Narzędzia do „trudnej” obróbki
Efektywność procesu obróbki skrawaniem, a także jakość detalu otrzymanego w takim procesie w dużej mierze zależą od zastosowanego narzędzia skrawającego. Odpowiedni dobór narzędzia jeszcze bardziej zyskuje na znaczeniu, kiedy mamy do czynienia z powierzchniami utwardzanymi lub innymi materiałami z grupy tzw. materiałów trudno obrabialnych.
- Stale zmieniające się standardy dla metali, z których korzysta się w przemyśle samochodowym, lotniczym lub medycznym, stawiają jednocześnie nowe wyzwania przed dostawcami narzędzi skrawających.
- Obróbka trudno obrabialnych powierzchni jest bardziej wymagająca ze względu na fakt, iż trudno w takiej sytuacji osiągnąć stabilne warunki pracy.
- Ze względu na ciągły rozwój rynku narzędzi skrawających i pojawiające się nowe materiały należy zwrócić większą uwagę podczas doboru konkretnego narzędzia do każdego procesu.
Rozwój w obszarze narzędzi skrawających obejmuje z jednej strony nowe materiały, z jakich wykonuje się np. frezy czy wiertła, a z drugiej – także nowe geometrie ostrzy skrawających. Zmiany te są niezbędne, ponieważ na rynku pojawiają się coraz bardziej wytrzymałe materiały, których obróbka jest dużo bardziej wymagająca.
Materiały trudne do obróbki
Odpowiednio duża wytrzymałość, odporność na zużycie i coraz mniejsza masa. Te z pozoru sprzeczne cechy sprawiają, że na rynek co jakiś czas trafiają coraz bardziej zaawansowane materiały, które wykorzystuje się w różnych konstrukcjach.
Jak zauważa Tomasz Charkot, specjalista ds. marketingu w MMC Hardmetal Poland, nieustannie zmieniające się standardy dla metali, z których korzysta się w przemyśle samochodowym, lotniczym lub medycznym, stawiają jednocześnie nowe wyzwania przed dostawcami narzędzi skrawających. Większość czynników, które poprawiają właściwości metali przemysłowych, niekorzystnie bowiem wpływa na ich skrawalność.
Warto także zauważyć, że obrabiane materiały muszą spełniać specjalne wymagania, które dotyczą twardości, wysokiej odporności na zużycie, wysokiej ciągliwości itp. Z tego względu wiele przedsiębiorstw produkcyjnych stara się zachować balans, wybierając materiał o stosunkowo dobrej skrawalności, który jednocześnie gwarantuje odpowiednią jakość po obróbce końcowej.
– Kiedy myślimy o trudnościach podczas obróbki skrawaniem, szczególną uwagę musimy poświęcić superstopom żaroodpornym. Tę grupę materiałów zaprojektowano bowiem tak, żeby miały bardzo wysoką wytrzymałość i dużą odporność na korozję. Dodatkowo stopy te muszą zachowywać swoje właściwości w ekstremalnie wysokich temperaturach i warunkach nieprzyjaznych chemicznie. Materiały na bazie stopów żaroodpornych znajdują szczególne zastosowanie w silnikach odrzutowych, turbinach, urządzeniach naftowych i gazowych oraz implantach medycznych – mówi Tomasz Charkot.
I dodaje, że każdy rodzaj stopu może mieć różną twardość, która jest jednym z głównym czynników wpływających na skrawalność. Najpopularniejsze na rynku są stopy o twardości do 45 HRC. Warto też pamiętać, że stopy żaroodporne mają niską przewodność ciepła. Skutkuje to blokowaniem ciepła w miejscu skrawania i jednocześnie może sprawić, że będzie wymagane zintensyfikowane chłodzenie.
Oprócz twardych stopów stali materiałami, które mogą sprawić trudność podczas obróbki, są m.in. stopy tytanu czy niklu, stale kwasoodporne, a także aluminium i coraz częściej stosowane różne materiały kompozytowe (np. CFRP, czyli materiał kompozytowy, który jest dodatkowo zbrojony włóknem węglowym z polimerową osłoną).
Wymagane specjalistyczne materiały
Obróbka trudno obrabialnych powierzchni jest bardziej wymagająca, ponieważ trudno wtedy osiągnąć stabilne warunki pracy. Takie materiały są twarde, wytrzymałe i często dodatkowo utwardzają się pod wpływem samej obróbki.
– Żeby narzędzie sprawdziło się w takim procesie obróbczym, należy właściwe dobrać materiał, z którego zostanie wyprodukowane. Powinien on charakteryzować się wysoką stabilnością temperaturową – mówi Iwona Paczuska, odpowiedzialna za marketing i public relations w firmie Polcomm. – Sprawdza się powszechnie stosowany do produkcji narzędzi węglik spiekany, jednak o zwiększonej udarności. W przypadku płytek wieloostrzowych, które produkuje nasza firma, wdrożyliśmy innowacyjną technologię wytwarzania płytek z substratu o znacząco ulepszonej charakterystyce materiałowej. Są one przeznaczone właśnie do skrawania materiałów trudno obrabialnych.
Mogą zdarzyć się jednak sytuacje, w których narzędzia wykonane z węglika spiekanego nie będą w stanie wykonać danego procesu albo uzyskane parametry obróbki będą niezadowalające. Producenci narzędzi skrawających cały czas poszukują więc nowych materiałów, które zapewniałaby najlepsze parametry obróbki. Obecnie do produkcji bardziej wytrzymałych narzędzi stosuje się m.in. borazon (regulatny azotek boru), diament polikrystaliczny bądź ceramikę.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
– Nie mniej istotna od materiału jest sama konstrukcja narzędzia, która może poprawić stabilność obróbki, tłumienie drgań, a przede wszystkim odprowadzanie wiórów. Kolejnym czynnikiem, który znacząco poprawia jakość i wydajność obróbki, jest proces powlekania narzędzi cienkowarstwowymi powłokami. Zastosowanie powłok odpowiednio dobranych do aplikacji to także doskonały sposób na znaczącą poprawę niezawodności i efektywności w produkcji – stwierdza Iwona Paczuska.
Na co zwracać uwagę przy doborze narzędzia?
Rozwój rynku narzędzi skrawających i pojawiające się nowe materiały lub nietypowe powłoki sprawiają, że należy większą uwagę zwrócić podczas doboru konkretnego narzędzia do każdego procesu. Użycie niewłaściwych narzędzi skrawających może bowiem skutkować złą jakością obrabianego materiału. Wybór narzędzi powinien być staranny i skonsultowany z technologiem lub doradcą technicznym, a także często poprzedzony wieloma testami na linii produkcyjnej.
– Mitsubishi Materials ma fachowców, którzy są w stanie wesprzeć firmy obrabiające metale na każdym etapie wdrażania nowego narzędzia. Jednocześnie Mitsubishi dostarcza na rynek gatunki narzędzi dedykowanych do skrawania superstopów żaroodpornych, przystosowane do obróbki lekkiej, średniej i zgrubnej – mówi Tomasz Charkot. – Na uwagę w tym miejscu zasługują płytki z serii MP9000, które zapewniają stabilizację podczas obróbki materiałów o wysokiej twardości, a także mają znaczną odporność na ścierania, powstanie kraterów i narostu. Ograniczają więc ryzyko typowych problemów, które są znane w obróbce materiałów trudnoobrabialnych.
– Na rynku mamy liczne rozwiązania narzędziowe, które są w stanie sprostać często bardzo wyszukanym potrzebom. Przy ich wyborze powinniśmy się jednak kierować zarówno efektywnością technologiczną, jak i ekonomiczną – podkreśla Iwona Paczuska.
Dobierając rozwiązanie, należy przede wszystkim zwrócić uwagę na jego przeznaczenie. Producenci w swoich katalogach ofertowych określają aplikacje i warunki obróbki, w jakich dane narzędzie będzie najefektywniejsze. Mamy wówczas odpowiednią kompozycję materiału, powłoki i geometrii narzędzia dla konkretnego procesu produkcyjnego. Nie mniej ważny jest dobór parametrów obróbki – to one szczególnie wpływają na efektywność w przypadku trudno obrabialnych powierzchni.
– Nawet niewielkie różnice w parametrach mogą znacząco poprawić wydajność i wielokrotnie zwiększyć żywotność narzędzia. Przy doborze parametrów należy się kierować zaleceniami producenta narzędzia. Liczy się też oczywiście wiedza i doświadczenie operatora maszyny. Na pewno wesprą nas w tym sami producenci narzędzi. Doradcy techniczno-handlowi firmy Polcomm pomagają klientom zarówno w doborze rozwiązań do procesów produkcyjnych, jak i w usprawnianiu tych procesów poprzez dobór parametrów pracy – dodaje na zakończenie Iwona Paczuska.
