MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ryszard Baliński
Określanie zasad wykonywania obróbki skrawaniem
722[02].Z2.01
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
Recenzenci:
mgr in\
. Igor Lange
mgr in\
. Wiesław Wiejowski
Opracowanie redakcyjne:
mgr in\
. Paweł Krawczak
Konsultacja:
mgr Małgorzata Sienna
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 722[02].Z2.01
 Określanie zasad wykonywania obróbki skrawaniem , zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator obrabiarek skrawajÄ…cych.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji  Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
1
SPIS TREÅšCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Sposoby obróbki skrawaniem i kinematyka procesu skrawania 7
4.1.1. Materiał nauczania 7
4.1.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 9
4.1.3. Ćwiczenia 10
4.1.4. Sprawdzian postępów 10
4.2. Geometria i praca ostrza skrawajÄ…cego 11
4.2.1. Materiał nauczania 11
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 16
4.2.3. Ćwiczenia 16
4.2.4. Sprawdzian postępów 17
4.3. Materiały narzędziowe 18
4.3.1. Materiał nauczania 18
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 25
4.3.3. Ćwiczenia 26
4.3.4. Sprawdzian postępów 26
4.4. Rodzaje narzędzi skrawających 27
4.4.1. Materiał nauczania 27
4.4.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 35
4.4.3. Ćwiczenia 35
4.4.4. Sprawdzian postępów 36
4.5. Zjawiska towarzyszÄ…ce procesowi skrawania 37
4.5.1. Materiał nauczania 37
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 43
4.5.3. Ćwiczenia 43
4.5.4. Sprawdzian postępów 44
4.6. Warunki skrawania i elementy warstwy skrawanej 45
4.6.1. Materiał nauczania 45
4.6.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 50
4.6.3. Ćwiczenia 50
4.6.4. Sprawdzian postępów 51
4.7. Siły i moc skrawania 52
4.7.1. Materiał nauczania 52
4.7.2. Pytania sprawdzajÄ…ce 58
4.7.3. Ćwiczenia 59
4.7.4. Sprawdzian postępów 59
5. Sprawdzian osiągnięć 60
6. Literatura 65
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
2
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 wyposa\
enie 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 umo\
liwi Ci sprawdzenie
Twoich wiadomości i umiejętności opanowanych podczas realizacji programu jednostki
modułowej,
 literaturę związaną z programem jednostki modułowej umo\
liwiającą 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
3
722[02].Z2
Podstawy wykonywania obróbki
skrawaniem
722[02].Z2.01
Określenie zasad
wykonywania obróbki
skrawaniem
722[02].Z2.02
Charakteryzowanie obrabiarek
skrawajÄ…cych
722[02].Z2.03
U\
ytkowanie i obsługiwanie
obrabiarek skrawajÄ…cych
Schemat układu jednostek modułowych
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
4
2. WYMAGANIA WST
PNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- komunikować się i pracować w zespole,
- korzystać z ró\
nych z
ródeł informacji,
- korzystać z poradników i norm,
- rozpoznawać rodzaje rysunków stosowanych w dokumentacji technicznej,
- odczytywać informacje podane na rysunku wykonawczym i zło\
eniowym,
- wykonywać pomiary warsztatowe,
- dobierać materiały konstrukcyjne,
- rozró\
niać cechy obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej, plastycznej i odlewnictwa,
- rozpoznawać części maszyn i mechanizmów,
- wykonywać trasowanie i podstawowe prace z zakresu obróbki ręcznej,
- analizować treść zadania, dobierać metody i plan rozwiązania,
- samodzielnie podejmować decyzje.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
5
3. CELE KSZTAA
CENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
- wyjaśnić zasadę pracy narzędzia skrawającego,
- sklasyfikować obróbkę skrawaniem,
- odró\
nić ruch główny i posuwowy w podstawowych sposobach maszynowej obróbki
wiórowej,
- wyjaśnić geometrię ostrza narzędzia skrawającego,
- rozró\
nić narzędzia do obróbki skrawaniem,
- scharakteryzować materiały narzędziowe,
- dobierać wielkości kątów ostrzy narzędzi skrawających,
- rozró\
nić rodzaje wiórów oraz środki wpływające na zmianę postaci tworzącego się wióra,
- określić wpływ narostu na wyniki skrawania,
- wykazać wpływ wydzielającego się ciepła na ostrze no\
a 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 ró\
nych z
ródeł informacji technicznej, jak: PN, poradniki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
6
4. MATERIAA
NAUCZANIA
4.1. Sposoby obróbki skrawaniem i kinematyka procesu
skrawania
4.1.1. Materiał nauczania
Celem obróbki skrawaniem jest nadanie przedmiotowi obrabianemu \
ądanego 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 zale\
ności od rodzaju obrabiarki i narzędzia dzieli się na:
- toczenie,
- struganie i dłutowanie,
- wiercenie, rozwiercanie i nawiercanie,
- frezowanie, przecinanie,
- przeciÄ…ganie,
- gwintowanie,
- obróbka uzębień,
- szlifowanie,
- obróbka gładkościowa (docieranie, obciąganie, dogładzanie).
Ze względu na du\
y zakres zastosowania oraz znaczenie obróbki skrawaniem bardzo
wa\
ne jest dokładne poznanie procesu skrawania. Umo\
liwi to 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 mo\
e się poruszać narzędzie wobec nieruchomego przedmiotu obrabianego, mo\
e
się poruszać przedmiot obrabiany wobec nieruchomego narzędzia i wreszcie skrawanie mo\
e
być wynikiem skojarzenia ruchów narzędzia i przedmiotu obrabianego.
Zalety obróbki skrawaniem:
- mo\
liwość wytwarzania szerokiego spektrum kształtów przy stosunkowo niewielkich
zmianach narzędzi i oprzyrządowania,
- wysoka dokładność obróbki,
- mo\
liwość uzyskania zadanej charakterystyki warstwy wierzchniej lub określonej
kierunkowości śladów obróbki na wybranych lub wszystkich powierzchniach przedmiotu
obrobionego,
- przedmiot obrabiany mo\
e mieć wewnętrzne i zewnętrzne kształty nieosiągalne przy
pomocy innych technik wytwarzania,
- umo\
liwia obróbkę wykańczającą części po obróbce termicznej,
- często obróbka skrawaniem jest najbardziej ekonomicznym sposobem wytwarzania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
7
Wady obróbki skrawaniem:
- nieuchronne marnowanie (przerabianie na wióry) części materiału,
- zwykle więcej czasu zajmuje kształtowanie przedmiotu przy pomocy obróbki
skrawaniem ni\
np. przez odlewanie czy kucie,
- przy niewłaściwie dobranych warunkach skrawania, mo\
e 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
obrabianÄ… a powierzchniÄ… obrobionÄ…. 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, sÄ… nazywane ruchami pomocniczymi.
Prędkość ruchu głównego przy obróbce skrawaniem nazywamy prędkością (szybkością)
skrawania i wyra\
amy 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
8
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 no\
a w kierunku
osiowym. Prędkość skrawania w procesie toczenia jest zale\
na od prędkości obrotowej
wrzeciona tokarki i wynosi:
Ä„ Å" d Å" n
vc = [m / min]
1000
gdzie: d  średnica powierzchni obrabianej w mm,
n  prędkość obrotowa wrzeciona w obr/min.
v v
Prędkość skrawania stanowi wypadkowa wektorów prędkości ruchu głównego
e c
v
i posuwowego .
f
Rys. 2. Kierunki ruchów: a)przy toczeniu wzdłu\
nym, b) przy wierceniu, c) przy frezowaniu przeciwbie\
nym,
d) przy frezowaniu współbie\
nym [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 sprawdzajÄ…ce
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 sÄ… elementy warstwy skrawanej?
6. Jak wyznaczyć prędkość ruchu głównego?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
9
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.
- Wyposa\
enie 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.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- arkusze papieru,
- pisaki.
4.1.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić, jakie są wady i zalety obróbki skrawaniem?
1
1

2) wskazać kierunki ruchów podczas toczenia?
1
1

3) wskazać kierunki ruchów podczas wiercenia?
1
1

4) wskazać kierunki ruchów podczas frezowania?
1
1

5) obliczyć obroty wrzeciona dla zadanej prędkości skrawania?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
10
4.2. Geometria ostrza skrawajÄ…cego
4.2.1. Materiał nauczania
Niezale\
nie 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 rozło\
ymy na dwie składowe FN działające w kierunkach prostopadłych do
powierzchni bocznych klina. Wartość siły FN mo\
na obliczyć z trójkąta ABC:
F F
AC = ; AB = FN , a więc FN =
²
2
2sin
2
StÄ…d wniosek, \
e przy mniejszym kÄ…cie ostrza mo\
na przyło\
yć mniejszą siłę dla
pokonania tego samego oporu. Zmniejszenie kąta klina powoduje zwiększenie składowych sił
FN oraz zwiększenie tarcia materiału o boki klina. Opory skrawania zale\
ą więc od kształtu
i jakości ostrza klina oraz jakości jego bocznych powierzchni.
Rys. 4. Wpływ geometrii klina na odkształcenia warstwy skrawanej: a) ł>0, b) ł=0 [1].
Je\
eli klin ustawimy tak, \
e 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 ł, tym większa musi być siła F niezbędna do pokonania oporu
odkształcenia.
Narzędzia stosowane w ró\
nych rodzajach obróbki skrawaniem ró\
nią się między sobą
znacznie wyglądem zewnętrznym. Jednak\
e przy bli\
szym rozwa\
aniu okazuje siÄ™, \
e części
robocze tych narzędzi pracują na podobnych zasadach, a ich ostrza są ukształtowane z takich
samych elementów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
11
Najbardziej typowym i najczęściej u\
ywanym w obróbce skrawaniem narzędziem jest
nó\
tokarski. Na jego przykładzie najłatwiej mo\
na wyjaśnić budowę ostrza narzędzi oraz
przedstawić zjawiska zachodzące podczas skrawania. Nó\
tokarski składa się z dwu
zasadniczych części: chwytu i części roboczej.
Chwyt no\
a tokarskiego słu\
y do zamocowania narzędzia. Część robocza narzędzia jest
ukształtowana przez kilka powierzchni widocznych na rysunku 5. Są to:
- powierzchnia natarcia,
- główna powierzchnia przyło\
enia,
- pomocnicza powierzchnia przyło\
enia.
Rys. 5. Elementy geometryczne no\
a tokarskiego [1].
Powierzchnia natarcia przejmuje cały nacisk wióra oddzielanego od obrabianego
materiału. Pozostałe powierzchnie ostrza, zwane powierzchniami przyło\
enia, odgrywajÄ…
podczas skrawania drugorzędną rolę.
Powierzchnia natarcia i powierzchnia przyło\
enia mogą w ró\
nych narzędziach
przybierać ró\
ne kształty. Powierzchnie tworzące część roboczą no\
a są pochylone względem
siebie pod pewnymi kątami. Główne kąty no\
a są określane przez poło\
enie powierzchni
przyło\
enia i natarcia.
Rys. 6.Ukształtowanie powierzchni natarcia i powierzchni przyło\
enia [1].
Na rysunku 7 przedstawiono geometriÄ™ ostrza no\
a tokarskiego.
Kąt przyło\
enia ą jest zawarty między prostopadłą AC do płaszczyzny podstawowej
no\
a, a powierzchnią przyło\
enia. Zmniejsza on tarcie między obrabianym przedmiotema
powierzchnią przyło\
enia narzędzia, co powoduje zmniejszenie się ilości wydzielanego
ciepła. Chroni to narzędzia przed zbytnim nagrzaniem i zu\
yciem.
Kąt natarcia ł jest zawarty między linią poziomą AB a powierzchnią natarcia. Kąt
natarcia mo\
e 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
12
Rys. 7.Geometria ostrza no\
a tokarskiego [1].
KÄ…t ostrza ²o zawarty miÄ™dzy powierzchniÄ… przyÅ‚o\
enia a powierzchniÄ… natarcia,
wpływa na kształt narzędzia oraz jego wytrzymałość.
KÄ…t skrawania ´o jest sumÄ… kÄ…tów przyÅ‚o\
enia i ostrza.
KÄ…t Çr utworzony miÄ™dzy prostÄ… okreÅ›lajÄ…cÄ… kierunek ruchu posuwowego a rzutem
głównym krawÄ™dzi skrawajÄ…cej na powierzchniÄ™ Pr nazywa siÄ™ kÄ…tem przystawienia. KÄ…t Çr1,
powstały między prostą określającą kierunek posuwu a rzutem pomocniczej krawędzi
skrawającej na płaszczyznę Pr, nazywa się pomocniczym kątem przystawienia.
KÄ…t µ zawarty miÄ™dzy rzutami krawÄ™dzi skrawajÄ…cych (głównej i pomocniczej) na
płaszczyznę podstawową no\
a nazywa siÄ™ kÄ…tem naro\
a. 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 du\
ych kÄ…tach
przystawienia powierzchnia obrobionego przedmiotu jest bardzo chropowata. W miarÄ™
zmniejszania się kątów przystawienia no\
a poprawia się jakość obrabianej powierzchni.
Podobnie wygląda geometria ostrza narzędzi wieloostrzowych do obróbki otworów
i płaszczyzn. Analogię ostrza no\
a 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 mo\
liwie
du\
y, z innych, aby był mo\
liwie mały. Decydują, oczywiście, względy wa\
niejsze. Ustalenie
wartości poszczególnych kątów w drodze rozwa\
ań teoretycznych nie jest mo\
liwe. Przyjęte
w praktyce wartości kątów zostały ustalone na podstawie licznych badań. Ich wyniki
posłu\
yły do uło\
enia tablic zalecanych wartości kątów no\
y, zale\
nie od materiału
obrabianego i warunków obróbki. Tablice te nie uwzględniają jednak wszystkich przypadków
występujących w warunkach obróbki. W takich sytuacjach zachodzi konieczność
zastosowania innych ni\
zalecane w tablicach wartości kątów no\
y, dlatego trzeba wiedzieć,
jaki wpływ mają poszczególne kąty ostrza no\
a na przebieg skrawania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
13
Kąt przyło\
enia ą0 ma za zadanie zmniejszyć tarcie między powierzchnią przyło\
enia
a powierzchnią skrawania. Teoretycznie przy ustawieniu głównej krawędzi skrawającej no\
a
w płaszczyz
nie równoległej do płaszczyzny pod stawowej i przechodzącej przez oś obrotu
części obrabianej nó\
styka się z powierzchnią obrabianą wzdłu\
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 nó\
, ani część obrabiana nie są idealnie
sztywne. Podczas skrawania zachodzą odkształcenia plastyczne i sprę\
yste w warstwie
zewnętrznej części obrabianej zarówno przed krawędzią skrawającą, jak i po ni\
ej tej
krawędzi. Występuje zetknięcie się i tarcie między powierzchnią przyło\
enia a powierzchniÄ…
części obrabianej.
Na podstawie badań stwierdzono, \
e wartość kąta przyło\
enia Ä… ma du\
y wpływ na
trwałość no\
a. Ze wzrostem kąta przyło\
enia zmniejsza siÄ™ zu\
ycie no\
a i zwiększa jego
trwałość. Doświadczalnie ustalono, \
e najwłaściwszy zakres wartości kąta przyło\
enia ze
względu na trwałość no\
a wynosi 6 15°. Wartość ta zale\
y od rodzaju materiału obrabianego
i materiału, z jakiego jest wykonane ostrze no\
a oraz od wartości posuwu.
KÄ…t natarcia Å‚0 ma du\
y wpływ na przebieg skrawania. Od jego wartości zale\
Ä…
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
14
skrawania, a tym samym większa trwałość narzędzia umo\
liwiająca zwiększenie wydajności
obrabiarki (zastosowanie większej prędkości skrawania). Zbyt du\
e jednak powiększenie kąta
natarcia osłabia krawędz
skrawającą, pogarsza warunki odprowadzania ciepła, co powoduje
zmniejszenie trwałości no\
a. Na podstawie badań stwierdzono, \
e przy zmianie kÄ…ta natarcia
w granicach od 30° do 45° maleje tÄ™pienie siÄ™ ostrzy no\
a oraz obni\
a siÄ™ temperatura
skrawania, jednak ju\
przy kÄ…cie powy\
ej 45° krawÄ™dz
skrawajÄ…ca no\
a zbytnio się osłabia.
Zmniejszanie kÄ…ta natarcia w granicach od 45° do 30°, w zwiÄ…zku z dziaÅ‚aniem szeregu
czynników, powoduje zwiększenie wytrzymałości ostrza bez widocznego zwiększenia
intensywności jego tępienia się oraz wzrostu temperatury skrawania.
Na dobór wartości kąta natarcia ł0 ma wpływ m.in. kształt powierzchni natarcia. Przy
toczeniu metali ciągliwych krawędz
skrawająca ulega naciskowi wióra tylko w momencie
wcinania siÄ™ no\
a. 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
maÅ‚y (0 5°), w celu zapewnienia jej wytrzymaÅ‚oÅ›ci, a na pozostaÅ‚ej powierzchni natarcia kÄ…t
natarcia bÄ™dzie wiÄ™kszy (do 30°), to przy maÅ‚ym znieksztaÅ‚ceniu wióra otrzymamy
dostatecznie wytrzymałą i trwałą krawędz
skrawajÄ…cÄ….
Wybór wartości kąta natarcia ł0 zale\
y równie\
od własności mechanicznych materiału
części obrabianej i rodzaju materiału, z jakiego jest wykonane ostrze no\
a. W narzędziach ze
stali szybkotnÄ…cej stosujemy kÄ…ty natarcia Å‚0 o wartoÅ›ci 0 30°, a w narzÄ™dziach z wÄ™glików
spiekanych od +20° do -20°. WiÄ™ksze wartoÅ›ci kÄ…tów natarcia sÄ… stosowane do obróbki
materiałów o niskich własnościach wytrzymałościowych.
KÄ…t ostrza ²0 otrzymujemy jako rezultat doboru kÄ…tów Ä…0 i Å‚0 gdy\
²0 = 90°  (Ä…0 + Å‚0).
KÄ…t skrawania ´0 otrzymujemy równie\
jako rezultat doboru kÄ…tów Ä…0 i Å‚0; ´0 = Ä…0 + Å‚0.
KÄ…t przystawienia Çr ma zÅ‚o\
ony wpływ na przebieg skrawania. Im mniejszy zastosujemy
kÄ…t Çr przy tej samej gÅ‚Ä™bokoÅ›ci skrawania, tym dÅ‚u\
sza część krawędzi skrawającej będzie
brała udział w skrawaniu. Dzięki temu polepszy się odprowadzanie ciepła wytwarzającego się
podczas skrawania i zwiększy się trwałość no\
a, ale jednocześnie zwiększy się siła
odpychająca nó\
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 zu\
ycia się narzędzia. Zjawisko to
szczególnie jaskrawo występuje przy obróbce części mało sztywnych.
Wybór wartoÅ›ci kÄ…ta Çr, zale\
y 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 wartoÅ›ci kÄ…tów Çr stosuje siÄ™ w pracy no\
ami o du\
ym kÄ…cie natarcia, na
sztywnych obrabiarkach, w obróbce sztywnych części obrabianych, przy sztywnym
zamocowaniu no\
a i części obrabianej.
Kąt pochylenia krawędzi skrawającej s 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 no\
a jest
łagodzone i przejmowane przez bardziej wytrzymałe odcinki krawędzi skrawającej, co
powoduje zwiększenie trwałości no\
a. Jest to szczególnie wa\
ne w toczeniu przerywanym
ostrzami z nakładkami z węglików spiekanych. W tych przypadkach stosuje się ujemne kąty
pochylenia krawÄ™dzi skrawajÄ…cej, dochodzÄ…ce do 30°. Przy dodatnim kÄ…cie s wierzchoÅ‚ek
no\
a jest poło\
ony wy\
ej ni\
pozostałe punkty krawędzi skrawającej i wiór spływa po
powierzchni natarcia w kierunku powierzchni obrabianej, a przy ujemnym kÄ…cie s
wierzchołek no\
a jest najni\
szym punktem i wiór jest spychany ku powierzchni obrobionej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
15
4.2.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jakie sÄ… elementy geometryczne no\
a tokarskiego?
2. Jaka jest geometria ostrza no\
a 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 no\
a tokarskiego?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru kątów no\
a tokarskiego.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) określić płaszczyzny występujące w no\
u,
2) określić kąty no\
a tokarskiego,
3) dokonać pomiaru kątów no\
a,
4) przedstawić wyniki swojej pracy nauczycielowi.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- narzędzia do pomiaru kątów no\
a,
- no\
e 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.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- narzędzia do pomiaru kątów wierteł,
- wiertła kręte,
- pisaki,
- kartki papieru.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
16
4.2.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozró\
nić elementy geometryczne no\
a tokarskiego?
1
1

2) określić przeznaczenie elementów geometrycznych no\
a tokarskiego?
1
1

3) zmierzyć kąty występujące w części roboczej no\
a tokarskiego?
1
1

4) zanalizować wpływ wielkości kątów części roboczej narzędzia na
przebieg procesu skrawania?
1
1

5) określić, który z kątów ma największy wpływ na trwałość no\
a?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
17
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 siÄ™ podczas hartowania,
- struktura.
Nie wszystkie te własności są wymagane jednocześnie. Przy doborze materiału na
narzędzie nale\
y brać pod uwagę cel, do jakiego narzędzie słu\
y, oraz warunki, w jakich
będzie pracować. Nale\
y ponadto mieć na względzie koszt materiału i deficytowość jego
składników stopowych.
Podstawowym wymaganiem, jakiemu powinno odpowiadać narzędzie, jest twardość.
Twardość narzędzia powinna przewy\
szać twardość materiału obrabianego co najmniej
o 20 30 HRC.
Odporne na wysoką temperaturę powinny być narzędzia, które podczas pracy są nara\
one
na działanie ciepła wywiązującego się w znacznych ilościach. Narzędzie ogrzane do
temperatury zbyt wysokiej (wy\
szej ni\
dopuszczalna dla danego materiału) traci własności
skrawające na skutek utraty twardości (ulega odpuszczeniu).
Mo\
liwość wzrostu temperatury narzędzia zale\
y przede wszystkim od warunków pracy.
Narzędzia do obróbki ręcznej na ogół nie są nara\
one na nadmierne ogrzanie. Narzędzie do
obróbki mechanicznej, pracujące z małą szybkością skrawania albo mające lepsze warunki
chłodzenia (odprowadzania ciepła), jest mniej nara\
one na nadmierne ogrzanie ni\
pracujÄ…ce
z du\
ą szybkością skrawania.
Wytrzymałością powinny się odznaczać wszystkie narzędzia. Zale\
nie jednak od pracy
narzędzia zmienia się rodzaj wymaganej wytrzymałości, np.: przeciągacz powinien być
wytrzymały na rozciąganie, wiertła i gwintowniki na skręcanie, no\
e 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 po\
ądaną dla wszystkich narzędzi, ale przede
wszystkim dla narzędzi bardziej nara\
onych 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.
CechÄ… po\
ądaną jest mała szybkość chłodzenia podczas hartowania (olej, powietrze),
wpływająca na zmniejszenie odkształceń, oraz odporność na przegrzanie.
Zale\
nie od rodzaju i warunków pracy narzędzia po\
ądana jest mniejsza lub większa
głębokość przehartowania. Np. na gwintowniki i narzynki nie jest potrzebna stal głęboko
hartujÄ…ca siÄ™, gdy\
wymagana jest du\
a twardość ich powierzchni pracującej przy mo\
liwie
du\
ej ciągliwości rdzenia.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
18
Struktura drobnoziarnista jest cechÄ… po\
ądaną 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.
Rozró\
nia się następujące rodzaje materiałów narzędziowych:
- stale niestopowe narzędziowe,
- stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno,
- stale szybkotnÄ…ce,
- 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,
- \
eliwo 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 słu\
ących do odró\
nienia poszczególnych gatunków stali,
zawierajÄ…cych 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
uzale\
nione 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,
poniewa\
nie zawierają innych składników stopowych poza węglem, manganem i krzemem,
które wchodzą w skład wszystkich stali. Zasadniczymi składnikami stali niestopowych
narzędziowych są \
elazo 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 mo\
na nadać stali węglowej
narzędziowej wymagane właściwości.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
19
Stal węglowa narzędziowa ma po zahartowaniu wystarczającą twardość, jest
wystarczająco wytrzymała, ma dobrą strukturę (lepszą ni\
stale szybkotnÄ…ce), natomiast jest
mniej odporna na ścieranie ni\
stale szybkotnące. Wykazuje ona skłonność do odkształceń,
ale jest odporna na przegrzanie. Najwa\
niejszą wadą stali niestopowej narzędziowej
w porównaniu ze stałą szybkotnącą jest jej mała odporność na wysoką temperaturę.
Stal ta w temperaturze 200 250o zaczyna tracić swoje własności skrawające. Stal
węglowa narzędziowa nie mo\
e być stosowana na narzędzia, gdy temperatura skrawania
przekracza 200o 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 obni\
enie temperatury przemiany alotropowej Ä… Ô! Å‚ oraz na
obni\
enie szybkości chłodzenia potrzebnej do zahartowania. Stal z dodatkiem niklu
przehartowuje, się głębiej i jest bardziej ciągliwa ni\
stal węglowa.
Chrom zwiększa odporność stali na ścieranie i zmniejsza szybkość krytyczną hartowania.
Stal z dodatkiem chromu przehartowuje siÄ™ na wskroÅ›.
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 ju\
siÄ™ nie odbywa.
Wolfram i molibden zwiększają odporność stali na wysoką temperaturę, umo\
liwiajÄ…c
zachowanie du\
ej twardości i odporności na ścieranie w temperaturze do 650o
Wanad wpływa na tworzenie się struktury drobnoziarnistej, zwiększa odporność stali na
obciÄ…\
enia dynamiczne oraz zwiększa twardość i odporność na ścieranie w wysokiej
temperaturze.
Kobalt wpływa dodatnio na twardość i wytrzymałość stali, zmniejsza wra\
liwość 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
sprÄ™\
ystość. W stalach narzędziowych stopowych zawartość krzemu osiąga 0,25 1,4%.
Składniki stopowe dodawane do stali podczas jej wytwarzania w postaci tzw.
\
elazostopów są artykułem importowanym dość kosztownym.
Stale narzędziowe stopowe dzielimy na:
- stale do pracy na zimno,
- stale do pracy na gorÄ…co,
- stale szybkotnÄ…ce.
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
u\
ywane 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
20
Stalami szybkotnącymi nazywamy stale, które zachowują twardość i zdolność skrawania
przy szybkościach skrawania i grubościach warstwy skrawanej wywołujących nagrzewanie
się narzędzi a\
do temperatury 650o.
Najbardziej istotną i wartościową cechą stali szybkotnącej, ró\
niącą 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 zale\
Ä… od
procentowej zawartości poszczególnych składników stopowych oraz wzajemnego stosunku
ilości tych składników. Zale\
nie od zawartości wolframu rozró\
niamy stale wysokostopowe
o zawartości wolframu 15 20% i niskostopowe o zawartości wolframu 8 10%.
Na rysunku 11 przedstawiono zale\
ność twardości stali narzędziowych od temperatury.
Rys. 11. Zale\
ność twardości stali narzędziowych od temperatury [1].
Oprócz stali szybkotnących wytwarzanych metodami konwencjonalnymi są wytwarzane
równie\
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 zbli\
onych do końcowego lub bloki
materiału, z których metodami obróbki skrawaniem wykonuje się gotowe narzędzia.
Sproszkowany materiał jest prasowany pod du\
ym ciśnieniem (1000 1500 MPa)
i spiekany w wysokiej temperaturze (okoÅ‚o 1100°C) w pró\
ni lub atmosferze obojętnej. Po
wy\
arzeniu zmiękczającym (produkty, które nie od razu mają kształty gotowych narzędzi)
mo\
na 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 u\
ytkowych są równie\
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,
- du\
ą 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 du\
ej wytrzymałości, stali konstrukcyjnych
ulepszanych cieplnie, \
arowytrzymałych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
21
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 du\
a wydajność.
Spiekane stale szybkotnące są szczególnie przydatne na narzędzia o bardzo du\
ych
wymiarach i masie oraz zło\
onych kształtach i zmiennych przekrojach.
Węgliki spiekane
Węgliki spiekane odznaczają się najlepszymi spośród wszystkich stali narzędziowych
właściwościami skrawnymi, przewy\
szającymi znacznie właściwości stali szybkotnących.
Charakteryzują się one twardością zbli\
oną do twardości diamentu oraz du\
ą odpornością na
ścieranie, przekraczającą odporność stali szybkotnącej. Węgliki spiekane zachowują twardość
i odporność na Å›cieranie w wysokiej temperaturze (700 1000°C, zale\
nie od odmiany), co
umo\
liwia ich stosowanie na części robocze narzędzi pracujących z bardzo du\
ymi
prędkościami skrawania oraz uzyskiwanie powierzchni obrabianej o bardzo małej
chropowatości i du\
ej 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 zu\
ycie, gdy\
temperatura przylepiania się rozgrzanego wióra do
płytek z węglików tytanowych jest wy\
sza ni\
do płytek z węglików wolframowych i dlatego
spływający wiór łatwiej wyrywa cząstki z płytki wolframowej ni\
z płytki tytanowej. Dodatek
tytanu zwiększa jednak kruchość.
Kobalt wiÄ…\
e 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 poni\
ej 3% nie sÄ… stosowane.
Twardość węglików spiekanych wynosi, zale\
nie od składu chemicznego, 82 90 HRA
(w przeliczeniu na HRC wyniosłoby to ok. 90 HRC, nale\
y jednak pamiętać, \
e według skali
C Rockwella mo\
na określać twardość tylko do 67 HRC). W dodatku nie wymagają one
\
adnej obróbki cieplnej. Du\
a twardość, odporność na ścieranie oraz odporność na wysoką
temperaturę wyró\
niają węgliki spiekane wśród materiałów narzędziowych. Natomiast
powa\
ną ich wadą jest kruchość. Narzędzia z częścią roboczą wykonaną z węglików
spiekanych z
le znoszÄ… zmienne obciÄ…\
enia spowodowane nierównomiernymi naddatkami na
obróbkę, a jeszcze gorzej pracę z uderzeniami.
Wytrzymałość węglików spiekanych na zginanie jest mniejsza, a na ściskanie większa
ni\
wytrzymałość stali szybkotnącej. Własności węglików spiekanych zmieniają się zale\
nie
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 \
eliwa, stopów lekkich i metali
nie\
elaznych, 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 przybli\
one 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 u\
ytku. Polega to na tym, \
e na płytki
z węglików spiekanych o stosunkowo du\
ej wytrzymałości na zginanie i ciągliwości nakłada
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
22
się warstewki supertwardych czystych węglików lub azotków, przewa\
nie tytanu, lub nakłada
siÄ™ warstewki ceramiczne o gruboÅ›ci kilku mðm o du\
o większej twardości i odporności na
ścieranie ni\
materiał płytki z węglika spiekanego, tj. materiał podło\
a. 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
równie\
badania w dziedzinie nakładania na podło\
e z węglików spiekanych bardzo cienkich
warstw borków cyrkonu, tantalu, tytanu, a nawet tlenków ró\
nych od Al2O3.
Spieki ceramiczne i ceramiczno-węglikowe.
Spiekane tlenki metali w postaci płytek mają zastosowanie na części robocze no\
y
tokarskich. Podstawowym materiałem wyjściowym do wyrobu tego rodzaju płytek jest tlenek
glinowy Al2O3. 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
powy\
ej 1700°C.
Ostrza z płytek z tlenku glinowego wyró\
niają się wielką odpornością na ścieranie
i wysokÄ… temperaturÄ™; nie tracÄ… wÅ‚asnoÅ›ci skrawanych nawet w temperaturze 1200°C.
Natomiast powa\
ną wadą obecnie wytwarzanych płytek w porównaniu z węglikami
spiekanymi są znacznie gorsze własności wytrzymałościowe oraz skomplikowany proces
technologiczny.
Aby uzyskać narzędzia o coraz wy\
szych 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 ni\
węglików spiekanych. W odró\
nieniu od węglików
spiekanych materiały te nie zawierają metalu wią\
ącego, a więc ciągliwość ich jest znacznie
mniejsza od węglików spiekanych. Są wra\
liwe na mechaniczne obciÄ…\
enia 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, \
eliwa, stali ulepszanych cieplnie,
stopów niklu, tytanu, aluminium i stopów wysoko\
arowytrzymałych. W określonym zakresie
u\
ytkowym zu\
ycie 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 wyró\
niajÄ… siÄ™ du\
ą odpornością na ścieranie i jednocześnie
zwiększoną wytrzymałością i lepszym przewodnictwem cieplnym ni\
węgliki spiekane.
Korzystniejsze własności zapewnia cermetalom metal wią\
ący. Prowadzone są równie\

badania nad łączeniem tlenków z węglikami w drodze spiekania, w wyniku czego powstają
kształtki ceramiczne tlenkowo-węglikowe.
Twarde stopy narzędziowe (stellity)
Stellity sÄ… to lane stopy kobaltu lub \
elaza z chromem, węglem, niklem, manganem,
krzemem i wolframem. Stellity odznaczajÄ… siÄ™ stosunkowo du\
ą odpornością na działanie
chemiczne; są szczególnie odporne na działanie kwasu siarkowego (zarówno na zimno, jak
i na gorÄ…co).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
23
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 wymagajÄ… obróbki cieplnej, majÄ…
bardzo mały współczynnik tarcia oraz są odporne na ścieranie.
Wymienione własności sprawiają, \
e stellity sÄ… stosowane na ostrza w przypadkach, gdy
wymagana jest du\
a twardość, odporność na działanie chemiczne oraz du\
a trwałość.
W produkcji narzędzi stosuje się stellity do napawania ostrzy lub wykonuje się z nich
małe no\
e wstawiane.
Materiały stellitopodobne są to materiały narzędziowe zawierające głównie \
elazo
i chrom, przy czym \
elazo 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 równie\
największą ze wszystkich
znanych materiałów twardość, którą przy tworzeniu skali Mohsa przyjęto za 10 (w skali
rozszerzonej 15). Nale\
y zaznaczyć, \
e twardość diamentu nie jest jednakowa we wszystkich
kierunkach. Diament w temperaturze powy\
ej 1700°C przechodzi w grafit.
Diamentów u\
ywa się w przemyśle do toczenia metali nie\
elaznych oraz gumy, fibry,
ebonitu, bakelitu, papieru itp., a tak\
e do kształtowania (profilowania) ściernic, szczególnie
ściernic drobnoziarnistych. Diament stosuje się te\
do wyrobu narzędzi ściernych, jak np.
ściernic diamentowych oraz pilników ściernych.
Obróbkę diamentu wykonuje się na tarczy \
eliwnej o pionowej osi obrotu pokrywanej
zawiesinÄ… pyÅ‚u diamentowego (o ziarnistoÅ›ci 1 2 µm) w oleju maszynowym. PrÄ™dkość
szlifowania wynosi 1000 1200 m/min. Szlifowany diament jest mocowany w oprawce
przymocowanej do wspornika.
Obrobioną płytkę diamentową o \
ądanym kształcie wlutowuje się w oprawkę metalową
z odpowiednio wykonanym gniazdem, stanowiącą chwyt narzędzia lub dostosowaną do
gniazda korpusu narzędzia. Szlifowanie powierzchni przyło\
enia oraz natarcia wykonuje siÄ™
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, maÅ‚Ä… chropowatość obrabianej powierzchni (rzÄ™du Ra 0,63 0,16 µm) oraz nie
powodują uszkodzeń powierzchni obrabianego metalu, co jest trudne do uzyskania przy
u\
yciu 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 tak\
e brązu i stopów ło\
yskowych, np. do
toczenia powierzchni zewnętrznej tłoka oraz jego otworu pod sworzeń, tulejek brązowych
i półpanewek z warstwą ze stopów ło\
yskowych.
Supertwarde materiały narzędziowe
Do supertwardych materiałów narzędziowych nale\
y polikrystaliczny syntetyczny
diament PCD oraz spiekany azotek boru CBN.
Pokrystaliczny syntetyczny diament jest najtwardszym ze znanych materiałów
syntetycznych. PCD nale\
y do grupy materiałów zwanych kompozytami metalowymi. Rolę
fazy wiÄ…\
Ä…cej ziarna diamentu odgrywa kobalt. Ta faza metaliczna wiÄ…\
Ä…ca PCD nadaje
równie\
przewodnictwo elektryczne. Jego własności są podobne do monokrystalicznego
diamentu. Jego cechą charakterystyczną jest brak zdolności do pęknięć wzdłu\
płaszczyzn
łupliwości, poniewa\
przypadkowa orientacja kryształów diamentu w spieku zapewnia
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
24
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, poniewa\
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 nie\
elaznych.
Narzędzia z PCD stosuje się do toczenia i frezowania z du\
ymi prędkościami skrawania
następujących materiałów: aluminium, magnezu, cynku, miedzi i ich stopów, a tak\
e stopów
innych metali nie\
elaznych, 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 umo\
liwiają uzyskanie bardzo gładkich powierzchni rzędu
Ra = 0,4 µm.
Regularny azotek boru BN ma twardość mniejszą ni\
polikrystaliczny diament PCD,
wykazuje znacznÄ… \
arowytrzymałość, nie reaguje z me talami oraz stalą i jest odporny na
utlenianie w temperaturze do 1000°C. Z tego wzglÄ™du narzÄ™dzia z tego materiaÅ‚u sÄ…
stosowane do obróbki stali ulepszonych cieplnie, stopów na osnowie niklu i kobaltu,
utwardzonego \
eliwa 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 zu\
ycia materiałów narzędziowych nale\
y:
- 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 zu\
ycie materiału, tzn. planować obróbkę i obrabiać w ten sposób, \
eby
ograniczyć naddatki na obróbkę do niezbędnego minimum oraz przeprowadzać obróbkę
mechanicznÄ… i cieplnÄ… ograniczajÄ…c do minimum mo\
liwości powstawania braków,
- wykonywać ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych, w miarę mo\
liwości, tylko
tę część narzędzia, która jest najbardziej nara\
ona na zu\
ycie podczas skrawania.
4.3.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
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 ró\
nią 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 u\
ywa?
8. Jakie są podstawowe zasady ekonomicznego wykorzystywania materiałów narzędziowych?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
25
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.
Wyposa\
enie 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 zale\
ności 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.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- tabele materiałów narzędziowych,
- tabele z parametrami skrawania,
- pisaki,
- kartki papieru.
4.3.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozró\
nić materiały narzędziowe na podstawie oznaczeń?
1
1

2) dobrać materiały narzędziowe do obróbki ró\
nych materiałów?
1
1

3) określić właściwości, jakimi powinny cechować się materiały
przeznaczone na część chwytową narzędzi?
1
1

4) wskazać materiały narzędziowe przeznaczone do obróbki
w wysokich temperaturach?
1
1

5) uzasadnić dobór materiału narzędziowego dla przedstawionego
przypadku obróbki?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
26
4.4. Rodzaje narzędzi skrawających
4.4.1 Materiał nauczania
Wśród narzędzi do obróbki skrawaniem rozró\
nić mo\
na narzędzia do obróbki: ręcznej
i maszynowej, pośród której występują narzędzia do obróbki:
- powierzchni obrotowych,
- otworów,
- płaszczyzn.
Nó\
tokarski jest narzędziem jednoostrzowym przeznaczonym do obróbki powierzchni
zewnętrznych i wewnętrznych części obrotowych.
Za podstawę podziału no\
y tokarskich przyjmuje się miejsce pracy, sposób
zamocowania, wykonanie, ukształtowanie części roboczej (poło\
enie krawędzi skrawającej
względem części roboczej no\
a oraz poło\
enie wzajemne części roboczej i trzonka), sposób
pracy no\
a i inne kryteria (rys.12, 13, 14, 15).
W zale\
ności od miejsca pracy no\
a rozró\
nia siÄ™ no\
e suportowe imakowe, pracujÄ…ce
w imakach suportów, oraz no\
e do głowic rewolwerowych, pracujące w głowicach
rewolwerowych tokarek rewolwerowych i automatów tokarskich.
W zale\
ności od sposobu zamocowania no\
a rozró\
nia siÄ™ no\
e zamocowane
bezpośrednio na obrabiarce oraz no\
e oprawkowe, które są zamocowane w gniez
dzie
oprawki.
W zale\
ności od sposobu wykonania rozró\
nia siÄ™ no\
e: jednolite, zgrzewane oporowo,
z nakładanymi płytkami oraz z wymiennymi płytkami.
Zale\
nie od poło\
enia krawędzi skrawającej względem części roboczej no\
a rozró\
nia siÄ™
no\
e prawe i lewe. No\
em prawym nazywa się taki nó\
, który ma główną krawędz

skrawającą z prawej strony, jeśli patrzymy nań od strony roboczej zwróconej powierzchnią
natarcia do góry. No\
em lewym nazywa się nó\
, który przy tym samym sposobie obserwacji
ma główną krawędz
skrawajÄ…cÄ… z lewej strony.
Rys. 12. No\
e proste: a) prawy, b) lewy [1]. Rys. 13. No\
e wygięte: a) prawy, b) lewy [1].
Zale\
nie od wzajemnego poło\
enia części roboczej i trzonka rozró\
nia siÄ™ no\
e: proste,
wygięte w prawo, wygięte w lewo oraz odsadzone prawe lub lewe.
Ze względu na sposób pracy, czyli sposób kształtowania obrabianej części rozró\
niamy:
- no\
e ogólnego przeznaczenia, kształtujące część obrabianą jedynie w wyniku
wzajemnych ruchów części obrabianej i no\
a. Zarys krawędzi skrawającej tego rodzaju
no\
y nie jest związany z ściśle określoną operacją ani częścią. Większość tych no\
y jest
znormalizowana,
- no\
e kształtowe, których zarys odpowiada zarysowi kształtowanej powierzchni, są to
najczęściej no\
e specjalne,
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
27
- no\
e obwiedniowe, kształtujące obrabianą część w wyniku odtaczania zarysu krawędzi
skrawającej podczas wzajemnego ruchu względnego narzędzia i części obrabianej, są to
wyłącznie no\
e specjalne.
Rys. 14. No\
e tokarskie: a) kształtowe, b) obwiedniowe [1].
Rys. 15. No\
e 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 no\
a tokarskiego mo\
e być wykonana:
- ze stali szybkotnÄ…cej, sÄ… to no\
e stosowane do obróbki stali i staliwa, \
eliwa 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 \
eliwa, mosiądzu, brązu fosforowego, stopów
lekkich i \
eliwa ciÄ…gliwego.
No\
e strugarskie
No\
e strugarskie sÄ… u\
ywane do pracy na strugarkach wzdłu\
nych i poprzecznych.
Zale\
nie od sposobu pracy no\
a rozró\
nia siÄ™ no\
e strugarskie ogólnego przeznaczenia oraz
no\
e strugarskie kształtowe. No\
e strugarskie kształtowe są mało rozpowszechnione ze
względu na małą wydajność obróbki.
Zale\
nie od sposobu zamocowania no\
a rozró\
nia siÄ™ no\
e imakowe oraz no\
e
oprawkowe (rys. 16, 17).
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
28
Rys. 16. Rodzaje no\
y strugarskich: a) zamocowany bezpośrednio w suporcie, b) oprawkowy [1].
Kształt części roboczej no\
a strugarskiego jest zbli\
ony do no\
a tokarskiego. Nazwy oraz
oznaczenia powierzchni i kątów przyjmuje się analogiczne jak w no\
ach tokarskich.
PowierzchniÄ™ natarcia wykonuje siÄ™ przewa\
nie płaską, bez ścinu, poniewa\
na strugarkach
nie stosuje siÄ™ du\
ych prędkości skrawania.
Rys. 17. Normalne no\
e strugarskie: NNSa  zdzierak prawy, NNSb  zdzierak lewy-przecinak,
NNSd  wykańczak prostoliniowy, NNSe  wykańczak okrągły, NNSf  bocian prawy,
NNSg  bocian lewy [1].
Wartości kątów ł ,ą0 i ą01 ; przyjmujemy takie, jak w no\
ach tokarskich, natomiast kÄ…t
0
s pochylenia głównej krawędzi skrawającej powinien zawierać się w granicach 10 30o.
No\
y strugarskich z kÄ…tem s = 0o nie wykonuje siÄ™.
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 wyró\
nić mo\
na:
- nawiertaki,
- wiertła,
- pogłębiacze,
- rozwiertaki,
- gwintowniki.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
29
Rys. 18. Budowa narzędzi wieloostrzowych do otworów: a) wiertło, b) pogłębiacz z uchwytem sto\
kowym,
c) rozwiertak z chwytem sto\
kowym, 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 nakieÅ‚ków: NWRa  wiertÅ‚o do nakieÅ‚ków krÄ™te, NWRb  nawiertak 60° kryty,
NWRc  nawiertak 60° do nakieÅ‚ków zwykÅ‚ych, NWRd  na wiertak 60° do nakieÅ‚ków chronionych,
NWRe  nawiertak 90° do nakieÅ‚k6w zwykÅ‚ych [1].
Nakiełki zwykłe typu A mo\
na wykonać w dwu zabiegach przez wywiercenie otworu
wiertłem krętym NWRa i pogłębienie otworu na sto\
ek pogłębiaczem. Nakiełek chroniony
typ B mo\
e wykonany w kilku zabiegach, a mianowicie:
- wywiercenie otworu wiertłem NWRa,
- pogłębienie nawiertakiem NWRb,
- pogÅ‚Ä™bienie dwoma pogÅ‚Ä™biaczami, jednym o kÄ…cie 60°, a drugim kÄ…cie 120°.
Wiertło do nakiełków jest wiertłem krętym ró\
niącym się od zwykłych wierteł krętych
jedynie skróceniem części roboczej w celu uzyskania większej sztywności.
Wiertła
Wiertłem nazywamy narzędzie przystosowane do pracy ruchem obrotowym, słu\
Ä…ce 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 ró\
ne.
W zale\
ności od miejsca pracy rozró\
nia się wiertła ogólnego przeznaczenia oraz wiertła
do pracy na rewolwerówkach i automatach, w zale\
ności od materiału, z jakiego są wykonane
(stal szybkotnąca, stal narzędziowa) oraz od materiału, do którego obróbki są przeznaczone.
W zale\
ności od kierunku obrotu rozró\
niamy 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
30
Rys. 20. Znormalizowane wiertła kręte[1].
Pogłębiacze
Pogłębiaczami nazywamy narzędzia wieloostrzowe pracujące ruchem obrotowym,
słu\
ące do obróbki powierzchni sto\
kowych, cylindrycznych i czołowych po uprzednim
wywierceniu otworu.
Zale\
nie od kształtu wykonywanych pogłębień rozró\
niamy:
- pogłębiacze czołowe,
- pogłębiacze sto\
kowe,
- pogłębiacze do obróbki nadlewów,
- pogłębiacze kształtowe.
Zale\
nie od konstrukcji rozró\
niamy:
- pogłębiacze trzpieniowe,
- pogłębiacze nasadzane.
Zale\
nie od wykonania rozró\
niamy:
- pogłębiacze jednolite,
- pogłębiacze składane.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
31
Rys. 21. Pogłębiacze czołowe do otworów cylindrycznych[1].
Na rysunku 21 przedstawiono pogłębiacze do otworów cylindrycznych a na rysunku 22
do otworów sto\
kowych o ró\
nych kÄ…tach.
Rys. 22. Pogłębiacze sto\
kowe [1].
Frezy
Frez jest narzędziem wieloostrzowym stosowanym do obróbki rowków, płaszczyzn oraz
powierzchni kształtowych.
Zale\
nie od zastosowania rozró\
nia siÄ™ frezy:
- ogólnego przeznaczenia  do obróbki ró\
nych, nie określonych bli\
ej części,
- frezy specjalnego przeznaczenia:
a) narzędziowe  do rozwiertaków, gwintowników, wierteł, frezów, matryc, kluczy
płaskich itp.,
b) do rowków i wpustów,
c) do gwintów,
d) do kół zębatych, wałków wielowypustowych i kół łańcuchowych.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
32
Rys. 23. Przykłady frezów: a) walcowe, b) walcowo-czołowe, c) tarczowe, d) palcowe, e) głowice frezowe [1].
W zale\
ności od sposobu pracy freza rozró\
nia siÄ™ frezy pracujÄ…ce tylko powierzchniÄ…
obwodową obwiedniowe (ślimakowe).
Zale\
nie od sposobu zamocowywania rozró\
nia siÄ™ frezy nasadzane oraz frezy
trzpieniowe z chwytem walcowym lub z chwytem sto\
kowym.
Zale\
nie od sposobu wykonania zębów freza rozró\
nia się frezy ścinowe i frezy zataczane.
W zale\
ności od wykonania frezów rozró\
nia siÄ™:
- frezy pojedyncze jednolite,
- frezy zespołowe,
- frezy składane z wstawianymi ostrzarni ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych,
- głowice frezowe.
Zale\
nie od kształtu rozró\
nia się frezy walcowe, tarczowe, piłkowe, kątowe i kształtowe.
Frezy trzpieniowe walcowe i walcowo-czołowe nazywa się równie\
frezami palcowymi,
a frezy kształtowe nasadzane tylko o zębach na powierzchni walcowej lub te\
na powierzchni
walcowej i na powierzchni czołowej frezami krą\
kowymi. Przykłady frezów przedstawiono
na rysunku 23.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
33
Åšciernice
Narzędziem skrawającym, zwykle w kształcie regularnej bryły obrotowej, słu\
Ä…cym do
szlifowania ró\
nych 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. Najwa\
niejszymi 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 podło\
em) oraz struktura, określana umownym numerem
zale\
nym 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, \
e twarde materiały szlifuje się miękką ściernicą
i na odwrót. Wyjątkiem są takie materiały, jak miękki brąz, ciągliwy mosiądz, do których
u\
ywa 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, \
ywiczne, szelakowe
i magnezytowe. Ściernice dzieli się na nasadzane i trzpieniowe, a ich kształt zale\
y od
przeznaczenia.
Kształty i wymiary narzędzi ściernych dobiera się w zale\
ności 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 kreskÄ… np.:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
34
1  C  250 x 20 x 127 99C  60  O7VBE  43
1  kształt ściernicy (ściernica płaska),
C  zarys (z jednostronnym ścięciem 45o),
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 sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jak dzielimy narzędzia do obróbki mechanicznej?
2. Jakie znasz rodzaje no\
y 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 zale\
ności 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.
Wyposa\
enie 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
35
Ćwiczenie 2
Dobierz geometrię ostrzy narzędzi tokarskich niezbędnych do wykonania otworu Ś30H7
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.
Wyposa\
enie 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) rozró\
nić narzędzia i określić ich przeznaczenie?
1
1

2) dobrać narzędzia do wykonywanych operacji?
1
1

3) nazwać narzędzia zgodnie z ich oznaczeniami?
1
1

4) dobrać narzędzia ścierne do obróbki zgrubnej i wykańczającej?
1
1

5) wskazać ró\
nicę w budowie między narzędziami do obróbki ręcznej
i maszynowej?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
36
4.5. Zjawiska towarzyszÄ…ce procesowi skrawania
4.5.1. Materiał nauczania
Poznanie przebiegu tworzenia się wióra oraz zjawisk fizycznych towarzyszących
skrawaniu jest niezbędne w celu umo\
liwienia rozwiązywania ró\
nych zagadnień
praktycznych związanych z obróbką skrawaniem, jak np. zagadnienia gładkości powierzchni
obrabianej, trwałości narzędzia skrawającego itp.
Doświadczalnie stwierdzono, \
e przebieg tworzenia się wióra jest jednakowy w ka\
dym
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 u\
yto 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 mo\
na o wielkości i kierunku zniekształceń materiału skrawanego.
Największe zniekształcenia zaobserwowano W pobli\
u powierzchni natarcia no\
a.
Zniekształcenia poza elementem wióra były bardzo małe.
Rys. 25. Doświadczenie Nicolsona [1].
Rozpatrzymy przebieg tworzenia się wióra podczas toczenia prostokątnego
(ortogonalnego, tj., gdy kÄ…t Çru = 90°) materiaÅ‚u wykazujÄ…cego plastyczność, obserwujÄ…c
miejscową grubość warstwy skrawanej hD w płaszczyz
nie Pfe.
Rys. 26. Tworzenie się wióra (Przekrój w płaszczyz
nie Pfe) [1].
Ostrze no\
a mające kształt klina (rys. 26) pod działaniem siły skrawania F jest wciskane
w materiał obrabiany. Powierzchnia natarcia Ał ostrza no\
a 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 kÄ…tem Ć + ·.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
37
SÄ… to tzw. linie zgniotu, silnie zakrzywione od strony powierzchni natarcia no\
a w kierunku
przeciwnym kierunkowi spływu wióra. Przekształcenie warstwy skrawanej w wiór wywołuje
najintensywniejsze odkształcenie na linii DB. Linia DB przedstawiona na rysunku 26,
wyznacza poło\
enie płaszczyzny, w której występują największe naprę\
enia styczne.
Płaszczyzna wyznaczona poło\
eniem linii DB jest nazywana płaszczyzną ścinania (łupania,
odrywania, poślizgu) i oznacza się ją symbolem Psh.
KÄ…t · zawarty miÄ™dzy liniami zgniotu a pÅ‚aszczyznÄ… Å›cinania Psh jest nazywany kÄ…tem
zgniotu; przyjmuje on wartoÅ›ci w granicach od 0 do 30° Wartość kÄ…ta · zale\
y od rodzaju
materiału obrabianego, im materiał jest bardziej ciągliwy, tym kąt ten jest większy. Przy
obróbce materiałów kruchych kÄ…t · jest równy 0.
W zale\
ności od materiału obrabianego, narzędzia i warunków skrawania wióry
powstające przy obróbce skrawaniem ró\
nią się między sobą. Rozró\
nia 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 du\
ej 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 du\
ymi prędkościami miękkich ciągliwych metali,
przy małych i średnich przekrojach warstwy skrawanej. Powstawaniu wióra wstęgowego
sprzyja normalizowanie i wy\
arzanie materiału obrabianego, jak równie\
obecność w nim
składników stopowych.
Wiór schodkowy (rys. 27 c) ma wyraz
nie zaznaczone elementy, połączone ze sobą słabiej
ni\
w wiórze wstęgowym. Powierzchnia wióra od strony obrobionej jest bardziej chropowata
ni\
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 du\
ych przekrojach skrawania i małych
kÄ…tach 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 \
eliwo, brÄ…z). Jego tworzeniu siÄ™ sprzyjajÄ… zanieczyszczenia.
Na rodzaj wióra powstającego podczas skrawania wpływają, poza wymienionymi,
jeszcze inne czynniki. Im mniejszy jest kÄ…t skrawania ´, tym Å‚atwiej tworzy siÄ™ 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
38
wstęgowy przekształca się w wiór schodkowy. Kształt przekroju warstwy skrawanej równie\

ma wpływ na rodzaj powstającego wióra. Im większy jest stosunek głębokości skrawania do
posuwu i im mniejszy kÄ…t przystawienia Çr tym Å‚atwiej powstajÄ… wióry wstÄ™gowe.
W celu otrzymania gładkiej powierzchni w toczeniu wykańczającym materiałów
kruchych dÄ…\
ymy do otrzymywania wióra schodkowego lub wstęgowego. Poniewa\
ze
względów wytrzymałościowych nie mo\
na 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
no\
y 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 ró\
nych 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 wa\
nych cech charakteryzujących odkształcenia plastyczne
w warstwie wierzchniej obrabianej części jest współczynnik spęczania.
Przekrój wióra ró\
ni 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. Poniewa\

objętość wióra i warstwy skrawanej są równe, zatem wraz ze zwiększeniem się przekroju
zmniejsza siÄ™ dÅ‚ugość wióra. Współczynnikiem spÄ™czania ›h wióra nazywamy stosunek
przekroju wióra do przekroju warstwy skrawanej, równy stosunkowi długości warstwy
skrawanej do długości wióra.
Aw l
›h= =
Ad lw
gdzie : Aw  przekrój wióra,
Ad  przekrój warstwy skrawanej,
l  długość warstwy skrawanej,
lw  długość wióra.
Wartość tych odkształceń, a więc i wartość współczynnika spęczania (zgrubiania) wióra,
zale\
y 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 mo\
e być równy jedności.
Im większy jest kąt natarcia no\
a, 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 równie\
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 równie\
zmiany współczynnika tarcia i temperatury skrawania.
Podczas skrawania, na skutek nacisków, w wierzchniej warstwie materiału obrabianego
następują zmiany kształtu i poło\
enia kryształów, co mo\
e spowodować powa\
ne zmiany
strukturalne, powodujÄ…ce utwardzenie warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu.
W obszarze skrawania (rys. 28 a ) powstają odkształcenia plastyczne, których rezultatem jest
zgniot.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
39
Rys. 28. Zjawisko deformacji: a) strefa odkształceń plastycznych, b) widoczne utwardzenie warstwy
przypowierzchniowej (mikrotwardość) [1].
Zgniot jest przyczynÄ… powstawania naprÄ™\
eń własnych w warstwie wierzchniej
obrabianej części. Wartość naprę\
eń własnych i ich znak oraz głębokość przenikania zale\
Ä…
od warunków obróbki.
NaprÄ™\
enia własne skupione w warstwie wierzchniej mogą wywierać zarówno dodatni,
jak i ujemny wpływ na własności u\
ytkowe części. Badania wpływu naprę\
eń własnych na
wytrzymałość zmęczeniową wykazują, \
e gdy naprÄ™\
enia własne oraz naprę\
enia wywołane
siłami zewnętrznymi mają znaki przeciwne, to mo\
e nastąpić zwiększenie wytrzymałości
zmęczeniowej, gdy natomiast znaki naprę\
eń własnych i naprę\
eń od sił zewnętrznych są
jedno imienne, wówczas sumując się obni\
ają wytrzymałość zmęczeniową.
Tarcie spływającego wióra o powierzchnię natarcia no\
a oraz tarcie no\
a o powierzchniÄ™
obrabianą powodują wzrost temperatury. Oddziaływanie temperatury mo\
e równie\

spowodować zmiany struktury warstwy wierzchniej w porównaniu ze strukturą rdzenia
obrabianej części.
Spośród zmian występujących w warstwie wierzchniej szczególnie wa\
ne jest zjawisko
umocnienia obrabianej części, przejawiające się du\
ym przyrostem twardości, tj.
utwardzeniem warstwy przypowierzchniowej.
Na rysunku 28 b przedstawiono wyniki pomiarów mikrotwardości w ró\
nych miejscach
części obrabianej i wióra. Widzimy, \
e wiór uzyskuje największą twardość w punktach
przylegajÄ…cych do powierzchni natarcia no\
a. 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 równie\
powoduje zmniejszenie utwardzania.
Utwardzenie powierzchni obrobionej nie zawsze jest zjawiskiem po\
ądanym, zwłaszcza,
je\
eli odkształcenia powodują jednocześnie drobne pęknięcia i chropowatość. Powierzchnia
taka jest mniej odporna na zu\
ycie i korozję. Czasem utwardzenie powstałe w jednej operacji
utrudnia skrawanie podczas następnych operacji.
W obróbce materiałów ciągliwych często mo\
na zaobserwować na powierzchni natarcia
no\
a, tu\
przy krawędzi skrawającej, niewielką warstwę metalu obrabianego silnie
przylegajÄ…cÄ… do no\
a i sprawiajÄ…cÄ… wra\
enie, jakby była zgrzana z no\
em. 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 siÄ™ narostu przedstawiono na rysunku 29. Powstawanie narostu jest
uzale\
nione od własności materiałów obrabianych oraz prędkości skrawania. Na tworzenie się
narostu mają równie\
wpływ wartość kąta natarcia no\
a 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
40
Rys. 29. Przebieg tworzenia siÄ™ narostu [1].
Narost powstaje najczęściej podczas skrawania metali miękkich ciągliwych, natomiast
prawie siÄ™ nie tworzy podczas skrawania metali kruchych i twardych. Nie tworzy siÄ™ on
równie\
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 c , f , g ), gdy\
ciÄ…gle
odrywające się jego części oblepiają powierzchnię obrobioną, tworząc na niej rodzaj łuski lub
pozostawiając wgnioty. Ponadto zmieniająca się wysokość wystającego poza krawędz

skrawającą narostu (rys. 29 c , d , e , f ,) powoduje powstawanie nierówności na powierzchni
obrobionej oraz odchyłek kształtu.
Aby zapobiec tworzeniu siÄ™ narostu, nale\
y skrawać albo z bardzo małymi prędkościami
skrawania (1 2 m/mm), albo z bardzo du\
ymi (powy\
ej 80 m/mm). Najczęściej jest
stosowany drugi sposób, mo\
liwy do zrealizowania dzięki zastosowaniu narzędzi
nakładanych płytkami z węglików spiekanych.
Przeciwdziałać powstawaniu narostu mo\
na równie\
przez zastosowanie cieczy
smarująco-chłodzącej lub zmianę parametrów geometrycznych części roboczej narzędzia.
Podczas skrawania powstaje du\
a ilość ciepła, które ma wpływ na twardość narzędzia, na
własność warstwy wierzchniej obrabianej części i na dokładność obróbki.
y
ródłem 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 powierzchniÄ™ natarcia no\
a,
- pracÄ™ tarcia no\
a o powierzchnię materiału obrabianego.
Pomijając wielkość małego rzędu, ilość ciepła wydzielającego się w ciągu 1 minuty
mo\
na obliczyć wg wzoru:
Fc Å"vc
Q = kJ/min
1000
w którym: Fc  siła skrawania w N,
vc  prędkość skrawania w m/min.
Ciepło wydziela się w miejscach wykonywania pracy, w ilości równowa\
nej 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 pobli\
u krawędzi skrawającej narzędzia. Wydzielające się ciepło powoduje
wzrost temperatury otoczenia. Temperatura rozpatrywanego miejsca jest zale\
na od ilości
ciepła wydzielane go i odprowadzanego w jednostce czasu i jest ró\
na w ró\
nych miejscach.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
41
Najwy\
szą temperaturę w strefie wióra i narzędzia obserwuje się w pobli\
u krawędzi
skrawajÄ…cej. TÄ™ temperaturÄ™ nazywa siÄ™ temperaturÄ… 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 nó\
, tak \
e stosunkowo niewielka jego ilość
przechodzi do materiału obrabianego. Największa ilość ciepła zu\
ywa siÄ™ na ogrzewanie
wióra i razem z wiórem jest usuwana.
Cienka warstwa zewnętrzna części obrabianej nagrzewa się do dość wysokiej
temperatury w pobli\
u krawędzi skrawającej no\
a. Ilość wywiązującego się tu ciepła jest
jednak niewielka i jest ono szybko wchłaniane przez masę materiału, tak \
e część obrabiana
ogrzewa się nieznacznie. Nó\
ogrzewa się dość silnie w pobli\
u krawędzi skrawającej. Część
ciepła jest odprowadzana przez trzonek no\
a.
W typowych warunkach skrawania ok. 75% całej ilości wytwarzającego się ciepła
powoduje ogrzewanie się wiórów, ok. 20%  ogrzewanie no\
a, ok. 4%  ogrzewanie części
obrabianej i ok. 1 % rozprasza siÄ™ przez promieniowanie.
Zastosowanie cieczy chłodząco-smarującej wywiera dodatni wpływ na obróbkę, poniewa\
:
- zmniejsza tarcie wióra o powierzchnię natarcia no\
a oraz jego powierzchni przyło\
enia
o powierzchniÄ™ obrabianÄ…,
- 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 równie\
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
umo\
liwia zmniejszenie siły skrawania o 20 30% w porównaniu z obróbką bez cieczy.
Podstawowym działaniem cieczy mo\
e być smarowanie albo chłodzenie zale\
y to od
warunków skrawania. Największy efekt działania cieczy chłodząco-smarującej uzyskuje się
przy du\
ych przekrojach warstwy skrawanej, tj. w warunkach obróbki zgrubnej.
Ciecze stosowane przy skrawaniu metali mo\
na 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 uzale\
nia 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 du\
ych prędkościach
skrawania, stosuje się ciecze o dobrych własnościach chłodzących.
Obróbkę wykańczającą prowadzi się z u\
yciem 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, gdy\
ciecz zwiększa mo\
liwość pęknięć i tak dość kruchej płytki
z węglików spiekanych. Cieczy smarujących nie stosuje się tak\
e przy obróbce \
eliwa, gdy\

powstający w tym przypadku pył \
eliwny tworzy ze smarem zawiesinę, która rozpryskując
siÄ™ po obrabiarce przyspiesza zu\
ycie jej zespołów.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
42
4.5.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
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 zale\
y 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 ró\
nych 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 spostrze\
enia nauczycielowi.
Wyposa\
enie 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 spostrze\
eń nauczycielowi.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
43
Wyposa\
enie 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?
1
1

2) przewidzieć rodzaj wióra przy skrawaniu ró\
nych materiałów
w określonych warunkach skrawania?
1
1

3) podjąć decyzje przeciwdziałające powstawaniu narostu?
1
1

4) uzasadnić stosowanie odpowiednich sposobów chłodzenia
i smarowania, dla przedstawionego przypadku obróbki?
1
1

5) przewidzieć skutki utwardzenia powierzchni po obróbce?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
44
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 vc i prędkość obrotową n wrzeciona obrabiarki, głębokość skrawania ap oraz
posuw f .
Rys. 30. Parametry technologiczne przy toczeniu [1].
Prędkość skrawania vc jest podawana w m/s. Posuw i głębokość skrawania są podawane
w milimetrach na obrót, na minutę lub na jedno ostrze (w zale\
ności od rodzaju obróbki).
Posuw mo\
na definiować ró\
nie, 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 ft  odcinek drogi ruchu posuwowego przebyty w ciÄ…gu jednej minuty
(mm/mm),
- posuw na ostrze fz  odcinek ruchu posuwowego przypadajÄ…cy na jedno ostrze (dotyczy
narzędzi wieloostrzowych, np. freza),
- posuw na podwójny skok fs  np. przy dłutowaniu i struganiu.
Prędkość obrotową wrzeciona tokarki n określamy w zale\
ności od przyjętej prędkości
skrawania vc :
1000Å"vc
n = obr/min
Ä„ Å" d
gdzie: n  prędkość obrotowa wrzeciona tokarki w obr/min,
vc  prędkość skrawania w m/min,
d  średnica obrabianej części w mm.
W praktyce do obliczeń przyjmujemy prędkość odpowiadającą maksymalnej średnicy
toczenia d. Przy toczeniu wzdłu\
nym 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 poło\
eniu krawędzi skrawającej na średnicy
zewnętrznej d obrabianej części) do zera (w poło\
eniu tej krawędzi na osi obrotu części
obrabianej).
Głębokością skrawania ap nazywamy odległość powierzchni obrabianej od powierzchni
obrobionej, mierzonÄ… w kierunku normalnym do powierzchni obrobionej. W przypadku
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
45
toczenia walca jest to połowa ró\
nicy między średnicami części przed toczeniem d i po
toczeniu d1 (rys. 31)
d - d1
ap =
2
Nó\
tokarski będzie skrawał materiał tylko wówczas, gdy nadamy mu ruch posuwowy.
Rys. 31. Oznaczanie parametrów skrawania w zale\
ności od kierunku ruchu posuwowego [1].
Podczas toczenia kierunek ruchu posuwowego mo\
e być:
- wzdłu\
ny (równoległy do osi kłów),
- poprzeczny (prostopadły do osi kłów),
- ukośny lub kombinowany (w przypadku toczenia kształtowego).
Posuw w przypadku toczenia jest to przesunięcie no\
a 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 no\
a w kierunku posuwu przypadajÄ…ce na
jednÄ… minutÄ™. Posuw minutowy oznaczamy ft i mierzymy w mm/min:
ft = f Å" n mm/min
Nomina1na szerokość warstwy skrawanej bD jest to odległość powierzchni obrabianej od
powierzchni obrobionej, mierzona na powierzchni skrawania. W przybli\
eniu mo\
na przyjąć,
\
e szerokość warstwy skrawanej jest równa długości głównej czynnej krawędzi skrawającej.
Nominalną szerokość warstwy skrawanej oznaczamy bD i mierzymy w mm.
Grubość warstwy skrawanej jest to odległość między dwoma kolejnymi poło\
eniami
krawędzi skrawającej, mierzona w kierunku prostopadłym do szerokości warstwy skrawanej
na 1 obrót części toczonej. Nominalną grubość warstwy skrawanej oznaczamy hD i mierzymy
w mm.
Zale\
ności pomiędzy technologicznymi i geometrycznymi parametrami skrawania
w przypadku prostoliniowej głównej krawędzi skrawającej wyra\
ają się następującymi
wzorami:
ap
bD = ; hD = f Å"sin Çr
sin Çr
W szczególnym przypadku, gdy kÄ…t Çr = 90°, grubość warstwy skrawanej jest równa
posuwowi ( hD = f ), a jej szerokość równa się głębokości (bD = ap ).
Je\
eli Çr <900, majÄ… miejsce nierównoÅ›ci:
bD > ap oraz hD < f
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
46
Rys. 32. Kształty warstwy skrawanej o jednakowym polu przekroju [1].
Na przebieg skrawania oprócz pola przekroju poprzecznego warstwy skrawanej du\
y
wpływ ma kształt tego przekroju. Kształt przekroju przy tych samych parametrach
technologicznych ( f ,ap ) mo\
e być ró\
ny.
Na rysunku 32 przedstawiono przekroje poprzeczne warstwy skrawanej o jednakowym
polu, lecz o ró\
nych kształtach. W ka\
dym z przedstawionych przypadków występuje inna
szerokość bD,bD1,...bD5 oraz inna grubość hd ,hD1,...hD5 warstwy skrawanej.
Przy nie zmienionych parametrach ap i f pole przekroju warstwy skrawanej ulega
zmianie, ze zmianÄ… kÄ…ta przystawienia Çr .
Rys. 33. Pole poprzecznego przekroju warstwy skrawanej [1].
Nominalnym polem przekroju poprzecznego warstwy skrawanej nazywamy iloczyn
głębokości skrawania ap i posuwu f , lub iloczyn szerokości warstwy skrawanej bD i jej
grubości hD .
AD = bD Å" hD = bD Å" f Å"sin Çr
W rzeczywistości pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej ró\
ni siÄ™ nieznacznie
od równoległoboku, gdy\
przy toczeniu ruch względny no\
a w stosunku do części obrabianej
jest ruchem po torze śrubowym. W wyniku tego ruchu na powierzchni obrabianej pozostają
nierówności odpowiadające polu ADr (rys. 33).
Prędkość skrawania przy frezowaniu obliczamy w taki sposób, jak przy toczeniu:
Ä„ Å" d Å" n
vc = m/min
1000
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 ft i wyra\
amy w mm/min. Oprócz
posuwu minutowego czasowego ft przy frezowaniu rozró\
niamy:
- posuw na jeden obrót, tj. odcinek drogi w ruchu posuwowym odpowiadający jednemu
obrotowi freza:
ft
f = mm/obr
n
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
47
gdzie: f  posuw na jeden obrót,
n  prędkość obrotowa freza w obr/min,
ft  posuw minutowy (czasowy) w mm/mm,
- posuw na jedno ostrze, tj. odcinek drogi w ruchu posuwowym odpowiadajÄ…cy obrotowi
ruchu głównego o kąt odpowiadający podziałce freza:
ft f
fz = = mm/ostrze
z Å" n z
gdzie: fz  posuw na jedno ostrze,
z  liczba ostrzy freza.
Głębokością frezowania ap (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 bp warstwy skrawanej nazywamy długość zetknięcia się krawędzi
skrawającej freza z częścią obrabianą. Przy obróbce frezami walcowymi o ostrzach prostych
bp = B a frezami o ostrzach śrubowych bd = B .
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. Zale\
ność między parametrami skrawania przy frezowaniu walcowym [1].
KÄ…tem zetkniÄ™cia (styku) È (rys. 34 a i b) nazywamy kÄ…t odpowiadajÄ…cy Å‚ukowi
skrawania, tj. kąt odpowiadający tej części obwodu freza, która pozostaje w zetknięciu
z częścią obrabianą.
Chwilowym kątem zetknięcia Ć (rys. 34 b) nazywamy kąt odpowiadający chwilowemu
poło\
eniu wierzchołka ostrza na łuku skrawania.
Wprowadzimy teraz zale\
ność 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, zwę\
ajÄ…cego siÄ™ od powierzchni
obrabianej w kierunku powierzchni obrobionej. Tak więc grubość h warstwy skrawanej
przez jedno ostrze zmienia się od zera do hmax . Odcinek łuku FC przyjmujemy za prostą (błąd,
który popełniamy jest bardzo niewielki), wtedy z trójkąta prostokątnego EFC wynika:
hmax = fz Å"sinÈ
A więc największa grubość warstwy skrawanej przez jedno ostrze przy frezowaniu
walcowym:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
48
ap a2
p
hmax = 2 fz - mm
2
d d
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 ap 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 \
e przekrój warstwy
skrawanej pozostaje bez zmiany.
Przy zwiększaniu głębokości skrawania wzrasta maksymalna grubość warstwy skrawanej
przez jedno ostrze, zbli\
ając się do wartości posuwu na 1 ostrze.
Grubość warstwy skrawanej przez jedno ostrze przy frezowaniu czołowym zale\
y od
wartoÅ›ci posuwu, chwilowego kÄ…ta zetkniÄ™cia Ć oraz kÄ…ta przystawienia Çr . Jak wynika
z rys. 34, największa grubość warstwy skrawanej przy frezowaniu czołowym odpowiada
kÄ…towi Ć = 90° i wynosi:
hmax = fz Å"sin Çr
Grubość warstwy skrawanej w dowolnym poło\
eniu ostrza no\
a mo\
na obliczyć
z zale\
ności:
h = fz Å"sinÕ Å"sin Çr
Szerokość warstwy skrawanej bD przy frezowaniu frezem walcowym o ostrzach prostych
jest równa szerokości frezowania, tj. bD = B . Przy frezowaniu frezem walcowym o ostrzach
śrubowych szerokość warstwy skrawanej jest zmienna, zale\
na od chwilowych wartości kąta
zetknięcia Ć, określających poło\
enie skrajnych punktów ostrza na powierzchni skrawania,
oraz od kÄ…ta pochylenia linii ostrza.
We frezowaniu czołowym szerokość warstwy skrawanej zale\
y od głębokości skrawania
oraz kÄ…ta przystawienia Çr .
Rys. 35. Zale\
ności między parametrami skrawania przy frezowaniu czołowym [1].
Kształt i pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej przy frezowaniu walcowym
zale\
ą 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
49
4.6.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Określ parametry technologiczne skrawania?
2. Jak mo\
na definiować posuw?
3. Jak obliczamy prędkości obrotowe wrzecion obrabiarek?
4. Jaki wpływ na przebieg skrawania ma kształt warstwy skrawanej?
5. Jaka jest zale\
ności 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.
Wyposa\
enie 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.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- kalkulator,
- zestaw tabel z parametrami skrawania,
- pisaki,
- kartki papieru.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
50
4.6.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozró\
nić technologiczne parametry skrawania?
1
1

2) obliczyć geometryczne parametry skrawania?
1
1

3) przewidzieć kształt warstwy skrawanej w zale\
ności od geometrii
ostrza narzędzia?
1
1

4) dobrać narzędzie dla uzyskania optymalnych warunków skrawania?
1
1

5) wykazać ró\
nicę między warunkami skrawania przy frezowaniu
walcowym i czołowym?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
51
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 przyło\
enia 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 siÄ™, \
e 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 Fa [1].
Składowe siły całkowitej F działające wzdłu\
linii przecięcia płaszczyzn układu
i powierzchni ostrza narzędzia uzyskuje się przez rzutowanie prostopadłe na te linie.
Składowe siły całkowitej F działające wzdłu\
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 Fa  rzut siły całkowitej F na płaszczyznę boczną roboczą (płaszczyznę ruchu) Pfe
(rys. 36 i 37).
Siła odporowa Fp  składowa siły całkowitej F prostopadła do płaszczyzny bocznej Ffe.
Główna siła skrawania Fc  składowa siły całkowitej F uzyskana przez rzutowanie
prostopadłe na kierunek ruchu głównego.
Siła skrawania normalna FcN  składowa siły całkowitej F prostopadła do kierunku ruchu
głównego, le\
ąca w płaszczyz
nie bocznej Pfe:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
52
2
Fa2 = Fc2 + FcN
Siła posuwowa Ff  składowa siły całkowitej F uzyskana przez rzutowanie prostopadłe
na kierunek ruchu posuwowego.
Siła posuwowa normalna FfN  składowa siły całkowitej F, prostopadła do kierunku
ruchu posuwowego, le\
ąca w płaszczyz
nie bocznej roboczej Pfe:
2
Fa2 = Ff2 + FfN
Je\
eli kąt ruchu posuwowego p 900 (jak np. przy wierceniu), wówczas:
Ff= FcN ; Fc = FfN
Wtedy nale\
y u\
ywać wyłącznie określeń: siła posuwowa i siła skrawania. W tym
przypadku:
Fa2 = Ff2 + Fc2
Siła robocza Fe  składowa siły całkowitej F uzyskana przez rzutowanie prostopadłe na
kierunek ruchu wypadkowego.
Siła robocza normalna FeN  składowa siły całkowitej F prostopadła do kierunku ruchu
wypadkowego, le\
ąca w płaszczyz
nie bocznej Pfe:
2
Fa2 = Fe2 + FeN
Składowe siły całkowitej F związane z płaszczyzną wymiarowania przekroju warstwy
skrawanej:
Siła naporu FD  składowa siły całkowitej F, uzyskana przez rzutowanie prostopadłe na
płaszczyznę wymiarowania przekroju warstwy skrawanej PD.
W płaszczyz
nie wymiarowania warstwy skrawanej mogą być definiowane inne składowe
siły całkowitej F, a mianowicie siła odporowa Fp i siła skrawania normalna FcN.
W tym przypadku obowiÄ…zujÄ… zale\
ności:
2 2 2
FD = Fp + FcN
2 2
F = Fc2 + FD
Od wartości składowych sił skrawania zale\
y obciÄ…\
enie mechanizmów obrabiarki:
wrzeciona, Å‚o\
yska 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 mo\
e być określona z zale\
ności:
2
F = Ff2 + Fp + Fc2
gdzie Ff = FD Å"sin Çr
Fp = FD Å"cos Çr
Wartość składowej Ff nie powinna przekraczać wartości dopuszczalnej ze względu na
mo\
liwości mechanizmu posuwowego obrabiarki. Od wartości głównej siły skrawania F
zale\
ą 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 kÄ…t przystawienia no\
a jest zbli\
ony do zera, tzn. gdy siła Fp jest
najwiÄ™ksza. Najmniejsze zginanie wystÄ™puje przy kÄ…cie przystawienia równym 90°. SkÅ‚adowa
Fp jest główną przyczyną drgań części obrabianej i narzędzia.
Pod działaniem głównej siły skrawania Fc nó\
jest odginany w dół. Siła posuwowa Ff
odgina nó\
od części obrabianej w kierunku poosiowym, przeciwnym kierunkowi posuwu
w toczeniu wzdłu\
nym. Siła odporowa Fp odpycha nó\
od części obrabianej w tył. Wymiary
przekroju trzonka no\
a muszą być takie, by naprę\
enia powstałe na skutek zginania trzonka
główną siłą skrawania Fc nie przekraczały dopuszczalnej strzałki ugięcia wierzchołka no\
a.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
53
Wartości sił skrawania nie powinny przekraczać granic dopuszczalnych ze względu na
wytrzymałość i sztywność zamocowania części obrabianej. Poni\
ej podano wzory do
obliczania wartości głównej siły skrawania Fcdop dopuszczalnych ze względu na
wytrzymałość i sposób zamocowania części obrabianej:
W przypadku zamocowania części w uchwycie i podpartej kłem:
768E Å" J Å" f
Fcdop = N
7L3
W przypadku zamocowania części w dwóch kłach:
48E Å" J Å" f
Fcdop = N
L3
W przypadku zamocowania części w uchwycie:
3E Å" J Å" f
Fcdop = N
L3
gdzie:
E  moduł sprę\
ystoÅ›ci (dla stali E = 2,06 ·10 MPa, dla staliwa E = 2,11·10 MPa, dla
\
eliwa 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 Fc, następna co do
wartości  siła odporowa Fp, najmniejsza zaś  siła posuwowa Ff. Doświadczalnie
stwierdzono, \
e wzajemny stosunek wartości sił Fc Fp i Ff zale\
y od własności
mechanicznych materiaÅ‚u obrabianego, kÄ…ta skrawania ´ kÄ…ta przystawienia Çr, promienia
zaokrąglenia wierzchołka no\
a r pola i kształtu przekroju poprzecznego warstwy skrawanej
oraz stanu krawędzi skrawającej. Wpływ innych czynników, jak prędkość skrawania, kąty ą
i  oraz środki i sposoby chłodzenia, jest nieznaczny.
W normalnych warunkach skrawania stali z posuwem wzdłu\
nym przy niestępionej
krawędzi skrawającej mo\
na przyjąć, \
e:
Fp = (0,3 ÷ 0,5)Fc
Ff = (0,15 ÷ 0,3)Fc
Doświadczalnie stwierdzono, \
e na wartość głównej siły skrawania mają wpływ:
własności materiału obrabianego; parametry skrawania ap, f, vc ;parametry geometryczne
ostrza; ciecze smarująco-chłodzące.
Własności materiału obrabianego mają du\
y wpływ na wartość głównej siły skrawania.
Główna siła skrawania jest tym większa, im większe są wskaz
niki wytrzymałościowe,
charakteryzujące dany materiał. Wpływ własności materiału na wartość głównej siły
skrawania jest uwzględniony we wzorach empirycznych uzale\
niających siłę skrawania od
twardości materiału lub wytrzymałości. Siła skrawania (wg PN-86/M-01020  siła całkowita
wywierana przez narzędzie) zale\
y równie\
od składu chemicznego i struktury materiału oraz
innych czynników.
Parametry skrawania niejednakowo wpływają na wartość siły skrawania Fc. Największy
wpływ na wartość siły skrawania ma głębokość skrawania, następnie posuw i w małym ju\

stopniu prędkość skrawania.
SpoÅ›ród parametrów geometrycznych kÄ…t przystawienia Çr ma maÅ‚y wpÅ‚yw na głównÄ…
siłę skrawania Fc, natomiast du\
y wpływ wywiera na składowe odporową Fp i posuwową Ff.
Ze wzrostem kąta przystawienia siła odporowa Fp maleje dość znacznie, a siła posuwowa Ff
wzrasta. Na przykład przy nie zmienionych innych czynnikach, wpływających na wartość sił
skrawania przy obróbce stali, w przypadku zwiÄ™kszenia kÄ…ta przystawienia Çr z 30° do 90°
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
54
siła odporowa Fp zmniejszy się prawie czterokrotnie, siła posuwowa Ff zwiększy się prawie
2,5-krotnie, a wartość głównej siły skrawania Fc niemal nie ulegnie zmianie.
Ze zwiększeniem kąta natarcia ł0 zmniejsza się zniekształcenie skrawanej warstwy
metalu, a tym samym zmniejsza się wypadkowa sił skrawania, a więc zmniejszają się równie\

jej składowe. Zmiana kąta natarcia ma większy wpływ na wartości sił odporowej Fp
i posuwowej Ff ni\
na wartość głównej siły skrawania Fc
Kąt przyło\
enia ą0 w minimalnym tylko stopniu wpływa na wartość siły skrawania, tote\

w obliczeniach nie jest on uwzględniany.
Zmiana kÄ…ta s pochylenia głównej krawÄ™dzi skrawajÄ…cej w granicach od -5° do +5°
nieznacznie tylko wpływa na zmianę siły skrawania. Zwiększenie wartości kąta ł powoduje
wzrost składowej Fp powolny wzrost składowej Fc i zmniejszenie składowej Ff. Zwiększanie
÷
kÄ…ta s w granicach od 30° do 45° powoduje 2 3-krotne zwiÄ™kszenie skÅ‚adowej Fp
w stosunku do jej wartoÅ›ci przy s = 0°.
Promień zaokrąglenia wierzchołka no\
a rµ wpÅ‚ywa na wartość głównej siÅ‚y skrawania Fc
i odporowej siły Fp przy czym w większym stopniu wpływa na siłę odporową Fp. Wraz ze
zwiększeniem się promienia siły te wzrastają. Na wartość siły posuwowej Ff promień
zaokrąglenia wierzchołka no\
a ma wpływ bardzo nieznaczny.
Stępienie się ostrza narzędzia powoduje wzrost składowych sił skrawania, szczególnie
siły odporowej Fp i siły posuwowej Ff. Wpływ stępienia ostrza na wartości sił skrawania jest
większy przy małych głębokościach skrawania.
U\
ycie cieczy chłodząco-smarującej powoduje zmniejszenie sił skrawania.
Rozpatrzmy, jakie siły działają na frez walcowy z ostrzarni prostymi podczas frezowania.
Dla uproszczenia załó\
my, \
e pracuje tylko jedno ostrze.
Wypadkową sił skrawania Fa mo\
na rozło\
yć na składowe: główną (obwodową) siłę
skrawania Fc i odporową siłę skrawania FcN (rys. 38). Siła Fc daje moment skrawania, który
musi być przezwycię\
ony przez wrzeciono frezarki. Reakcja siły FcN usiłuje odepchnąć
ostrze freza od części obrabianej.
Wypadkowa siła skrawania Fa wywołuje moment zginający trzpień freza. Siła Fa mo\
e
być obliczona z wzoru:
2
Fa = Fc2 + FcN
Przy określaniu sił działających na obrabiarkę wygodniej jest posługiwać się składową
poziomą Ff (Fxm) równoległą do ruchu posuwowego oraz składową pionową FfN (Fym)
prostopadłą do powierzchni obrabianej.
a) b)
Rys. 38. Siły działające na ostrze w przypadku: a) ostrzy prostych, b)ostrzy śrubowych [1].
Przy frezowaniu przeciwbie\
nym maksymalne siły skrawania występują w chwili, gdy
ostrze kończy swoją pracę, a przy frezowaniu współbie\
nym odwrotnie  gdy jÄ… rozpoczyna.
Je\
eli w skrawaniu bierze udział nie jedno, lecz kilka ostrzy, to:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
55
Fc = Fc1 + Fc2 + Fc3 +Litd
Przy frezowaniu frezami o ostrzach śrubowych występuje tak\
e siła poosiowa Fzm.
Wartość tej siły zale\
y od kÄ…ta s pochylenia ostrzy frezu i przy du\
ym kącie s jest dość
znaczna. Siłę tę równowa\
y się przez odpowiednie zestawienie frezów w zespoły (zestawia
siÄ™ frezy prawo- i lewozwojne).
Na podstawie doświadczeń ustalono, \
e na przykład przy frezowaniu stali
o Rm = 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 zu\
yciu przy obróbce stali miękkich
zwiększa się o 75 90%. Poniewa\
w przypadku stopienia się frezu siła skrawania przy
obróbce stali ciągliwych zwiększa się bardziej ni\
przy obróbce stali średnio twardych
i twardych, w praktyce do obliczeń przyjmuje się, \
e przy stosowaniu frezów stępionych siła
skrawania nie zale\
y od jakości obrabianej stali.
Pole przekroju warstwy skrawanej przy frezowaniu zale\
y 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
ni\
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 ni\
szerokość frezowania. Przy frezowaniu walcowym
wraz ze wzrostem średnicy freza siła skrawania maleje.
Siła skrawania zmniejsza się w miarę wzrostu prędkości skrawania, gdy\
przy tym
samym posuwie na minutÄ™ i tej samej liczbie ostrzy zmniejsza siÄ™ posuw na jedno ostrze.
Podczas pracy, frez skrawa jednocześnie kilkoma ostrzarni. Styczną sumaryczną siłę
skrawania obliczamy jako sumę (algebraiczną) sił stycznych Fc działających na jednocześnie
pracujące ostrza freza, przy zało\
eniu, \
e skrawają one warstwę materiału średniej grubości,
odpowiadajÄ…cej poÅ‚owie kÄ…ta zetkniÄ™cia È. ÅšredniÄ… sumarycznÄ… siÅ‚Ä™ skrawania bÄ™dziemy
nazywali siłą skrawania i oznaczali przez Fc. Znając opór właściwy skrawania kc oraz
sumaryczny średni przekrój warstwy skrawanej Aśr siłę skrawania obliczamy według wzoru:
Fc = kc Å" FÅ›r
Wpływ ró\
nych czynników na wartość średnią siły stycznej został ujęty wzorami
empirycznymi. Ogólna postać wzoru do obliczania siły skrawania jest następująca:
c c
CF Å" ae Å" B Å" z Å" fzu
p
F = N
qc
d
gdzie: Fc  (główna) siła skrawania w N,
CF  współczynnik zale\
ny od rodzaju materiału obrabianego i rodzaju freza,
ap
 głębokość skrawania w mm,
fz
 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
56
Tabela 1. Wzory do obliczania stycznej (obwodowej) siły skrawania [1].
W tablicy 1 podano wzory empiryczne do obliczania sił skrawania dla ró\
nych rodzajów
frezów. Podane w tych wzorach współczynniki są słuszne w granicach dopuszczalnego
zu\
ycia ostrzy. Przy zastosowaniu frezów ostrych siły skrawania są mniejsze.
Aby obliczyć moc potrzebną do skrawania, nale\
y obliczyć siły skrawania. Jak wiemy,
wartości sił skrawania zale\
ą od oporów skrawania. Stosunek głównej siły skrawania do
nominalnego pola przekroju poprzecznego warstwy skrawanej AD nazywamy oporem
właściwym skrawania:
Fc
kc = MPa
AD
stÄ…d Fc = kc Å" AD N
gdzie: kc  opór właściwy skrawania w MPa,
AD  nominalne pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej w mm
Jest to najprostszy wzór do obliczania składowej siły skrawania Fc. Poniewa\
Fc zale\
y
nie tylko od właściwości obrabianego metalu, ale i od wielu innych czynników występujących
podczas obróbki, wartość oporu właściwego skrawania równie\
zale\
y od tych czynników.
Opór właściwy skrawania danego materiału przy jednakowych pozostałych warunkach
obróbki nie ma wartości stałej. Przy nie zmienionych pozostałych warunkach obróbki jest on
tym większy, im mniejszy jest przekrój poprzeczny warstwy skrawanej. Tłumaczy się to tym,
\
e w przypadku małych przekrojów poprzecznych warstwy skrawanej stosunek długości
obwodu tej warstwy, na którym odbywa się oddzielanie się wióra, do przekroju jest większy
ni\
w przypadku du\
ych przekrojów. Zatem główna siła skrawania Fc jest stosunkowo
większa przy mniejszych przekrojach ni\
przy przekrojach większych.
W obliczeniach sił skrawania, musimy więc uwzględnić wpływ tych czynników. Ze
względu na dość skomplikowany charakter zale\
ności ujęcie ich we wzór matematyczny nie
jest rzeczÄ… prostÄ…. Podane ni\
ej wzory empiryczne do obliczania sił skrawania uwzględniają
wpływ najwa\
niejszych czynników.
Główna siła skrawania:
uc
c
Fc = Cc Å" ae Å" f
p
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
57
Odporowa siła skrawania:
p up
Fp = Cc Å" ae Å" f
p
Posuwowa siła skrawania:
u
f f
Ff = Cf Å"ae Å" f
p
Moc skrawania przy toczeniu, czyli tzw. moc na no\
u, mo\
emy przedstawić jako sumę
trzech mocy: mocy głównej Pc mocy promieniowej Pp i mocy posuwowej Pf:
Pe = Pc+Pp+Pf
przy czym:
Fp Å"vp Ff Å"vf
Fc Å" vc
Pc = kW; Pcp = kW; Pf = kW
60Å"1000 60Å"1000 60Å"1000
gdzie: Fc, Fp, Fc  siły skrawania: główna, odporowa i posuwowa w N,
vc, vp, vf,  prędkości: główna, odporowa i posuwowa w m/min.
W toczeniu wzdłu\
nym (równoległym do osi części obrabianej) prędkość odporowa
vp = 0, wobec tego i moc Pp = 0. W toczeniu poprzecznym (prostopadłym do osi) prędkość
posuwowa fc = 0 i wobec tego Pf = 0. Moc obwodową nazywamy mocą główną. Moc
posuwowa stanowi tak drobną część mocy obwodowej, \
e przy obliczaniu całkowitej mocy
skrawania mo\
e być pominięta. To samo dotyczy mocy odporowej. Tak więc moc główna
(obwodowa) z dostateczną do celów praktycznych dokładnością mo\
e być przyjęta jako moc
skrawania.
Pc= Pe
Moc skrawania przy frezowaniu obliczamy równie\
wg wzoru:
Fc Å" vc
Pc = kW
60Å"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 ni\
przy obróbce stali, a przy obróbce \
eliwa wartości siły i mocy
skrawania sÄ… mniejsze o ok. 50% ni\
przy obróbce stali.
Największy wpływ na wartość siły skrawania i mocy skrawania ma zu\
ycie ostrzy freza
na powierzchni przyło\
enia.
4.7.2. Pytania sprawdzajÄ…ce
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 zale\
y obciÄ…\
enie mechanizmów obrabiarki?
4. Jakie czynniki mają wpływ na wartość głównej siły skrawania?
5. Od czego zale\
y moc skrawania?
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
58
4.7.2. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru sił skrawania przy toczeniu ró\
nymi 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 spostrze\
enia nauczycielowi.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- tensometryczny zestaw do pomiaru sił skrawania,
- tokarka uniwersalna,
- pisaki,
- kartki papieru.
Ćwiczenie 2
Dokonaj pomiaru mocy skrawania przy frezowaniu ró\
nych 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 spostrze\
enia nauczycielowi.
Wyposa\
enie stanowiska pracy:
- walizka mocy,
- frezarka uniwersalna,
- kalkulator,
- pisaki,
- kartki papieru.
4.7.4. Sprawdzian postępów
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozró\
nić siły skrawania przy toczeniu?
1
1

2) obliczyć składowe sił skrawania?
1
1

3) obliczyć zapotrzebowanie mocy przy obróbce skrawaniem?
1
1

4) dokonać pomiaru sił skrawania?
1
1

5) dokonać pomiaru mocy skrawania?
1
1

 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
59
5. SPRAWDZIAN OSI
GNI
Ć
Instrukcja dla ucznia
1. Przeczytaj dokładnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartÄ™ odpowiedzi.
3. Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na karcie odpowiedzi.
4. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
5. Test zawiera 20 zadań.
6. Do ka\
dego pytania podane są cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest prawidłowa.
7. Zaznacz prawidłową według Ciebie odpowiedz
wstawiajÄ…c literÄ™ X w odpowiednim
miejscu na karcie odpowiedzi.
8. W przypadku pomyłki zaznacz błędną odpowiedz
kółkiem, a następnie literą X zaznacz
odpowiedz
prawidłową.
9. Za ka\
de poprawne rozwiÄ…zanie zadania otrzymujesz jeden punkt.
10. Za udzielenie błędnej odpowiedzi, jej brak lub zakreślenie więcej ni\
jednej odpowiedzi 
otrzymujesz zero punktów.
11. Uwa\
nie czytaj treść zadań i proponowane warianty odpowiedzi.
12. Nie odpowiadaj bez zastanowienia; jeśli któreś z zadań sprawi Ci trudność  przejdz
do
następnego. Do zadań, na które nie udzieliłeś odpowiedzi mo\
esz wrócić póz
niej.
13. Pamiętaj, \
e odpowiedzi masz udzielać samodzielnie.
14. Na rozwiÄ…zanie testu masz 40 minut.
Powodzenia
ZESTAW ZADAC
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 przyło\
enia 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
60
5. KÄ…t skrawania to
a) kÄ…t Ä….
b) kÄ…t ².
c) kÄ…t Å‚.
d) kÄ…t ´.
6. Nó\
ustawia siÄ™ w osi lub powy\
ej osi obrabianego
przedmiotu
a) do obróbki zewnętrznej zgrubnej.
b) do obróbki zewnętrznej wykańczającej.
c) do obróbki wewnętrznej wykańczające.
d) do obróbki wewnętrznej zgrubnej.
7. Kąt pochylenia krawędzi tnącej , ma wpływ na
a) polepszenie odprowadzenia ciepła.
b) zmniejsza tarcie.
c) kierunek spływu wióra.
d) zmniejszenie styku z przedmiotem.
8. Stal narzędziowa płytko hartująca się to stal
a) N7E.
b) N6Z.
c) NMV.
d) WM1.
9. Rysunek przedstawia nó\

a) wygięty.
b) prosty.
c) kształtowy.
d) obwiedniowy.
10. Nó\
zdzierak prawy jest oznaczony symbolem
a) NNSa.
b) NNSb.
c) NNSe.
d) NNSf.
11. Rysunek przedstawia operacjÄ™
a) pogłębiania.
b) toczenia poprzecznego.
c) wytaczania.
d) planowania.
12. Rysunek przedstawia frez
a) walcowy.
b) tarczowy.
c) walcowo-czołowy.
d) obwiedniowy.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
61
13. Rysunek przedstawia operacjÄ™ frezowania rowka frezem
a) trzpieniowym.
b) tarczowym kÄ…towym.
c) tarczowym,
d) zespołem frezów.
14. Rysunek przedstawia wiór
a) wstęgowy.
b) wstÄ…\
kowy.
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.
Fc Å"vc
Pc =
60Å"1000
b) .
Fp Å"vp
Pcp =
60Å"1000
c) .
Ff Å"vf
Pf =
60Å"1000
d) .
18. Rysunek przedstawia przekrój ściernicy
a) garnkowej.
b) pierścieniowej.
c) talerzowej.
d) specjalnej.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
62
19. Na rysunku przedstawiono rozwiertak
a) a.
b) b.
c) c.
d) d.
20. Wartość kąta zgniotu zale\
y od
a) materiału obrabianego.
b) materiału narzędzia.
c) geometrii ostrza.
d) parametrów skrawania.
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
63
KARTA ODPOWIEDZI
ImiÄ™ i nazwisko ..................................................................................................
Określanie zasad wykonywania obróbki skrawaniem
Zakreśl poprawną odpowiedz
.
Numer pytania Odpowiedz
Punktacja
1 a b c d
2 a b c d
3 a b c d
4 a b c d
5 a b c d
6 a b c d
7 a b c d
8 a b c d
9 a b c d
10 a b c d
11 a b c d
12 a b c d
13 a b c d
14 a b c d
15 a b c d
16 a b c d
17 a b c d
18 a b c d
19 a b c d
20 a b c d
Razem:
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
64
6. LITERATURA
1. Brodowicz W.: Skrawanie i narzędzia. WSiP, Warszawa 2004
2. Brodowicz W., Grzegórski Z.: Technologia Budowy Maszyn. WSiP, Warszawa 2004
3. Górski E.: Tokarstwo. Technologia. WSiP, Warszawa 2004
4. Legutko S.: Podstawy eksploatacji maszyn i urządzeń. WSiP, Warszawa 2004
5. Malinowski J.: Pomiary długości i kąta w budowie maszyn. WSiP, Warszawa 2004
6. Paderewski K.: Obrabiarki. WSiP, Warszawa 2004
7. Okoniewski S.: Technologia maszyn. WSiP, Warszawa 2004
8. Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. WSiP, Warszawa 2004
 Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego
65