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).
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
