4. STALE NARZĘDZiOWE

węglowe (płytko hartujące, głęboko hartujące)

Stopowe (do pracy na zimno, na ciepło, szybkotnące)

Stale szybkotnące HSS C/Cr/W/Mo/V/Co

Wymagania HSS-ów: *Wysoka twardość *Odporność na zużycie ścierne *Odpowiednia hartowność

+duża odporność na zginanie i ciągliwość

-niska odporność na temp max 600°

Zastosowanie : produkcja narzędzi: frezy, nawiertaki, pogłębiacze, narzynki, gwintowniki, przyrządy pomiarowe

WĘGLIKI SPIEKANE

Rozdrobnione węgliki ulegają sprasowaniu pod wpływem wysokich temperatur i ciśnienia. Spoiwem węglików spiekanych jest kobalt, czasem nikiel lub wanad.

70-96% to węgliki wysokotopliwe

Wolfram, tantal, tytan, niob - osnowa kobalt

+wysoka odporność na ścieranie

+są mniej kruche od stellitów

+odporne na wysokie temp

-kruche

Zastosowanie: do obróbki skrawaniem, do obróbki plastycznej, do wierceń górniczych, narzędzia skrawające,

WEGLIKI SPIEKANE POKRYWANE

Powłoki o grubości około kilku µm. TiC, TiN, TiCN, TiAIN, Al2O3, HfN

Wielowarstwowe: skrawalność 5-10razy lepsze od nie powlekanych do 2 razy lepsze os powlekanych pojedynczo lub podwójnie.

Można je pokrywać metodami: CVD (met. Chemiczna Rn=50-100 µm), PVD (met. Powlekania w temp 500°)

CERMETALE

Mieszane spieki weglowo-tlenowe (40%Al2O3 + 50%TiC lub WC)

Zastosowanie: do obróbki ciągłej z dużymi prędkościami skrawania ale z małymi przekrojami warstwy skrawanej,

zwiększają kilka razy wydajność obróbki wykańczającej w stosunku do węglików, wrażliwe na drgania

SPIEKI CERAMICZNE / CERAMIKA NAZEDZIOWA

Spieki oparte na tlenku glinu (cer. biała)Al2O3

+odp na wysokie temp +bardzo twarda lecz krucha + mało odp na uderzenia i zmęczenie cieplne +nie należy stosować cieczy chłodzących

mieszane spieki tlenowo-weglowe (cer. czarna) Al2O3+(30-40)%TiN

+większa twardość niż biała +mniejsza kruchość +nie falezy stosować cieczy +można zastąpić szlifowanie

oparte na azotkach krzemu (cer. szara) Si3N4

+duża przewodność cieplna +mała rozszerzalność cieplna +stosujemy ciecze +odp na wielokrotne nagle zmiany temp +do toczenie i frezowania żeliw i stopów Ni +vc do1000m/min +posuw do 0,3mm/Obr

Sialony SiAlON7

+wł mech i fizyczne podobne do Si3N4 +właściwośći chemiczne podobne do Al2O3 +do obrobki zeliw i stopów Ni +vc do 1000m/min
+posuw 0,25-1,0 mm/Obr

Spieki ceramiczne wzmocnione wiskersami Sic

20% wiskersów (d+0,1-0,5 µm), materiał bazowy Al2O3 lub Si3N4

+wieksze twardości +wiksze odp na pekanie +duza odp na zuzycie scierne +wieksza wytrzymałość na zginanie +do obrobki stali hartowanych, żaroodpornych stopu Ni

MATERIAŁY SUPERTWARDE

Azotek boru BN(CBN)

+syntetyczny +duza twardosc, odp na wysokie temperatury
+do obrobki Fe, Ni plytki wykanane SA jako kompozytowe o pełne

Diament (poli i monokrystaliczny)

+najwieksza twardosc +bardzo dobra przewodność cieplna +w 800° przechodzi w grafit i utlenia się +nie nadaje się do obrobki stali i stopów niklu +osadzany na płytce z weglików +ziarno2-2,5 µm

+bardzo duze vc, kilkaset razy wieksza wydajność niż weglik

+do obrobli Al,AlSi, Mg,Cu,Zn weglików spiekanych, mat niemetalicznych

Materiały narzędziowe

1. stal szybkotnąca- zachowują twardość i zdolność skrawania przy prędkościach skrawania i grubościach warstwy skrawanej wywołujących nagrzanie się narzędzi do temperatury 650°C.

W skład- oprócz węgla, manganu, krzemu występujących we wszystkich stalach oraz domieszek szkodliwych, jak siarka i fosfor- wchodzą składniki stopowe: wolfram, chrom, wanad, kobalt oraz molibden. Rozróżniamy stale szybkotnące o zawartości wolframu 15-20% i stale niskostopowe o zawartości wolframu 8-10%

stosowane są głównie na wieloostrzowe narzędzia skrawające, często na narzędzia wykrojnikowe, a także na narzędzia do obróbki plastycznej na zimno i gorąco.

Stal spiekana (PM) ma zwiększoną zawartość azotu, jej twardość po hartowaniu i odpuszczeniu wynosi 70 HRC, a wytrzymałość na zginanie 400-500 MPa. Jednorodna struktura w całym przekroju.

Pokryte azotkiem tytanu- mają atrakcyjny kolor złoty, znacznie zwiększa jego trwałość,

2. Węgliki spiekane- odznaczają się najlepszymi spośród wszystkich stali narzędziowych właściwościami skrawanymi, charakteryzują się twardością zbliżoną do twardości diamentu oraz dużą odpornością na ścieranie, przekraczającą odporność stali szybkotnących, zachowują twardość i odporność na ścieranie w wysokiej temperaturze 700-1000°C, składnikami są wolfram lub węgliki wolframu i tytanu, rzadziej tytanu i niobu, związane kobaltem, Im więcej kobaltu zawiera spiek, tym bardziej jest on miękki i ciągliwy.

3. Ceramika tlenowa- składa się prawie wyłącznie z tlenku aluminium, dlatego bywa nazywana ceramiką czystą. Dodanie niewielkiej ilości tlenku cyrkonu (ZrO₂) znacznie poprawia wytrzymałość i udarność, stosuje się także dodatki tlenku magnezu (MgO), tytanu (TiO) wpływają one na zagęszczenie materiału i równomierność ziarna, a przez to poprawę właściwości skrawanych, w temperaturze pokojowej twardość Al₂O₃ wynosi 1550-1700 HV, a wytrzymałość na ściskanie ok. 270 MPa. Główne zalety czystej ceramiki tlenowej to zachowanie tej twardości w wyższych temperaturach niż węgliki spiekane oraz małe powinowactwo z metalami i nieuleganie reakcjom chemicznym ( stabilność chemiczna). Dzięki temu nie tworzy się na nich narost oraz nie ulegają dyfuzji i utlenianiu, wadą jest niższa niż w przypadku węglików wytrzymałoś na zginanie i odporność na uderzenia oraz zła przewodność cieplna. Narzędzia z ceramiki tlenowej mogą być stosowane przy 2-3-krotnie wyższych prędkościach skrawania niż węgliki spiekane. Częściowe usunięcie ujemnych stron czystej ceramiki tlenowej uzyskano przez dodanie 20-40% węglika i azotku tytanu. Wprowadzenie fazy metalicznej poprawia przewodność cieplną, a co za tym idzie odporność na szok termiczny. Wyższa jest także udarność,

4. ceramika azotkowa- sam azotek ma niską gęstość, wysoką wytrzymałość zachowywaną do ok. 1000°C, niską rozszerzalność i wysoką przewodność cieplną. Oprócz azotku krzemu zawiera tlenek aluminium Al₂O₃, kilka procent tlenku itru Y₂O₃, zachowuje swą twardość przy wyższych temperaturach niż węgliki spiekane i jest zarazem wytrzymalsza i bardziej odporna na szok termiczny niż ceramika tlenowa. Nie ma tak dobrej stabilności chemicznej przy obróbce stali, dobrze nadaje się do obróbki żeliwa szarego zarówno na sucho jak i z chłodziwem z prędkościami przekraczającymi 450m/min.

5. Cermetale- powstały z połączenia dwóch określeń: ceramika i metal. Przez pojecie cermetal rozumie się cząstki ceramiczne na bazie węglika tytanu (TiC) i azotku tytanu (TiN)- będące nośnikami twardości, spojone metalami, Ni, Co, a także Mo- tworzącymi fazę wiążącą. Mała skłonność do dyfuzji i niewielki współczynnik tarcia wpływają korzystnie na uzyskiwanie wysokiej jakości obrobionej powierzchni. Większa twardość w podwyższonych temperaturach oraz odporność na utlenianie zapewnia im większą stabilność przy wyższych prędkościach i temperaturach skrawania w porównaniu z węglikami spiekanymi. Przewodność cieplna jest około cztery razy mniejsza niż ostrzy z węglików spiekanych, co powoduje, że duża część powstającego ciepła zostaje odprowadzona z wiórami i nie jest przejmowana przez obrabiany przedmiot czy narzędzie. Duża wytrzymałość cieplna pozwala na stosowanie większych prędkości skrawania w porównaniu z konwencjonalnych węglików spiekanych.

6. materiały super twarde- sześcienny azotek boru (CBN) zwany także borazonem twardością ustępuje jedynie diamentowi, zachowując ją w bardzo wysokich temperaturach. Nie występuje naturalnie w przyrodzie jest wytwarzany przy użyciu technologii opracowanej do produkcji syntetycznych diamentów, w porównaniu z ceramika jest twardszy, bardziej odporny na ścieranie, bardziej wytrzymały, ma jednak gorszą stabilność chemiczną oraz odporność na szok termiczny, borazon nie powinien być stosowany do obróbki materiałów o twardości niższej niż 48 HRC, ponieważ zużycie ostrza jest wtedy większe- im materiał jest twardszy tym zużycie jest mniejsze, stosuje się umiarkowane prędkości skrawania i raczej małe posuwy,

7. diament- ( odmiana alotropowa węgla) jest najtwardszym ze wszystkich materiałów, twardość zachowywana w wysokiej temperaturze zapewnia mu niezwykła odporność na ścieranie, mała wytrzymałość na zginanie, nie do obróbki stali przez proces grafityzacji diamentu w atmosferze z żelazem, przy niklu tez, może być tez spowodowana przez przekroczenie ok. 650°C

8. spieki ceramiczne

- Ceramika biała (tlenkowa) - Spieki oparte na tlenku aluminium Al2O3

• odporna na wysokie temp.,

• bardzo twarda lecz krucha,

• mało odporna na uderzenia i zmęczenia cieplne,

• nie należy stosować cieczy obróbkowych.

- Ceramika czarna - Mieszane spieki tlenkowo -węglikowe Al2O3

+ 30-40% TiC (czasem TiN)

• większa niż ceramika biała twardość, wytrzymałość na zginanie, mniejsza kruchość,

• może zastąpić szlifowanie,

• nie należy stosować cieczy obróbkowych.

- Ceramika szara (krzemowa) - Spieki oparte na Si3N4

• duża przewodność cieplna,

• mała rozszerzalność cieplna,

• odporna na wielokrotne nagłe zmiany temp.

• stosujemy ciecze obróbkowe

• do toczenia i frezowania żeliw, stopów Ni

• vc do 1000 m/min, posuw f do 0,3 mm/obr

- Sialony - Si5AlON7

Własności mechaniczne i fizyczne zbliżone do Si3N4, a chemiczne do Al203

• do obróbki żeliw i stopów Ni,

• vc do 1000m/min, f=0,25-1 mm/obr.

1. Budowa narzędzi jednolitych i składanych

A - część roboczą, obejmującą wszystkie elementy narzędzia, związane z procesem skrawania,

B - część chwytową, służącą do zamocowania narzędzia w obrabiarce,

C - część łączącą, występującą tylko w pewnej grupie narzędzi trzpieniowych.

1. W części roboczej wyróżnia się:

A1 - część skrawającą, wykonującą główną pracę skrawania:

• w narzędziach jednoostrzowych część skrawająca pokrywa się z częścią roboczą;

• w narzędziach wieloostrzowych część skrawająca odpowiada głównej krawędzi

skrawającej lub części zdzierającej narzędzia,

A2 - część wykańczająca (kalibrująca), odpowiadająca w większości przypadków pomocniczej krawędzi skrawającej lub ostatniemu fragmentowi narzędzia, który powoduje ostateczne wykończenie powierzchni,

A3 - część prowadząca, której zadaniem jest ustalenie położenia narzędzia w stosunku do przedmiotu; w niektórych przypadkach pokrywa się z częścią wykańczającą (wiertło), w innych jest ona wyraźnie wyodrębniona (np. tzw. „pilot” w pogłębiaczach).

2. Część chwytowa i jej rodzaje

• trzpieniowe (narzędzia, w których część robocza stanowi jedną całość z częścią chwytową)

• z chwytami walcowymi

stosowane we wszystkich narzędziach do szybkiego mocowania w oprawkach dwu- lub trzyszczękowych lub oprawkach z tuleją rozprężną;

obecnie najbardziej rozpowszechnione

• z chwytami stożkowymi: ze stożkiem Morse'a (konwencjonalne wiertła, pogłębiacze, wytaczadła), stożkiem metrycznym lub niesamohamownym stożkiem 7:24, stosowanym we frezarkach (głowice frezarskie),

• z chwytami kwadratowymi lub prostokątnymi (konwencjonalne noże tokarskie, strugarskie i dłutownicze)

• nasadzane (narzędzia, w których funkcję chwytu spełnia otwór osadczy, gniazdo)

• z gniazdami walcowymi: zwykłymi (dłutaki obwiedniowe), z rowkiem zabierakowym podłużnym (frezy osadzane na trzpieniach frezarskich), z rowkiem zabierakowym poprzecznym (frezy walcowo-czołowe, głowice frezowe),

• z gniazdami stożkowymi (stosowane w bardzo ograniczonym zakresie, głównie do rozwiertaków nasadzanych)

3. Część łącząca nie odgrywa bezpośredniej roli ani w procesie skrawania, ani przy zamocowaniu narzędzia. Występuje tylko w niektórych z narzędzi trzpieniowych z jednej z dwóch przyczyn:

• z przyczyn technologicznych - ułatwia wykonanie narzędzia; część łącząca jest wówczas krótka i nosi nazwę szyjki (np. w wiertłach),

• z przyczyn funkcjonalnych - powoduje odsunięcie części roboczej od części chwytowej (np. noże wytaczaki).

Naroże- punkt przecięcia krawędzi skrawającej głównej z pomocniczą

---