Geometria noża tokarskiego

W geometrii noża tokarskiego ważnym pojęciem jest układ odniesienia. Służy on do określania i wyznaczania kątów narzędzia skrawającego. Układ odniesienia stanowi zespół płaszczyzn przechodzących przez rozpatrywany punkt krawędzi skrawającej. Płaszczyzny te ukierunkowane są według elementów bazowych narzędzia, krawędzi skrawających oraz kierunków ruchu występujących w procesie skrawania. Wszystkie płaszczyzny mają swoje nazwy i oznaczane są literą P z odpowiednim indeksem. Kąty określna w płaszczyznach mają ten sam indeks co płaszczyzna, a dla pomocniczej krawędzi skrawającej oznaczenia płaszczyzn i kątów opatrywane są dodatkowo apostrofem.

Podstawowe układy odniesienia w geometrii narzędzia tokarskiego można podzielić na dwa rodzaje:

- układ narzędzia – przeznaczony do określenia geometrii narzędzia w celu jego wykonania i sprawdzenia, zorientowany względem bazowych elementów narzędzia (np. podstawa noża tokarskiego),

- układ roboczy – przeznaczony do określenia geometrii narzędzia skrawającego w warunkach skrawania, jest zorientowany względem wypadkowej prędkości skrawania.

W celu wyznaczenia dokładnych parametrów narzędzia tokarskiego zidentyfikować możemy następujące płaszczyzny i kąty narzędzia tokarskiego:

Płaszczyzny w układzie narzędzia

1 – założony kierunek ruchu głównego, 2 – założony kierunek ruchu posuwowego, 3 – rozpatrywany punkt krawędzi skrawającej.

P_r- płaszczyzna podstawowa – płaszczyzna przechodząca przez rozpatrywany punkt krawędzi skrawającej i prostopadła do zakładanego kierunku ruchu głównego, dla noży tokarskich jest równoległa do bazy narzędzia.

P_f – płaszczyzna boczna – jest prostopadła do płaszczyzny P_r, jest najczęściej równoległa do założonego ruchu posuwowego.

P_p – płaszczyzna tylna – jest prostopadła do płaszczyzny podstawowej P_r i założonej płaszczyzny bocznej P_f.

P_s – płaszczyzna krawędzi skrawającej – jest styczna do krawędzi skrawającej i prostopadła do płaszczyzny podstawowej P_r.

P_o – płaszczyzna przekroju głównego – jest prostopadła do płaszczyzny podstawowej P_r i płaszczyzny krawędzi skrawającej P_s.

P_n – płaszczyzna normalna – jest prostopadła do krawędzi skrawającej.

Powierzchnie i krawędzie

Oznaczenia:

A_ϒ – powierzchnia natarcia,

A_α – powierzchnia przyłożenia,

A_α’ – pomocnicza powierzchnia przyłożenia.

Kąty w płaszczyźnie podstawowej P_r.

κ_r – kąt przystawienia – kąt zawarty między płaszczyzną krawędzi skrawającej P_s a założoną płaszczyzną boczną P_f.

ψ_r – kąt odchylenia – kąt zawarty między płaszczyzną P_s a płaszczyzną tylną P_p.

ε_r – kąt naroża – kąt zawarty między płaszczyzną P_s i P_s’.

Suma kątów κ_r i ψ_r wynosi 90°, a suma kątów κ_r, ε_r i κ_r’ - 180°.

Kąty w płaszczyźnie krawędzi skrawającej P_s.

λ_s – kąt pochylenia krawędzi skrawającej – kąt zawarty między krawędzią skrawającą a płaszczyzną podstawową P_r, jeśli naroże jest najwyższym punktem krawędzi S, kąt ten jest dodatni, a gdy najniższym – ujemny; jeśli krawędź S jest równoległa do płaszczyzny P_r to kąt ten równy jest zero.

Kąty w płaszczyźnie przekroju głównego P_o.

γ_o – kąt natarcia – kąt zawarty między płaszczyzną P_r i płaszczyzną natarcia A_γ.

α_o – kąt przyłożenia – kąt między płaszczyzną krawędzi skrawającej P_s a płaszczyzną przyłożenia A_α.

β_o – kąt ostrza – kąt zawarty między płaszczyzną natarcia A_γ a płaszczyzną przyłożenia A_α.

Suma wszystkich kątów w płaszczyźnie przekroju głównego wynosi 90°.

Znak kąta γ_o wynika z przytoczonej zależności, gdyż kąty α_o i β_o są dodatnie, a zatem kąt γ_o musi być dopełniający do 90°. Praktycznie, jeśli wierzchołek w przekroju P_o jest punktem najwyższym, to kąt γ_o jest dodatni, a jeśli najniższym, to kąt γ_o jest ujemny.

Warunki toczenia dla aluminium

Według katalogów firmy Sandvik dla stopów aluminium o zawartości Si poniżej 13% zawsze należy używać płytek dodatnich o kształcie podstawowym i ostrych krawędziach. Istnieją również specjalne noże o geometrii AL stworzone specjalnie do obróbki aluminium.

Podstawowe materiały z jakich wykonane powinny być narzędzia wykorzystane do obróbki aluminium to:

- węglik pokrywany metodą PVD (np. GC1005) o wysokiej odporności na zużycie, zalecanym do obróbki zgrubnej,

- węglik niepokrywany (np. H10), który powinien stanowić pierwszy wybór w większości przypadków, do obróbki zgrubnej lub wykańczającej; zalecane paramatery wtedy to: dla obróbki zgrubnej – posuw na poziomie 1,5 mm/1 obr, prędkość skrawania 600-1000 m/min, kąt przyłożenia 8°, kąt natarcia 20°, dla obróbki dokładnej – posuw na poziomie 0,1-0,2 mm/1 obr, prędkość skrawania 1000-1200 m/min, kąt przyłożenia 8°, kąt natarcia 20°,

- do obróbki wykańczającej w stabilnych warunkach zalecany jest gatunek płytki CD10 z wkładką z diamentu polikrystalicznego. CD10 charakteryzuje się wyższą odpornością na narost niż gatunki węglikowe. Zapewnia lepsze wykończenie powierzchni i cechuje się dłuższą trwałością narzędzia.

Do stopów aluminium o zawartości Si powyżej 13%, należy używać CD10 (PCD), gdyż trwałość narzędzi z węglika spiekanego ulega drastycznemu skróceniu.

Ciecz chłodząco-smarująca w obróbce aluminium jest wykorzystywane głównie do odprowadzania wiórów. Zmniejsza również tarcie zapobiegając tworzeniu się narostów, co poprawia jakość powierzchni obrabianego aluminium.