Podstawy obróbki skrawaniem
1. Wst p
Przez techniki wytwarzania rozumie si wszystkie rodzaje obróbek stosowanych do
kształtowania elementów maszyn, metody nadawania im okre lonych wła ciwo ci
u ytkowych, pomiarów i kontroli jako ci wyrobów, a tak e sposoby ł czenia i spajania
elementów oraz ich monta .
Do najwa niejszych technik wytwarzania zalicza si : obróbk skrawaniem, obróbk erozyjn ,
odlewnictwo, obróbk plastyczn , obróbk ciepln , spawanie i zgrzewanie, przetwórstwo
tworzyw sztucznych oraz metody pomiarów i kontroli wyrobów. Kształtowanie cz ci
maszyn metodami obróbki skrawaniem (tj. przez toczenie, frezowanie, wiercenie, struganie,
przeci ganie itp.) obejmuje ok. 70 % wszystkich technik wytwarzania. Udział obróbki
skrawaniem w przemy le maszynowym wynosi obecnie ok. 50 %.
2. Zasada obróbki skrawaniem
Obróbka skrawaniem (skrawanie) polega na oddzieleniu od przedmiotu obrabianego
warstwy materiału o okre lonej grubo ci zwanej naddatkiem w celu nadania mu danego
kształtu i wymiarów, cz sto równie w poł czeniu z nadaniem warstwie wierzchniej
okre lonych wła ciwo ci. Oddzielenie warstwy skrawanej od materiału jest powodowane
przez klinowe ostrze narz dzia, przesuwaj ce si z okre lon pr dko ci VC wzgl dem
przedmiotu obrabianego. Nacisk wywierany przez ostrze narz dzia wywołuje miejscowe
odkształcenie spr yste i plastyczne materiału, prowadz ce do pokonania sił wi zania
cz steczkowego i oddzielenie materiału w postaci wióra. Mechanizm niszczenia materiału
polega głównie na cinaniu.
Rys. 1. Zasada procesu skrawania: 1-przedmiot obrabiany (materia ), 2-ostrze narz dzia, 3
warstwa skrawana, 4-wiór, VC - pr dko ć skrawania, aP  g boko ć skrawania, ą,ł - k ty
ostrza no a: przy o enia i natarcia
W zale no ci od osi ganej dokładno ci wymiarowo-kształtowej i chropowato ci
powierzchni rozró nia si : obróbk zgrubn , kształtuj c , wyka czaj c i bardzo dokładn .
www.zie.pg.prv.pl
 3. Geometryczne i technologiczne parametry skrawania
Przebieg i wyniki skrawania zale od:
" " warunków skrawania, tj. czynników zwi zanych z obrabiark , narz dziem,
przedmiotem obrabianym i otoczeniem;
" " parametrów skrawania: geometrycznych, zwi zanych z geometri ostrzy narz dzi
i przekrojem warstwy skrawanej oraz technologicznych, do których zalicza si
pr dko ć skrawania VC, pr dko ć posuwu Vf ( posuw f) oraz gł boko ć skrawania aP .
Rys. 2. Schemat procesu toczenia: VC  pr dko ć toczenia, Vf  pr dko ć posuwu, aP 
g boko ć skrawania, b,f,h  przekrój warstwy skrawanej, 1,2,3- powierzchnia obrabiana,
obrobiona i przej ciowa
W praktyce zamiast pr dko ci posuwu u ywane s posuwy:
" " obrotowy f w mm/obr  jest to droga o jak przesunie si narz dzie równolegle do
osi obrotu w czasie jednego obrotu (np. podczas toczenia i wiercenia);
" " minutowy ft w mmm/min  jest to pr dko ć ruchu posuwowego (np. frezowanie);
" " na ostrze fZ - stosowany w przypadku narz dzi wieloostrzowych i odpowiada on
przesuni ciu przedmiotu obrabianego przypadaj cemu na jedno ostrze narz dzia.
Posuw fZ mo na przeliczyć na posuw minutowy ft wg wzoru:
ft =fZ n i
gdzie: n  pr dko ć obrotowa narz dzia w obr/min, i  liczba ostrzy skrawaj cych
narz dzia.
4. Rodzaje wiórów
W zale no ci od własno ci materiału obrabianego i warunków skrawania mog
powstawać wióry przedstawione na rys. 3.
www.zie.pg.prv.pl
Rys. 3. Klasyfikacja kszta tów wiórów wg PN-ISO 3685
Za najbardziej korzystne postacie wiórów uwa a si wióry odpryskowe (otrzymywane
przy obróbce materiałów kruchych, np. eliwa) oraz segmentowe (obróbka materiałów o
redniej twardo ci ze rednimi pr dko ciami skrawania). Wióry te (rys. 4) jest łatwo usun ć z
przestrzeni skrawania i łatwo magazynować. Wióry wst gowe cz sto oplataj si wokół
narz dzi i elementów obrabiarki. Grozi to wtedy okaleczeniem operatora lub awari
obrabiarki. Szczególnie jest to niedopuszczalne przy obróbce automatycznej bez stałego
dozoru. W zasadzie stosuj c odpowiednie parametry skrawania i odpowiedni geometri
ostrzy no y mo na uzyskać wióry odpryskowe lub segmentowe. W przypadku trudno ci w
uzyskaniu tych wiórów mo na stosować łamacze wiórów w postaci specjalnych nakładek na
ostrza skrawaj ce lub rowków wzdłu kraw dzi skrawaj cych. Pozwalaj one podzielić wiór
wst gowy na krótkie odcinki (rys. 5).
Rys. 4. Zwyczajowe postacie wiórów: a) odpryskowy, b) schodkowy (segmentowy), c)
wst gowy
www.zie.pg.prv.pl
Rys. 5. Rodzaje amaczy wiórów: a) w postaci nak adki, b) w postaci rowka wzd u kraw dzi
skrawaj cej
5. Geometria no y skrawaj cych
Geometri narz dzi skrawaj cych okre la poło enie powierzchni, lini oraz k ty ostrzy.
Główne jej elementy to:
" powierzchnia natarcia (rys. 6)  jest to powierzchnia po której spływa wiór,
" główna powierzchnia przyło enia  jest to powierzchnia narz dzia stykaj ca si z
materiałem obrabianym w pewnym obszarze powierzchni skrawania,
" główna kraw d skrawaj ca  powstaje z przeci cia powierzchni natarcia i
przyło enia,
" k ty ostrza - najwi ksze znaczenie ma k t natarcia ł (rys.7) i k t przyło enia ą. Od
kata natarcia zale y sposób spływania wióra z ostrza skrawaj cego. Im wi ksza
warto kata natarcia, tym mniejsza jest potrzebna energia do odkształcenia wióra.
Przy toczeniu kat natarcia przyjmuje si od -15° do +30°. Jednocze nie nast puje
jednak zmniejszenie wytrzymało ci ostrza. Zerowy k t natarcia przyjmuje si w
narz dziach kształtowych, gdy upraszcza to ich ostrzenie. Natomiast ujemny kat
natarcia stosuje si dla no y z ostrzami z w glików spiekanych, którymi mo na
obrabia materiały z bardzo du ymi pr dko ciami skrawania. K t przyło enia ą
wpływa na zmniejszenie oporów tarcia pomi dzy narz dziem a materiałem
obrabianym. Zwykle wynosi on kilka stopni (3-5°).
Rys. 6. Elementy budowy no a tokarskiego
Rys. 7. Oznaczenie kata natarcia Å‚ no a tokarskiego
www.zie.pg.prv.pl
6. Materiały narz dziowe
Materiały na narz dzia skrawaj ce powinny odznaczać si du twardo ci , dobr
odporno ci na cieranie oraz zdolno ci do zachowania tych własno ci w wysokich
temperaturach (do ok. 850 °C).Twardo ć ostrza skrawaj cego powinna być o ok. 20 HRC
wi ksza od twardo ci obrabianego materiału. Na narz dzia do obróbki wiórowej stosowane s
m.in.: stale narz dziowe w glowe i stopowe (63-65 HRC), stale szybkotn ce (ok. 65 HRC),
w gliki spiekane i materiały ceramiczne.
Z w glików spiekanych wykonuje si płytki, które wlutowuje si lub mocuje
mechanicznie do korpusów narz dzi. W ich skład wchodz w gliki pierwiastków
trudnotopliwych (wolframu, tytanu) spojone osnow kobaltow . Ich twardo ć wynosi 65  70
HRC. Mo na nimi skrawać z du ymi pr dko ciami, gdy du twardo ć i odporno ć na
cieranie zachowuj do temp. ok. 1000 °C. Nowoczesne no e tokarskie z takimi wymiennymi
płytkami przedstawiono na rys. 8. Płytki takie mog być dodatkowo powlekane dyfuzyjnie
kilkoma warstwami powłok TiC, TiN, Ti(C,N) i Al2O3 o ł cznej grubo ci kilkunastu
mikrometrów. Niemniej tak cienkie powłoki powoduj znaczny wzrost ich odporno ci na
zu ycie. dochodz cy nawet do 5 razy. Takimi płytkami mo na wtedy o wiele dłu ej obrabiać
lub przeprowadzić obróbk bardzo intensywn . St d s polecane szczególnie do stosowania
na obrabiarkach CNC lub centrach obróbkowych.
Rys. 8. Nó tokarski sk adany z wymienn p ytka z w glików spiekanych: 1- trzonek, 2- ruba
zaciskowa, 3- p ytka wieloostrzowa, 4- p ytka podporowa, 5- amacz wiórów
Literatura:
1. Białas S., Sobieszcza ski J.: Zarys technologii maszyn. Warszawa: WSiP.
2. Feld.M.: Projektowanie i automatyzacja procesów technologicznych cz ci maszyn.
Warszawa: WN-T.
3. Grzesik W.: Podstawy skrawania materiałów metalowych. Warszawa:WN-T.
4. Zawora J.: Podstawy technologii maszyn. Warszawa: WsiP.
www.zie.pg.prv.pl