23 października 2021


W ostatnim czasie obserwowany jest intensywny rozwój materiałów oraz precyzyjnych, wydajnych i opłacalnych sposobów ich kształtowania. Coraz powszechniej znajduje zastosowanie w przemyśle obróbka wiórowa z dużymi prędkościami skrawania (HSC - High Speed Cutting), z dużą wydajnością (HPC - High Performance Cutting), w stanie twardym (HC – Hard Cutting), jak również na sucho (Dry machining) lub z minimalną ilością cieczy obróbkowej (MQL – Minimum Quantity Lubrication), co prowadzi nie tylko do zmniejszania kosztów wytwarzania wyrobów i polepszania ich jakości użytkowej, ale także w wielu przypadkach do polepszania ochrony środowiska.

Kazimierz Czechowski, Iwona Wronska

Obróbka na sucho materiałów w stanie twardym posiada m.in. następujące zalety [1-4]:

  • umożliwia zmniejszenie energochłonności operacji (energia skrawania na jednostkę objętości jest kilkanaście razy większa przy szlifowaniu niż przy toczeniu),
  • pozwala na uzyskanie korzystnych właściwości fizycznych warstwy wierzchniej (przy zapewnieniu jej właściwości geometrycznych porównywalnych do uzyskiwanych po szlifowaniu),
  • umożliwia kształtowanie złożonych zarysów w jednym zamocowaniu,
  • poprawia ekologiczność obróbki poprzez wyeliminowanie stosowania cieczy obróbkowej (a przy zastąpieniu szlifowania także wyeliminowanie usuwania szlamu szlifierskiego),
  • pozwala wyeliminować niektóre operacje w stanie miękkim oraz niekorzystne efekty obróbki cieplnej półfabrykatów o złożonych kształtach (formy, matryce itp.),
  • umożliwia realizowanie obróbki kompletnej (kilka operacji w jednym zamocowaniu, np. toczenie, wiercenie i frezowanie na jednej obrabiarce CNC), itd.

Dla realizacji obróbki na sucho materiałów w stanie twardym (45-70 HRC) niezbędne jest stosowanie na ostrza narzędzi wysokiej jakości materiałów ceramicznych, w tym supertwardych (rys. 1).

materialy_narzedziowe
Rys. 1 Orientacyjny dobór materiałów na ostrza narzędzi do toczenia w zależności od twardości materiału obrabianego; m.in. na podstawie lit. [5]


Do obróbki na sucho materiałów w stanie twardym najczęściej stosuje się:

  • ceramikę narzędziową (Tool Ceramics; rys. 2), najczęściej mieszaną (oznaczenie CM wg ISO 513:2004) na bazie Al2O3 z dodatkami TiC, TiN lub Ti(C,N), także z powłoką (oznaczenie CC wg ww. normy),
  • polikrystaliczny regularny azotek boru (PCBN – Polycrystalline Cubic Boron Nitride; rys. 3); oznaczenie BL (niska zawartość CBN), BH (wysoka zawartość CBN) lub BC (z powłoką) wg ISO 513:2004.

Podstawowe właściwości ww. materiałów ceramicznych, wykonywanych również w Instytucie Zaawansowanych Technologii Wytwarzania (IZTW), przedstawiono w tablicy 1.

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 3 (54) marzec 2012