

rys. 21 Przykład oznaczenia płytek skrawających – firma Sandvik

Firma Sandvik dodatkowo w oznaczeniach płytek skrawających zawiera informacje do skrawania

jakiego materiału przeznaczony jest dany wyrób. W naszym przypadku oznaczenie to P (stal).

Poniżej wyszczególniona jest litera (M) oznacza tak samo jak w przypadku firmy Seco rodzaj

obróbki do jakiej jest przeznaczona płytka (tu: średnia)

13

Występuje również oznaczenie Producenta, wskazujące do jakich warunków obróbki nadaje się

płytka (rys. 22)

rys. 22 Symbole określające warunki toczenia stosowane przez firmę Sandvik

Firma Sandvik dodatkowo na opakowaniu od płytek zawiera informacje o maksymalnych i

zalecanych parametrach obróbki.

3

WYKONANIE ĆWICZENIA

W części praktycznej należy uzupełnić protokół z zajęć laboratoryjnych, w którym należy

uwzględnić:

- Dokładny opis otrzymanego noża tokarskiego

- Dokładny opis otrzymanych płytek skrawających

Za pomocą kątomierzy i urządzeń specjalnych wyznaczyć następujące kąty otrzymanego noża:

- Kąty przystawienia( główny

κ

r

i pomocniczy

κ

r

’

)

- Kąt pochylenia krawędzi skrawającej

λ

s

- Kąty przyłożenia i natarcia w płaszczyźnie ortagonalnej P

O

14

Aby wykonać pomiar należy zapoznać się z obsługą kątomierza stolikowego IOS a następnie

przejść do pomiaru.

rys. 23 Kątomierz stolikowy IOS, 1 - płyta pomiarowa, 2 - poziomy kątomierz pomocniczy, 3 - poziomy kątomierz

rzutujący, 4 - kolumna, 5 - nakrętka, 6 - korpus kątomierza obrotowego, 7 - pionowy kątomierz obrotowy, 8 -

podstawa, 9 - ramię kątomierza, a - rowki podłużne, b - rowki poprzeczne

15

rys. 24 Pomiar kątów ostrza kątomierzem stolikowym IOS: a) pomiar kąta κ

r

, b) ustawienie do pomiaru kątów α

o

i

γ

o

, c) pomiar kąta γ

o

, d) pomiar kąta α

o

, e) ustawienie do pomiaru kąta λ

s

, f) pomiar kąta λ

s

16

rys. 25 Sprawdzanie kątów

α

αα

α

o

i

γγγγ

o

na kątomierzu Martynowa: 1 - stolik pomiarowy, 2 - kolumna, 3 - końcówka

samonastawna, 4 - tarcza kątomierza pionowego z podziałką, 5 - tarcza kątomierza poziomego z podziałką, 6 - baza

oporowa

rys. 26 Schemat kątomierza KN-4: 1 - stolik pomiarowy, 2 - kolumna, 3 - końcówka samonastawna, 4 - tarcza

kątomierza z podziałką

4

LITERATURA

[1]

Kunstetter St.: Podstawy konstrukcji narzędzi skrawających. WNT. Warszawa, 1980.

[2]

Jemielniak K. Obróbka skrawaniem OWPW

[3]

Katalogi firm narzędziowych

[4]

Sandvik Poradnik obróbki skrawaniem