Decydujące znaczenie ma płytka wymienna

Decydujące znaczenie ma płytka wymienna Walter

Żeby być konkurencyjnym w procesach obróbki, niezbędne jest stosowanie odpowiedniej kombinacji maszyny i narzędzia skrawającego – optymalnie dopasowanej do konkretnego elementu i materiału, z którego jest on zrobiony. Krawędź skrawająca (a dokładniej płytka wymienna) odgrywa tu kluczową rolę.

Nie wszystkie płytki są takie same. Ich funkcjonalność jest określona przez różne kombinacje liczby krawędzi skrawających, geometrii, powłok i kształtów płytek podstawowych. Jeśli jednak wiemy, co dana płytka ma robić w konkretnym procesie, szybko odnajdziemy się w dużej liczbie możliwości.

Podstawowe czynniki:

rodzaj obróbki i materiał

Przy toczeniu, frezowaniu i wierceniu płytce stawia się zasadniczo różne wymagania. Pokrywanie się tych elementów jest rzadkie. Innymi słowy, każdy obszar zastosowań ma własne, bardzo specyficzne płytki wymienne.

W operacjach toczenia priorytetem jest osiągnięcie dobrego łamania wiórów przez płytkę skrawającą, żeby wióry nie mogły owinąć się wokół nieruchomego narzędzia lub przedmiotu obrabianego. Z kolei we frezowaniu narzędzie się obraca. Wyłamywanie wiórów nie stanowi problemu, ponieważ – w przeciwieństwie do toczenia – kilka zębów jest zawsze w użyciu, wchodząc i wychodząc z materiału. Łamanie wiórów odbywa się więc automatycznie.

Rodzaj obróbki jest więc pierwszym kryterium wyboru. A kiedy już ustali się narzędzie (np. konkretny frez), jego wymagania techniczne w dużym stopniu determinują wybór płytek wymiennych.

Drugim istotnym kryterium wyboru jest obrabiany materiał. Ostra krawędź tnąca, która sprawdza się np. w przypadku aluminium, nie będzie w stanie równie wydajnie pracować w bardzo twardej stali.

Kolejnym czynnikiem jest dokładność obróbki. Inne płytki skrawające nadają się bowiem do obróbki zgrubnej, a inne do obróbki wykańczającej. Wtedy ponownie jakość powierzchni jest stosunkowo nieistotna. Kombinacja materiału i etapu obróbki decyduje, jaką wybrać płytkę, aby była optymalnie dopasowana.

Cztery podstawowe elementy płytki wymiennej

Każda płytka wymienna składa się z czterech elementów, których właściwości i wzajemne korelacje ze sobą określają optymalny zakres zastosowania. To również punkt wyjścia dla rozwoju płytek wymiennych – zależnie od wymaganego profilu zastosowania. Dla przykładu, najwyższe możliwe ilości i/lub krótkie czasy obróbki, wysoka niezawodność procesu (np. dla drogich komponentów) lub maksymalna precyzja (np. dla techniki medycznej lub przemysłu lotniczego).

Wymagania te znajdują odzwierciedlenie w charakterystyce płytki wymiennej:

  • materiał, z którego wykonana jest płytka (np. węglik spiekany), decyduje m.in. o jej twardości i ciągliwości,
  • podstawowy kształt z jednej strony jest przystosowany do specjalnej obróbki, a z drugiej strony określa narzędzie, w którym można zastosować daną płytkę,
  • geometria decyduje o mechanicznych właściwościach skrawania, a także o kontroli i łamaniu wiórów (częściowo także o chłodzeniu),
  • powłoka ma decydujące znaczenie dla odporności na zużycie, ale także dla użyteczności w danym materiale.

Płytki wymienne do toczenia: 

złożone wymagania

Płytki, które są przeznaczone do procesów toczenia, mają bardzo specyficzne profile zastosowań. Dzieje się tak, ponieważ z jednej strony toczenie obejmuje różne procesy (toczenie wzdłużne, czołowe lub kopiowe), a z drugiej – występują różne uwarunkowania, które wpływają na ten proces (właściwości obrabianego materiału, rodzaj obróbki i pożądana jakość powierzchni, a także wymagania dotyczące niezawodności procesu i efektywności ekonomicznej).

Wszystko to przekłada się na wybór płytki pod względem właściwości skrawających, trwałości narzędzia, parametrów skrawania (w szczególności ap – głębokości skrawania, fn – prędkości posuwu i vc – prędkości skrawania) oraz jakości powierzchni na obrabianym detalu.
W dalszej kolejności (ale zależnie od zastosowania) decydującymi kryteriami wyboru geometrii może być również jak najlepsze połączenie płytki i chłodzenia (np. poprzez skierowanie strumienia chłodziwa do strefy skrawania lub na wiór) lub redukcja naprężeń mechanicznych (w przypadku przesunięcia, tendencji do drgań itp.).

Płytki wymienne do frezowania:

bardziej uniwersalne geometrie, różnorodne zastosowania

Łamanie wiórów nie jest problemem przy frezowaniu. Różnorodność możliwych operacji obróbki powoduje jednak występowanie różnych wariantów krawędzi skrawających, kąta natarcia i innych czynników. Frezowanie kątowe lub czołowe, frezowanie kieszeni oraz zagłębianie się lub ubijanie stawiają przed płytkami różne wymagania. Podobnie jak jakość powierzchni, którą należy osiągnąć, i ilość usuwanego materiału (obróbka zgrubna, wstępna, wykańczająca).

Ważnym czynnikiem jest również strategia obróbki. Przy frezowaniu dynamicznym lub szybkim wymagane są inne parametry niż w przypadku standardowych procesów frezowania lub spiralnego zagłębiania.

Do tego dochodzą specyficzne warunki obróbki. Czy w elemencie lub w narzędziu mogą powstawać drgania? Czy mocowanie jest raczej mało stabilne? Jeżeli istotnym czynnikiem podczas obróbki jest zasilanie chłodziwem (lub w zasadzie stosowanie chłodziwa), także to wpływa na wybór płytki wymiennej.

Rodzaj i liczba krawędzi skrawających decyduje o trwałości i ekonomiczności

Twardość lub odporność na zużycie płytki jest określona przez jej rodzaj. Odnosi się to do specjalnej kombinacji materiału, z którego jest wykonana, i naniesionej powłoki.

Z reguły im więcej kobaltu zawiera materiał, tym twardsza jest płytka. Jednocześnie jednak materiał jest mniej odporny na zużycie – i odwrotnie. Im twardszy, tzn. bardziej odporny na zużycie, jest dany rodzaj materiału, tym bardziej jest on kruchy. Innymi słowy, łamie się łatwiej niż twardy węglik.

Dla obróbki oznacza to, że odmiany twarde nadają się bardziej do obróbki zgrubnej, czyli do usuwania dużych ilości materiału (np. w przypadku stali). Bardziej odporne na zużycie odmiany są bardziej odpowiednie do obróbki wykańczającej z niewielką ilością usuwanego materiału.

Liczba krawędzi skrawających – a tym samym koszt jednej krawędzi skrawającej – bezpośrednio wpływa na rentowność użycia danej płytki. Płytki dwustronne oferują użytkownikowi korzyść w postaci większej liczby krawędzi skrawających, dzięki możliwości odwrócenia płytki.

Większa liczba indeksowanych krawędzi skrawających nie oznacza jednak automatycznie podwójnej oszczędności. Dwustronne płytki wymienne mają często mniejszą użyteczną głębokość skrawania i są ograniczone co do mniejszej różnorodności zastosowań. W zależności od wymaganego kształtu elementu lub zastosowania (np. frezowanie kieszeni), a także od dostępnej mocy maszyny, można zastosować płytki jedno- lub dwustronne.

Pomoc w gąszczu opcji

Dostawcy narzędzi skrawających opracowali na przestrzeni lat wiele nowych rodzajów płytek, geometrii i powłok. Celem była poprawa niezawodności procesu, parametrów skrawania i żywotności narzędzia, a także zminimalizowanie kosztów. Nawet więc doświadczeni użytkownicy mają czasem trudność z wyborem optymalnej kombinacji materiału, geometrii i powłoki dla konkretnego zastosowania.

Producenci stosują więc różne systemy, aby szybko i wyraźnie skategoryzować płytki. Jednym z nich są klucze oznaczeń, które zawierają najważniejsze informacje (kształt płytki, przydatność materiału itp.). Istnieją również systemy kolorystyczne dla materiałów ISO, w których można je stosować, i wiele innych stosowanych rodzajów oznaczeń.

Artykuł ukazał się w czasopiśmie

O Autorze

Victoria Sonnenberg jest redaktorem w wydawnictwie Vogel Communications Group

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę