Projekt:
CENTRUM VZDĚLÁVÁNÍ PEDAGOGŮ ODBORNÝCH ŠKOL
Kurz:
Technologie třískového obrábění
1
Obsah
Technologie třískového obrábění ............................................................................................................... 3 Obrábění korozivzdorných ocelí ............................................................................................................. 4 Obrábění litiny ........................................................................................................................................ 5 Obrábění superslitin a slitin titanu ......................................................................................................... 5 Obrábění slitin hliníku a dalších nekovových materiálů ......................................................................... 6 Obrábění kalených ocelí ......................................................................................................................... 7 Řezné materiály pro třískové obrábění ...................................................................................................... 7 Výrobní postup výměnných břitových destiček ................................................................................... 12 2
Technologie třískového obrábění
Ocel je slitina železa, uhlíku a dalších legujících prvků, která obsahuje méně než 2,14 %
uhlíku. V praxi jsou jako oceli označovány slitiny, které obsahují převážně železo a které je
možno přetvářet v další sloučeniny. Při obsazích uhlíku vyšších než 2,14 % se hovoří o litinách.
Hlavním faktorem ovlivňujícím obrobitelnost oceli je obsah legujících prvků, dále pak
tepelným zpracováním a výrobním postupem polotovaru (výkovek, odlitek atd.) Z hlediska
obrábění je možno rozdělit oceli na nelegované, nízkolegované a vysokolegované.
Do kategorie nelegovaných ocelí se řadí oceli s obsahem uhlíku až do 0,55 %.
Nízkolegované oceli jsou nejrozšířenějším konstrukčním materiálem. Jejich obrobitelnost je
závislá na obsahu legujících prvků a tepelném zpracování (tvrdost do 50 HRC). Do skupiny
vysokolegovaných ocelí patří jak měkké, tak tvrzené materiály (s tvrdostí do 50 HRC).
Obrobitelnost klesá s vyšším obsahem legur a tvrdostí. Ke snížení opotřebení (ve tvaru žlábku a
plastických deformací) je možno využít chlazení.
Pro obrábění výše popsaných druhů ocelí se nejčastěji používají nástroje z rychlořezných nebo
spékaných ocelí, slinutých karbidů s CVD nebo PVD povlaky, a cermety (pro dokončovací
operace) třídy P dle klasifikace ISO. Vzhledem k tomu, že jsou oceli nejrozšířenější
konstrukční materiál, je na jejich obrábění nabízena nejširší paleta všech druhů nástrojů.
Nelegované oceli jsou poměrně dobře obrobitelné, ale u ocelí s obsahem uhlíku pod 0,25 % se
musí počítat s obtížným dělením třísek a s možností tvorby nárůstku na břitu nástroje. Tomu lze
zabránit volbou řezných podmínek nebo volbou vhodného nástroje. Firma Grumant např.
nabízí speciální řadu utvařečů třísky pro soustružení nízkouhlíkových ocelí (XP, XQ…) Je také
vhodné použít nástroje s pozitivní geometrií, jako je řada monolitních fréz K2, které mají oproti
běžné řadě ostřejší úhel čela a speciálně vyvinutý povlak pro tyto materiály. Pro obrábění
těchto materiálů je také možné využít nástrojů určených pro obrábění korozivzdorných ocelí.
Jako příklad můžeme použít závitníky s modrým pruhem nebo vrtáky HPD SUS.
Příklad řezných podmínek pro soustružení ocelí negativními VBD ze slinutého karbidu:
Materiál
Nelegované oceli
Nízkolegované
oceli
Vysokolegované
oceli
Materiál
Nelegované oceli
Nízkolegované
oceli
Vysokolegované
oceli
Dokončování ocelí
Řezné podmínky
Doporučená sorta Doporučený utvařeč
vc
fn
(m/min) (mm/rev) ap (mm) 1. volba 2. volba 1. volba 2. volba
0,05250-400
0,35
0,5-1,5
0,05NC3010 NC3020
VF
VL
150-250
0,35
0,5-1,5
0,0870-150
0,30
0,5-1,5
Střední obrábění ocelí
Řezné podmínky
Doporučená sorta
vc
fn
(m/min) (mm/rev) ap (mm) 1. volba 2. volba
180-280 0,1-0,5
1-5
120-220
0,1-0,5
1-5
60-140
0,15-0,5
1-5
NC3120
3
NC3020
Doporučený utvařeč
1. volba
2. volba
VM
HM
Materiál
Nelegované oceli
Nízkolegované
oceli
Vysokolegované
oceli
Hrubování ocelí
Řezné podmínky
Doporučená sorta
vc
fn
(m/min) (mm/rev) ap (mm) 1. volba 2. volba
100-200 0,7-1,4
6-15
80-180
0,7-1,4
6-15
50-150
0,7-1,4
6-15
NC3030
NC3120
Doporučený utvařeč
1. volba
2. volba
VT
HR
Obrábění korozivzdorných ocelí
Obrobitelnost těchto ocelí ovlivňují stejné faktory jako u ocelí. S ohledem na volbu vhodných
nástrojů se korozivzdorné oceli rozdělují na feriticko – martenzitické, austenitické a duplexní.
Feritické a martenzitické (žíhané) oceli mají podobnou obrobitelnost jako nízkolegované oceli,
lze tedy postupovat podle obdobných doporučení.
Nejčastěji používanými korozivzdornými ocelemi jsou austenitické. Oceli s obsahem niklu
vyšším než 20 % se také nazývají superaustenitické.
Strukturu duplexních ocelí tvoří dvě fáze – ferit a austenit. Jako super duplexní se nazývají
oceli s vyšším obsahem legur.
Pro obrábění korozivzdorných ocelí lze použít nástroje z rychlořezných nebo spékaných ocelí,
za určitých podmínek také nástroje vyrobené z cermetu, nejčastěji se ale používají nástroje ze
slinutých karbidů. Vzhledem k vysokému obsahu legujících prvků v těchto materiálech se na
nástroje nanášejí CVD nebo PVD povlaky a v podstatě nezbytnou podmínkou je použití
dostatečného chlazení. S ohledem na mechanické vlastnosti těchto materiálů se používají
hlavně nástroje s pozitivní geometrií břitu.
VBD mívají zpravidla utvařeče třísky speciálně určené pro tyto materiály a jsou vyrobeny ze
substrátů taktéž určených pro obrábění těchto materiálů. Povlak musí mít vysokou odolnost
proti otěru, chemickou stálost za vysokých teplot a odolnost proti tvorbě nárůstků. Houževnatý
substrát snižuje možnost prasknutí nebo jiné poškození řezné hrany.
Monolitní frézy jsou vyrobeny ze slinutého karbidu, nebo spékaných ocelí. V porovnání
s frézami na běžné oceli mají pozitivní geometrii a speciální povlak. Mají také větší úhel
šroubovice.
Také u monolitních vrtáků jsou speciální řady pro korozivzdorné ocele. Stejně jako u
monolitních fréz se vyrábí ze slinutého karbidu, nebo spékaných ocelí, opět se používá
pozitivní geometrie a větší úhel šroubovice.
Příklad řezných podmínek pro soustružení korozivzdorných ocelí negativními VBD ze
slinutého karbidu:
Materiál
Feritické a
martenzitické
Austenitické
Dokončování korozivzdorných ocelí
Řezné podmínky
Doporučená Doporučený
vc
fn
ap
sorta
utvařeč
(m/min) (mm/rev) (mm)
180-250 0,03-0,3 0,5-2,5
150-200 0,03-0,3 0,5-2,5
NC9020
4
HA
Materiál
Feritické a
martenzitické
Austenitické
Materiál
Feritické a
martenzitické
Austenitické
Střední obrábění korozivzdorných ocelí
Řezné podmínky
Doporučená Doporučený
vc
fn
ap
sorta
utvařeč
(m/min) (mm/rev) (mm)
150-210
120-180
1-4
1-4
0,1-0,4
0,1-0,4
NC9020
(PC9030)
HS
Hrubování korozivzdorných ocelí
Řezné podmínky
Doporučená Doporučený
vc
fn
ap
sorta
utvařeč
(m/min) (mm/rev) (mm)
80-160
50-130
0,2-0,6
0,2-0,6
2-6,5
2-6,5
PC9030
VM
Obrábění litiny
Litina je slitina železa s uhlíkem. Obsah uhlíku je u litiny vyšší než 2,14 %. Má vysokou
odolnost vůči tlaku a teplotě a nízkou pružnost. Lze ji rozdělit na temperovanou, šedou,
nodulární a tvárnou litinu. Litina má dobrou obrobitelnost, velkou výhodou je drobivá tříska
vznikající při jejím obrábění.
Pro obrábění litiny se používá celá řada nástrojových materiálů od cermetů a slinutých karbidů
až po supertvrdé materiály, tedy řeznou keramiku a kubický nitrid boru pro dokončovací
operace.
Příklad řezných podmínek pro soustružení litiny negativními VBD:
Operace
Dokončování
(CBN)
Střední
soustružení
Hrubování
Soustružení litiny
Řezné podmínky
Doporučená Doporučený
vc
fn
ap
sorta
utvařeč
(m/min) (mm/rev) (mm)
250-450 0,05-0,5
0,1-1
150-250 0,15-0,5
1-4
100-200 0,25-0,6 2,5-10
CBN
-
NC6110
VM
NC6110
GH
Obrábění superslitin a slitin titanu
Tzv. superslitiny (též označovány zkratkou HRSA) jsou vysoce legované slitiny, které lze dělit
na slitiny na bázi niklu, železa a kobaltu. Titan může mít čistou formu, nebo formu slitiny.
Hlavní uplatnění nacházejí v leteckém průmyslu. Díky nízké obrobitelnosti těchto materiálů
jsou kladeny vysoké nároky na řezné nástroje.
Nástroje používané na obrábění těchto materiálů musí mít obdobné vlastnosti jako nástroje pro
obrábění korozivzdorných ocelí, tedy ostrou geometrii, houževnatý substrát a odolný povlak.
V současné době se při obrábění těchto slitin uplatňuje také armovaná (zpevněná) keramika.
5
Příklad řezných podmínek pro soustružení superslitin negativními VBD ze slinutého
karbidu:
Materiál
Slitiny na bázi
niklu
Slitiny na bázi
železa
Slitiny na bázi
kobaltu
Titan a jeho
slitiny
Řezné podmínky
Doporučená sorta
Doporučený utvařeč
vc
fn
Střední
(m/min) (mm/rev) ap (mm) 1. volba 2. volba Dokončování obrábění
30 - 100
0,1 - 0,3
0,1 - 3
30 - 90
0,1 - 0,3
0,1 - 3
20 - 90
0,1 - 0,2
0,1 - 3
30 - 100
0,1 - 0,3
0,1 - 3
PC8110
PC9030
HA (HS)
GS (VM)
Obrábění slitin hliníku a dalších nekovových materiálů
Obrobitelnost těchto slitin je závislá na obsahu legujících prvků, tepelném zpracování a
výrobním procesu polotovaru (odlitek, výkovek…) Z hlediska obrábění je rozhodující obsah
křemíku (Si). Pro slitiny s nižším obsahem křemíku se používají nástroje ze slinutého karbidu.
Pro střední obsah křemíku se požívají nástroje ze slinutého karbidu s DLC nebo s diamantovým
povlakem. Pro slitinu s obsahem křemíku nad 13 % je pro produktivní obrábění nutno použít
nástroje s břity z PCD.
Nástroje pro obrábění slitin hliníku mají velmi ostrou geometrii a ostrou řeznou hranu.
Speciální povrchová úprava těchto nástrojů má za úkol zabránit nalepování obráběného
materiálu na nástroj.
Kromě obrábění slitin hliníku nachází tyto nástroje také uplatnění při obrábění nekovových
materiálů jako je dřevo, plasty nebo kompozitní materiály.
Příklad řezných podmínek VBD s diamantovým povlakem:
materiál
slitiny Al
povlaky
ND100
ND200
slitiny Al
s vysokým
obsahem Si
mosaz,
bronz
dřevo
uhlíková
vlákna
slinuté
karbidy
ND100
ND100
ND200
ND200
ND100
ND100
Řezná
rychlost
m/min
700 – 2500
500 – 2000
500 - 3000
400 - 1000
posuv
(mm/ot.)
hloubka
řezu
0,05 - 0,5
0,1 - 2,0
0,1 - 2,0
0,05 - 0,5
0,05 - 0,1
0,1 - 5,0
0,1 - 5,0
0,05 - 0,1
300 - 700
0,1 - 2,0
0,5 - 5,0
dokončovací
hrubovací
frézování
frézování
soustružení
vrtání
400 - 1200
300 - 1000
500 - 1500
500 - 2000
150 - 600
150-600
0,05 - 0,5
0,1 - 2,0
0,1 - 2,0
0,1 - 2,0
0,1 - 0,4
0,01-0,4
0,05 - 0,1
0,5 - 5,0
0,1 - 5,0
0,1 - 2,0
0,1 - 2,5
-
soustružení
100 - 500
0,05 - 0,5
0,05 - 3,0
doporučené použití
dokončovací
hrubovací
frézování
dokončovací
soustružení
hrubovací
soustružení
soustružení
6
Obrábění kalených ocelí
Obecně se jedná o obrábění zušlechtěných ocelí s tvrdostí 45 až 70 HRC. Hlavním cílem je
nahrazení broušení třískovým obráběním. Kromě snížení nákladů to přináší i další výhody jako
je zjednodušení výrobního procesu, vyšší produktivitu nebo mnohem složitější tvary dílů.
Hlavním materiálem pro obrábění kalených materiálů je kubický nitrid boru (CBN). Výhodou
břitových destiček CBN (kubický nitrid bóru) je především vysoká životnost a snížení
jednotkových nákladů na obrábění. Řezná část destičky je tvořena mikrozrnným kubickým
nitridem bóru. VBD s CBN se vyznačují výjimečnou tvrdostí, pevností a dobrou obrobitelností
litiny a ocelí při vysokých rychlostech.
Pro lehčí obráběcí operace lze použít také nástroje z řezné keramiky.
Příklad řezných podmínek pro soustružení kalených ocelí negativními VBD:
Operace
Dokončování
Dokončování
Střední
soustružení
Tvrdost
(HRC)
Řezný
materiál
vc
(m/min)
40-50
Keramika 60-100
50-65
Keramika 30-60
CBN
60-150
50-68
CBN
fn
(mm/rev)
0,050,15
0,050,15
0,05-0,1
0,050,15
70-120
ap (mm)
0,2-0,7
0,2-0,7
0,05-0,5
0,3-2
Pojem obrobitelnost
Obrobitelnost je technologická vlastnost materiálu, která charakterizuje jeho vhodnost
k obrábění. Zahrnuje vliv mechanických a fyzikálních vlastností materiálu, jeho chemického
složení, tepelného zpracování, struktury a způsobu výroby polotovaru na kvalitativní,
kvantitativní a ekonomické.
Řezné materiály pro třískové obrábění
Současná doba klade vysoké nároky na materiály obráběcích nástrojů. Dochází k prudkému
nárůstu výkonu obráběcích strojů. Spolu s tím dochází k nárůstu požadavků na produktivitu
obráběcího procesu a snižování strojního času, zvyšování tvarové a rozměrové přesnosti
obráběných dílů, zvyšování požadavků na kvalitu obráběného povrchu. Pro konstrukci dílů
v moderním strojírenství jsou používány stále exotičtější materiály. Mají-li obráběcí nástroje
vyhovět všem kladeným požadavkům, je nutno při jejich konstrukci a výrobě použít těch
nejmodernějších vědeckých poznatků.
7
Řezné materiály
Diamant
CBN / PCD
Keramika
Povlakovaný
karbid
Cermet
(CVD, PVD)
Nepovlakovaný
karbid
Tvrdost
Mikrozrnný
povlakovaný karbid
Rychlořezná ocel
Houževnatost
Rychlořezné oceli
Rychlořezné oceli (RO) jsou zařazeny do skupiny legovaných nástrojových ocelí. Díky obsahu
karbidotvorných prvků W, Cr, V, Mo a nekarbidotvorného Co získávají své specifické
vlastnosti, které umožňují jejich nasazení při obrábění ocelí, ocelí na odlitky a
těžkoobrobitelných materiálů.
Oproti ostatním materiálům mají poměrně nízkou odolnost proti opotřebení (kterou je možno
zvýšit povlakováním) a vysokou houževnatost. Nejčastěji se využívají pro výrobu rotačních
nástrojů, jako jsou výstružníky, vrtáky a frézy, dále pro výrobu speciálních tvarových nástrojů,
protahovacím trnům a díky své houževnatosti pro nástroje vystavované přerušovaným řezům.
V současné době se nástroje z rychlořezných ocelí používají v podstatě jen na specifické
operace, které jejich použití vyžadují. Např. v porovnání s nástroji ze slinutých karbidů je
objem využití rychlořezné oceli cca 20 %.
Rychlořezné oceli vyrobené práškovou metalurgií
V současné době nachází nástroje vyrobené z tohoto materiálu čím dál širší uplatnění. Oproti
běžným RO mají tyto materiály řadu výhod. Díky rychlému tuhnutí atomizovaného prášku se
omezuje segregace, vytváří se velmi jemná struktura a velmi jemné rozložení karbidů i
nekovových vměsků. Zlepšuje se houževnatost, rozměrová stálost a také řezivost nástrojů
z těchto materiálů.
8
Z praktického hlediska v sobě kombinují otěruzdornost slinutých karbidů s houževnatostí RO.
Používají se na výrobu rotačních nástrojů (vrtáky, frézy, závitníky), ale i výměnných břitových
destiček. Díky svým vlastnostem nacházejí své uplatnění na strojích s nižší tuhostí a při
obrábění těžkoobrobitelných materiálů.
Slinuté karbidy
Slinuté karbidy (SK) jsou výsledkem spékání různých karbidů a kovového pojiva. Mezi
nejdůležitější karbidy patří karbid wolframu (WC), titanu (TiC), tantalu (TaC) a niobu (NbC).
Jako pojivo se používají kovy ze skupiny železa, nejčastěji kobalt (Co).
Objemové množství jednotlivých karbidů a také pojiva ovlivňuje výsledné mechanické
vlastnosti, jako jsou tvrdost a houževnatost.
Díky své tvrdosti se dají SK upravovat pouze broušením, elektroerozivním obráběním a
lapováním.
První nástroje byly konstruovány tak, že se do držáku z oceli pájela břitová destička ze SK.
V polovině 50. let minulého století se objevily první držáky s mechanicky upevněnou VBD
(VBD – výměnná břitová destička). Mechanické upínání umožnilo mimo jiné využití dalších
materiálů nevhodných k pájení (cermet, keramika). Hovoří se tak o první revoluci
v novodobých dějinách vývoje řezných nástrojů. Tou druhou se později stal objev a rychlý
rozvoj povlakovacích technologií.
Obr. 1 (fotobanka)
Rozdělení slinutých karbidů
Slinuté karbidy se rozdělují do skupin podle obráběného materiálu, pro který jsou určeny:
Skupina
P
M
K
N
S
H
01
01
01
01
01
01
05
05
05
05
05
05
10
10
10
10
10
10
15
15
15
15
15
15
Podskupina
20 25 30 35 40 45 50
20 25 30 35 40
20 25 30 35 40
20 25 30
20 25 30
20 25 30
Každá skupina je označena písmenem a odpovídající barvou.
P – pro obrábění železných kovů s dlouhou třískou (uhlíkové a slitinové oceli, feritické
korozivzdorné oceli)
M – pro obrábění železných kovů s dlouhou nebo krátkou třískou (lité oceli, austenitické
korozivzdorné oceli, tvárné litiny)
K – pro obrábění železných kovů s krátkou třískou (šedé litiny, neželezné slitiny, nekovové
materiály)
N – pro obrábění neželezných slitin na bázi hliníku, hořčíku nebo mědi, pro obrábění plastů,
kompozitů a dřeva
S – pro obrábění slitin titanu, žáropevných slitin na bázi niklu, kobaltu nebo železa
H – pro obrábění zušlechtěných a kalených ocelí a obrábění tvrzených slitin
S rostoucím číslem podskupiny roste obsah pojicího kovu, roste houževnatost a pevnost
v ohybu, klesá tvrdost a otěruvzdornost, klesá doporučená řezná rychlost a roste rychlost
posuvu a průřez odebrané třísky.
9
Povlakovanéslinutékarbidy
Povlakování je významnou metodou zlepšení vlastností nástrojů ze SK (a i dalších materiálů).
Základním požadavkem kladeným na nástroje ze SK je vysoká otěruvzdornost spolu s vysokou
houževnatostí. Ideální by byl takový nástroj, který by měl otěruvzdorný povrch a houževnaté
jádro. Toho lze částečně dosáhnout nanesením tvrdého povlaku (např. karbidu titanu TiC,
nitridu titanu TiN, oxidu hlinitého Al2O3 atd.) Povlaky mohou být jedno nebo vícevrstvé,
s jedním nebo více komponenty.
Jednovrstvé povlaky jsou nejčastěji tvořeny TiC nebo TiCN, případně TiN.
Vícevrstvé povlaky jsou tvořeny dvěma, třemi nebo více vrstvami. První vrstva má zpravidla
dobrou přilnavost na základní materiál, další vrstvy mají vysokou odolnost proti opotřebení.
Povlakované SK jsou v současné době nejrozšířenějším materiálem obráběcích nástrojů. Díky
svým vlastnostem jsou použitelné pro obrábění většiny strojírenských materiálů včetně
těžkoobrobitelných. Povlakované SK jsou aplikovány jako VBD nebo monolitní nástroje pro
soustružení, frézování a vrtání a mnoho dalších nástrojů.
Obr. 2 (fotobanka)
Cermety
Slovo cermet vzniklo kombinací slov „CERamics“ (keramika) a „METal“ (kov). Název
napovídá, že mechanické vlastnosti těchto materiálů by měly kombinovat tvrdost mechaniky a
houževnatost kovů. V praxi je tomu tak jen částečně.
Vývoj těchto materiálů probíhal hlavně v Japonsku jako důsledek nedostatku wolframu, který
je hlavní surovinou pro výrobu slinutých karbidů. Na rozdíl od slinutých karbidů tvoří tvrdou
fázi cermetů hlavně TiC, TiN, Mo2C (případně jejich kombinace). Jako pojivo se používá Ni,
Mo nebo Co. Stejně jako karbidy se cermety vyrábí spékáním.
Díky svým vlastnostem snesou vyšší řezné rychlosti než SK, zároveň jsou však křehčí.
Z tohoto důvodu se používají hlavně na dokončovací operace. Dodávají se hlavně ve formě
povlakovaných i nepovlakovaných VBD pro soustružení a frézování.
Obr. 3 (fotobanka)
Řezná keramika
Proces výroby VBD z řezné keramiky je velmi podobný procesu výroby VBD ze slinutých
karbidů nebo cermetů. Rozdíl je v tom, že tento materiál neobsahuje pojivo. To výrobu
znesnadňuje a klade vysoké nároky na výrobní technologii.
Řezné nástroje z řezné keramiky využívají následující vlastnosti tohoto materiálu:
− vysoká tvrdost
− odolnost proti mechanickému namáhání
− odolnost proti působení vysokých teplot
− odolnost proti opotřebení
− vysoká trvanlivost a řezivost
− odolnost proti korozi a chemickým vlivům
− nízká měrná hmotnost
− dostupnost základních surovin
− ekologická nezávadnost
− příznivá cena
Pro rozdělení a značení řezné keramiky neexistuje konkrétní norma, jak je tomu např. u
slinutých karbidů. Obecně se používá následující rozdělení:
− na bázi oxidu hlinitého (Al2O3)
− čistá (Al2O3)
10
− polosměsná (Al2O3 + ZrO2)
− směsná (Al2O3 + TiC)
− na bázi nitridu křemíku (Si4N4)
Prakticky všechny druhy keramiky lze vyrábět ve formě vyztužené vlákny – tzv. Whiskery
(SiC nebo Si3N4) a povlakované na bázi CVD nebo PVD, což ještě rozšiřuje aplikační pole
tohoto materiálu. Z původního soustružení litiny se rozšířilo na obrábění (soustružení i
frézování) prakticky všech materiálů na bázi železa (včetně ocelí a superslitin), a to i za
přerušovaného řezu.
Polykrystalický diamant
Polykrystalický diamnt (PKD) má formu jednotlivých krystalů spojených do kompaktního
tělesa pomocí různých druhů pojiv. Protože má diamant poměrně nízkou teplotní stálost (při
dosažení teplot nad 650° C se mění na grafit), nemůže být používán na obrábění litiny a oceli.
Při nadměrném ohřevu by docházelo k silné difuzi (rozptylování částic) mezi nástrojem a
obráběným materiálem, a tím i k rychlému opotřebení zejména na čele nástroje.
Svoje uplatnění tak diamant nachází hlavně při obrábění hliníkových slitin (soustružení i
frézování – v některých případech je možno dosáhnout řezné rychlosti přesahující i 5000
m/min) zejména s vysokým obsahem křemíku, který má na nástroj velmi silný abrazivní
účinek. Často je používán i na obrábění slitin mědi (bronzu, mosazi), kompozitů vyztužených
různými vlákny (skelná, uhlíková, kevlarová, polyetylenová atd.) titanu a jeho slitin, keramiky,
grafitu a tvrdých přírodních materiálů (žula, mramor apod.)
Při obrábění diamantovými nástroji je možno použít chlazení běžnými emulzemi, je však
požadováno, aby byla kapalina dodávána pod vysokým tlakem. Vzhledem k možnostem
diamantových nástrojů (vysoké řezné rychlosti) jsou kladeny vysoké požadavky také na
obráběcí stroj (výkon a tuhost) a možnost odvodu třísek.
Diamant se pro obrábění používá také v monokrystalické formě (hlavně na speciální aplikace)
nebo ve formě povlaků.
Obr. 4 (fotobanka)
Kubický nitrid boru
Kubický nitrid boru se používá pro soustružení a frézování kalených ocelí i tvrzených litin, kde
s výhodou nahrazují dokončovací operace broušení. Doporučená minimální tvrdost obráběného
materiálu je kolem 45 HRC, obrábění měkčích materiálů je vzhledem k vyšší ceně nástroje
neekonomické.
Proces výroby VBD z CBN (analogicky platí i pro PKD) se skládá z následujících operací:
• příprava buňky pro syntézu monokrystalů
• syntéza monokrystalů
• slinování tělesa
• rozřezání tělesa na segmenty požadovaného tvaru
• pájení segmentů na VBD
• broušení
Obr. 5 (fotobanka)
11
2.Slinování
1.Příprava buňky
3.Řezání
Tlak
cBN
cBN
cBN
Pojivo
Slinovaná
Podložka ze SK
Řezací drát
buňka
Podložka ze SK
Tlak
4.Pájení
5.Broušení
Podložka ze SK
Pájka
Obecné použití jednotlivých nástrojových materiálů podle materiálů obrobku:
Materiál nástroje
Rychlořezné oceli
Slinuté karbidy
Cermety
Řezná keramika
Polykrystalický diamant
Kubický nitrid boru
Materiál obrobku dle
klasifikace ISO
P M K N S H
o o o o o x
o o o o o o
o o o x x x
x x o x o o
x x x o o x
x x o x x o
Výrobní postup výměnných břitových destiček
Výrobní postup
Polotovarem pro spékání jsou práškové hmoty, jež jsou formovány tak, aby se docílilo co
největší soudržnosti částic prášku. Proto v práškové metalurgii nesmí velikost zrna překročit
0,60 mm. Předem připravený výlisek je během tepelného zpracování v rozmezí tavicí teploty
zhuštěn a vytvrzen. Proces spékání tvoří tři na sebe navazující fáze, během nichž dochází ke
značnému zmenšení pórovitosti a objemu mřížky. V první fázi dojde ke zhuštění mřížky, v
druhé se pak výrazně sníží pórovitost výlisku. Ve třetí fázi dochází k vytvoření sintrovacích
vazeb, jež vznikají za přispění povrchové difuze mezi práškovými částicemi. Tím získává
spékaný výlisek pevnost.
12
Spékání
Spékání neboli sintrování či slinutí je metoda výroby předmětů z práškových hmot jejich
zahřátím na vysokou teplotu, avšak pod jejich teplotu tání, přičemž dochází k vzájemnému
splynutí práškových částic. Při tomto procesu, který probíhá ve vakuové peci, dochází k
přetváření tvarových dílů.
Spékání se tradičně používá pro výrobu keramických předmětů a své moderní využití našlo v
práškové metalurgii.
Proces výroby VBD
Prášek
Povlakování
Míchání
Honování
Sušení
Lisování
Broušení
Slinování
Snižování velikosti zrna
Jednou z technik zlepšování mechanických vlastností materiálů, jako jsou slinuté karbidy,
cermet nebo keramika, je snižování velikosti zrna tvrdých strukturních složek. Materiály
s jemným zrnem vykazují obecně vyšší tvrdost, lomovou houževnatost a pevnost v pohybu, což
se pozitivně projeví na řezivosti a životnosti nástrojů vyrobených z těchto materiálů. V praxi se
pak setkáváme např. s mikrozrnným nebo sub-mikrozrnným slinutým karbidem.
13
Použitá literatura:
[1] HUMÁR, A. Materiály pro řezné nástroje. Odborné publikace. Odborné publikace. Praha:
MM publishing s.r.o., 2008. 235 s. ISBN: 978-80-254-2250- 2.
[2] ZAJAC, Jozef; JURKO, Jozef; ČEP, Robert. Top trendy v obrábaní, II. časť – Nástrojové
materiály. Žilina : Media/ST, s.r.o Žilina, 2006. 193 s. ISBN 80–968954–2–7.
14
Vydal:
Střední průmyslová škola a Obchodní akademie Uherský Brod
www.spsoa-ub.cz
Uherský Brod, červen 2012
Vytvořeno v rámci projektu Centrum vzdělávání pedagogů odborných škol,
reg. č. CZ.1.07/1.3.09/03.0017
Podpořeno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České
republiky prostřednictvím Operačního programu Vzdělávání pro
konkurenceschopnost
15
Download

stažení - Střední průmyslová škola a obchodní akademie