Jak wykonywać obróbkę tokarską różnych materiałów
Toczenie stali
Stale można podzielić na niestopowe (węglowe), nisko- i wysokostopowe; z tym rozróżnieniem wiążą się zalecenia dotyczące obróbki tokarskiej.
Toczenie stali niestopowej
Klasyfikacja materiału: P1.1
Dla stali niestopowych zawartość węgla wynosi maksymalnie 0.55%. Stale niskowęglowe (o zawartości węgla <0.25%) wymagają szczególnej uwagi ze względu na utrudniony przebieg łamania wiórów i tendencję do zacierania (narost).
Aby kontrolować przebieg łamania wiórów, zaleca się stosowanie jak najwyższego posuwu. Szczególnie zaleca się stosowanie płytki wiper.
Należy stosować wysokie prędkości skrawania, aby uniknąć powstawania na płytce narostu, który niekorzystnie wpływa na chropowatość powierzchni. Ostre krawędzie i geometrie skrawające z niskimi oporami ograniczają tendencję do przywierania i przeciwdziałają niszczeniu ostrza.
Toczenie stali niskostopowej
Klasyfikacja materiału: P2.x
Skrawalność stali niskostopowych zależy od zawartości składników stopu i obróbki cieplnej (utwardzania). Najbardziej typowymi rodzajami zużycia dla wszystkich materiałów w tej grupie jest zużycie kraterowe i starcie powierzchni przyłożenia. Podczas obróbki materiałów utwardzonych częstym rodzajem zużycia jest również deformacja plastyczna z powodu wzrostu ilości ciepła wydzielanego w strefie skrawania.
W przypadku obróbki nieutwardzonych stali niskostopowych rozwiązaniem pierwszego wyboru są wyspecjalizowane gatunki i geometrie płytek do obróbki stali. W przypadku materiałów utwardzanych korzystniejsze jest stosowanie twardszego gatunku (gatunki do żeliw ISO K, ceramiczne i z CBN).
Toczenie stali wysokostopowej
Klasyfikacja materiału: P3.x
Do stali wysokostopowych zaliczają się stale węglowe o całkowitej zawartości dodatków stopowych powyżej 5%. Ta grupa materiałów obejmuje zarówno stale przed utwardzeniem, jak i utwardzone. Skrawalność maleje wraz ze wzrostem udziału dodatków stopowych i twardości.
Tak jak w przypadku stali niskostopowych, rozwiązaniem pierwszego wyboru są wyspecjalizowane gatunki i geometrie płytek do obróbki stali.
Stale o zawartości dodatków stopowych powyżej 5% i twardości powyżej 450 HB wymagają użycia narzędzi o szczególnej odporności na deformację plastyczną i dużej udarności krawędzi. Należy rozważyć zastosowanie twardszego gatunku (gatunki do żeliw ISO K, ceramiczne i z CBN).
Toczenie stali nierdzewnej
Stale nierdzewne można podzielić na ferrytyczne/martenzytyczne, austenityczne i typu duplex (austenityczno-ferrytyczne); dla każdego rodzaju istnieją osobne zalecenia odnośnie toczenia.
Toczenie ferrytycznych i martenzytycznych stali nierdzewnych
Klasyfikacja materiału: P5.1
Ten rodzaj stali nierdzewnej klasyfikowany jest jako materiał stalowy, dlatego posiada klasyfikację materiału P5.x. Ogólne zalecenia odnośnie obróbki tego rodzaju stali wskazują na stosowanie naszych gatunków i geometrii płytek do obróbki stali nierdzewnej.
Stale martenzytyczne można obrabiać w stanie utwardzanym, co wymaga użycia płytek o szczególnej odporności na deformację plastyczną. Należy rozważyć zastosowanie gatunków z CBN, gdy twardość HRC = 55 i większa.
Toczenie austenitycznych stali nierdzewnych
Klasyfikacja materiału: M1.x i M2.x
Stal nierdzewna austenityczna to najczęściej spotykany typ stali nierdzewnej. Grupa ta obejmuje również stale nierdzewne superaustenityczne, tzn. stale o zawartości Ni powyżej 20%.
Zalecane gatunki i geometrie to nasz asortyment do obróbki stali nierdzewnej z pokryciem CVD i PVD.
Do skrawania przerywanego lub w przypadku, gdy podstawową przyczyną zużycia płytki są uderzenia wiórów lub ich zakleszczanie, należy rozważyć zastosowanie gatunków z pokryciem PVD.
Inne uwagi:
- Zawsze stosować chłodziwo, by ograniczyć powstawanie zużycia kraterowego i deformację plastyczną; wybierać płytki o jak największym promieniu naroża. Dowiedz się więcej o chłodziwie
- Należy używać płytek okrągłych lub małych kątów przystawienia, aby uniknąć powstawania karbu
- Często występuje tendencja do przywierania materiału lub narost. Oba te zjawiska mają niekorzystny wpływ na jakość wykończenia powierzchni i trwałość. Należy stosować płytki o ostrych krawędziach lub geometrie o dodatniej powierzchni natarcia
Toczenie stali nierdzewnych typu duplex (austenityczno-ferrytycznych)
Klasyfikacja materiału: M3.4
Dla wysokostopowych stali nierdzewnych typu duplex używa się określenia stale super- lub hyperduplex. Większa wytrzymałość mechaniczna sprawia, że materiały te są trudniejsze w obróbce wiórowej, zwłaszcza jeśli chodzi o wydzielanie ciepła podczas obróbki, opory skrawania i kontrolę spływu wiórów.
Zalecane gatunki i geometrie to nasz asortyment wyspecjalizowany do obróbki stali nierdzewnej z pokryciem CVD i PVD.
Inne uwagi:
- Należy stosować chłodziwo, aby poprawić kontrolę spływu wiórów i uniknąć deformacji plastycznej. Należy używać narzędzi z wewnętrznym doprowadzaniem chłodziwa, najlepiej z jego precyzyjnym podawaniem. Dowiedz się więcej o chłodziwie
- Stosować małe kąty przystawienia, aby uniknąć karbu i powstawania zadziorów
Dowiedz się więcej o materiałach z kategorii stali nierdzewnych
Toczenie żeliwa
Istnieje pięć podstawowych rodzajów żeliwa:
- Żeliwo szare (GCI)
- Żeliwo sferoidalne (NCI)
- Żeliwo ciągliwe (MCI)
- Żeliwo o zwartym graficie (CGI)
- Żeliwo sferoidalne hartowane izotermicznie (ADI)
Żeliwo to stop żelaza z węglem z zawartością krzemu (1-3%) i o zawartości węgla powyżej 2%. Jest to materiał generujący krótkie wióry, w większości przypadków odznaczający się dobrą kontrolą spływu wiórów.
W przypadku większości materiałów żeliwnych zaleca się stosowanie naszych gatunków i geometrii płytek do obróbki żeliwa. Zaleca się stosowanie gatunków ceramicznych i z CBN do obróbki żeliwa szarego z dużą prędkością skrawania.
Toczenie superstopów żaroodpornych (HRSA)
Superstop (nadstop) charakteryzuje się bardzo dużą wytrzymałością mechaniczną i odpornością na pełzanie (powolną zmianę kształtu lub odkształcenie ciała stałego na skutek naprężeń) w wysokich temperaturach. Cechuje go także duża odporność na korozję/utlenianie. Materiały z grupy superstopów żaroodpornych można podzielić na cztery grupy:
- Na bazie niklu (np. Inconel)
- Na bazie żelaza
- Na bazie kobaltu
- Tytanowe (tytan może występować w czystej postaci lub zawierać fazy alfa i beta)
Superstopy żaroodporne i tytan mają niską skrawalność, zwłaszcza jeśli zostały poddane starzeniu, co sprawia, że wymagania wobec narzędzi stosowanych do ich obróbki są niezwykle wysokie. Ważne jest stosowanie płytek o ostrych krawędziach, zapobiegających tworzeniu się tzw. białych warstw o różnej twardości i wytrzymałości na naprężenia.
Materiały z grupy superstopów żaroodpornych: Gatunki z pokryciem PVD i ceramiczne są powszechnie stosowane do toczenia materiałów z grupy superstopów żaroodpornych. Zaleca się stosowanie geometrii zoptymalizowanych pod kątem obróbki superstopów żaroodpornych.
Stopy tytanu: Należy używać głównie gatunków niepokrywanych i z pokryciem PVD. Zaleca się stosowanie geometrii zoptymalizowanych pod kątem obróbki superstopów żaroodpornych.
Kryterium zużycia narzędzia przyjmowanym często w obróbce tytanu i superstopów żaroodpornych jest pojawienie się karbu. Aby osiągnąć optymalne wyniki, należy przestrzegać następujących wytycznych:
- Zaleca się stosowanie kąta przystawienia mniejszego niż 45°
- Zadbać o właściwy stosunek średnicy płytki / promienia naroża do głębokości skrawania
- Jeśli stosowane jest zagłębianie skośne lub metoda wielu przejść, zaleca się stosowanie głębokości skrawania powyżej 0.25 mm (0.0098 cala)
- Podczas toczenia superstopów żaroodpornych i stopów tytanu zawsze należy stosować chłodziwo, niezależnie od tego, czy wykorzystywane są płytki węglikowe czy ceramiczne. Chłodziwo należy podawać w dużych ilościach i bardzo precyzyjnie. Dowiedz się więcej o chłodziwie
- Jeśli stosowane są gatunki ceramiczne, zaleca się wstępne fazowanie w celu ograniczenia ryzyka powstawania zadziorów przy wchodzeniu płytki w materiał i wychodzeniu z niego, aby uzyskać optymalne osiągi
Toczenie materiałów nieżelaznych (aluminium)
Grupa ta obejmuje nieżelazne metale miękkie (tzw. metale kolorowe), np. aluminium, miedź, brąz, mosiądz, a także materiały kompozytowe (MMC) i magnez. Ich skrawalność jest zróżnicowana w zależności od składu stopu, przebiegu obróbki cieplnej i technologii produkcji (kucie, odlewanie itp.).
Toczenie stopów aluminium
Klasyfikacja materiału: N1.2
Zawsze należy stosować płytki o dodatnim kształcie podstawowym i ostrych krawędziach. Rozwiązaniem pierwszego wyboru są gatunki niepokrywane i z pokryciem PCD.
W przypadku stopów aluminium o zawartości krzemu powyżej 13% należy używać gatunków z pokryciem diamentowym PCD, gdyż gatunki węglikowe wykazują znaczne gorszą trwałość.
Chłodziwo jest wykorzystywane w obróbce aluminium głównie do odprowadzania wiórów.
Toczenie stali hartowanej
Toczenie stali o twardości wynoszącej zazwyczaj 55–65 HRC określane jest jako toczenie na twardo / toczenie twardych materiałów i stanowi ekonomiczną alternatywę dla obróbki szlifierskiej stali. Toczenie twardych materiałów oferuje większą uniwersalność, krótsze czasy realizacji i wyższą jakość.
Najlepszym materiałem narzędziowym do toczenia na twardo stali hartowanych indukcyjnie są gatunki z regularnego azotku boru (CBN). W przypadku stali o twardości mniejszej niż około 55 HRC należy stosować płytki ceramiczne lub węgikowe.
Do toczenia twardych materiałów należy stosować zoptymalizowane gatunki z CBN.
- Należy zapewnić dobrą stabilność obrabiarki i mocowania
- Należy używać jak najmniejszych głębokości skrawania, aby uzyskać mały kąt przystawienia i prawidłowe przygotowanie krawędzi w celu zwiększenia trwałości
- Należy stosować geometrię wiper w celu uzyskania jak najlepszej gładkości powierzchni
Wskazówki dotyczące toczenia na twardo
Dowiedz się więcej o materiałach z kategorii stali hartowanych
