OBRÓBKA

SKRAWANIEM

wiczenie nr

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

CEL ĆWICZENIA

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

noŜami tokarskimi, frezami oraz wiertłami. Podczas laboratoriów kaŜdy student otrzymuje nóŜ tokarski

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

otrzymanego narzędzia wraz z odczytaniem katalogowych własności danego narzędzia i płytek

skrawających.

PODSTAWY TEORETYCZNE

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

wykładzie Geometria ostrza.

2.1

Rodzaje noŜy tokarskich

Podstawowe typy noŜy tokarskich, przedstawiono na rys. 1.

rys. 1 Podstawowe typy noŜy 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 powyŜej nomenklatura, funkcjonująca do dziś dzień w obiegowym słownictwie,

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

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

przeznaczeniem narzędzia (rys. 2)

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

2.2

Budowa narzędzia

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

sposób trwały.

NóŜ 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 NoŜe jednolite i łączone w sposób trwały

NóŜ 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) NóŜ tokarski jednolity

b) NóŜ tokarski z

wlutowaną płytką

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

długotrwałego ostrzenia narzędzia.

rys. 4 NóŜ tokarski składany

2.3

Typ trzonka

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

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

rys. 5 Typowe przekroje trzonków noŜy tokarskich

W ostatnich latach duŜym powodzeniem cieszy się równieŜ mocowanie typu Capto (rys. 6)

rys. 6 NóŜ 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 róŜnych

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

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

wiele moŜliwości montaŜu narzędzi o zróŜnicowanej długości i konstrukcji. Ten sam system moŜna

instalować w róŜny sposób na róŜnych obrabiarkach.

2.4

Podstawowa geometria noŜy tokarskich.

Podstawowym parametrem narzędzi tokarskich jest usytuowanie głównej krawędzi skrawającej

względem chytu narzędzia, determinujący podział narzędzi na prawe i lewe. NóŜ 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

rys. 7 Usytuowania ostrza względem chwytu

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

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

moŜliwościach technologicznych (czyli moŜliwych do wykonania zabiegach) przez narzędzie (por. rys.

9 i rys. 10).

rys. 8 Odsadzenie naroŜa

MoŜliwości technologiczne narzędzia zaleŜą równieŜ od kąta przystawienia.

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

posiadający odsadzenia moŜe wykonywać jedynie toczenie wzdłuŜne. Z kolei nóŜ wygięty, posiadający

kąt przystawienia równieŜ poniŜej 90º ale posiadający odsadzenie, moŜe wykonywać równieŜ obróbkę

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

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

główna krawędź

skrawająca

lewy

prawy

lewy

nóŜ z

odsadzeniem

nóŜ bez

odsadzenia

przystawienia ponad 90º i moŜe wykonywać obróbkę w wielu kierunkach. W tym przypadku naroŜe

skrawające zostaje zawsze to samo, ale w zaleŜności od wykonywanego zabiegu zmieniać się moŜe

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

zaznaczyć, Ŝe nie kaŜdy nóŜ o kącie przystawienia ponad 90º jest noŜem do toczenia profilowego.

Zakres zastosowania danego narzędzia podawany jest zawsze w katalogach narzędziowych danego

Producenta.

rys. 9 Kąty przystawienia i naroŜa oraz połoŜenie głównych krawędzi skrawających dla noŜa prostego prawego

rys. 10 Kąty przystawienia i naroŜa oraz połoŜenie głównych krawędzi skrawających dla noŜa wygiętego prawego w

zaleŜności od kierunku posuwu

rys. 11 Kąty przystawienia i naroŜa oraz połoŜenie głównych krawędzi skrawających dla noŜa 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 (

>=0) i narzędzia o geometrii

ujemnej (

<0).

Dopełnieniem znajomości podstawowej geometrii narzędzia jest znajomość kąta pochylenia

krawędzi skrawającej

(rys. 13). Tu podobnie kąt

moŜe być dodatni lub ujemny.

rys. 12 Przekrój noŜa w płaszczyźnie ortogonalnej

geometria

dodatnia

geometria

ujemna

rys. 13 Widok noŜa w płaszczyźnie PS

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

załoŜeniu posuwu wzdłuŜnego, przedstawiono na rys. 14.

rys. 14 Geometria noŜa 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, naleŜy znając

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

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

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

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

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

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

skrawającą. Poszczególne gatunki ceramiki moŜna odróŜnić za pomocą kolorów:

−

ceramika tlenkowa

czysta – kolor biały

mieszana – jasnoszary

zbrojona – szaro-zielony

−

ceramika azotkowa – kolor ciemnoszary

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

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

zazwyczaj węglikiem spiekanym.

RóŜnorodność gatunków węglików spiekanych uniemoŜliwia ich organoleptyczne rozróŜnienie.

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

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

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

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

węglik spiekany pokrywany

węglik spiekany niepokrywany

cermetale

spieki ceramiczne

CBN

PCD

rys. 16 RóŜne rodzaju gatunków płytek skrawających

2.5.2

Geometria płytki

NajwaŜniejsze geometryczne parametry płytki skrawającej to:

•

kształt płytki i wielkość płytki

•

promień naroŜa płytki

•

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

kilka-kilkanaśnie stopni

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) kaŜdej geometrii moŜe 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 róŜnych mikrogeometriach

2.6

Kodowanie płytek – przykłady

PoniŜej przedstawiono przykłady kodowania płytek skrawających stosowane przez producentów

narzędzi skrawających: Seco oraz Sandvik.

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

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

umieszcza równieŜ 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 Ŝe płytka ta jest do obróbki średniej (M- Medium). Poza literą M w tym miejscu moŜe

występować równieŜ 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 równieŜ 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).

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

obróbki do jakiej jest przeznaczona płytka (tu: średnia)

Występuje równieŜ 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.

WYKONANIE ĆWICZENIA

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

uwzględnić:

- Dokładny opis otrzymanego noŜa tokarskiego

- Dokładny opis otrzymanych płytek skrawających

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

- Kąty przystawienia( główny

i pomocniczy

’

)

- Kąt pochylenia krawędzi skrawającej

- Kąty przyłoŜenia i natarcia w płaszczyźnie ortagonalnej P

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

, b) ustawienie do pomiaru kątów α

, c) pomiar kąta γ

, d) pomiar kąta α

, e) ustawienie do pomiaru kąta λ

, f) pomiar kąta λ

rys. 25 Sprawdzanie kątów

αα

γγγγ

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

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