Jak odpowiednio używać narzędzi?

©

Udostępnij:

Właściwe używanie narzędzi nie tylko pozwala na wydłużenie ich żywotności, ale też wpływa na jakość obróbki metalu. Dlatego też klienci szukają rozwiązań wspierających osiąganie takich celów przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcyjnych.

Sposobem na zwiększenie trwałości i w konsekwencji żywotności narzędzi oraz utrzymanie wysokiej jakości obróbki jest ustalenie właściwych parametrów obróbki i dopracowanie kilku szczegółów na pozór niemających kluczowego związku z procesem obróbkowym.

Najczęściej spotykanym problemem mającym wpływ na obniżoną trwałość wierteł jest stosowanie niskiej jakości uchwytów narzędziowych lub też uchwytów nadmiernie zużytych. Wysokowydajne wiercenie to proces wymagający wysokiej stabilności: przykładowo 0,03 mm „bicia” zmniejsza trwałość krótkiego wiertła o średnicy 6 mm blisko dwukrotnie – przez uszkadzanie naroży ostrza.

Kolejnym problemem zmniejszającym wielokrotnie trwałość wierteł jest stosowanie zbyt niskich posuwów podczas wiercenia głębokich otworów. Zbyt mały posuw powoduje „ślizganie się” ostrza w początkowej fazie wiercenia, przez co trudniej pokonać granicę sprężystości materiału, natomiast równoczesna siła poosiowa wywołuje efekt wyboczenia, co w rezultacie generuje mikropęknięcia w strukturze węglika i jego zniszczenie.



Pułapki procesu frezowania

Przy frezowaniu głównymi czynnikami przyspieszającymi zużycie płytek skrawających są często stosowane niewłaściwe geometrie głowic i zbyt długie wysięgi. Aby uniknąć tego typu problemów, należy pamiętać o kątach przystawienia płytek i siłach przez nie wywoływanych. Jeżeli z przyczyn technologicznych wymagany jest duży wysięg narzędzia, to najlepiej rozważyć zastosowanie głowic typu HighFeed lub Plunge mill. W przypadku tych narzędzi znaczna część drgań spowodowanych przez długość układu jest zniwelowana przez ukierunkowanie wypadkowej sił wzdłuż wrzeciona frezarki.

Warto również zredukować opory skrawania poprzez zastosowanie odpowiedniej geometrii ostrza płytki – użycie płytek o negatywnej geometrii wymaga pracy na większych naddatkach materiałowych niż w przypadku płytek o geometrii pozytywnej. Okazuje się, że przy frezowaniu wykańczającym ilość naddatku obrabianego ma duży wpływ na pracę frezami monolitycznymi. Zbyt mały naddatek pozostawiony na obróbkę wywołuje efekt ścierania ostrza frezów. Testy przeprowadzone u klientów pokazały, że zwiększenie naddatku z 0,1 mm do 0,3 mm dla stali o twardości 40 HRC skutkowało nie tylko stabilniejszą pracą narzędzia, ale i jego kilkukrotnie większą żywotnością. Dodatkowo eliminowało powstawanie bardzo drobnego wióra, który często był wcierany w powierzchnię detalu.


TOP w kategorii


#Produkcja mechaniczna

narzędzia obróbka metalu żywotność



Kontrola wiórów i narostu

W procesie obróbkowym niebagatelną rolę pełni również wydajne chłodzenie, które ma coraz większe znaczenie podczas usuwania wiórów ze strefy obróbki. Często ignorowanym czynnikiem jest miejsce jego podawania. Przykładowo podczas frezowania chłodziwo powinno wyprzedzać narzędzie, aby dobrze wypłukiwać wióry – jeżeli podamy je za narzędzie, wióry zostaną wepchnięte ponownie do strefy obróbki. Podobnie podczas wiercenia głębokich otworów zewnętrzne chłodzenie może wtłaczać wióry do otworu i w rezultacie zakleszczyć wiertło.

Chłodzenie wewnętrzne wypłukuje wióry z dna otworu, zewnętrzne może wtłaczać je do otworu, źródło: Mitsubishi Materials

Także w operacjach tokarskich często natrafiamy na stosunkowo łatwe do wyeliminowania problemy – takie jak niewłaściwa kontrola łamania i spływu wiórów – które zawsze bardzo negatywnie wpływają nie tylko na żywotność ostrza płytki, ale i jakość otrzymywanej powierzchni. Czasem wynika to z trudnego do obróbki materiału i w takiej sytuacji konieczna może się okazać pomoc inżyniera wsparcia technicznego.

Kierunki sił skrawania i kierunki wypadkowych sił wstecznych, w zależności od konstrukcji narzędzia, źródło: Mitsubishi Materials

Jednak większość problemów to efekt zastosowania niewłaściwego łamacza wióra, prędkości skrawania lub posuwu oraz warstwy obrabianej. Często użytkownicy obrabiarek zapominają o tym, że to właśnie łamacz wióra na płytce tokarskiej określa warstwę skrawania i posuw, ponadto o warstwie skrawanej decyduje promień naroża, który ma też wpływ na jakość powierzchni.

Poprawa kontroli wióra przez zmianę parametru posuwu z F 0,1 mm (lewy) na F 0,3 mm (prawy), źródło: Mitsubishi Materials

Poza niewłaściwą kontrolą wióra częstym problemem jest tworzenie się narostów na powierzchni ostrza. Warto pamiętać, że mały narost na płytce jest cechą naturalną i pozytywną, gdyż ochrania naszą krawędź skrawającą. Jednak gdy jest on zbyt duży, to podczas odrywania może uszkodzić powłokę płytki lub nawet samą krawędź; ponadto odrywający się duży narost często zostaje „rozsmarowany” na powierzchni obrobionej. Metod kontroli narostu jest kilka – najpopularniejsze z nich to: zwiększenie wydatku chłodziwa w strefę obróbki, podniesienie prędkości skrawania i zmiana geometrii płytki na bardziej „ostrą”.

Obróbka na sucho

Zarówno w toczeniu, jak i frezowaniu można zastosować zabieg, który wpływa na wydłużenie trwałości ostrzy płytek skrawających, szczególnie w przypadku obróbki zgrubnej. Tym zabiegiem jest obróbka „na sucho”.

Rzeczywiste formowanie się narostu podczas skrawania, źródło: Mitsubishi Materials

Podczas zgrubnej obróbki z chłodzeniem w trakcie jednego obrotu głowicy płytka przechodzi bardzo duże szoki temperaturowe – od kilkuset stopni w punkcie skrawania do kilku stopni podczas chłodzenia. Takie warunki często powodują mikropęknięcia w strukturze węglika, a te z kolei przyspieszają jego zużycie. Obróbka „na sucho” pozwala zwiększyć stabilność temperaturową płytek, co dobrze wpłynie na ich trwałość, jednak trzeba pamiętać, że nie zawsze da się całkowicie wyeliminować chłodzenie, ponieważ chłodziwo odpowiada głównie za odprowadzenie wiórów. Obróbkę bez chłodzenia warto więc rozważyć w przypadku procesu, w którym ewakuacja wiórów nie jest kłopotem.

Regeneracja narzędzi

Na koniec pozostał jeszcze jeden aspekt, który pozwala znacząco obniżyć koszt użytkowania narzędzia, a przez to poprawić stosunek jakości do ceny. Jest to regeneracja narzędzi. W przypadku wierteł regeneracja jest w stanie przywrócić w 100% własności obróbkowe. Aby to jednak było możliwe, narzędzie, które w założeniu ma być wielokrotnie regenerowane, nie może być nadmiernie uszkodzone, a zatem nie wolno nam dopuścić do złamań, wykruszeń, wyszczerbień, pęknięć itp. Te defekty bowiem eliminują szansę poprawnego zregenerowania narzędzia i w konsekwencji zmusza nas do zakupu nowego. Warto pamiętać, że koszt regeneracji narzędzia jest niewielki w stosunku do zakupu nowego.

Stosowanie narzędzi z zachowaniem podanych rad pozwoli znacząco wydłużyć ich trwałość, a co za tym idzie – obniżyć koszty narzędziowe i poprawić jakość obrabianych elementów.

Udostępnij:

Drukuj





Przemysław Niepsuj



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również