operator_obrabiarek_skrawa_722[02].Z2.01

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Sposoby obróbki skrawaniem i kinematyka procesu skrawania

4.1.1.  Materiał nauczania
4.1.2.  Pytania sprawdzające
4.1.3.  Ćwiczenia
4.1.4.  Sprawdzian postępów

7
9

10
10

4.2. Geometria i praca ostrza skrawającego

4.2.1.  Materiał nauczania
4.2.2.  Pytania sprawdzające
4.2.3.  Ćwiczenia
4.2.4.  Sprawdzian postępów

11
16
16
17

4.3. Materiały narzędziowe

4.3.1.  Materiał nauczania
4.3.2.  Pytania sprawdzające
4.3.3.  Ćwiczenia
4.3.4.  Sprawdzian postępów

18
25
26
26

4.4. Rodzaje narzędzi skrawających

4.4.1.  Materiał nauczania
4.4.2.  Pytania sprawdzające
4.4.3.  Ćwiczenia
4.4.4.  Sprawdzian postępów

27
35
35
36

4.5. Zjawiska towarzyszące procesowi skrawania

4.5.1.  Materiał nauczania
4.5.2.  Pytania sprawdzające
4.5.3.  Ćwiczenia
4.5.4.  Sprawdzian postępów

37
43
43
44

4.6. Warunki skrawania i elementy warstwy skrawanej

4.6.1.  Materiał nauczania
4.6.2.  Pytania sprawdzające
4.6.3.  Ćwiczenia
4.6.4.  Sprawdzian postępów

45
50
50
51

4.7. Siły i moc skrawania

4.7.1.  Materiał nauczania
4.7.2.  Pytania sprawdzające
4.7.3.  Ćwiczenia
4.7.4.  Sprawdzian postępów

52
58
59
59

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy podstaw procesu skrawania.

W poradniku zamieszczono:

–

wymagania wstępne określające umiejętności, jakie powinieneś posiadać abyś mógł bez
problemów rozpocząć pracę z poradnikiem,

–

cele kształcenia czyli wykaz umiejętności, jakie opanujesz w wyniku kształcenia
w ramach tej jednostki modułowej,

–

materiał nauczania, czyli wiadomości teoretyczne konieczne do opanowania treści
jednostki modułowej,

–

zestaw pytań sprawdzających,

–

ćwiczenia zawierające polecenia, sposób wykonania oraz wyposaŜenie stanowiska pracy,
które pozwolą Ci ukształtować określone umiejętności praktyczne,

–

sprawdzian postępów pozwalający sprawdzić Twój poziom wiedzy po wykonaniu
ćwiczeń,

–

sprawdzian osiągnięć opracowany w postaci testu, który umoŜliwi Ci sprawdzenie
Twoich wiadomości i umiejętności opanowanych podczas realizacji programu jednostki
modułowej,

–

literaturę  związaną  z  programem  jednostki  modułowej  umoŜliwiającą  pogłębienie  Twej
wiedzy z zakresu programu jednostki.
Materiał  nauczania  został  podzielony  na  siedem  części.  W  pierwszej  części  znajdziesz

informacje  związane  ze  sposobami  obróbki  skrawaniem  i  kinematyką  procesu  skrawania.
W części  drugiej  zawarte  zostały  podstawowe  pojęcia  związane  z  geometrią  i  pracą  ostrza
skrawającego. Informacje na temat materiałów narzędziowych zostały zamieszczone w części
trzeciej. Czwarta część poświęcona została narzędziom skrawającym. W piątej części zawarto
materiał nauczania poświęcony zjawiskom towarzyszącym procesowi skrawania. Szósta część
zawiera  informację  na  temat  warunków  skrawania  oraz  przedstawia  elementy  warstwy
skrawanej. Ostatnia część zawiera informacje na temat sił i mocy skrawania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

wyjaśnić zasadę pracy narzędzia skrawającego,

−

sklasyfikować obróbkę skrawaniem,

−

odróŜnić ruch główny i posuwowy w podstawowych sposobach maszynowej obróbki
wiórowej,

−

wyjaśnić geometrię ostrza narzędzia skrawającego,

−

rozróŜnić narzędzia do obróbki skrawaniem,

−

scharakteryzować materiały narzędziowe,

−

dobierać wielkości kątów ostrzy narzędzi skrawających,

−

rozróŜnić rodzaje wiórów oraz środki wpływające na zmianę postaci tworzącego się wióra,

−

określić wpływ narostu na wyniki skrawania,

−

wykazać wpływ wydzielającego się ciepła na ostrze noŜa i materiał obrabiany,

−

dobierać ciecze chłodząco-smarujące,

−

określić technologiczne parametry skrawania ( prędkość skrawania, posuw, głębokość
skrawania, pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej),

−

określić rozkład sił skrawania w układzie przedmiot- narzędzie,

−

zinterpretować wpływ warunków skrawania na wielkość siły skrawania,

−

obliczyć moc i opór właściwy skrawania,

−

skorzystać z róŜnych źródeł informacji technicznej, jak: PN, poradniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Sposoby obróbki skrawaniem i kinematyka procesu

skrawania

4.1.1. Materiał nauczania

Celem obróbki skrawaniem jest nadanie przedmiotowi obrabianemu Ŝądanego kształtu,

wymiarów i właściwości warstwy wierzchniej przez usunięcie materiału.

Obróbką skrawaniem nazywamy technologiczną metodę obróbki materiałów, polegającą

na zdzieraniu powierzchniowej warstwy materiału w celu otrzymania przedmiotów
o wymaganym kształcie, o wymaganej dokładności wymiarów oraz o wymaganej jakości
powierzchni obrabianej.

Obróbka skrawaniem w zaleŜności od rodzaju obrabiarki i narzędzia dzieli się na:

−

toczenie,

−

struganie i dłutowanie,

−

wiercenie, rozwiercanie i nawiercanie,

−

frezowanie, przecinanie,

−

przeciąganie,

−

gwintowanie,

−

obróbka uzębień,

−

szlifowanie,

−

obróbka gładkościowa (docieranie, obciąganie, dogładzanie).
Ze względu na duŜy zakres zastosowania oraz znaczenie obróbki skrawaniem bardzo

waŜne

jest

dokładne

poznanie

procesu

skrawania.

UmoŜliwi

stosowanie

najracjonalniejszych warunków skrawania, w których obróbka przedmiotu odpowiadającego
wymaganiom technicznym będzie przeprowadzona w czasie jak najkrótszym, a koszt
wykonania będzie jak najmniejszy.

Skrawanie polega na oddzielaniu powierzchniowej warstwy od masy podstawowej

materiału. Aby więc nastąpiło skrawanie, narzędzie skrawające musi się zagłębić w materiał
obrabiany oraz musi istnieć ruch względny narzędzia względem przedmiotu obrabianego,
przy czym moŜe się poruszać narzędzie wobec nieruchomego przedmiotu obrabianego, moŜe
się poruszać przedmiot obrabiany wobec nieruchomego narzędzia i wreszcie skrawanie moŜe
być wynikiem skojarzenia ruchów narzędzia i przedmiotu obrabianego.

Zalety obróbki skrawaniem:

−

moŜliwość wytwarzania szerokiego spektrum kształtów przy stosunkowo niewielkich
zmianach narzędzi i oprzyrządowania,

−

wysoka dokładność obróbki,

−

moŜliwość uzyskania zadanej charakterystyki warstwy wierzchniej lub określonej
kierunkowości śladów obróbki na wybranych lub wszystkich powierzchniach przedmiotu
obrobionego,

−

przedmiot obrabiany moŜe mieć wewnętrzne i zewnętrzne kształty nieosiągalne przy
pomocy innych technik wytwarzania,

−

umoŜliwia obróbkę wykańczającą części po obróbce termicznej,

−

często obróbka skrawaniem jest najbardziej ekonomicznym sposobem wytwarzania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wady obróbki skrawaniem:

−

nieuchronne marnowanie (przerabianie na wióry) części materiału,

−

zwykle więcej czasu zajmuje kształtowanie przedmiotu przy pomocy obróbki
skrawaniem niŜ np. przez odlewanie czy kucie,

−

przy niewłaściwie dobranych warunkach skrawania, moŜe powodować niekorzystne
zmiany właściwości warstwy wierzchniej,

−

skrawanie jest energo- i kapitało- oraz pracochłonne.
Najbardziej rozpowszechnionym rodzaju obróbki skrawaniem jest toczenie. Podczas tego

procesu część obrabiania wykonuje ruch obrotowy dookoła osi wrzeciona tokarki – ruch
główny, a narzędzie ruch prostoliniowy – ruch posuwowy. W wyniku tych ruchów powstaje
powierzchnia obrobiona oraz powierzchnia skrawania.

Rys. 1. Elementy skrawania [1].

Powierzchnia obrobiona powstaje po usunięciu warstwy skrawanej z powierzchni

obrabianej.  Powierzchnia  skrawania  stanowi  powierzchnię  przejściową  między  powierzchnią
obrabianą a powierzchnią obrobioną. Jest to powierzchnia formowana w materiale obrabianym
czynną  krawędzią  skrawającą  narzędzia.  Warstwę  skrawaną  stanowi  warstwa  materiału
oddzielanego  od  części  obrabianej  przez  ostrze  narzędzia.  Warstwa  ta  na  skutek  posuwu
narzędzia przekształca się w wiór. Elementy warstwy skrawanej przedstawia rysunek 1.

Ruchem względnym, warunkującym istnienie procesu skrawania, jest przy toczeniu ruch

obrotowy wałka, a przy wierceniu i frezowaniu – ruch obrotowy narzędzia.

Ruchy narzędzia oraz części obrabianej niezbędne do prowadzenia obróbki są nazywane

ruchami podstawowymi.

Ruch narzędzia lub obrabianej części warunkujący istnienie procesu skrawania

nazywamy ruchem głównym lub ruchem roboczym.

Ruch narzędzia lub obrabianej części niezbędny do usunięcia warstwy skrawanej z całej

powierzchni obrabianej nazywamy ruchem posuwowym lub posuwem.

Wszystkie inne ruchy przygotowawcze niezbędne do wykonania obróbki (jak np.

ustawianie lub dosuwanie części obrabianej albo narzędzia i ruchy korekcyjne), a nie będące
ruchami podstawowymi, są nazywane ruchami pomocniczymi.

Prędkość ruchu głównego przy obróbce skrawaniem nazywamy prędkością (szybkością)

skrawania i wyraŜamy w m/min lub m/s.

Suma geometryczna prędkości ruchu głównego i posuwowego jest nazywana wypadkową

prędkością skrawania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Prędkość ruchu posuwowego w stosunku do prędkości ruchu głównego jest w praktyce

bardzo mała i dlatego w obliczeniach praktycznych za prędkość skrawania przyjmuje się
prędkość ruchu głównego.

W przypadku toczenia zewnętrznej powierzchni walcowej ruchem głównym jest ruch

obrotowy walca dookoła osi, natomiast ruchem posuwowym – przesunięcie noŜa w kierunku
osiowym. Prędkość skrawania w procesie toczenia jest zaleŜna od prędkości obrotowej
wrzeciona tokarki i wynosi:

[

]

min

1000

⋅

gdzie: d – średnica powierzchni obrabianej w mm,
n – prędkość obrotowa wrzeciona w obr/min.

Prędkość skrawania

stanowi wypadkowa wektorów prędkości ruchu głównego

i posuwowego

Rys. 2. Kierunki ruchów: a)przy toczeniu wzdłuŜnym, b) przy wierceniu, c) przy frezowaniu przeciwbieŜnym,

d) przy frezowaniu współbieŜnym [1].

Sposób składania tych wektorów przy toczeniu przedstawia rysunek 2 a, przy wierceniu

2 b, a przy frezowaniu — rysunek. 2 c i d.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaki jest cel obróbki skrawaniem?
2.  Na czym polega proces skrawania?
3.  Jakie są wady i zalety obróbki skrawaniem?
4.  Jakie są kierunki ruchów podczas skrawania?
5.  Jakie są elementy warstwy skrawanej?
6.  Jak wyznaczyć prędkość ruchu głównego?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj przeglądu obrabiarek skrawających znajdujących się w pracowni obróbki

mechanicznej. Przedstaw kierunki ruchów występujących podczas skrawania w poszczególnych
grupach obrabiarek.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokonać przeglądu pracowni obróbki mechanicznej,
2)  wyłonić grupy obrabiarek (tokarki, wiertarki, frezarki, ….),
3)  ustalić  kierunki  ruchów  występujących  podczas  skrawania  w  poszczególnych  grupach

obrabiarek,

4) przedstawić nauczycielowi wyniki swojej pracy.

−

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

obrabiarki,

−

arkusze papieru,

−

pisaki.

Ćwiczenie 2

Oblicz prędkość skrawania podczas toczenia dla zadanej prędkości obrotowej i średnicy

przedmiotu obrabianego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) dokonać obliczeń prędkość skrawania podczas toczenia,
2) przedstawić nauczycielowi wyniki swojej pracy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

arkusze papieru,

−

pisaki.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) określić, jakie są wady i zalety obróbki skrawaniem?

2) wskazać kierunki ruchów podczas toczenia?

3) wskazać kierunki ruchów podczas wiercenia?

4) wskazać kierunki ruchów podczas frezowania?

5) obliczyć obroty wrzeciona dla zadanej prędkości skrawania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Geometria ostrza skrawającego

4.2.1. Materiał nauczania

NiezaleŜnie od przeznaczenia wszystkie narzędzia przeznaczone do obróbki skrawaniem

działają na zasadzie klina. Klin zagłębia się w materiał pod działaniem siły F, która pokonuje
opór materiału oraz siły tarcia powstające na skutek działania jego bocznych powierzchni
(rys. 3).

Rys. 3. Rozdzielenie materiału za pomocą klina [1].

Siłę F rozłoŜymy na dwie składowe F

działające w kierunkach prostopadłych do

powierzchni bocznych klina. Wartość siły F

moŜna obliczyć z trójkąta ABC:

;

, a więc

sin

Stąd wniosek, Ŝe przy mniejszym kącie ostrza moŜna przyłoŜyć mniejszą siłę dla

pokonania tego samego oporu. Zmniejszenie kąta klina powoduje zwiększenie składowych sił
F

oraz zwiększenie tarcia materiału o boki klina. Opory skrawania zaleŜą więc od kształtu

i jakości ostrza klina oraz jakości jego bocznych powierzchni.

Rys. 4. Wpływ geometrii klina na odkształcenia warstwy skrawanej: a) γ>0, b) γ=0 [1].

JeŜeli klin ustawimy tak, Ŝe jedna z powierzchni ograniczających zarys klina będzie

pochylona pod kątem do powierzchni obrobionej (rys. 4), to nastąpi zmniejszenie siły tarcia.
Tak więc, im mniejszy jest kąt γ, tym większa musi być siła F niezbędna do pokonania oporu
odkształcenia.

Narzędzia stosowane w róŜnych rodzajach obróbki skrawaniem róŜnią się między sobą

znacznie wyglądem zewnętrznym. JednakŜe przy bliŜszym rozwaŜaniu okazuje się, Ŝe części
robocze tych narzędzi pracują na podobnych zasadach, a ich ostrza są ukształtowane z takich
samych elementów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Najbardziej typowym i najczęściej uŜywanym w obróbce skrawaniem narzędziem jest

nóŜ tokarski. Na jego przykładzie najłatwiej moŜna wyjaśnić budowę ostrza narzędzi oraz
przedstawić zjawiska zachodzące podczas skrawania. NóŜ tokarski składa się z dwu
zasadniczych części: chwytu i części roboczej.

Chwyt noŜa tokarskiego słuŜy do zamocowania narzędzia. Część robocza narzędzia jest

ukształtowana przez kilka powierzchni widocznych na rysunku 5. Są to:

−

powierzchnia natarcia,

−

główna powierzchnia przyłoŜenia,

−

pomocnicza powierzchnia przyłoŜenia.

Rys. 5. Elementy geometryczne noŜa tokarskiego [1].

Powierzchnia natarcia przejmuje cały nacisk wióra oddzielanego od obrabianego

materiału. Pozostałe powierzchnie ostrza, zwane powierzchniami przyłoŜenia, odgrywają
podczas skrawania drugorzędną rolę.

Powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłoŜenia mogą w róŜnych narzędziach

przybierać róŜne kształty. Powierzchnie tworzące część roboczą noŜa są pochylone względem
siebie pod pewnymi kątami. Główne kąty noŜa są określane przez połoŜenie powierzchni
przyłoŜenia i natarcia.

Rys. 6.Ukształtowanie powierzchni natarcia i powierzchni przyłoŜenia [1].

Na rysunku 7 przedstawiono geometrię ostrza noŜa tokarskiego.
Kąt przyłoŜenia

jest zawarty między prostopadłą AC do płaszczyzny podstawowej

noŜa, a powierzchnią przyłoŜenia. Zmniejsza on tarcie między obrabianym przedmiotema
powierzchnią przyłoŜenia narzędzia, co powoduje zmniejszenie się ilości wydzielanego
ciepła. Chroni to narzędzia przed zbytnim nagrzaniem i zuŜyciem.

Kąt natarcia

jest zawarty między linią poziomą AB a powierzchnią natarcia. Kąt

natarcia moŜe przyjmować wartość dodatnią, ujemną lub równą zeru. Kąt natarcia ułatwia
spływ wióra w czasie obróbki. Im większy jest kąt natarcia narzędzia, tym łatwiej jego ostrze
wnika w materiał, dzięki czemu napór materiału na narzędzie będzie mniejszy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 7.Geometria ostrza noŜa tokarskiego [1].

Kąt ostrza

zawarty między powierzchnią przyłoŜenia a powierzchnią natarcia,

wpływa na kształt narzędzia oraz jego wytrzymałość.

Kąt skrawania

jest sumą kątów przyłoŜenia i ostrza.

Kąt

utworzony między prostą określającą kierunek ruchu posuwowego a rzutem

głównym krawędzi skrawającej na powierzchnię P

nazywa się kątem przystawienia. Kąt

powstały między prostą określającą kierunek posuwu a rzutem pomocniczej krawędzi
skrawającej na płaszczyznę P

, nazywa się pomocniczym kątem przystawienia.

Kąt

zawarty między rzutami krawędzi skrawających (głównej i pomocniczej) na

płaszczyznę podstawową noŜa nazywa się kątem naroŜa. Wartości wymienionych kątów mają
zasadniczy wpływ na przebieg procesu skrawania, jego wydajność, jakość powierzchni
obrobionej oraz trwałość narzędzia.

Kąty przystawienia wpływają na trwałość ostrza narzędzia. Przy duŜych kątach

przystawienia powierzchnia obrobionego przedmiotu jest bardzo chropowata. W miarę
zmniejszania się kątów przystawienia noŜa poprawia się jakość obrabianej powierzchni.

Podobnie wygląda geometria ostrza narzędzi wieloostrzowych do obróbki otworów

i płaszczyzn. Analogię ostrza noŜa tokarskiego, freza i wiertła przedstawiają rysunki 8, 9, 10.

Rys. 8. Kształt ostrza freza [1].

O wyborze wartości poszczególnych kątów decydują rozmaite względy, które są ze sobą

niejednokrotnie  sprzeczne.  Z  pewnych  względów  wymaga  się,  aby  dany  kąt  był  moŜliwie
duŜy, z innych, aby był moŜliwie mały. Decydują, oczywiście, względy waŜniejsze. Ustalenie
wartości poszczególnych kątów w drodze rozwaŜań teoretycznych nie jest moŜliwe. Przyjęte
w  praktyce  wartości  kątów  zostały  ustalone  na  podstawie  licznych  badań.  Ich  wyniki
posłuŜyły  do  ułoŜenia  tablic  zalecanych  wartości  kątów  noŜy,  zaleŜnie  od  materiału
obrabianego i warunków obróbki. Tablice te nie uwzględniają jednak wszystkich przypadków
występujących  w  warunkach  obróbki.  W  takich  sytuacjach  zachodzi  konieczność
zastosowania innych niŜ zalecane w tablicach wartości kątów noŜy, dlatego trzeba wiedzieć,
jaki wpływ mają poszczególne kąty ostrza noŜa na przebieg skrawania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Kąt przyłoŜenia α

ma za zadanie zmniejszyć tarcie między powierzchnią przyłoŜenia

a powierzchnią  skrawania.  Teoretycznie  przy  ustawieniu  głównej  krawędzi  skrawającej noŜa
w płaszczyźnie  równoległej  do  płaszczyzny  pod  stawowej  i  przechodzącej  przez  oś  obrotu
części  obrabianej  nóŜ  styka  się  z  powierzchnią  obrabianą  wzdłuŜ  krawędzi  skrawającej
(rys. 9, 10).

Rys. 9. Geometria części roboczej narzędzi do otworów: a) wiertła, b) pogłębiacza, c) rozwiertaka [1].

Rys. 10. Kształt i geometria freza walcowo-czołowego [1].

W praktyce jednak tak nie jest, bowiem ani nóŜ, ani część obrabiana nie są idealnie

sztywne. Podczas skrawania zachodzą odkształcenia plastyczne i spręŜyste w warstwie
zewnętrznej części obrabianej zarówno przed krawędzią skrawającą, jak i po niŜej tej
krawędzi. Występuje zetknięcie się i tarcie między powierzchnią przyłoŜenia a powierzchnią
części obrabianej.

Na podstawie badań stwierdzono, Ŝe wartość kąta przyłoŜenia α ma duŜy wpływ na

trwałość  noŜa.  Ze  wzrostem  kąta  przyłoŜenia  zmniejsza  się  zuŜycie  noŜa  i  zwiększa  jego
trwałość.  Doświadczalnie  ustalono,  Ŝe  najwłaściwszy  zakres  wartości  kąta  przyłoŜenia  ze
względu na trwałość noŜa wynosi 6–15°. Wartość ta zaleŜy od rodzaju materiału obrabianego
i materiału, z jakiego jest wykonane ostrze noŜa oraz od wartości posuwu.

Kąt natarcia γ

ma duŜy wpływ na przebieg skrawania. Od jego wartości zaleŜą

odkształcenia, jakim ulega wiór. Im większy jest kąt natarcia, tym mniejszym odkształceniom
ulega wiór. Mniejszym odkształceniom warstwy skrawanej odpowiadają mniejsze opory

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

skrawania,  a  tym  samym większa trwałość narzędzia umoŜliwiająca zwiększenie wydajności
obrabiarki (zastosowanie większej prędkości skrawania). Zbyt duŜe jednak powiększenie kąta
natarcia  osłabia  krawędź  skrawającą,  pogarsza  warunki  odprowadzania  ciepła,  co  powoduje
zmniejszenie trwałości noŜa. Na podstawie badań stwierdzono, Ŝe przy zmianie kąta natarcia
w granicach  od  30°  do  45°  maleje  tępienie  się  ostrzy  noŜa  oraz  obniŜa  się  temperatura
skrawania,  jednak  juŜ  przy  kącie  powyŜej  45°  krawędź  skrawająca  noŜa  zbytnio  się  osłabia.
Zmniejszanie  kąta  natarcia  w  granicach  od  45°  do  30°,  w  związku  z  działaniem  szeregu
czynników,  powoduje  zwiększenie  wytrzymałości  ostrza  bez  widocznego  zwiększenia
intensywności jego tępienia się oraz wzrostu temperatury skrawania.

Na dobór wartości kąta natarcia γ

ma wpływ m.in. kształt powierzchni natarcia. Przy

toczeniu  metali  ciągliwych  krawędź  skrawająca  ulega  naciskowi  wióra  tylko  w  momencie
wcinania się noŜa. Schodzący wiór wywiera nacisk  na  powierzchnię  natarcia  w  pewnej
odległości  od  krawędzi  skrawającej.  Część  powierzchni  natarcia  znajdująca  się  w  obszarze
szczeliny  wyprzedzającej  nie  ulega  naciskowi  wióra.  Wartość  kąta  natarcia  tej  części
powierzchni  nie  wpływa  na  odkształcenie  wióra  i  na  siły  skrawania.  Jeśli  na  części
powierzchni natarcia znajdującej się w obszarze szczeliny wyprzedzającej kąt natarcia będzie
mały (0–5°), w celu zapewnienia jej wytrzymałości, a na pozostałej powierzchni natarcia kąt
natarcia  będzie  większy  (do  30°),  to  przy  małym  zniekształceniu  wióra  otrzymamy
dostatecznie wytrzymałą i trwałą krawędź skrawającą.

Wybór wartości kąta natarcia γ

zaleŜy równieŜ od własności mechanicznych materiału

części obrabianej i rodzaju materiału, z jakiego jest wykonane ostrze noŜa. W narzędziach ze
stali szybkotnącej stosujemy kąty natarcia γ

o wartości 0–30°, a w narzędziach z węglików

spiekanych od +20° do -20°. Większe wartości kątów natarcia są stosowane do obróbki
materiałów o niskich własnościach wytrzymałościowych.

Kąt ostrza β

otrzymujemy jako rezultat doboru kątów α

i γ

gdyŜ β

= 90° – (α

+ γ

Kąt skrawania δ

otrzymujemy równieŜ jako rezultat doboru kątów α

i γ

; δ

= α

+ γ

Kąt przystawienia χ

ma złoŜony wpływ na przebieg skrawania. Im mniejszy zastosujemy

kąt χ

przy tej samej głębokości skrawania, tym dłuŜsza część krawędzi skrawającej będzie

brała udział w skrawaniu. Dzięki temu polepszy się odprowadzanie ciepła wytwarzającego się
podczas skrawania i zwiększy się trwałość noŜa, ale jednocześnie zwiększy się siła
odpychająca nóŜ od części obrabianej (składowa odporowa siły skrawania), co jest przyczyną
drgania części obrabianej, narzędzia i obrabiarki. Powoduje to pogorszenie się jakości
obrabianej powierzchni oraz prowadzi do przedwczesnego zuŜycia się narzędzia. Zjawisko to
szczególnie jaskrawo występuje przy obróbce części mało sztywnych.

Wybór wartości kąta χ

, zaleŜy od: kształtu, sztywności, wartości naddatku na obróbkę

i rodzaju materiału części obrabianej, wytrzymałości obrabiarki i narzędzia oraz wartości kąta
natarcia. Kąt przystawienia w przeciętnych warunkach obróbki przyjmuje się w granicach
30–90°. Najmniejsze wartości kątów χ

stosuje się w pracy noŜami o duŜym kącie natarcia, na

sztywnych obrabiarkach, w obróbce sztywnych części obrabianych, przy sztywnym
zamocowaniu noŜa i części obrabianej.

Kąt pochylenia krawędzi skrawającej λ

ma wpływ na kierunek spływania wióra.

W toczeniu przerywanym pochylenie krawędzi skrawającej powoduje stopniowe wcinanie się
jej  w  kierunku  wierzchołka,  dzięki  czemu  uderzenie  w  momencie  wcinania  się  noŜa  jest
łagodzone  i przejmowane  przez  bardziej  wytrzymałe  odcinki  krawędzi  skrawającej,  co
powoduje  zwiększenie  trwałości  noŜa.  Jest  to  szczególnie  waŜne  w  toczeniu  przerywanym
ostrzami  z nakładkami  z węglików  spiekanych.  W  tych  przypadkach  stosuje  się  ujemne  kąty
pochylenia  krawędzi  skrawającej,  dochodzące  do  30°.  Przy  dodatnim  kącie  λ

wierzchołek

noŜa jest połoŜony wyŜej niŜ pozostałe punkty krawędzi skrawającej i wiór spływa po
powierzchni natarcia w kierunku powierzchni obrabianej, a przy ujemnym kącie λ

wierzchołek noŜa jest najniŜszym punktem i wiór jest spychany ku powierzchni obrobionej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie są elementy geometryczne noŜa tokarskiego?
2.  Jaka jest geometria ostrza noŜa tokarskiego?
3.  Jaka jest geometria narzędzi do obróbki otworów?
4.  Jaka jest geometria narzędzi do obróbki płaszczyzn?
5.  Jaki wpływ na przebieg skrawania mają poszczególne kąty części roboczej noŜa tokarskiego?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj pomiaru kątów noŜa tokarskiego.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  określić płaszczyzny występujące w noŜu,
2)  określić kąty noŜa tokarskiego,
3)  dokonać pomiaru kątów noŜa,
4)  przedstawić wyniki swojej pracy nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

narzędzia do pomiaru kątów noŜa,

−

noŜe tokarskie,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Dokonaj pomiaru kątów wiertła krętego oraz określ elementy geometryczne w nim

występujące.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  określić płaszczyzny i krawędzie wiertła,
2)  dokonać pomiaru kątów wiertła,
3)  przedstawić wyniki pomiarów nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

narzędzia do pomiaru kątów wierteł,

−

wiertła kręte,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Materiały narzędziowe

4.3.1. Materiał nauczania

Przez materiały narzędziowe rozumiemy materiały stosowane do wyrobu części roboczej

narzędzi. Chwyty i korpusy narzędzi wykonuje się z materiałów narzędziowych tylko wtedy,
gdy tworzą one całość z częścią roboczą, natomiast chwyty narzędzi zgrzewanych i korpusy
narzędzi składanych wykonuje się z materiałów konstrukcyjnych.

Głównymi własnościami materiałów narzędziowych są:

−

twardość,

−

odporność na wysoką temperaturę,

−

wytrzymałość,

−

odporność na ścieranie,

−

zachowanie się podczas hartowania,

−

struktura.
Nie wszystkie te własności są wymagane jednocześnie. Przy doborze materiału na

narzędzie naleŜy brać pod uwagę cel, do jakiego narzędzie słuŜy, oraz warunki, w jakich
będzie pracować. NaleŜy ponadto mieć na względzie koszt materiału i deficytowość jego
składników stopowych.

Podstawowym wymaganiem, jakiemu powinno odpowiadać narzędzie, jest twardość.

Twardość narzędzia powinna przewyŜszać twardość materiału obrabianego co najmniej
o 20–30 HRC.

Odporne na wysoką temperaturę powinny być narzędzia, które podczas pracy są naraŜone

na działanie ciepła wywiązującego się w znacznych ilościach. Narzędzie ogrzane do
temperatury zbyt wysokiej (wyŜszej niŜ dopuszczalna dla danego materiału) traci własności
skrawające na skutek utraty twardości (ulega odpuszczeniu).

MoŜliwość wzrostu temperatury narzędzia zaleŜy przede wszystkim od warunków pracy.

Narzędzia do obróbki ręcznej na ogół nie są naraŜone na nadmierne ogrzanie. Narzędzie do
obróbki mechanicznej, pracujące z małą szybkością skrawania albo mające lepsze warunki
chłodzenia (odprowadzania ciepła), jest mniej naraŜone na nadmierne ogrzanie niŜ pracujące
z duŜą szybkością skrawania.

Wytrzymałością powinny się odznaczać wszystkie narzędzia. ZaleŜnie jednak od pracy

narzędzia  zmienia  się  rodzaj  wymaganej  wytrzymałości,  np.:  przeciągacz  powinien  być
wytrzymały  na  rozciąganie,  wiertła  i  gwintowniki  na  skręcanie,  noŜe  tokarskie  na  zginanie
itd.  Narzędzia  pracujące  z  uderzeniami  powinny  być  wytrzymale  na  uderzenia.  Materiał  na
tego rodzaju narzędzia musi być bardziej ciągliwy mniej kruchy.

Odporność na ścieranie jest własnością poŜądaną dla wszystkich narzędzi, ale przede

wszystkim dla narzędzi bardziej naraŜonych na ścieranie ze względu na rodzaj pracy lub
materiał obrabiany.

Przez zachowanie się podczas hartowania rozumiemy szybkość studzenia podczas

hartowania (w wodzie, oleju, powietrzu) konieczną do uzyskania wymaganej twardości,
głębokość przehartowania, odkształcenia podczas hartowania i odporność na przegrzanie.

Cechą poŜądaną jest mała szybkość chłodzenia podczas hartowania (olej, powietrze),

wpływająca na zmniejszenie odkształceń, oraz odporność na przegrzanie.

ZaleŜnie od rodzaju i warunków pracy narzędzia poŜądana jest mniejsza lub większa

głębokość przehartowania. Np. na gwintowniki i narzynki nie jest potrzebna stal głęboko
hartująca się, gdyŜ wymagana jest duŜa twardość ich powierzchni pracującej przy moŜliwie
duŜej ciągliwości rdzenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Struktura drobnoziarnista jest cechą poŜądaną stali narzędziowych, szczególnie tam,

gdzie chodzi o uzyskanie jak najbardziej gładkiej powierzchni ostrza.

Poza wymienionymi własnościami o zastosowaniu materiału na narzędzia mogą

decydować względy technologiczne.

RozróŜnia się następujące rodzaje materiałów narzędziowych:

−

stale niestopowe narzędziowe,

−

stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno,

−

stale szybkotnące,

−

narzędziowe stopy lane – stellity i stellitopodobne,

−

materiały narzędziowe ceramiczne – węgliki spiekane i spiekane tlenki metali,

−

materiały ścierne,

−

diament.

−

Na części chwytowe i korpusy narzędzi zgrzewanych i składanych stosuje się następujące
materiały konstrukcyjne:

−

stale niestopowe konstrukcyjne,

−

stale konstrukcyjne stopowe,

−

Ŝeliwo stopowe.
W celu ułatwienia porozumiewania się i jednoczesnego a zarazem krótkiego oznaczania

rodzajów, gatunków i odmian stali, zostały ustalone umowne znaki. Zasady budowy znaków
ustalają normy na poszczególne rodzaje stali.

Zgodnie z tą normą znak stali węglowych składa się z następujących symboli:

−

z litery N – oznaczającej stal narzędziową do pracy na zimno,

−

z liczby podającej średnią zawartość węgla w dziesiątych procentu,

−

z litery oznaczającej grupę, a mianowicie E – dla stali płytko hartującej się, Z – dla stali
zgrzewalnej.
Znak stali głęboko hartującej się nie posiada 3-go członu, składa się tylko z litery N

i liczby oznaczającej średnią zawartość węgla w dziesiątych procentu.

Znak stopowej stali narzędziowej składa się z następujących symboli:

−

litery oznaczającej gatunek stali (N – stal narzędziowa do pracy na zimno),

−

liter określających zawarte w stali zasadnicze pierwiastki stopowe lub ich grupę,

−

ewentualnie X cyfr słuŜących do odróŜnienia poszczególnych gatunków stali,
zawierających te same pierwiastki stopowe.
Litery określające zawarte w stali pierwiastki stopowe oznaczają: W – wolfram,

V – wanad, C – chrom, M – mangan, S – krzem, L – molibden, Z – grupę pierwiastków:
krzem – chrom – wolfram, P –grupę pierwiastków: chrom – nikiel – wanad.

Charakterystyka stali narzędziowych

Stale niestopowe narzędziowe w porównaniu ze stalami węglowymi konstrukcyjnymi

zawierają  mniejszy  %  domieszki  fosforu  (P)  i  siarki  (S),  mniejszą  ilość  manganu  (Mn)  oraz
mają  bardziej  drobnoziarnistą  strukturę.  Właściwości  poszczególnych  odmian  stali  są
uzaleŜnione  od  zawartości  węgla (C), która zmienia się w granicach 0,38–1,3%, w związku,
z czym  i  twardość  stali  po  obróbce  cieplnej  waha  się  w  granicach  46–65  HRC.  Stale
niestopowe  ze  względu  na  skład  chemiczny  są  najprostszymi  stalami  narzędziowymi,
poniewaŜ  nie  zawierają  innych  składników  stopowych  poza  węglem,  manganem  i  krzemem,
które  wchodzą  w  skład  wszystkich  stali.  Zasadniczymi  składnikami  stali  niestopowych
narzędziowych  są  Ŝelazo  i  węgiel.  Stali  węglowej  narzędziowej  nadaje  się  własności
skrawające  za  pomocą  obróbki  cieplnej.  Obróbka  cieplna  stali  musi  być  przeprowadzona
bardzo  starannie  i  umiejętnie,  tylko  w  tym  bowiem  przypadku  moŜna  nadać  stali  węglowej
narzędziowej wymagane właściwości.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stal węglowa narzędziowa ma po zahartowaniu wystarczającą twardość, jest

wystarczająco  wytrzymała,  ma  dobrą  strukturę  (lepszą  niŜ  stale  szybkotnące),  natomiast  jest
mniej  odporna  na  ścieranie  niŜ  stale  szybkotnące.  Wykazuje  ona  skłonność  do  odkształceń,
ale  jest  odporna  na  przegrzanie.  NajwaŜniejszą  wadą  stali  niestopowej  narzędziowej
w porównaniu ze stałą szybkotnącą jest jej mała odporność na wysoką temperaturę.

Stal ta w temperaturze 200–250

zaczyna tracić swoje własności skrawające. Stal

węglowa narzędziowa nie moŜe być stosowana na narzędzia, gdy temperatura skrawania
przekracza 200

Stal ta natomiast powinna być stosowana na narzędzia pracujące z małą

szybkością skrawania oraz narzędzia do obróbki ręcznej.

Stalami narzędziowymi stopowymi nazywamy stale, które oprócz węgla (C), niewielkich

ilości  manganu  (Mn)  i  krzemu  (Si)  oraz  szkodliwych  domieszek  fosforu  (P)  i  siarki  (S)
zawierają  inne  składniki  stopowe,  jak  chrom  (Cr),  nikiel  (Ni),  mangan  (Mn)  i  krzem  (Si)
w większych  ilościach,  wolfram  (W),  molibden  (Mo),  wanad  (V),  kobalt  (Co),  dodawane
w celu uzyskania pewnych określonych własności, a mianowicie:

−

lepszych właściwości wytrzymałościowych,

−

większej hartowności,

−

specjalnych właściwości fizycznych i chemicznych.
Nikiel wpływa na obniŜenie temperatury przemiany alotropowej

⇔

oraz na

obniŜenie szybkości chłodzenia potrzebnej do zahartowania. Stal z dodatkiem niklu
przehartowuje, się głębiej i jest bardziej ciągliwa niŜ stal węglowa.

Chrom zwiększa odporność stali na ścieranie i zmniejsza szybkość krytyczną hartowania.

Stal z dodatkiem chromu przehartowuje się na wskroś.

Mangan działa na strukturę podobnie jak nikiel, lecz w stopniu znacznie silniejszym.

Mangan rozszerza zakres austenitu, a po przekroczeniu 9% manganu przemiana alotropowa
w stali juŜ się nie odbywa.

Wolfram i molibden zwiększają odporność stali na wysoką temperaturę, umoŜliwiając

zachowanie duŜej twardości i odporności na ścieranie w temperaturze do 650

Wanad wpływa na tworzenie się struktury drobnoziarnistej, zwiększa odporność stali na

obciąŜenia dynamiczne oraz zwiększa twardość i odporność na ścieranie w wysokiej
temperaturze.

Kobalt wpływa dodatnio na twardość i wytrzymałość stali, zmniejsza wraŜliwość na

przegrzanie, wpływa na zmniejszenie zmian objętościowych stali po obróbce cieplnej.

Krzem występuje zawsze w stali jako nieunikniona domieszka w ilości 0,15–0,3%.

Ze wzrostem zawartości krzemu zwiększa się wytrzymałość i twardość stali oraz jej
spręŜystość. W stalach narzędziowych stopowych zawartość krzemu osiąga 0,25–1,4%.

Składniki stopowe dodawane do stali podczas jej wytwarzania w postaci tzw.

Ŝelazostopów są artykułem importowanym dość kosztownym.

Stale narzędziowe stopowe dzielimy na:

−

stale do pracy na zimno,

−

stale do pracy na gorąco,

−

stale szybkotnące.
Stalami do pracy na zimno nazywamy stale przeznaczone na narzędzia do obróbki

materiału, który nie został nagrzany dla ułatwienia pracy. Narzędzia i materiał obrabiany mogą
się nagrzewać w pewnych granicach podczas pracy na skutek tarcia lub z powodu odkształceń.

Stalami do pracy na gorąco nazywamy stale przeznaczone na narzędzia do obróbki

plastycznej metali nagrzanych do temperatury plastyczności lub nawet płynności, np.
narzędzia i foremniki do odkuwek, formy do odlewów pod ciśnieniem itd. Stale te nie są
uŜywane do wyrobu narzędzi skrawających.

Stale stopowe narzędziowe wytwarzane są w postaci prętów kutych, walcowanych,

ciągnionych na zimno oraz drutów, blach i odkuwek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stalami szybkotnącymi nazywamy stale, które zachowują twardość i zdolność skrawania

przy szybkościach skrawania i grubościach warstwy skrawanej wywołujących nagrzewanie
się narzędzi aŜ do temperatury 650

Najbardziej istotną i wartościową cechą stali szybkotnącej, róŜniącą ją od węglowej stali

narzędziowej,  jest  jej  odporność  na  wysoką  temperaturę,  tj.  zdolność  zachowania  twardości
i odporności  na  ścieranie  w  wysokiej  temperaturze.  Własności  stali  szybkotnącej  zaleŜą  od
procentowej  zawartości  poszczególnych  składników  stopowych  oraz  wzajemnego  stosunku
ilości  tych  składników.  ZaleŜnie  od  zawartości  wolframu  rozróŜniamy  stale  wysokostopowe
o zawartości wolframu 15–20% i niskostopowe o zawartości wolframu 8–10%.

Na rysunku 11 przedstawiono zaleŜność twardości stali narzędziowych od temperatury.

Rys. 11. ZaleŜność twardości stali narzędziowych od temperatury [1].

Oprócz stali szybkotnących wytwarzanych metodami konwencjonalnymi są wytwarzane

równieŜ  tzw.  spiekane  stale  szybkotnące  na  drodze  metalurgii  proszków.  Półproduktem  do
wytwarzania  tych  stali  jest  proszek  o  składzie  chemicznym  odpowiadającym  gotowej  stali.
Istnieje  kilka  metod  (CMII  –  USA,  POWDREX  –  Wielka  Brytania,  ASEA-STORA  –
Szwecja, itp.) wytwarzania spiekanych stali szybkotnących, w wyniku, których otrzymuje się
gotowe  narzędzia,  produkty  o  kształcie  narzędzi  zbliŜonych  do  końcowego  lub  bloki
materiału, z których metodami obróbki skrawaniem wykonuje się gotowe narzędzia.

Sproszkowany materiał jest prasowany pod duŜym ciśnieniem (1000–1500 MPa)

i spiekany  w  wysokiej  temperaturze  (około  1100°C)  w  próŜni  lub  atmosferze  obojętnej.  Po
wyŜarzeniu  zmiękczającym  (produkty,  które  nie  od  razu  mają  kształty  gotowych  narzędzi)
moŜna  bezpośrednio  wykonywać  narzędzia  stosując  obróbkę  skrawaniem  lub  poddać
otrzymany  materiał  obróbce  plastycznej  na  gorąco  w  celu  nadania  kształtów  i  wymiarów
odpowiednich do wykonania określonych, narzędzi.

Spiekane stale szybkotnące są poddawane obróbce cieplnej podobnie jak stale

konwencjonalne. Charakteryzują się bardziej równomierną strukturą w porównaniu ze stalami
konwencjonalnymi.  Ich  twardość  po  obróbce  cieplnej  wynosi  67–69  HRC.  W  celu
polepszenia  własności  uŜytkowych  są  równieŜ  poddawane  obróbce  cieplno  chemicznej:
azotowaniu,  węgloazotowaniu  i  podobnym  zabiegom.  W  porównaniu  ze  stalami
konwencjonalnymi charakteryzują się korzystniejszymi własnościami technologicznymi:

−

dobrą plastycznością i obrabialnością mechaniczną,

−

bardzo dobrą szlifowalnością,

−

duŜą stabilnością wymiarową po hartowaniu i odpuszczaniu

−

lepszymi własnościami skrawnymi w przypadku obróbki stali trudnoobrabialnych.
Przy zastosowaniu większych prędkości skrawania osiąga się kilku, a nawet

kilkunastokrotnie większe trwałości ostrzy narzędzi.

Spiekane stale szybkotnące stosuje się głównie na narzędzia do obróbki materiałów

trudno obrabialnych, np.: stali stopowych, stali o duŜej wytrzymałości, stali konstrukcyjnych
ulepszanych cieplnie, Ŝarowytrzymałych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Stale te są stosowane na narzędzia tam, gdzie są wymagane zwiększone współczynniki

niezawodności  pracy  narzędzi,  a  mianowicie  przy  automatycznej  obróbce  skrawaniem,  tj.:
obrabiarkach  sterowanych  numerycznie,  centrach  i  liniach  obróbkowych,  obrabiarkach
zespolonych  i  automatach.  W  szczególności  są  stosowane  na  narzędzia  do  obróbki
wykańczającej, gdzie jest wymagana duŜa wydajność.

Spiekane stale szybkotnące są szczególnie przydatne na narzędzia o bardzo duŜych

wymiarach i masie oraz złoŜonych kształtach i zmiennych przekrojach.

Węgliki spiekane

Węgliki spiekane odznaczają się najlepszymi spośród wszystkich stali narzędziowych

właściwościami  skrawnymi,  przewyŜszającymi  znacznie  właściwości  stali  szybkotnących.
Charakteryzują się one twardością zbliŜoną do twardości diamentu oraz duŜą odpornością na
ścieranie, przekraczającą odporność stali szybkotnącej. Węgliki spiekane zachowują twardość
i odporność  na  ścieranie  w  wysokiej  temperaturze  (700–1000°C,  zaleŜnie  od  odmiany),  co
umoŜliwia  ich  stosowanie  na  części  robocze  narzędzi  pracujących  z  bardzo  duŜymi
prędkościami  skrawania  oraz  uzyskiwanie  powierzchni  obrabianej  o  bardzo  małej
chropowatości i duŜej dokładności.

Podstawowymi składnikami węglików spiekanych są węgliki wolframu lub węgliki

wolframu i tytanu, rzadziej tytanu i niobu, związane kobaltem. Węglik tytanu zwiększa
twardość oraz odporność na zuŜycie, gdyŜ temperatura przylepiania się rozgrzanego wióra do
płytek z węglików tytanowych jest wyŜsza niŜ do płytek z węglików wolframowych i dlatego
spływający wiór łatwiej wyrywa cząstki z płytki wolframowej niŜ z płytki tytanowej. Dodatek
tytanu zwiększa jednak kruchość.

Kobalt wiąŜe bardzo twarde kryształy węglików wolframu i tytanu. Im więcej kobaltu

zawiera spiek, tym bardziej jest on miękki i ciągliwy. Spieki o zawartości kobaltu ponad 12%
i poniŜej 3% nie są stosowane.

Twardość węglików spiekanych wynosi, zaleŜnie od składu chemicznego, 82–90 HRA

(w przeliczeniu na HRC wyniosłoby to ok. 90 HRC, naleŜy jednak pamiętać, Ŝe według skali
C  Rockwella  moŜna  określać  twardość  tylko  do  67  HRC).  W  dodatku  nie  wymagają  one
Ŝadnej  obróbki  cieplnej.  DuŜa  twardość,  odporność  na  ścieranie  oraz  odporność  na  wysoką
temperaturę  wyróŜniają  węgliki  spiekane  wśród  materiałów  narzędziowych.  Natomiast
powaŜną  ich  wadą  jest  kruchość.  Narzędzia  z  częścią  roboczą  wykonaną  z  węglików
spiekanych  źle  znoszą  zmienne  obciąŜenia  spowodowane  nierównomiernymi  naddatkami  na
obróbkę, a jeszcze gorzej pracę z uderzeniami.

Wytrzymałość węglików spiekanych na zginanie jest mniejsza, a na ściskanie większa

niŜ wytrzymałość stali szybkotnącej. Własności węglików spiekanych zmieniają się zaleŜnie
od ich składu chemicznego.

Do obróbki metali skrawaniem są stosowane dwie główne grupy węglików spiekanych:

−

węgliki wolframowo-tytanowo-kobaltowe, stosowane do obróbki stali i staliwa oznaczone
symbolami SIOS, SIO, S2OS, S20, SM25, S3OS, S30, S35S, S4OS oraz U1OS,

−

węgliki wolframowo-kobaltowe, stosowane do obróbki Ŝeliwa, stopów lekkich i metali
nieŜelaznych, oznaczone symbolami H03, HIOS, HiO, HI5X, H2OS, H20, H30.
Ponadto istnieje grupa węglików wolframowych o zwiększonej zawartości kobaltu (dla

niektórych  gatunków  dochodzącej  do  25%),  stosowana  na  końcówki  kłów,  narzędzia
pomiarowe  oraz  narzędzia  do  obróbki  plastycznej.  Węgliki  tej  grupy  są  oznaczone
symbolami:  G5,  G15,  G20,  G30,  G40,  G5OS.  Własności  i  przybliŜone  składy  chemiczne
węglików spiekanych są podane w normie PN-88/H-89500.

Węgliki spiekane pokrywane są twardymi warstwami powierzchniowymi. Stosuje się

głównie do płytek wieloostrzowych jednorazowego uŜytku. Polega to na tym, Ŝe na płytki
z węglików spiekanych o stosunkowo duŜej wytrzymałości na zginanie i ciągliwości nakłada

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

się warstewki supertwardych czystych węglików lub azotków, przewaŜnie tytanu, lub nakłada
się warstewki ceramiczne o grubości kilku m o duŜo większej twardości i odporności na
ścieranie niŜ materiał płytki z węglika spiekanego, tj. materiał podłoŜa. Najpierw pokrywano
płytki pojedynczymi warstwami TiC, TiN lub Ti(C, N, 0), następnie podwójnymi warstwami
TiC + TiN, a według najnowszej technologii stosuje się pokrycia wielowarstwowe TiC + TiN
+ Ti(C, N) oraz Al. Pośrednio mogą być stosowane inne warstwy ceramiczne. Prowadzi się
równieŜ badania w dziedzinie nakładania na podłoŜe z węglików spiekanych bardzo cienkich
warstw borków cyrkonu, tantalu, tytanu, a nawet tlenków róŜnych od Al

Spieki ceramiczne i ceramiczno-węglikowe.

Spiekane tlenki metali w postaci płytek mają zastosowanie na części robocze noŜy

tokarskich. Podstawowym materiałem wyjściowym do wyrobu tego rodzaju płytek jest tlenek
glinowy Al

. Ponadto zawierają one niewielkie ilości innych składników, jak np. tlenek

magnezu  (0,5–1%)  lub  tlenki  innych  metali,  mające  za  zadanie  przeciwdziałać  wzrostowi
kryształów  korundu,  oraz  plastyfikatory.  Zmieszane  tlenki  prasuje  się  lub  odlewa  pod
ciśnieniem  w  celu  uzyskania  odpowiedniego  kształtu,  a  następnie  spieka  w  temperaturze
powyŜej 1700°C.

Ostrza z płytek z tlenku glinowego wyróŜniają się wielką odpornością na ścieranie

i wysoką  temperaturę;  nie  tracą  własności  skrawanych  nawet  w  temperaturze  1200°C.
Natomiast  powaŜną  wadą  obecnie  wytwarzanych  płytek  w  porównaniu  z  węglikami
spiekanymi  są  znacznie  gorsze  własności  wytrzymałościowe  oraz  skomplikowany  proces
technologiczny.

Aby uzyskać narzędzia o coraz wyŜszych własnościach skrawnych, prowadzone są próby

zastosowania na części robocze narzędzi spiekanych borków tytanu TiB borków chromu Cr
oraz azotków krzemu Si i azotków boru BN (tzw. barazowy).

Odporność na działanie wysokich temperatur spiekanych materiałów ceramicznych

i ceramiczno-węglikowych  jest  większa  niŜ  węglików  spiekanych.  W  odróŜnieniu  od  węglików
spiekanych  materiały  te  nie  zawierają  metalu  wiąŜącego,  a  więc  ciągliwość  ich  jest  znacznie
mniejsza od węglików spiekanych. Są wraŜliwe na mechaniczne obciąŜenia udarowe i zmęczenie
cieplne. Płytki skrawające z tych materiałów są wykonywane z ujemnymi kątami natarcia.

Stosunkowo nowymi ceramicznymi materiałami narzędziowymi są sialony, które łączą

cechy azotku krzemu i tlenku aluminium. Narzędzia z tych materiałów są stosowane do
toczenia i frezowania stali, stopów trudno obrabialnych, Ŝeliwa, stali ulepszanych cieplnie,
stopów niklu, tytanu, aluminium i stopów wysokoŜarowytrzymałych. W określonym zakresie
uŜytkowym zuŜycie takich narzędzi zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości skrawania.

Cermetale

Są to spieki ceramiczno-metalowe, tzn. materiały uzyskane przez spiekanie proszków

ceramicznych  i  metalowych  (np.  chromu,  molibdenu,  niklu).  Kształtki  uzyskane  w  drodze
spiekania  proszków  metali  wyróŜniają  się  duŜą  odpornością  na  ścieranie  i  jednocześnie
zwiększoną  wytrzymałością  i  lepszym  przewodnictwem  cieplnym  niŜ  węgliki  spiekane.
Korzystniejsze  własności  zapewnia  cermetalom  metal  wiąŜący.  Prowadzone  są  równieŜ
badania  nad  łączeniem  tlenków  z  węglikami  w  drodze  spiekania,  w  wyniku  czego  powstają
kształtki ceramiczne tlenkowo-węglikowe.

Twarde stopy narzędziowe (stellity)

Stellity są to lane stopy kobaltu lub Ŝelaza z chromem, węglem, niklem, manganem,

krzemem i wolframem. Stellity odznaczają się stosunkowo duŜą odpornością na działanie
chemiczne; są szczególnie odporne na działanie kwasu siarkowego (zarówno na zimno, jak
i na gorąco).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Pod względem własności skrawnych stellity zajmują miejsce pośrednie między stałą

szybkotnącą a węglikami spiekanymi. Zachowują one własności skrawne w temperaturze
700–800°C. Twardość stellitów wynosi ok. 61 HRC. Nie wymagają obróbki cieplnej, mają
bardzo mały współczynnik tarcia oraz są odporne na ścieranie.

Wymienione własności sprawiają, Ŝe stellity są stosowane na ostrza w przypadkach, gdy

wymagana jest duŜa twardość, odporność na działanie chemiczne oraz duŜa trwałość.

W produkcji narzędzi stosuje się stellity do napawania ostrzy lub wykonuje się z nich

małe noŜe wstawiane.

Materiały stellitopodobne są to materiały narzędziowe zawierające głównie Ŝelazo

i chrom, przy czym Ŝelazo zastępuje deficytowe składniki występujące w stellitach wolfram
i kobalt.

Diament

Diament jest to minerał, naturalna odmiana krystaliczna węgla o regularnym układzie.

Diament odznacza się małym współczynnikiem tarcia oraz największą spośród wszystkich
znanych materiałów odpornością na ścieranie. Diament ma równieŜ największą ze wszystkich
znanych materiałów twardość, którą przy tworzeniu skali Mohsa przyjęto za 10 (w skali
rozszerzonej 15). NaleŜy zaznaczyć, Ŝe twardość diamentu nie jest jednakowa we wszystkich
kierunkach. Diament w temperaturze powyŜej 1700°C przechodzi w grafit.

Diamentów uŜywa się w przemyśle do toczenia metali nieŜelaznych oraz gumy, fibry,

ebonitu, bakelitu, papieru itp., a takŜe do kształtowania (profilowania) ściernic, szczególnie
ściernic drobnoziarnistych. Diament stosuje się teŜ do wyrobu narzędzi ściernych, jak np.
ściernic diamentowych oraz pilników ściernych.

Obróbkę diamentu wykonuje się na tarczy Ŝeliwnej o pionowej osi obrotu pokrywanej

zawiesiną pyłu diamentowego (o ziarnistości 1–2 µm) w oleju maszynowym. Prędkość
szlifowania wynosi 1000–1200 m/min. Szlifowany diament jest mocowany w oprawce
przymocowanej do wspornika.

Obrobioną płytkę diamentową o Ŝądanym kształcie wlutowuje się w oprawkę metalową

z odpowiednio  wykonanym  gniazdem,  stanowiącą  chwyt  narzędzia  lub  dostosowaną  do
gniazda  korpusu  narzędzia.  Szlifowanie  powierzchni  przyłoŜenia  oraz  natarcia  wykonuje  się
po  wlutowaniu  kształtki  diamentowej  w  oprawkę.  Zarys  krawędzi  skrawających  tworzą
bardzo krótkie odcinki linii prostych lub krzywych.

Narzędzia skrawające z diamentową częścią roboczą zapewniają dokładny kształt

geometryczny, małą chropowatość obrabianej powierzchni (rzędu R

0,63–0,16 µm) oraz nie

powodują  uszkodzeń  powierzchni  obrabianego  metalu,  co  jest  trudne  do  uzyskania  przy
uŜyciu  narzędzi  z  częścią  roboczą  ze  stali  narzędziowych  lub  spiekanych  węglików  metali.
Narzędzia  z częścią  roboczą  z  diamentu  są  stosowane  do  wykańczającej  obróbki
drobnowiórowej  części  ze  stopów  aluminium,  a  takŜe  brązu  i  stopów  łoŜyskowych,  np.  do
toczenia  powierzchni  zewnętrznej  tłoka  oraz  jego  otworu  pod  sworzeń,  tulejek  brązowych
i półpanewek z warstwą ze stopów łoŜyskowych.

Supertwarde materiały narzędziowe

Do supertwardych materiałów narzędziowych naleŜy polikrystaliczny syntetyczny

diament PCD oraz spiekany azotek boru CBN.

Pokrystaliczny syntetyczny diament jest najtwardszym ze znanych materiałów

syntetycznych.  PCD  naleŜy  do  grupy  materiałów  zwanych  kompozytami  metalowymi.  Rolę
fazy  wiąŜącej  ziarna  diamentu  odgrywa  kobalt.  Ta  faza  metaliczna  wiąŜąca  PCD  nadaje
równieŜ  przewodnictwo  elektryczne.  Jego  własności  są  podobne  do  monokrystalicznego
diamentu.  Jego  cechą  charakterystyczną  jest  brak  zdolności  do  pęknięć  wzdłuŜ  płaszczyzn
łupliwości,  poniewaŜ  przypadkowa  orientacja  kryształów  diamentu  w  spieku  zapewnia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

izotropowość  struktury.  W porównaniu  z  innymi  materiałami  narzędziowymi  wykazuje
większą twardość, przewodnictwo cieplne i odporność na ścieranie. Wysokie przewodnictwo
cieplne  powoduje  szybkie  odprowadzenie  ciepła  ze  strefy  obróbki,  co  wpływa  na
zmniejszenie niekorzystnego wpływu wysokiej temperatury na jakość własności obrabianego
przedmiotu. PCD nie nadaje się do obróbki stali, poniewaŜ wskutek reaktywności chemicznej
w wysokiej temperaturze wytwarzającej się podczas skrawania następuje dyfuzja węgla i jego
grafityzacja  w  stali,  PCD  stosuje  się przede wszystkim do obróbki materiałów nieŜelaznych.
Narzędzia  z  PCD  stosuje  się  do  toczenia  i  frezowania  z  duŜymi  prędkościami  skrawania
następujących materiałów: aluminium, magnezu, cynku, miedzi i ich stopów, a takŜe stopów
innych  metali  nieŜelaznych,  głównie  krzemu,  węglików  spiekanych,  porcelany  i  materiałów
ceramicznych,  gumy,  tworzyw  sztucznych,  płyt  wiórowych,  pilśniowych,  materiałów
kompozytowych  z  tworzyw  sztucznych  i włókien  szklanych,  stopów  złota,  srebra,  platyny
oraz  węgla.  Narzędzia  z  PCD  umoŜliwiają  uzyskanie  bardzo  gładkich  powierzchni  rzędu
R

= 0,4

Regularny azotek boru BN ma twardość mniejszą niŜ polikrystaliczny diament PCD,

wykazuje  znaczną  Ŝarowytrzymałość,  nie  reaguje  z  me  talami  oraz  stalą  i  jest  odporny  na
utlenianie  w  temperaturze  do  1000°C.  Z  tego  względu  narzędzia  z  tego  materiału  są
stosowane  do  obróbki  stali  ulepszonych  cieplnie,  stopów  na  osnowie  niklu  i  kobaltu,
utwardzonego  Ŝeliwa  itp.  Narzędzia  z  tego  materiału  wykazują  znacznie  większą  trwałość
w porównaniu z narzędziami z węglików spiekanych i spieków ceramicznych.

Główną postacią narzędzi z supertwardych materiałów są płytki o niewielkich wymiarach

grubości  od  0,5  do  1  mm  i  pozostałych  wymiarach  rzędu  kilku  lub  kilkunastu  milimetrów.
Płytki te są łączone z częścią nośną o mniejszej kruchości najczęściej wykonaną z węglików
spiekanych  o  znormalizowanych  wymiarach  płytek  wieloostrzowych.  Płytki  i  wkładki
ostrzowe z materiałów supertwardych mogą być kształtowane przez cięcie elektroerozyjne.
Materiały  narzędziowe  są  bardzo  drogie.  Szczególnie  drogie  są  stale  szybkotnące  i  węgliki
spiekane,  dlatego  gospodarka  nimi  powinna  być  prowadzona  w  sposób  jak  najbardziej
oszczędny. W celu zapewnienia oszczędnego zuŜycia materiałów narzędziowych naleŜy:

−

stosować stale szybkotnące i węgliki spiekane tylko w przypadkach, gdy jest to
konieczne ze względu na warunki obróbki,

−

stosować  w  produkcji  narzędzi  racjonalne  procesy  technologiczne,  zapewniające
ekonomiczne  zuŜycie  materiału,  tzn.  planować  obróbkę  i  obrabiać  w  ten  sposób,  Ŝeby
ograniczyć  naddatki  na  obróbkę  do  niezbędnego  minimum  oraz  przeprowadzać  obróbkę
mechaniczną i cieplną ograniczając do minimum moŜliwości powstawania braków,

−

wykonywać ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych, w miarę moŜliwości, tylko
tę część narzędzia, która jest najbardziej naraŜona na zuŜycie podczas skrawania.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Co to są materiały narzędziowe i jakie są ich główne właściwości?
2.  Jakie znasz rodzaje materiałów narzędziowych?
3.  Z  jakich  symboli  składają  się  znaki  i  cechy  hutnicze  stali  narzędziowych  węglowych

i stopowych?

4. Czym się róŜnią między sobą stale narzędziowe węglowe, stopowe i szybkotnące?
5. Jakie składniki stopowe występują w stalach narzędziowych i jaki mają wpływ na

właściwości stali?

6.  Co to są stellity i materiały stellitopodobne?
7.  Co to są materiały spiekane, jak się je otrzymuje i do czego się ich uŜywa?
8.  Jakie są podstawowe zasady ekonomicznego wykorzystywania materiałów narzędziowych?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Zidentyfikuj materiały narzędziowe na podstawie oznaczenia.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  zanalizować oznaczenia przedstawione na zaprezentowanych materiałach narzędziowych,
2)  sklasyfikować przedstawione Ci materiały narzędziowe,
3)  zapisać wyniki analizy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

tabele z oznaczeniami, składem chemicznym i zastosowaniem materiałów narzędziowych,

−

oznaczone materiały narzędziowe,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Dobierz materiały narzędziowe do obróbki wskazanego przedmiotu, w zaleŜności od

rodzaju narzędzia oraz warunków i parametrów skrawania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dobrać materiały narzędziowe dla poszczególnych narzędzi,
2)  zapisać wyniki analizy,
3)  przedstawić je nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

tabele materiałów narzędziowych,

−

tabele z parametrami skrawania,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróŜnić materiały narzędziowe na podstawie oznaczeń?

2) dobrać materiały narzędziowe do obróbki róŜnych materiałów?

3) określić właściwości, jakimi powinny cechować się materiały

przeznaczone na część chwytową narzędzi?

4) wskazać materiały narzędziowe przeznaczone do obróbki

w wysokich temperaturach?

5) uzasadnić dobór materiału narzędziowego dla przedstawionego

przypadku obróbki?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.4. Rodzaje narzędzi skrawających

4.4.1 Materiał nauczania

Wśród narzędzi do obróbki skrawaniem rozróŜnić moŜna narzędzia do obróbki: ręcznej

i maszynowej, pośród której występują narzędzia do obróbki:

−

powierzchni obrotowych,

−

otworów,

−

płaszczyzn.
NóŜ tokarski jest narzędziem jednoostrzowym przeznaczonym do obróbki powierzchni

zewnętrznych i wewnętrznych części obrotowych.

Za podstawę podziału noŜy tokarskich przyjmuje się miejsce pracy, sposób

zamocowania,  wykonanie,  ukształtowanie  części  roboczej  (połoŜenie  krawędzi  skrawającej
względem  części  roboczej  noŜa  oraz  połoŜenie  wzajemne  części  roboczej  i  trzonka),  sposób
pracy noŜa i inne kryteria (rys.12, 13, 14, 15).

W zaleŜności od miejsca pracy noŜa rozróŜnia się noŜe suportowe imakowe, pracujące

w imakach suportów, oraz noŜe do głowic rewolwerowych, pracujące w głowicach
rewolwerowych tokarek rewolwerowych i automatów tokarskich.

W zaleŜności od sposobu zamocowania noŜa rozróŜnia się noŜe zamocowane

bezpośrednio na obrabiarce oraz noŜe oprawkowe, które są zamocowane w gnieździe
oprawki.

W zaleŜności od sposobu wykonania rozróŜnia się noŜe: jednolite, zgrzewane oporowo,

z nakładanymi płytkami oraz z wymiennymi płytkami.

ZaleŜnie od połoŜenia krawędzi skrawającej względem części roboczej noŜa rozróŜnia się

noŜe prawe i lewe. NoŜem prawym nazywa się taki nóŜ, który ma główną krawędź
skrawającą z prawej strony, jeśli patrzymy nań od strony roboczej zwróconej powierzchnią
natarcia do góry. NoŜem lewym nazywa się nóŜ, który przy tym samym sposobie obserwacji
ma główną krawędź skrawającą z lewej strony.

Rys. 12. NoŜe proste: a) prawy, b) lewy [1]. Rys. 13. NoŜe wygięte: a) prawy, b) lewy [1].

ZaleŜnie od wzajemnego połoŜenia części roboczej i trzonka rozróŜnia się noŜe: proste,

wygięte w prawo, wygięte w lewo oraz odsadzone prawe lub lewe.

Ze względu na sposób pracy, czyli sposób kształtowania obrabianej części rozróŜniamy:

−

noŜe ogólnego przeznaczenia, kształtujące część obrabianą jedynie w wyniku
wzajemnych ruchów części obrabianej i noŜa. Zarys krawędzi skrawającej tego rodzaju
noŜy nie jest związany z ściśle określoną operacją ani częścią. Większość tych noŜy jest
znormalizowana,

−

noŜe kształtowe, których zarys odpowiada zarysowi kształtowanej powierzchni, są to
najczęściej noŜe specjalne,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

noŜe  obwiedniowe,  kształtujące  obrabianą  część  w  wyniku  odtaczania  zarysu  krawędzi
skrawającej  podczas  wzajemnego  ruchu  względnego  narzędzia  i części obrabianej, są to
wyłącznie noŜe specjalne.

Rys. 14. NoŜe tokarskie: a) kształtowe, b) obwiedniowe [1].

Rys. 15. NoŜe ogólnego przeznaczenia (znormalizowane) i ich zastosowanie: a) zdzierak prosty prawy,

b, m) zdzieraki  wygięte  prawe,  c),  d)  zdzieraki  spiczaste,  e)  wykańczak  boczny  wygięty
lewy,f) wykańczak  szeroki,  g)  wykańczak  boczny  odsadzony  prawy,  h)  przecinak  odsadzony  prawy,
i) wytaczak  do  otworów  przelotowych,  k)  wytaczak  do  otworów  nieprzelotowych,  l)  wytaczak
hakowy [1].

Część robocza noŜa tokarskiego moŜe być wykonana:

−

ze stali szybkotnącej, są to noŜe stosowane do obróbki stali i staliwa, Ŝeliwa oraz
miękkiego mosiądzu,

−

w postaci płytek z węglików spiekanych gatunku S lub H. Płytki gatunku S stosuje się do
obróbki stali węglowej, staliwa, stali narzędziowej nie hartowanej i stali nierdzewnej.
Płytki gatunku H stosuje się do obróbki Ŝeliwa, mosiądzu, brązu fosforowego, stopów
lekkich i Ŝeliwa ciągliwego.

NoŜe strugarskie

NoŜe strugarskie są uŜywane do pracy na strugarkach wzdłuŜnych i poprzecznych.

ZaleŜnie od sposobu pracy noŜa rozróŜnia się noŜe strugarskie ogólnego przeznaczenia oraz
noŜe strugarskie kształtowe. NoŜe strugarskie kształtowe są mało rozpowszechnione ze
względu na małą wydajność obróbki.

ZaleŜnie od sposobu zamocowania noŜa rozróŜnia się noŜe imakowe oraz noŜe

oprawkowe (rys. 16, 17).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 16. Rodzaje noŜy strugarskich: a) zamocowany bezpośrednio w suporcie, b) oprawkowy [1].

Kształt części roboczej noŜa strugarskiego jest zbliŜony do noŜa tokarskiego. Nazwy oraz

oznaczenia powierzchni i kątów przyjmuje się analogiczne jak w noŜach tokarskich.
Powierzchnię natarcia wykonuje się przewaŜnie płaską, bez ścinu, poniewaŜ na strugarkach
nie stosuje się duŜych prędkości skrawania.

Rys. 17. Normalne noŜe strugarskie: NNSa – zdzierak prawy, NNSb – zdzierak lewy-przecinak,

NNSd – wykańczak prostoliniowy, NNSe – wykańczak okrągły, NNSf – bocian prawy,
NNSg – bocian lewy [1].

Wartości kątów

; przyjmujemy takie, jak w noŜach tokarskich, natomiast kąt

pochylenia głównej krawędzi skrawającej powinien zawierać się w granicach 10–30

NoŜy strugarskich z kątem

= 0

nie wykonuje się.

Narzędzia do otworów

Narzędzia wieloostrzowe do otworów (rys. 18) składają się z trzech zasadniczych części:

roboczej i chwytu oraz części przejściowej, nazywanej szyjką. Szyjka jest miejscem
zgrzewania części roboczej (wykonywanej ze stali narzędziowej lub szybkotnącej) z chwytem
(wykonanym ze stali niestopowej jakościowej lub narzędziowej).

Wśród najczęściej spotykanych narzędzi do obróbki otworów wyróŜnić moŜna:

−

nawiertaki,

−

wiertła,

−

pogłębiacze,

−

rozwiertaki,

−

gwintowniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 18. Budowa narzędzi wieloostrzowych do otworów: a) wiertło, b) pogłębiacz z uchwytem stoŜkowym,

c) rozwiertak z chwytem stoŜkowym, d) pogłębiacz nasadzany, e) rozwiertak nasadzany [1].

Nawiertaki

Nawiertaki to narzędzia dwuostrzowe, przeznaczone do wykonywania nakiełków,

w jednym lub dwóch, a wyjątkowo w trzech zabiegach. Na rysunku 19 przedstawione są
narzędzia do wykonywania nakiełków.

Rys. 19. Nawiertaki do nakiełków: NWRa – wiertło do nakiełków kręte, NWRb – nawiertak 60° kryty,

NWRc – nawiertak 60° do nakiełków zwykłych, NWRd – na wiertak 60° do nakiełków chronionych,
NWRe – nawiertak 90° do nakiełk6w zwykłych [1].

Nakiełki zwykłe typu A moŜna wykonać w dwu zabiegach przez wywiercenie otworu

wiertłem krętym NWRa i pogłębienie otworu na stoŜek pogłębiaczem. Nakiełek chroniony
typ B moŜe wykonany w kilku zabiegach, a mianowicie:

−

wywiercenie otworu wiertłem NWRa,

−

pogłębienie nawiertakiem NWRb,

−

pogłębienie dwoma pogłębiaczami, jednym o kącie 60°, a drugim kącie 120°.
Wiertło do nakiełków jest wiertłem krętym róŜniącym się od zwykłych wierteł krętych

jedynie skróceniem części roboczej w celu uzyskania większej sztywności.

Wiertła

Wiertłem nazywamy narzędzie przystosowane do pracy ruchem obrotowym, słuŜące do

wykonywania otworów najczęściej cylindrycznych w większości przypadków w materiale
pełnym (rys. 20).

Ze względu na swą konstrukcję wiertła dzielone są na następujące grupy:

−

wiertła kręte,

−

wiertła piórkowe,

−

wiertła do głębokich otworów,

−

wiertła róŜne.
W zaleŜności od miejsca pracy rozróŜnia się wiertła ogólnego przeznaczenia oraz wiertła

do pracy na rewolwerówkach i automatach, w zaleŜności od materiału, z jakiego są wykonane
(stal  szybkotnąca,  stal  narzędziowa)  oraz  od  materiału,  do  którego  obróbki  są przeznaczone.
W zaleŜności  od  kierunku  obrotu  rozróŜniamy  wiertła  prawe  i  lewe.  Wiertła  prawe  pracują,
obracając  się  w  kierunku  zgodnym  ze  wskazówką  zegara,  gdy  patrzymy  od  strony  chwytu
wiertła.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ściernice

Narzędziem skrawającym, zwykle w kształcie regularnej bryły obrotowej, słuŜącym do

szlifowania  róŜnych  materiałów,  np.  metali,  szkła,  tworzyw  sztucznych  jest  ściernica.
Ściernica  składa  się  z  materiału  ściernego  związanego  w  bryłę  spoiwem.  Najbardziej
rozpowszechnione  są  ściernice  ze  spoiwem  ceramicznym.  NajwaŜniejszymi  cechami
eksploatacyjnymi ściernic są: rodzaj i gatunek materiału ściernego, wielkość ziarna oznaczana
numerem (im większy numer, tym drobniejsze ziarno), rodzaj spoiwa i twardość (określająca
siłę,  z  jaką  ziarna  związane  są  z podłoŜem)  oraz  struktura,  określana  umownym  numerem
zaleŜnym  od  procentowego  udziału  objętości  materiału  ściernego  w  objętości  ściernicy.  Na
objętość  ściernicy  składają  się  objętości  materiału  ściernego,  spoiwa  i  porów.  Przy  doborze
materiału  ściernicy  przyjmuje  się  zasadę,  Ŝe  twarde  materiały  szlifuje  się  miękką  ściernicą
i na  odwrót.  Wyjątkiem  są  takie  materiały,  jak  miękki  brąz,  ciągliwy  mosiądz,  do  których
uŜywa się ściernic miękkich.

Rys. 24. Rodzaje ściernic [3].

Najczęściej stosowanymi materiałami ściernymi są:

−

korund naturalny lub syntetyczny, nazywany elektrokorundem,

−

karborund, czyli węglik krzemu,

−

diament naturalny lub sztuczny,

−

regularny azotek boru (borazon, elbor, kubonit).
Spoiwa ściernic mogą być: ceramiczne, krzemowe, gumowe, Ŝywiczne, szelakowe

i magnezytowe. Ściernice dzieli się na nasadzane i trzpieniowe, a ich kształt zaleŜy od
przeznaczenia.

Kształty i wymiary narzędzi ściernych dobiera się w zaleŜności od ich przeznaczenia,

a w szczególności,  od  kształtu  i  wymiarów  przedmiotu  obrabianego  oraz  odmiany  i  sposobu
szlifowania  (rys.  24).  Podział  narzędzi  ściernych  konwencjonalnych  obejmuje  trzy
podstawowe grupy: ściernice T, segmenty ścierne S oraz osełki ścierne O. Narzędzia ścierne
znakowane  są  w oparciu  o  PN-91/M  59101  zgodną z normą ISO 525. Oznaczenie narzędzia
obejmuje trzy grupy symboli literowych i cyfrowych oddzielonych kreską np.:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1 – C – 250 x 20 x 127 99C – 60 – O7VBE – 43

1 – kształt ściernicy (ściernica płaska),
C – zarys (z jednostronnym ścięciem 45

250 x 20 x 127 – wymiary ściernicy,
99C – gatunek i rodzaj materiału ściernego (węglik krzemu zielony),
60 – numer ziarna,
O – twardość ściernicy (średnia),
7 – struktura ściernicy (otwarta),
V – rodzaj spoiwa (ceramiczne),
BE – typ spoiwa,
43 – dopuszczalna prędkość robocza.

4.4.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak dzielimy narzędzia do obróbki mechanicznej?
2.  Jakie znasz rodzaje noŜy tokarskich?
3.  Jakie znasz rodzaje narzędzi do obróbki otworów?
4.  Jakie znasz rodzaje frezów?
5.  Jakie znasz rodzaje ściernic?

4.4.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz wielkości kątów ostrza narzędzia skrawającego do obróbki wskazanego

przedmiotu, w zaleŜności od rodzaju narzędzia oraz warunków i parametrów skrawania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dobrać wielkości kątów narzędzia skrawającego,
2)  przestrzegać przepisy bhp w trakcie wykonywania ćwiczenia,
3)  zaprezentować wykonane ćwiczenie.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

katalogi narzędzi,

−

zestawy tablic przedstawiających narzędzia skrawające,

−

zestawy tablic przedstawiających kąty ostrza narzędzi skrawających,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Dobierz geometrię ostrzy narzędzi tokarskich niezbędnych do wykonania otworu Φ30H7

w wałku wykonanym ze stali 45.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dobrać narzędzia obróbkowe,
2)  nazwać narzędzia na podstawie ich oznaczeń,
3)  dobrać wielkości kątów narzędzi skrawających,
4)  przestrzegać przepisy bhp w trakcie wykonywania ćwiczenia,
5)  zaprezentować efekt swojej pracy nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

katalogi narzędzi,

−

zestawy tablic przedstawiających narzędzia skrawające,

−

zestawy tablic przedstawiających kąty ostrza narzędzi skrawających,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

4.4.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróŜnić narzędzia i określić ich przeznaczenie?

2) dobrać narzędzia do wykonywanych operacji?

3) nazwać narzędzia zgodnie z ich oznaczeniami?

4) dobrać narzędzia ścierne do obróbki zgrubnej i wykańczającej?

5) wskazać róŜnicę w budowie między narzędziami do obróbki ręcznej

i maszynowej?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5. Zjawiska towarzyszące procesowi skrawania

4.5.1. Materiał nauczania

Poznanie przebiegu tworzenia się wióra oraz zjawisk fizycznych towarzyszących

skrawaniu jest niezbędne w celu umoŜliwienia rozwiązywania róŜnych zagadnień
praktycznych związanych z obróbką skrawaniem, jak np. zagadnienia gładkości powierzchni
obrabianej, trwałości narzędzia skrawającego itp.

Doświadczalnie stwierdzono, Ŝe przebieg tworzenia się wióra jest jednakowy w kaŜdym

rodzaju obróbki, tzn. wiór tworzy się w sposób podobny zarówno podczas toczenia, jak
frezowania, strugania itp.

W celu lepszego zrozumienia procesu tworzenia się wióra omówimy doświadczenie

Nicolsona.  Jako  materiału  uŜyto  walca  ze  stali miękkiej z występem pierścieniowym (rys. 25).
Na  powierzchni  bocznej  pierścienia  wytrasowano  szereg  kół  współśrodkowych  i linii  prostych
promieniowych,  tworzących  siatkę.  Siatka  narysowana  na  bocznej  powierzchni  występu
pierścieniowego  ulegała  znacznym  zniekształceniom.  Na  podstawie  zniekształcenia  siatki
sądzić moŜna o wielkości i kierunku zniekształceń materiału skrawanego.

Największe zniekształcenia zaobserwowano W pobliŜu powierzchni natarcia noŜa.

Zniekształcenia poza elementem wióra były bardzo małe.

Rys. 25. Doświadczenie Nicolsona [1].

Rozpatrzymy przebieg tworzenia się wióra podczas toczenia prostokątnego

(ortogonalnego, tj., gdy kąt χ

= 90°) materiału wykazującego plastyczność, obserwując

miejscową grubość warstwy skrawanej h

w płaszczyźnie P

Rys. 26. Tworzenie się wióra (Przekrój w płaszczyźnie P

) [1].

Ostrze noŜa mające kształt klina (rys. 26) pod działaniem siły skrawania F jest wciskane

w materiał obrabiany. Powierzchnia natarcia A

ostrza noŜa wywiera nacisk na materiał

obrabiany,  powodując  oddzielanie  się  warstwy  skrawanej  w  postaci  elementów  wióra.
W granicach  elementu  wióra  występują  najpierw  odkształcenia  wykazujące  obecność
pewnych  charakterystycznych  linii  nachylonych  do  kierunku  ruchu  ostrza  pod  kątem  φ  +  η.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Są  to  tzw. linie zgniotu, silnie zakrzywione od strony powierzchni natarcia noŜa w kierunku
przeciwnym kierunkowi spływu wióra. Przekształcenie warstwy skrawanej w wiór wywołuje
najintensywniejsze  odkształcenie  na  linii  DB.  Linia  DB  przedstawiona  na  rysunku  26,
wyznacza  połoŜenie  płaszczyzny,  w  której  występują  największe  napręŜenia  styczne.
Płaszczyzna  wyznaczona  połoŜeniem  linii  DB  jest  nazywana  płaszczyzną  ścinania  (łupania,
odrywania, poślizgu) i oznacza się ją symbolem P

Kąt η zawarty między liniami zgniotu a płaszczyzną ścinania P

jest nazywany kątem

zgniotu; przyjmuje on wartości w granicach od 0 do 30° Wartość kąta η zaleŜy od rodzaju
materiału obrabianego, im materiał jest bardziej ciągliwy, tym kąt ten jest większy. Przy
obróbce materiałów kruchych kąt η jest równy 0.

W zaleŜności od materiału obrabianego, narzędzia i warunków skrawania wióry

powstające przy obróbce skrawaniem róŜnią się między sobą. RozróŜnia się wióry wstęgowe,
schodkowe i odpryskowe.

Rys. 27. Rodzaje wiórów: a) i b) wstęgowe, c) schodkowy, d) odpryskowy [1].

Wiór wstęgowy (rys. 27 a i b) jest to wiór ciągły prosty lub zwijający się w spiralę

o bardzo  duŜej  nieraz  długości.  Elementy  wióra  wstęgowego  są  połączone  ze  sobą  dość
mocno.  Wiór  wstęgowy  odznacza  się  bardzo  gładką  powierzchnią  od  strony  powierzchni
obrobionej  i chropowatą  od  strony  zewnętrznej,  bez  widocznych  linii  podziału  na  elementy.
Wiór wstęgowy powstaje przy skrawaniu z duŜymi prędkościami miękkich ciągliwych metali,
przy  małych  i średnich  przekrojach  warstwy  skrawanej.  Powstawaniu  wióra  wstęgowego
sprzyja  normalizowanie  i  wyŜarzanie  materiału  obrabianego,  jak  równieŜ  obecność  w  nim
składników stopowych.

Wiór schodkowy (rys. 27 c) ma wyraźnie zaznaczone elementy, połączone ze sobą słabiej

niŜ w wiórze wstęgowym. Powierzchnia wióra od strony obrobionej jest bardziej chropowata
niŜ w przypadku wióra wstęgowego. Wiór schodkowy jest formą przejściową między wiórem
wstęgowym a odpryskowym; powstaje on przy skrawaniu ze średnimi i małymi prędkościami
materiałów ciągliwych średniej twardości, przy duŜych przekrojach skrawania i małych
kątach natarcia.

Wiór odpryskowy (rys. 27 d) składa się z oddzielnych, nie połączonych ze sobą

elementów, mających powierzchnię poszarpaną od strony powierzchni obrobionej
i powierzchnie podziału przypadkowe, nierówne. Wiór odpryskowy powstaje przy obróbce
materiałów kruchych (twarde Ŝeliwo, brąz). Jego tworzeniu się sprzyjają zanieczyszczenia.

Na rodzaj wióra powstającego podczas skrawania wpływają, poza wymienionymi,

jeszcze  inne  czynniki.  Im  mniejszy  jest  kąt  skrawania  δ,  tym  łatwiej  tworzy  się  wiór
wstęgowy  i  odwrotnie  –  powiększenie  kąta  skrawania  powoduje  powstawanie  wióra
schodkowego.  Im  większy  jest  przekrój  poprzeczny  warstwy  skrawanej,  tym  łatwiej  wiór

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

wstęgowy przekształca się w wiór schodkowy. Kształt przekroju warstwy skrawanej równieŜ
ma wpływ na rodzaj powstającego wióra. Im większy jest stosunek głębokości skrawania do
posuwu i im mniejszy kąt przystawienia χ

tym łatwiej powstają wióry wstęgowe.

W celu otrzymania gładkiej powierzchni w toczeniu wykańczającym materiałów

kruchych  dąŜymy  do  otrzymywania  wióra  schodkowego  lub  wstęgowego.  PoniewaŜ  ze
względów  wytrzymałościowych  nie  moŜna  zbytnio  zmniejszyć  kąta  skrawania,  osiąga  się  to
przez  zmniejszenie  przekroju  warstwy  skrawanej,  zmianę  kształtu  tego  przekroju  lub
zwiększenie prędkości skrawania. Ten ostatni sposób jest najlepszy w przypadku stosowania
noŜy z płytkami z węglików spiekanych.

W warstwie wierzchniej obrobionej części i w wiórze pozostają trwałe ślady odkształceń

plastycznych, przejawiające się zmianą własności fizycznych, mechanicznych i strukturalnych
materiału.

Zmiany występujące w wiórze w róŜnych warunkach skrawania określają charakter

zjawisk  zachodzących  w  warstwie  wierzchniej  obrabianej  części.  Charakter  tych  zmian  ma
istotne  znaczenie  przy  wyciąganiu  wniosków  dotyczących  właściwości  warstwy  wierzchniej
obrobionej  części.  Jedną  z  waŜnych  cech  charakteryzujących  odkształcenia  plastyczne
w warstwie wierzchniej obrabianej części jest współczynnik spęczania.

Przekrój wióra róŜni się od przekroju warstwy skrawanej na skutek zmian kształtu, jakim

ulega wiór podczas tworzenia się i oddzielania. Warstwa skrawana zostaje podczas skrawania
spęczona (zgrubiona) i wskutek te go przekrój wióra jest większy od jej przekroju. PoniewaŜ
objętość wióra i warstwy skrawanej są równe, zatem wraz ze zwiększeniem się przekroju
zmniejsza się długość wióra. Współczynnikiem spęczania Λ

wióra nazywamy stosunek

przekroju wióra do przekroju warstwy skrawanej, równy stosunkowi długości warstwy
skrawanej do długości wióra.

gdzie :

A – przekrój wióra,

A – przekrój warstwy skrawanej,

l – długość warstwy skrawanej,

– długość wióra.

Wartość tych odkształceń, a więc i wartość współczynnika spęczania (zgrubiania) wióra,

zaleŜy  od  obrabianego  materiału,  narzędzia  i  warunków  skrawania.  Współczynnik  spęczania
(zgrubiania)  materiałów  ciągliwych  jest  większy.  Materiały  twarde  i  kruche  mają
współczynniki  spęczania  (zgrubiania)  mniejsze;  dla  materiałów  bardzo  twardych  i  kruchych
współczynnik ten moŜe być równy jedności.

Im większy jest kąt natarcia noŜa, tym mniejszym odkształceniom ulega wiór podczas

tworzenia  się  i  oddzielania,  i  tym  mniejszy  jest  współczynnik  spęczania.  Ponadto  maleje  on
ze  wzrostem  grubości  warstwy  skrawanej  (przy  tym  samym  przekroju),  tzn.  wraz  ze
zmniejszeniem  się  stosunku  głębokości  skrawania  do  posuwu.  Ze  wzrostem  prędkości
skrawania  współczynnik  ten  równieŜ  maleje.  Zmiany  współczynnika  spęczania  wióra
w określonych  warunkach  są  związane  ze  zmianami  innych  wielkości  charakteryzujących
proces  skrawania.  Ze  wzrostem  tego  współczynnika  zwiększają  się:  głębokość  zgniotu,
narost,  chropowatość  powierzchni  oraz  siła  skrawania.  Zmianie  współczynnika  spęczania
towarzyszą równieŜ zmiany współczynnika tarcia i temperatury skrawania.

Podczas skrawania, na skutek nacisków, w wierzchniej warstwie materiału obrabianego

następują zmiany kształtu i połoŜenia kryształów, co moŜe spowodować powaŜne zmiany
strukturalne, powodujące utwardzenie warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu.
W obszarze skrawania (rys. 28

) powstają odkształcenia plastyczne, których rezultatem jest

zgniot.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 28. Zjawisko deformacji: a) strefa odkształceń plastycznych, b) widoczne utwardzenie warstwy

przypowierzchniowej (mikrotwardość) [1].

Zgniot jest przyczyną powstawania napręŜeń własnych w warstwie wierzchniej

obrabianej części. Wartość napręŜeń własnych i ich znak oraz głębokość przenikania zaleŜą
od warunków obróbki.

NapręŜenia własne skupione w warstwie wierzchniej mogą wywierać zarówno dodatni,

jak  i ujemny  wpływ  na  własności  uŜytkowe  części.  Badania  wpływu  napręŜeń  własnych  na
wytrzymałość  zmęczeniową  wykazują,  Ŝe  gdy  napręŜenia  własne  oraz  napręŜenia  wywołane
siłami  zewnętrznymi  mają  znaki  przeciwne,  to  moŜe  nastąpić  zwiększenie  wytrzymałości
zmęczeniowej,  gdy  natomiast  znaki  napręŜeń  własnych  i  napręŜeń  od  sił  zewnętrznych  są
jedno imienne, wówczas sumując się obniŜają wytrzymałość zmęczeniową.

Tarcie spływającego wióra o powierzchnię natarcia noŜa oraz tarcie noŜa o powierzchnię

obrabianą powodują wzrost temperatury. Oddziaływanie temperatury moŜe równieŜ
spowodować zmiany struktury warstwy wierzchniej w porównaniu ze strukturą rdzenia
obrabianej części.

Spośród zmian występujących w warstwie wierzchniej szczególnie waŜne jest zjawisko

umocnienia obrabianej części, przejawiające się duŜym przyrostem twardości, tj.
utwardzeniem warstwy przypowierzchniowej.

Na rysunku 28 b przedstawiono wyniki pomiarów mikrotwardości w róŜnych miejscach

części  obrabianej  i  wióra.  Widzimy,  Ŝe  wiór  uzyskuje  największą  twardość  w  punktach
przylegających do powierzchni natarcia noŜa. Przyrost twardości wióra i warstwy zewnętrznej
materiału obrabianego jest tym większy, im bardziej ciągliwy jest materiał. Materiały twarde
i kruche,  w  których  odkształcenia  plastyczne  są  bardzo  małe,  utwardzają  się  bardzo
nieznacznie  lub  wcale  się  nie  utwardzają.  Zwiększenie  prędkości  skrawania  zmniejsza
utwardzenie. Ciecz smarująco-chłodząca równieŜ powoduje zmniejszenie utwardzania.

Utwardzenie powierzchni obrobionej nie zawsze jest zjawiskiem poŜądanym, zwłaszcza,

jeŜeli odkształcenia powodują jednocześnie drobne pęknięcia i chropowatość. Powierzchnia
taka jest mniej odporna na zuŜycie i korozję. Czasem utwardzenie powstałe w jednej operacji
utrudnia skrawanie podczas następnych operacji.

W obróbce materiałów ciągliwych często moŜna zaobserwować na powierzchni natarcia

noŜa,  tuŜ  przy  krawędzi  skrawającej,  niewielką  warstwę  metalu  obrabianego  silnie
przylegającą do noŜa i sprawiającą wraŜenie, jakby była zgrzana z noŜem. Warstwa ta, zwana
narostem,  tworzy  się  z  materiału  obrabianego.  Jej  wysokość  dochodzi  do  kilku  milimetrów.
Twardość  narostu  znacznie  przekracza  twardość  metalu,  z  którego  powstał.  Narost  powstaje
natychmiast  po  rozpoczęciu  skrawania:  ustawicznie  się  tworzy,  powiększa  i  częściowo
zanika.  Okresy,  w  których  zachodzą  zjawiska  tworzenia  się  i  zaniku  narostu,  są  bardzo
krótkie (ułamki sekundy).

Przebieg tworzenia się narostu przedstawiono na rysunku 29. Powstawanie narostu jest

uzaleŜnione od własności materiałów obrabianych oraz prędkości skrawania. Na tworzenie się
narostu mają równieŜ wpływ wartość kąta natarcia noŜa oraz grubość warstwy skrawanej.
Narost zmniejsza się wraz ze zwiększeniem kąta natarcia oraz ze zmniejszeniem grubości
warstwy skrawanej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 29. Przebieg tworzenia się narostu [1].

Narost powstaje najczęściej podczas skrawania metali miękkich ciągliwych, natomiast

prawie  się  nie  tworzy  podczas  skrawania  metali  kruchych  i  twardych.  Nie  tworzy  się  on
równieŜ  przy  bardzo  małej  prędkości  skrawania,  nie  przekraczającej  1  m/min.  W  zakresie
prędkości skrawania 10–35 m/min jej zwiększenie powoduje zwiększenie narostu. W zakresie
prędkości  40–60  m/min  narost  zaczyna  zanikać,  zmniejszając  się  wraz  ze  wzrostem
prędkości. Przy prędkości skrawania 80–120 m/min narost zanika całkowicie.

Zwiększenie grubości warstwy skrawanej (przy nie zmienionych innych warunkach)

przesuwa maksimum krzywej narostu do obszaru mniejszych prędkości skrawania,
powodując zwiększenie narostu.

Zwiększenie kąta natarcia (przy nie zmienionych innych warunkach) przesuwa maksimum

narostu do obszaru większych prędkości skrawania, powodując zmniejszenie narostu.

Narost wpływa ujemnie na jakość powierzchni obrobionej (rys. 29

, f , g ), gdyŜ ciągle

odrywające się jego części oblepiają powierzchnię obrobioną, tworząc na niej rodzaj łuski lub
pozostawiając wgnioty. Ponadto zmieniająca się wysokość wystającego poza krawędź
skrawającą narostu (rys. 29

, d ,

, f ,) powoduje powstawanie nierówności na powierzchni

obrobionej oraz odchyłek kształtu.

Aby zapobiec tworzeniu się narostu, naleŜy skrawać albo z bardzo małymi prędkościami

skrawania (1–2 m/mm), albo z bardzo duŜymi (powyŜej 80 m/mm). Najczęściej jest
stosowany drugi sposób, moŜliwy do zrealizowania dzięki zastosowaniu narzędzi
nakładanych płytkami z węglików spiekanych.

Przeciwdziałać powstawaniu narostu moŜna równieŜ przez zastosowanie cieczy

smarująco-chłodzącej lub zmianę parametrów geometrycznych części roboczej narzędzia.

Podczas skrawania powstaje duŜa ilość ciepła, które ma wpływ na twardość narzędzia, na

własność warstwy wierzchniej obrabianej części i na dokładność obróbki.

Źródłem ciepła jest praca skrawania, obejmująca szereg prac składowych:

−

pracę odkształceń plastycznych warstwy skrawanej (spęczanie),

−

pracę oddzielania warstwy skrawanej od podstawowej masy materiału obrabianego,

−

pracę odkształcania wióra (zginania) podczas jego spływania, pracę tarcia wióra
o powierzchnię natarcia noŜa,

−

pracę tarcia noŜa o powierzchnię materiału obrabianego.
Pomijając wielkość małego rzędu, ilość ciepła wydzielającego się w ciągu 1 minuty

moŜna obliczyć wg wzoru:

1000

⋅

kJ/min

w którym:

F – siła skrawania w N,

v – prędkość skrawania w m/min.

Ciepło wydziela się w miejscach wykonywania pracy, w ilości równowaŜnej tej pracy.

Praca  odkształceń  plastycznych  warstwy  skrawanej  i  praca  oddzielania  wióra  stanowią
główną  część  pracy  skrawania  i  dlatego  największa  ilość  ciepła  wywiązuje  się  w  warstwie
skrawanej  w  pobliŜu  krawędzi  skrawającej  narzędzia.  Wydzielające  się  ciepło  powoduje
wzrost  temperatury  otoczenia.  Temperatura  rozpatrywanego  miejsca  jest  zaleŜna  od  ilości
ciepła wydzielane go i odprowadzanego w jednostce czasu i jest róŜna w róŜnych miejscach.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

NajwyŜszą temperaturę w strefie wióra i narzędzia obserwuje się w pobliŜu krawędzi
skrawającej. Tę temperaturę nazywa się temperaturą skrawania.

Ciepło wywiązujące się w warstwie skrawanej odpływa w kierunku materiału

obrabianego  i w  kierunku  narzędzia.  Strumień  ciepła  płynący  w  kierunku  materiału
obrabianego  jest  stale  przecinany  przez  nóŜ,  tak  Ŝe  stosunkowo  niewielka  jego  ilość
przechodzi  do  materiału  obrabianego.  Największa  ilość  ciepła  zuŜywa  się  na  ogrzewanie
wióra i razem z wiórem jest usuwana.

Cienka warstwa zewnętrzna części obrabianej nagrzewa się do dość wysokiej

temperatury w pobliŜu krawędzi skrawającej noŜa. Ilość wywiązującego się tu ciepła jest
jednak niewielka i jest ono szybko wchłaniane przez masę materiału, tak Ŝe część obrabiana
ogrzewa się nieznacznie. NóŜ ogrzewa się dość silnie w pobliŜu krawędzi skrawającej. Część
ciepła jest odprowadzana przez trzonek noŜa.

W typowych warunkach skrawania ok. 75% całej ilości wytwarzającego się ciepła

powoduje ogrzewanie się wiórów, ok. 20% – ogrzewanie noŜa, ok. 4% – ogrzewanie części
obrabianej i ok. 1 % rozprasza się przez promieniowanie.

Zastosowanie cieczy chłodząco-smarującej wywiera dodatni wpływ na obróbkę, poniewaŜ:

−

zmniejsza tarcie wióra o powierzchnię natarcia noŜa oraz jego powierzchni przyłoŜenia
o powierzchnię obrabianą,

−

zwiększa intensywność odprowadzania ciepła wywiązującego się w strefie skrawania, co
ma dodatni wpływ na trwałość narzędzia,

−

wymywa i usuwa drobne wióry, pochłania pył itp.,

−

sprzyja zmniejszeniu siły skrawania (przy zastosowaniu cieczy chłodząco-smarującej
z dobrymi właściwościami smarnymi).
Stosowane są równieŜ ciecze chłodząco-smarujące zawierające dodatki aktywne

zmniejszające opór skrawania. Jako dodatki stosuje się kwasy organiczne (np. stearynowy,
olejowy) lub ich sole. Zastosowanie przy toczeniu aktywnych cieczy chłodząco-smarujących
umoŜliwia zmniejszenie siły skrawania o 20–30% w porównaniu z obróbką bez cieczy.

Podstawowym działaniem cieczy moŜe być smarowanie albo chłodzenie zaleŜy to od

warunków skrawania. Największy efekt działania cieczy chłodząco-smarującej uzyskuje się
przy duŜych przekrojach warstwy skrawanej, tj. w warunkach obróbki zgrubnej.

Ciecze stosowane przy skrawaniu metali moŜna podzielić na trzy podstawowe grupy,

a mianowicie: wodne roztwory mineralnych elektrolitów, emulsje oraz oleje. Wodne roztwory
mineralnych elektrolitów mają dobre własności chłodzące oraz zabezpieczają część obrabianą
i obrabiarkę przed korozją. Emulsje składają się z wody, oleju i mydła. Drobne cząstki oleju,
pokryte trwałą i wytrzymałą błonką emulgatora (mydła), są zawieszone w wodzie. Ciecze tej
grupy tworzą na powierzchni metalu powłoki, zapewniające dobre smarowanie przy
jednoczesnym silnym działaniu chłodzącym. Oleje mają słabe własności chłodzące
i najczęściej są stosowane z dodatkami powierzchniowo aktywnymi.

Wybór cieczy smarująco-chłodzącej uzaleŜnia się od następujących czynników: rodzaju

materiału  obrabianego,  rodzaju  obróbki  (zgrubna  czy  wykańczająca),  prędkości  skrawania
oraz  rodzaju  materiału,  z  którego  jest  wykonane  ostrze  narzędzia.  Do  obróbki  zgrubnej
narzędziami  wykonanymi  ze  stali  stopowej  oraz  szybkotnącej,  przy  duŜych  prędkościach
skrawania, stosuje się ciecze o dobrych własnościach chłodzących.

Obróbkę wykańczającą prowadzi się z uŜyciem cieczy o dobrych własnościach smarnych

(olej), a słabym działaniu chłodzącym.

Obróbka metali i ich stopów narzędziami z częścią roboczą z węglików spiekanych jest

wykonywana  na  sucho,  gdyŜ  ciecz  zwiększa  moŜliwość  pęknięć  i  tak  dość  kruchej  płytki
z węglików  spiekanych.  Cieczy  smarujących  nie  stosuje  się  takŜe  przy  obróbce  Ŝeliwa,  gdyŜ
powstający  w  tym  przypadku  pył  Ŝeliwny  tworzy  ze  smarem  zawiesinę,  która  rozpryskując
się po obrabiarce przyspiesza zuŜycie jej zespołów.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.5.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jaki przebieg ma tworzenie się wióra podczas skrawania?
2.  Jakie znasz rodzaje wiórów?
3.  Na czym polega zjawisko deformacji?
4.  Na czym polega zjawisko utwardzenia powierzchniowego i jaki jest jego rozkład?
5.  W jakich warunkach powstaje narost na ostrzu i jak przeciwdziałać jego powstawaniu?
6.  Od  czego  zaleŜy  ilość  wydzielanego  ciepła  podczas  skrawania  i  jakie  są  jego  kierunki

odpływu?

7. Jaki jest wpływ stosowania cieczy chłodząco-smarujących?

4.5.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj identyfikacji rodzaju powstającego wióra podczas skrawania róŜnych materiałów

z określonymi parametrami skrawania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przestrzegać przepisów BHP podczas przeprowadzania ćwiczenia,
2)  zidentyfikować wióry powstające podczas skrawania,
3)  zapisać wyniki analizy,
4)  zaprezentować swoje spostrzeŜenia nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

zestaw wiórów,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Pomierz wielkość narostu na ostrzu narzędzia podczas skrawania i określ przyczyny jego

powstania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokonać oględzin ostrza narzędzia,
2)  dokonać pomiaru wielkości narostu na ostrzu narzędzia,
3)  ustalić przyczyny jego powstania,
4)  określić wpływ narostu na wynik skrawania,
5)  przestrzegać przepisów BHP podczas przeprowadzania ćwiczenia,
6)  zaprezentować efekt swoich spostrzeŜeń nauczycielowi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

zestaw narzędzi skrawających z narostem na ostrzu,

−

narzędzia pomiarowe,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

4.5.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) scharakteryzować zmiany zachodzące w warstwie wierzchniej?

2) przewidzieć rodzaj wióra przy skrawaniu róŜnych materiałów

w określonych warunkach skrawania?

3) podjąć decyzje przeciwdziałające powstawaniu narostu?

4) uzasadnić stosowanie odpowiednich sposobów chłodzenia

i smarowania, dla przedstawionego przypadku obróbki?

5) przewidzieć skutki utwardzenia powierzchni po obróbce?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6. Warunki skrawania i elementy warstwy skrawanej

4.6.1. Materiał nauczania

Warunki skrawania w planowaniu obróbki określamy za pomocą parametrów

technologicznych (rys. 30). Do parametrów technologicznych zaliczamy te, które są
niezbędne do ustawienia obrabiarki dla wykonania zaplanowanej obróbki, tj. prędkość
skrawania

v i prędkość obrotową n wrzeciona obrabiarki, głębokość skrawania

oraz

posuw f .

Rys. 30. Parametry technologiczne przy toczeniu [1].

Prędkość skrawania

jest podawana w m/s. Posuw i głębokość skrawania są podawane

w milimetrach na obrót, na minutę lub na jedno ostrze (w zaleŜności od rodzaju obróbki).

Posuw moŜna definiować róŜnie, np. jako:

−

posuw na obrót f – odcinek drogi ruchu posuwowego przypadającego na jeden obrót
wykonującej ruch główny części obrabianej lub narzędzia (mm/obr),

−

posuw czasowy

– odcinek drogi ruchu posuwowego przebyty w ciągu jednej minuty

(mm/mm),

−

posuw na ostrze

– odcinek ruchu posuwowego przypadający na jedno ostrze (dotyczy

narzędzi wieloostrzowych, np. freza),

−

posuw na podwójny skok

– np. przy dłutowaniu i struganiu.

Prędkość obrotową wrzeciona tokarki

określamy w zaleŜności od przyjętej prędkości

skrawania

⋅

1000

obr/min

gdzie: n – prędkość obrotowa wrzeciona tokarki w obr/min,

v – prędkość skrawania w m/min,

d – średnica obrabianej części w mm.

W praktyce do obliczeń przyjmujemy prędkość odpowiadającą maksymalnej średnicy

toczenia d. Przy toczeniu wzdłuŜnym i niezmiennej średnicy toczenia  d  oraz stałej prędkości
obrotowej,  prędkość  skrawania  nie  ulega  zmianie.  Przy  toczeniu  poprzecznym,  tj.  przy
posuwie  w  kierunku  prostopadłym  do  osi  obrotu  obrabianej  części,  prędkość  skrawania
zmienia  się  od  maksymalnej  wartości  (w  połoŜeniu  krawędzi  skrawającej  na  średnicy
zewnętrznej  d   obrabianej  części)  do  zera  (w  połoŜeniu  tej  krawędzi  na  osi  obrotu  części
obrabianej).

Głębokością skrawania

nazywamy odległość powierzchni obrabianej od powierzchni

obrobionej, mierzoną w kierunku normalnym do powierzchni obrobionej. W przypadku

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

toczenia walca jest to połowa róŜnicy między średnicami części przed toczeniem d i po
toczeniu

(rys. 31)

−

NóŜ tokarski będzie skrawał materiał tylko wówczas, gdy nadamy mu ruch posuwowy.

Rys. 31. Oznaczanie parametrów skrawania w zaleŜności od kierunku ruchu posuwowego [1].

Podczas toczenia kierunek ruchu posuwowego moŜe być:

−

wzdłuŜny (równoległy do osi kłów),

−

poprzeczny (prostopadły do osi kłów),

−

ukośny lub kombinowany (w przypadku toczenia kształtowego).
Posuw w przypadku toczenia jest to przesunięcie noŜa zgodnie z kierunkiem ruchu

posuwowego w czasie jednego obrotu obrabianej części. Posuw oznaczamy literą f
i mierzymy w mm na 1 obrót części toczonej.

Posuwem minutowym nazywamy przesunięcie noŜa w kierunku posuwu przypadające na

jedną minutę. Posuw minutowy oznaczamy

f i mierzymy w mm/min:

⋅

mm/min

Nomina1na szerokość warstwy skrawanej

jest to odległość powierzchni obrabianej od

powierzchni obrobionej, mierzona na powierzchni skrawania. W przybliŜeniu moŜna przyjąć,
Ŝe szerokość warstwy skrawanej jest równa długości głównej czynnej krawędzi skrawającej.
Nominalną szerokość warstwy skrawanej oznaczamy

i mierzymy w mm.

Grubość warstwy skrawanej jest to odległość między dwoma kolejnymi połoŜeniami

krawędzi skrawającej, mierzona w kierunku prostopadłym do szerokości warstwy skrawanej
na 1 obrót części toczonej. Nominalną grubość warstwy skrawanej oznaczamy

i mierzymy

w mm.

ZaleŜności pomiędzy technologicznymi i geometrycznymi parametrami skrawania

w przypadku prostoliniowej głównej krawędzi skrawającej wyraŜają się następującymi
wzorami:

;

sin

⋅

W szczególnym przypadku, gdy kąt

= 90°, grubość warstwy skrawanej jest równa

posuwowi (

), a jej szerokość równa się głębokości (

JeŜeli

<90

, mają miejsce nierówności:

oraz

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 32. Kształty warstwy skrawanej o jednakowym polu przekroju [1].

Na przebieg skrawania oprócz pola przekroju poprzecznego warstwy skrawanej duŜy

wpływ ma kształt tego przekroju. Kształt przekroju przy tych samych parametrach
technologicznych (

f ,

) moŜe być róŜny.

Na rysunku 32 przedstawiono przekroje poprzeczne warstwy skrawanej o jednakowym

polu, lecz o róŜnych kształtach. W kaŜdym z przedstawionych przypadków występuje inna
szerokość

,...

oraz inna grubość

,...

warstwy skrawanej.

Przy nie zmienionych parametrach

a i f pole przekroju warstwy skrawanej ulega

zmianie, ze zmianą kąta przystawienia

Rys. 33. Pole poprzecznego przekroju warstwy skrawanej [1].

Nominalnym polem przekroju poprzecznego warstwy skrawanej nazywamy iloczyn

głębokości skrawania

i posuwu f , lub iloczyn szerokości warstwy skrawanej

i jej

grubości

sin

⋅

W rzeczywistości pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej róŜni się nieznacznie

od równoległoboku, gdyŜ przy toczeniu ruch względny noŜa w stosunku do części obrabianej
jest ruchem po torze śrubowym. W wyniku tego ruchu na powierzchni obrabianej pozostają
nierówności odpowiadające polu

(rys. 33).

Prędkość skrawania przy frezowaniu obliczamy w taki sposób, jak przy toczeniu:

1000

⋅

m/min

gdzie: d – średnica zewnętrzna freza w mm,
n – prędkość obrotowa freza w obr/min.

Wartość prędkości ruchu posuwowego przy frezowaniu (mierzonej w mm/mm)

nazywamy posuwem minutowym czasowym, oznaczamy

f i wyraŜamy w mm/min. Oprócz

posuwu minutowego czasowego

f przy frezowaniu rozróŜniamy:

−

posuw na jeden obrót, tj. odcinek drogi w ruchu posuwowym odpowiadający jednemu
obrotowi freza:

mm/obr

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

gdzie:  f  – posuw na jeden obrót,
           n   – prędkość obrotowa freza w obr/min,

f – posuw minutowy (czasowy) w mm/mm,

−

posuw na jedno ostrze, tj. odcinek drogi w ruchu posuwowym odpowiadający obrotowi
ruchu głównego o kąt odpowiadający podziałce freza:

⋅

mm/ostrze

gdzie:

– posuw na jedno ostrze,

z – liczba ostrzy freza.

Głębokością frezowania

(rys. 34) nazywamy wymiar (w mm) naddatku usuwanego

podczas jednego przejścia freza.

Szerokością frezowania nazywamy wymiar B (w mm) odpowiadający długości

zetknięcia freza z częścią obrabianą.

Szerokością

warstwy skrawanej nazywamy długość zetknięcia się krawędzi

skrawającej freza z częścią obrabianą. Przy obróbce frezami walcowymi o ostrzach prostych

a frezami o ostrzach śrubowych

Grubością h warstwy skrawanej nazywamy odległość między powierzchniami

obrobionymi przez dwa sąsiednie ostrza freza. Grubość warstwy skrawanej w danym miejscu
mierzymy w kierunku prostopadłym do ostatnio obrobionej powierzchni.

Rys. 34. ZaleŜność między parametrami skrawania przy frezowaniu walcowym [1].

Kątem zetknięcia (styku) ψ (rys. 34 a i b) nazywamy kąt odpowiadający łukowi

skrawania, tj. kąt odpowiadający tej części obwodu freza, która pozostaje w zetknięciu
z częścią obrabianą.

Chwilowym kątem zetknięcia φ (rys. 34 b) nazywamy kąt odpowiadający chwilowemu

połoŜeniu wierzchołka ostrza na łuku skrawania.

Wprowadzimy teraz zaleŜność między grubością warstwy skrawanej a posuwem na jedno

ostrze, średnicą freza i głębokością skrawania. Rozpatrzymy pracę jednego ostrza freza.
Warstwa skrawana przez jedno ostrze ma kształt przecinka, zwęŜającego się od powierzchni
obrabianej w kierunku powierzchni obrobionej. Tak więc grubość h warstwy skrawanej
przez jedno ostrze zmienia się od zera do

max

. Odcinek łuku FC przyjmujemy za prostą (błąd,

który popełniamy jest bardzo niewielki), wtedy z trójkąta prostokątnego EFC wynika:

sin

max

⋅

A więc największa grubość warstwy skrawanej przez jedno ostrze przy frezowaniu

walcowym:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

max

−

Przy tej samej wartości posuwu na jeden obrót i tej samej średnicy freza, frezowi

o większej liczbie ostrzy odpowiada mniejszy posuw na jedno ostrze, a tym samym mniejsza
grubość warstwy skrawanej. Liczba ostrzy freza wpływa więc na kształt i pole przekroju
warstwy skrawanej przez jedno ostrze.

Ze wzrostem średnicy freza przy tej samej głębokości

frezowania, tym samym

posuwie i takiej samej liczbie ostrzy, zmniejsza się grubość warstwy skrawanej przez ostrze,
a zwiększa się długość łuku zetknięcia freza z częścią obrabianą, tak Ŝe przekrój warstwy
skrawanej pozostaje bez zmiany.

Przy zwiększaniu głębokości skrawania wzrasta maksymalna grubość warstwy skrawanej

przez jedno ostrze, zbliŜając się do wartości posuwu na 1 ostrze.

Grubość warstwy skrawanej przez jedno ostrze przy frezowaniu czołowym zaleŜy od

wartości posuwu, chwilowego kąta zetknięcia φ oraz kąta przystawienia

. Jak wynika

z rys. 34, największa grubość warstwy skrawanej przy frezowaniu czołowym odpowiada
kątowi φ = 90° i wynosi:

sin

max

⋅

Grubość warstwy skrawanej w dowolnym połoŜeniu ostrza noŜa moŜna obliczyć

z zaleŜności:

sin

⋅

Szerokość warstwy skrawanej

przy frezowaniu frezem walcowym o ostrzach prostych

jest równa szerokości frezowania, tj.

. Przy frezowaniu frezem walcowym o ostrzach

śrubowych szerokość warstwy skrawanej jest zmienna, zaleŜna od chwilowych wartości kąta
zetknięcia φ, określających połoŜenie skrajnych punktów ostrza na powierzchni skrawania,
oraz od kąta pochylenia linii ostrza.

We frezowaniu czołowym szerokość warstwy skrawanej zaleŜy od głębokości skrawania

oraz kąta przystawienia

Rys. 35. ZaleŜności między parametrami skrawania przy frezowaniu czołowym [1].

Kształt i pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej przy frezowaniu walcowym

zaleŜą od: grubości warstwy skrawanej, szerokości warstwy skrawanej, powierzchni
przekroju warstwy skrawanej jednym ostrzem, posuwu na jedno ostrze, średnicy freza, liczby
ostrzy, głębokości frezowania i szerokości frezowania B.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.6.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Określ parametry technologiczne skrawania?
2.  Jak moŜna definiować posuw?
3.  Jak obliczamy prędkości obrotowe wrzecion obrabiarek?
4.  Jaki wpływ na przebieg skrawania ma kształt warstwy skrawanej?
5.  Jaka jest zaleŜności pomiędzy technologicznymi i geometrycznymi parametrami skrawania?

4.6.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz prędkość skrawania i prędkość obrotową wrzeciona dla obróbki określonego

przedmiotu.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  obliczyć prędkość skrawania dla określonego przypadku,
2)  dobrać obroty wrzeciona do obróbki,
3)  zapisać wyniki Twojej analizy.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

rysunek przedmiotu,

−

zestaw tabel z parametrami skrawania,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Dla określonych parametrów skrawania, oblicz pole przekroju poprzecznego warstwy

skrawanej.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) obliczyć pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej,
2) zaprezentować swój wybór nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

kalkulator,

−

zestaw tabel z parametrami skrawania,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7. Siły i moc skrawania

4.7.1. Materiał nauczania

Podczas toczenia, przy usuwaniu warstwy metalu z obrabianej części, ostrze narzędzia

musi pokonać opór. Na opór ten składają się siły działające podczas skrawania:

−

siła potrzebna do odkształcenia warstwy skrawanej (spęczenia),

−

siła potrzebna do oddzielenia warstwy skrawanej od podstawowej masy metalu,

−

siła potrzebna do odkształcenia wióra,

−

siła tarcia między wiórem a powierzchnią natarcia narzędzia,

−

siła tarcia między powierzchnią przyłoŜenia a materiałem obrabianym.
Siła potrzebna do pokonania wszystkich oporów jest nazywana całkowitą siłą wywieraną

przez narzędzie w procesie skrawania i jest oznaczana literą F.

Przyjmuje się, Ŝe siła całkowita F (rys. 36), stanowiąca oddziaływanie części skrawającej

narzędzia  na  część  obrabianą,  ma  początek  wektora  w  głównym  punkcie  krawędzi
skrawającej  D  (rys.  36,  37).  Rozkład  geometryczny  siły  całkowitej  na  składowe,  zgodnie
z  kierunkami  ruchów  i  z  kierunkami  do  nich  prostopadłymi,  uzyskuje  się  przez  rzutowanie
prostopadłe na te kierunki i oznacza indeksami:

−

c – dla kierunku ruchu głównego,

−

f – dla kierunku ruchu posuwowego,

−

e – dla kierunku ruchu wypadkowego,

Rys. 36 Rozkład siły skrawania [1]. Rys. 37 Rozkład siły czynnej

[1].

Składowe siły całkowitej F działające wzdłuŜ linii przecięcia płaszczyzn układu

i powierzchni ostrza narzędzia uzyskuje się przez rzutowanie prostopadłe na te linie.

Składowe siły całkowitej F działające wzdłuŜ płaszczyzny ścinania 1ub kierunku spływu

wióra uzyskuje się przez rzutowanie prostopadłe na tę płaszczyznę lub na ten kierunek.

Składowe siły całkowitej F na kierunkach ruchu i kierunkach do nich prostopadłych:

Siła czynna F

– rzut siły całkowitej F na płaszczyznę boczną roboczą (płaszczyznę ruchu) P

(rys. 36 i 37).

Siła odporowa F

– składowa siły całkowitej F prostopadła do płaszczyzny bocznej F

Główna siła skrawania F

– składowa siły całkowitej F uzyskana przez rzutowanie

prostopadłe na kierunek ruchu głównego.

Siła skrawania normalna F

– składowa siły całkowitej F prostopadła do kierunku ruchu

głównego, leŜąca w płaszczyźnie bocznej P

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Siła posuwowa F

– składowa siły całkowitej F uzyskana przez rzutowanie prostopadłe

na kierunek ruchu posuwowego.

Siła posuwowa normalna F

– składowa siły całkowitej F, prostopadła do kierunku

ruchu posuwowego, leŜąca w płaszczyźnie bocznej roboczej P

JeŜeli kąt ruchu posuwowego p 90

(jak np. przy wierceniu), wówczas:

= F

; F

= F

Wtedy naleŜy uŜywać wyłącznie określeń: siła posuwowa i siła skrawania. W tym

przypadku:

Siła robocza F

– składowa siły całkowitej F uzyskana przez rzutowanie prostopadłe na

kierunek ruchu wypadkowego.

Siła robocza normalna F

– składowa siły całkowitej F prostopadła do kierunku ruchu

wypadkowego, leŜąca w płaszczyźnie bocznej P

Składowe siły całkowitej F związane z płaszczyzną wymiarowania przekroju warstwy

skrawanej:

Siła naporu F

– składowa siły całkowitej F, uzyskana przez rzutowanie prostopadłe na

płaszczyznę wymiarowania przekroju warstwy skrawanej P

W płaszczyźnie wymiarowania warstwy skrawanej mogą być definiowane inne składowe

siły całkowitej F, a mianowicie siła odporowa F

i siła skrawania normalna F

W tym przypadku obowiązują zaleŜności:

Od wartości składowych sił skrawania zaleŜy obciąŜenie mechanizmów obrabiarki:

wrzeciona, łoŜyska oporowego, prowadnic, mechanizmu posuwowego itp. Ponadto siły
składowe skrawania działają na uchwyt mocujący obrabianą część oraz narzędzie.

Jak wynika z rozkładu siły całkowitej F, jej wartość moŜe być określona z zaleŜności:

gdzie

sin

⋅

cos

⋅

Wartość składowej

nie powinna przekraczać wartości dopuszczalnej ze względu na

moŜliwości mechanizmu posuwowego obrabiarki. Od wartości głównej siły skrawania

zaleŜą wartości momentu skrawania i mocy skrawania, które nie powinny przekraczać
wartości dopuszczalnych dla obrabiarki.

Część obrabiana jest zginana wszystkimi siłami składowymi. Maksymalne zginanie

zachodzi wtedy, gdy kąt przystawienia noŜa jest zbliŜony do zera, tzn. gdy siła

jest

największa. Najmniejsze zginanie występuje przy kącie przystawienia równym 90°. Składowa
F

jest główną przyczyną drgań części obrabianej i narzędzia.

Pod działaniem głównej siły skrawania

nóŜ jest odginany w dół. Siła posuwowa

odgina nóŜ od części obrabianej w kierunku poosiowym, przeciwnym kierunkowi posuwu
w toczeniu wzdłuŜnym. Siła odporowa

odpycha nóŜ od części obrabianej w tył. Wymiary

przekroju trzonka noŜa muszą być takie, by napręŜenia powstałe na skutek zginania trzonka
główną siłą skrawania

nie przekraczały dopuszczalnej strzałki ugięcia wierzchołka noŜa.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wartości sił skrawania nie powinny przekraczać granic dopuszczalnych ze względu na

wytrzymałość i sztywność zamocowania części obrabianej. PoniŜej podano wzory do
obliczania wartości głównej siły skrawania F

cdop

dopuszczalnych ze względu na

wytrzymałość i sposób zamocowania części obrabianej:
W przypadku zamocowania części w uchwycie i podpartej kłem:

768

cdop

⋅

W przypadku zamocowania części w dwóch kłach:

cdop

⋅

W przypadku zamocowania części w uchwycie:

cdop

⋅

gdzie:

E – moduł spręŜystości (dla stali E = 2,06 ·10 MPa, dla staliwa E = 2,11·10 MPa, dla

Ŝeliwa E = 0,98 · 10 MPa),

J – moment bezwładności w mm,
f – dopuszczalna strzałka ugięcia W mm,
L – długość obliczeniowa obrabianej części w mm.
Największa spośród trzech składowych jest główna siła skrawania F

, następna co do

wartości – siła odporowa F

, najmniejsza zaś – siła posuwowa F

. Doświadczalnie

stwierdzono, Ŝe wzajemny stosunek wartości sił F

i F

zaleŜy od własności

mechanicznych materiału obrabianego, kąta skrawania δ kąta przystawienia χ

, promienia

zaokrąglenia wierzchołka noŜa r pola i kształtu przekroju poprzecznego warstwy skrawanej
oraz stanu krawędzi skrawającej. Wpływ innych czynników, jak prędkość skrawania, kąty α
i λ oraz środki i sposoby chłodzenia, jest nieznaczny.

W normalnych warunkach skrawania stali z posuwem wzdłuŜnym przy niestępionej

krawędzi skrawającej moŜna przyjąć, Ŝe:

)

(

)

(

Doświadczalnie stwierdzono, Ŝe na wartość głównej siły skrawania mają wpływ:

własności materiału obrabianego; parametry skrawania a

, f,

v ;parametry geometryczne

ostrza; ciecze smarująco-chłodzące.

Własności materiału obrabianego mają duŜy wpływ na wartość głównej siły skrawania.

Główna  siła  skrawania  jest  tym  większa,  im  większe  są  wskaźniki  wytrzymałościowe,
charakteryzujące  dany  materiał.  Wpływ  własności  materiału  na  wartość  głównej  siły
skrawania  jest  uwzględniony  we  wzorach  empirycznych  uzaleŜniających  siłę  skrawania  od
twardości materiału lub wytrzymałości. Siła skrawania (wg PN-86/M-01020 – siła całkowita
wywierana przez narzędzie) zaleŜy równieŜ od składu chemicznego i struktury materiału oraz
innych czynników.

Parametry skrawania niejednakowo wpływają na wartość siły skrawania F

. Największy

wpływ na wartość siły skrawania ma głębokość skrawania, następnie posuw i w małym juŜ
stopniu prędkość skrawania.

Spośród parametrów geometrycznych kąt przystawienia χ

ma mały wpływ na główną

siłę skrawania F

, natomiast duŜy wpływ wywiera na składowe odporową F

i posuwową F

Ze wzrostem kąta przystawienia siła odporowa F

maleje dość znacznie, a siła posuwowa F

wzrasta. Na przykład przy nie zmienionych innych czynnikach, wpływających na wartość sił
skrawania przy obróbce stali, w przypadku zwiększenia kąta przystawienia χ

z 30° do 90°

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

siła odporowa F

zmniejszy się prawie czterokrotnie, siła posuwowa F

zwiększy się prawie

2,5-krotnie, a wartość głównej siły skrawania F

niemal nie ulegnie zmianie.

Ze zwiększeniem kąta natarcia γ

zmniejsza się zniekształcenie skrawanej warstwy

metalu, a tym samym zmniejsza się wypadkowa sił skrawania, a więc zmniejszają się równieŜ
jej składowe. Zmiana kąta natarcia ma większy wpływ na wartości sił odporowej F

i posuwowej F

niŜ na wartość głównej siły skrawania F

Kąt przyłoŜenia α

w minimalnym tylko stopniu wpływa na wartość siły skrawania, toteŜ

w obliczeniach nie jest on uwzględniany.

Zmiana kąta λ

pochylenia głównej krawędzi skrawającej w granicach od -5° do +5°

nieznacznie tylko wpływa na zmianę siły skrawania. Zwiększenie wartości kąta γ powoduje
wzrost składowej F

powolny wzrost składowej F

i zmniejszenie składowej F

. Zwiększanie

kąta λ

w granicach od 30° do 45° powoduje 2

3-krotne zwiększenie składowej F

w stosunku do jej wartości przy λ

= 0°.

Promień zaokrąglenia wierzchołka noŜa r

wpływa na wartość głównej siły skrawania F

i odporowej siły F

przy czym w większym stopniu wpływa na siłę odporową F

. Wraz ze

zwiększeniem się promienia siły te wzrastają. Na wartość siły posuwowej F

promień

zaokrąglenia wierzchołka noŜa ma wpływ bardzo nieznaczny.

Stępienie się ostrza narzędzia powoduje wzrost składowych sił skrawania, szczególnie

siły odporowej F

i siły posuwowej F

. Wpływ stępienia ostrza na wartości sił skrawania jest

większy przy małych głębokościach skrawania.

UŜycie cieczy chłodząco-smarującej powoduje zmniejszenie sił skrawania.
Rozpatrzmy, jakie siły działają na frez walcowy z ostrzarni prostymi podczas frezowania.

Dla uproszczenia załóŜmy, Ŝe pracuje tylko jedno ostrze.

Wypadkową sił skrawania F

moŜna rozłoŜyć na składowe: główną (obwodową) siłę

skrawania F

i odporową siłę skrawania F

(rys. 38). Siła F

daje moment skrawania, który

musi być przezwycięŜony przez wrzeciono frezarki. Reakcja siły F

usiłuje odepchnąć

ostrze freza od części obrabianej.

Wypadkowa siła skrawania F

wywołuje moment zginający trzpień freza. Siła F

moŜe

być obliczona z wzoru:

Przy określaniu sił działających na obrabiarkę wygodniej jest posługiwać się składową

poziomą F

) równoległą do ruchu posuwowego oraz składową pionową F

)

prostopadłą do powierzchni obrabianej.

a)

Rys. 38. Siły działające na ostrze w przypadku: a) ostrzy prostych, b)ostrzy śrubowych [1].

Przy frezowaniu przeciwbieŜnym maksymalne siły skrawania występują w chwili, gdy

ostrze kończy swoją pracę, a przy frezowaniu współbieŜnym odwrotnie – gdy ją rozpoczyna.
JeŜeli w skrawaniu bierze udział nie jedno, lecz kilka ostrzy, to:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

itd

Przy frezowaniu frezami o ostrzach śrubowych występuje takŜe siła poosiowa F

Wartość tej siły zaleŜy od kąta λ

pochylenia ostrzy frezu i przy duŜym kącie λ

jest dość

znaczna. Siłę tę równowaŜy się przez odpowiednie zestawienie frezów w zespoły (zestawia
się frezy prawo- i lewozwojne).

Na podstawie doświadczeń ustalono, Ŝe na przykład przy frezowaniu stali

o R

= 400–1050 MPa siła skrawania frezami czołowymi (z ostrą krawędzią) zmienia się

w granicach  10%,  a  frezami  walcowymi  –  w  granicach  33%.  Siła  skrawania  frezem
stępionym  do  granic  odpowiadających  dopuszczalnemu  zuŜyciu  przy  obróbce  stali  miękkich
zwiększa  się  o  75–90%.  PoniewaŜ  w  przypadku  stopienia  się  frezu  siła  skrawania  przy
obróbce  stali  ciągliwych  zwiększa  się  bardziej  niŜ  przy  obróbce  stali  średnio  twardych
i twardych, w praktyce do obliczeń przyjmuje się, Ŝe przy stosowaniu frezów stępionych siła
skrawania nie zaleŜy od jakości obrabianej stali.

Pole przekroju warstwy skrawanej przy frezowaniu zaleŜy nie tylko od głębokości

skrawania i posuwu, lecz i od wielu innych czynników, np. średnicy freza, szerokości
frezowania, liczby ostrzy. Czynniki te wpływają więc na wartość siły skrawania. Ze wzrostem
głębokości skrawania siła skrawania wzrasta. Przyrost siły skrawania następuje nieco wolniej
niŜ przyrost głębokości skrawania.

Podobny, lecz słabszy wpływ na wartość siły skrawania ma posuw na jedno ostrze. Gdy

pozostałe czynniki są stałe, siła skrawania jest wprost proporcjonalna do liczby ostrzy.

W przypadku frezowania obwodowego siła skrawania jest wprost proporcjonalna do

szerokości frezowania. Natomiast przy zastosowaniu frezów czołowych czy głowic
frezowych wzrasta ona nieco szybciej niŜ szerokość frezowania. Przy frezowaniu walcowym
wraz ze wzrostem średnicy freza siła skrawania maleje.

Siła skrawania zmniejsza się w miarę wzrostu prędkości skrawania, gdyŜ przy tym

samym posuwie na minutę i tej samej liczbie ostrzy zmniejsza się posuw na jedno ostrze.

Podczas pracy, frez skrawa jednocześnie kilkoma ostrzarni. Styczną sumaryczną siłę

skrawania obliczamy jako sumę (algebraiczną) sił stycznych F

działających na jednocześnie

pracujące  ostrza  freza,  przy  załoŜeniu,  Ŝe  skrawają  one  warstwę materiału średniej grubości,
odpowiadającej  połowie  kąta  zetknięcia  ψ.  Średnią  sumaryczną  siłę  skrawania  będziemy
nazywali  siłą  skrawania  i  oznaczali  przez  F

. Znając opór właściwy skrawania k

oraz

sumaryczny średni przekrój warstwy skrawanej A

śr

siłę skrawania obliczamy według wzoru:

śr

⋅

Wpływ róŜnych czynników na wartość średnią siły stycznej został ujęty wzorami

empirycznymi. Ogólna postać wzoru do obliczania siły skrawania jest następująca:

⋅

gdzie: Fc – (główna) siła skrawania w N,
C

– współczynnik zaleŜny od rodzaju materiału obrabianego i rodzaju freza,

– głębokość skrawania w mm,

– posuw na jedno ostrze w mm/ostrze,

             z  – liczba ostrzy freza,
           B   – szerokość frezowania w mm,
           d   – średnica freza w mm.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 1. Wzory do obliczania stycznej (obwodowej) siły skrawania [1].

W tablicy 1 podano wzory empiryczne do obliczania sił skrawania dla róŜnych rodzajów

frezów. Podane w tych wzorach współczynniki są słuszne w granicach dopuszczalnego
zuŜycia ostrzy. Przy zastosowaniu frezów ostrych siły skrawania są mniejsze.

Aby obliczyć moc potrzebną do skrawania, naleŜy obliczyć siły skrawania. Jak wiemy,

wartości sił skrawania zaleŜą od oporów skrawania. Stosunek głównej siły skrawania do
nominalnego pola przekroju poprzecznego warstwy skrawanej A

nazywamy oporem

właściwym skrawania:

MPa

stąd

⋅

gdzie: k

– opór właściwy skrawania w MPa,

– nominalne pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej w mm

Jest to najprostszy wzór do obliczania składowej siły skrawania F

. PoniewaŜ F

zaleŜy

nie tylko od właściwości obrabianego metalu, ale i od

wielu innych czynników występujących

podczas obróbki, wartość oporu właściwego skrawania równieŜ zaleŜy od tych czynników.
Opór właściwy skrawania danego materiału przy jednakowych pozostałych warunkach
obróbki nie

ma wartości stałej. Przy nie zmienionych pozostałych warunkach obróbki jest

tym większy, im mniejszy jest przekrój poprzeczny warstwy skrawanej.

Tłumaczy się to tym,

Ŝe w przypadku małych przekrojów poprzecznych

warstwy skrawanej stosunek długości

obwodu tej warstwy, na którym odbywa

się oddzielanie się wióra, do przekroju jest większy

niŜ w przypadku duŜych

przekrojów. Zatem główna siła skrawania F

jest stosunkowo

większa przy mniejszych przekrojach niŜ przy przekrojach większych.

W obliczeniach sił skrawania, musimy więc uwzględnić wpływ tych czynników. Ze

względu na dość skomplikowany charakter zaleŜności ujęcie ich we wzór matematyczny nie
jest rzeczą prostą. Podane niŜej wzory empiryczne do obliczania sił skrawania uwzględniają
wpływ najwaŜniejszych czynników.

Główna siła skrawania:

e
p

⋅

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Odporowa siła skrawania:

⋅

Posuwowa siła skrawania:

⋅

Moc skrawania przy toczeniu, czyli tzw. moc na noŜu, moŜemy przedstawić jako sumę

trzech mocy: mocy głównej P

mocy promieniowej P

i mocy posuwowej P

= P

przy czym:

1000

⋅

kW;

1000

⋅

kW;

1000

⋅

gdzie: F

, F

, F

– siły skrawania: główna, odporowa i posuwowa w N,

, v

, – prędkości: główna, odporowa i posuwowa w m/min.

W toczeniu wzdłuŜnym (równoległym do osi części obrabianej) prędkość odporowa

= 0, wobec tego i moc P

= 0. W toczeniu poprzecznym (prostopadłym do osi) prędkość

posuwowa f

= 0 i wobec tego P

= 0. Moc obwodową nazywamy mocą główną. Moc

posuwowa stanowi tak drobną część mocy obwodowej, Ŝe przy obliczaniu całkowitej mocy
skrawania moŜe być pominięta. To samo dotyczy mocy odporowej. Tak więc moc główna
(obwodowa) z dostateczną do celów praktycznych dokładnością moŜe być przyjęta jako moc
skrawania.

= P

Moc skrawania przy frezowaniu obliczamy równieŜ wg wzoru:

1000

⋅

Na wartość głównej siły skrawania i moc skrawania znaczny wpływ ma rodzaj materiału

obrabianego. Na przykład przy obróbce stopów aluminium wartość głównej siły skrawania
jest średnio o 75% mniejsza niŜ przy obróbce stali, a przy obróbce Ŝeliwa wartości siły i mocy
skrawania są mniejsze o ok. 50% niŜ przy obróbce stali.

Największy wpływ na wartość siły skrawania i mocy skrawania ma zuŜycie ostrzy freza

na powierzchni przyłoŜenia.

4.7.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie siły składają się na opór skrawania?
2.  Na jakie siły rozkłada się siła czynna?
3.  Od czego zaleŜy obciąŜenie mechanizmów obrabiarki?
4.  Jakie czynniki mają wpływ na wartość głównej siły skrawania?
5.  Od czego zaleŜy moc skrawania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.7.2. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj pomiaru sił skrawania przy toczeniu róŜnymi parametrami skrawania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokonać pomiaru sił skrawania,
2)  zinterpretować wpływ parametrów skrawania na wielkość siły skrawania,
3)  zapisać wyniki analizy,
4)  przedstawić swoje spostrzeŜenia nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

tensometryczny zestaw do pomiaru sił skrawania,

−

tokarka uniwersalna,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

Ćwiczenie 2

Dokonaj pomiaru mocy skrawania przy frezowaniu róŜnych materiałów.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokonać pomiaru mocy podczas skrawania,
2)  przestrzegać przepisy BHP podczas prób,
3)  zapisać wyniki j analizy,
4)  przedstawić swoje spostrzeŜenia nauczycielowi.

WyposaŜenie stanowiska pracy:

−

walizka mocy,

−

frezarka uniwersalna,

−

kalkulator,

−

pisaki,

−

kartki papieru.

4.7.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) rozróŜnić siły skrawania przy toczeniu?

2) obliczyć składowe sił skrawania?

3) obliczyć zapotrzebowanie mocy przy obróbce skrawaniem?

4) dokonać pomiaru sił skrawania?

5) dokonać pomiaru mocy skrawania?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

Instrukcja dla ucznia

1.  Przeczytaj dokładnie instrukcję.
2.  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3.  Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na karcie odpowiedzi.
4.  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
5.  Test zawiera 20 zadań.
6.  Do kaŜdego pytania podane są cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest prawidłowa.
7.  Zaznacz prawidłową według Ciebie odpowiedź wstawiając literę X w odpowiednim

miejscu na karcie odpowiedzi.

8. W przypadku pomyłki zaznacz błędną odpowiedź kółkiem, a następnie literą X zaznacz

odpowiedź prawidłową.

9. Za kaŜde poprawne rozwiązanie zadania otrzymujesz jeden punkt.
10. Za udzielenie błędnej odpowiedzi, jej brak lub zakreślenie więcej niŜ jednej odpowiedzi –

otrzymujesz zero punktów.

11. UwaŜnie czytaj treść zadań i proponowane warianty odpowiedzi.
12. Nie odpowiadaj bez zastanowienia; jeśli któreś z zadań sprawi Ci trudność – przejdź do

następnego. Do zadań, na które nie udzieliłeś odpowiedzi moŜesz wrócić później.

13. Pamiętaj, Ŝe odpowiedzi masz udzielać samodzielnie.
14. Na rozwiązanie testu masz 40 minut.

Powodzenia

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Ruchem względnym, warunkującym istnienie procesu skrawania przy toczeniu jest

a)  ruch posuwowy narzędzia.
b)  ruch obrotowy przedmiotu.
c)  ruch posuwowy przedmiotu.
d)  ruch obrotowy narzędzia.

2. Prędkość skrawania stanowi wypadkowa wektorów prędkości

a)  ruchu głównego i posuwowego.
b)  ruchu głównego i wypadkowego.
c)  posuwowego i wgłębnego.
d)  ruchu głównego i wgłębnego.

3. Zwiększenie kąta ostrza ma wpływ w na

a)  zmniejszenie siły skrawania.
b)  zmniejszenie posuwu.
c)  zwiększenie siły skrawania.
d)  zwiększenie prędkości obrotowej przedmiotu.

4. Kąt przyłoŜenia ma wpływ na

a)  tarcie narzędzia o przedmiot.
b)  zwiększenie prędkości skrawania.
c)  odkształcenie wióra.
d)  kierunek spływu wióra.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Rysunek przedstawia operację frezowania rowka frezem

a)  trzpieniowym.
b)  tarczowym kątowym.
c)  tarczowym,
d)  zespołem frezów.

14. Rysunek przedstawia wiór

a)  wstęgowy.
b)  wstąŜkowy.
c)  schodkowy.
d)  odpryskowy.

15. Ciepło powstające podczas skrawania odprowadzane jest przez wiór w

a)  90%.
b)  75%.
c)  40%.
d)  25%.

16. Na rysunku siłę odporową podczas toczenia oznaczono

jako
a)  F1.
b)  Fa.
c)  Fo.
d)  Fp.

17. Moc skrawania przy toczeniu obliczamy ze wzoru

a) Pe = Pc+Pp+Pf.

1000

⋅

1000

⋅

1000

⋅

18. Rysunek przedstawia przekrój ściernicy

a)  garnkowej.
b)  pierścieniowej.
c)  talerzowej.
d)  specjalnej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ..................................................................................................

Określanie zasad wykonywania obróbki skrawaniem

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Numer pytania

Odpowiedź

Punktacja

Razem: