Toczenie to proces polegający na kontrolowanym niszczeniu materiału przez oddzielanie od niego cienkiej warstwy o określonej minimalnej grubości. Jego celem jest nadanie materiałowi i jego powierzchni zamierzonego kształtu. Klinowe ostrze noża lub płytki wywiera na materiał określony nacisk, wskutek czego zachodzi zjawisko miejscowego odkształcenia sprężysto-plastycznego. W efekcie cienka warstwa materiału oddziela się od niego, pokonując oddziaływania międzycząsteczkowe. Takim sposobem można realizować zarówno obróbkę zgrubną, jak i wysoce dokładną (wykańczającą). Ostateczny wynik zależy od bardzo wielu czynników, m.in. geometrii płytki skrawającej i/lub noża, geometrii łamacza wiórów, prędkości posuwu noża, głębokości skrawania czy też kształtu obrabianego materiału.

Tam gdzie wpływ na efekt obróbki toczeniem mają czynniki związane z narzędziami, czyli płytkami, nożami, łamaczami wiórów czy zaginaczami, od wielu lat toczy się swoista wojna między konkurującymi ze sobą wytwórcami narzędzi. Ostateczna weryfikacja przydatności danego rozwiązania czy materiału narzędziowego należy jednak do odbiorców narzędzi i to oni w dużej mierze sugerują kierunki rozwoju branży oraz kreują obowiązujące w niej trendy.

Zintegrowane łamacze wiórów

Jednym z trendów na rynku narzędzi do obróbki toczeniem jest powszechne dążenie wytwórców płytek do integracji łamaczy wiórów z powierzchnią płytki w procesie jej prasowania. Łamacz wiórów w postaci dodatkowego elementu nakładanego na gotową płytkę staje się powoli pieśnią przeszłości. Mikrogeometria powierzchni natarcia płytek skrawających oraz stref łamania i zwijania wióra nie jest dowolna, lecz zależy w głównej mierze od rodzaju obrabianego materiału: inna jest dla żeliwa, stali, stopów aluminium, stali hartowanych czy stopów żaroodpornych. Światowi potentaci wytwarzający płytki i zintegrowane z nimi łamacze wiórów projektują ich geometrię bardzo szczegółowo, biorąc pod uwagę prędkość, twardość, plastyczność, posuw, głębokość skrawania, termoprzewodnictwo i inne czynniki. W efekcie każdy łamacz wiórów przeznaczony jest do działania w bardzo ściśle określonych warunkach, przy szczegółowo opisanych parametrach technologicznych.

Specjalizacja pożądana, choć kłopotliwa

Kolejną tendencją, zauważalną nawet dla osoby stawiającej pierwsze kroki w branży, jest dążenie producentów noży i płytek do tworzenia produktów znajdujących zastosowanie w bardzo wąskich specjalizacjach. Przykładem takiej zaawansowanej specjalizacji jest oferta płytek do obróbki wykańczającej w materia- łach ciągliwych wymagającej ścisłej kontroli wióra. Producenci wprowadzają własne patenty i unikalne rozwiązania przeznaczone do tego – i tylko tego – zastosowania. Mimo różnic w powłokach i mikrogeometrii płytki takie mają jedną wspólną cechę: powodują zwijanie się wiórów blisko płytki i wymuszają ich łamanie się przy jednoczesnym obniżeniu generowanego ciepła.

Taka wąska specjalizacja w obrębie każdego z niezliczonych rodzajów płytek prowadzi niekiedy do problematycznej sytuacji. Wystarczy mianowicie, że parametry technologiczne gwarantujące skuteczność płytki ulegną nieznacznej zmianie, aby skuteczność ta spadła drastycznie, co powoduje np. nierównomierne zużycie płytki lub wymuszone przestoje maszyny. Wielu fachowców zdaje sobie sprawę z tej pułapki, która może się ujawnić nawet podczas kopiowego działania, gdy parametry skrawania ulegną istotnym zmianom przy każdym powtórzeniu operacji na skutek zmiennej geometrii kolejno obrabianych po sobie elementów. Dlatego producenci płytek zawsze utrzymują też w ofercie płytki uniwersalne o niższym stopniu specjalizacji, ale pozwalające wykonać szersze spektrum prac.

Specjalizacja wciąż jednak postępuje i dziś oferta rynkowa płytek obejmuje mnóstwo produktów wykonanych z różnych materiałów i katalogowanych na podstawie długiej listy swobodnie konfigurowalnych parametrów, takich jak kształt i kąt naroża płytki, kąt przyłożenia, klasa dokładności, sposób mocowania łamacza wiórów, liczba wielkościowa płytki, jej grubość, postać krawędzi skrawającej, kierunek ruchu posuwowego itd. Postęp w specjalizacji płytek, rozwoju ich zastosowań oraz doskonaleniu geometrii i parametrów technologicznych wymusił też równoległy rozwój oferty samych noży i dodatkowych elementów potrzebnych przy mocowaniu płytek (takich jak kołki, śruby, dociski czy płytki podporowe). Dziś w każdym szanującym się profesjonalnym sklepie branżowym znaleźć można kilkadziesiąt odmian noży w ramach każdego ich rodzaju (noże do toczenia zewnętrznego, wewnętrznego, z trzonkiem jednolitym lub z wewnętrznym podawaniem chłodziwa). Wąska specjalizacja nie ominęła więc także branży wytwórców narzędzi tokarskich.

Efektywniejsze wykorzystanie narzędzi

Jednym z trendów widocznych w branży produkcji narzędzi do obróbki toczeniem jest też dążenie do tworzenia rozwiązań pozwalających na uniknięcie marnowania narzędzi, w których nie wykorzystano wszystkich krawędzi w całości. Chodzi o wykrywanie zużytych krawędzi w taki sposób, aby łatwo było stwierdzić, czy miały one styczność z obrabianym materiałem. Warsztaty często bowiem ponoszą straty z powodu nieprawidłowej identyfikacji zużytych krawędzi płytek: pozbywają się nawet do 30% narzędzi, które można jeszcze wykorzystać. Odpowiedzią na ten problem jest m.in. koncepcja Edge Intelligence firmy Seco Tools wykorzystująca chrom, który zapewnia bardzo wysoki kontrast w celu łatwego identyfikowania zużytych krawędzi w każdych warunkach, nawet przy słabym oświetleniu. Dzięki lepszemu uwidocznieniu krawędzi zużytych oraz – na zasadzie kontrastu – tych, które zużyte nie są, łatwiej jest kontrolować gospodarkę narzędziami.

Wskazany wybór trendów w sektorze narzędzi do obróbki toczeniem można by uzupełnić o inne, już widoczne w branży, a wraz z rozwojem technologii spodziewać się zapewne trzeba kolejnych nowatorskich rozwiązań.