W obróbce CNC, płytki skrawające są jednym z kluczowych elementów, które decydują o efektywności i precyzji procesu. Poznanie różnych typów płytek, ich zastosowania, i specyfikacji jest niezbędne dla każdego operatora maszyn CNC. Zapraszamy do zapoznania się z poniższym poradnikiem, który pomoże rozwinąć ten temat.
Jakie są rodzaje płytek skrawających?
Płytki skrawające dzielą się na różne typy. Niniejszy podział dotyczy w szczególności materiału, z którego są wykonane, kształtu, wymiarów i zastosowań. Najczęściej można wymienić płytki do toczenia, płytki do toczenia rowków, płytki do skrawania twardych materiałów, a także płytki do toczenia gwintów. Ponadto, płytki skrawające są dostępne w wielu kolorach, co pomaga w ich identyfikacji.
Płytki skrawające do toczenia i rowków
Płytki do toczenia są jednym z najbardziej uniwersalnych typów płytek skrawających. Wykorzystuje się je w różnych procesach toczenia, takich jak:
- toczenie zewnętrzne,
- wewnętrzne,
- końcówkowe czy rowkowanie.
Płytki do toczenia rowków są specjalnie zaprojektowane do wykonania precyzyjnych rowków na obrabianych częściach. Ich specjalna geometria pozwala na precyzyjne wykonywanie tego typu operacji skrawających.
Płytki skrawające do twardych materiałów
Dla twardych materiałów, takich jak stal nierdzewna, tytan czy superstopów, płytki skrawające mają specjalne pokrycie i geometrię, które pomagają zredukować siły skrawania i zwiększyć żywotność narzędzi.
Oznaczenia płytek skrawających
Oznaczenia płytek skrawających są niezbędne do ich właściwego doboru w konkretnym procesie skrawania. Oznaczenia te są zgodne z normą ISO i zawierają informacje na temat kształtu, wymiarów, rodzaju i kątów skrawania płytki. Na przykład, oznaczenie "CNMG 120408" mówi, że płytki mają kształt rombu, 80 stopni kąta, średnicę 12.7 mm i grubość 4.76 mm.
Geometria Płytek Skrawających
Geometria płytki skrawającej ma kluczowe znaczenie dla jakości i efektywności procesu skrawania. W geometrii płytki skrawającej uwzględnia się takie aspekty jak:
- kształt płytki,
- kąt przystawienia,
- kąt zaostrzenia,
- kąt odchylenia.
Wybór odpowiedniej geometrii zależy od wielu czynników, takich jak:
- rodzaj obrabianego materiału,
- rodzaj operacji skrawającej,
- parametry skrawania.
Płytka wieloostrzowa
Płytki wieloostrzowe to specjalny typ płytek skrawających, które mają więcej niż jedno ostrze skrawające na jednej płytce. Płytki wieloostrzowe mogą być używane w:
- nożach tokarskich,
- głowicach frezarskich,
- innych narzędziach, gdzie wielokrotne skrawanie jest potrzebne.
Wieloostrzowe narzędzia skrawające są zrobione z węglika spiekanego. Używa się ich do przetwarzania różnych metali i stopów. Materiał, z którego są wykonane jest trwały i odporny na wysokie temperatury. Często pokryte są dodatkowymi warstwami, zwiększającymi ich wydajność i trwałość. Rodzaje tych narzędzi zależą od kształtu (np. kwadratowe, trójkątne) i są one dostępne w różnych rozmiarach (zgodnie z normami ISO). W zależności od potrzeb, można je odwracać aby wykorzystać wszystkie krawędzie skrawające. W przypadku pokrycia ich CVD stosowane są do frezowania, toczenia stali w trudnych warunkach (NTP - 35), bądź obróbki żeliwa szarego (NTK - 25). Płytki, które pokryto metodą PVD mają zastosowanie do nacinana stali klasycznej oraz nierdzewnej (N-435), bądź obróbki tych stali oraz materiałów, które są utwardzone powierzchniowo (N-250).
Jakie czynniki wziąć pod uwagę przy wyborze płytki skrawającej?
Dobór płytek skrawających jest krytycznym czynnikiem decydującym o sukcesie każdego procesu skrawania. Przy wyborze płytki skrawającej, należy wziąć pod uwagę takie czynniki jak:
- rodzaj obrabianego materiału,
- typ operacji skrawającej,
- parametry skrawania,
- wymagania dotyczące jakości powierzchni.
Dlatego, zrozumienie oznaczeń płytek skrawających są kluczowe do właściwego doboru płytki. Typowy warsztat CNC może zużywać tysiące wkładek skrawających rocznie. Operator może codziennie używać wielu płytek skrawających, nie zastanawiając się zbytnio nad złożoną nauką stojącą za nimi.
Rodzaje płytek skrawających
W CNC (Computer Numerical Control) istnieje wiele rodzajów płytek skrawających, z których każda ma swoje specyficzne zastosowanie w obróbce różnych materiałów. Poniżej przedstawiamy kilka popularnych rodzajów:
- Płytki węglikowe: To najczęściej stosowane płytki skrawające. Są wykonane z węglików spiekanych, które są bardzo twarde i odporne na zużycie. Płytki węglikowe są skuteczne w obróbce materiałów takich jak stal, żeliwo, stop aluminium i tworzywa sztuczne. Płytki wykonane z tego materiału cechuje odporność do 100 stopni.
- Płytki ceramiczne: Charakteryzują się wysoką twardością, odpornością na wysokie temperatury i chemiczne czynniki środowiskowe. Płytki ceramiczne są często stosowane do obróbki metalu, zwłaszcza podczas ciężkiego skrawania i obróbki na wysokich prędkościach. Tego rodzaju płytki są odporne na temperatury do 1200 stopni.
- Płytki PCD: PCD (Polikrystaliczny Diament) to płytki skrawające wykonane z sztucznego diamentu, który jest najtwardszym znanym materiałem. Płytki PCD są wykorzystywane głównie do obróbki kompozytów, tworzyw sztucznych, aluminium, miedzi i innych materiałów o wysokiej przewodności cieplnej.
- Płytki HSS: HSS (High-Speed Steel) to stal o wysokiej zawartości węgla, chromu, wanadu i molibdenu. Płytki HSS są stosowane do obróbki metali przy wyższych prędkościach skrawania. Są bardziej elastyczne niż płytki węglikowe, ale mniej odporne na zużycie.
Warto pamiętać, że dobór odpowiedniej płytki skrawającej zależy od rodzaju materiału, który ma być obrabiany, prędkości skrawania, głębokości skrawania i innych czynników. Odpowiednio wykwalifikowany operator CNC lub inżynier obróbki metali będzie w stanie doradzić najlepszy rodzaj płytki skrawającej dla konkretnego zadania.
Oznaczenie płytek skrawających - ISO
Międzynarodowe normy dotyczące wyboru płytek skrawających w CNC (komputerowo sterowanych maszynach do obróbki) są istotne do tego, by zapewnić optymalne, bezpieczne i efektywne działania skrawające. ISO (Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna) definiuje takie normy.Kody ISO dla płytek skrawających pomagają zidentyfikować ich kształt, kąt, wielkość itd. Wybór odpowiedniej płytki skrawającej jest kluczowy dla efektywności procesu obróbki CNC, a zrozumienie i stosowanie się do międzynarodowych norm ISO może przyczynić się do optymalizacji tego procesu. Kod ISO może mieć do dwunastu symboli. Siedem pierwszych jest obowiązkowych. Ósmy i dziewiąty to dodatkowe informacje, które można dodać, jeśli są potrzebne. Od dziesiątego do dwunastego symbolu rozpoczynają się dodatkowe informacje o producencie. Są one dodawane do kodu ISO za pomocą specjalnego znaku.
Co one oznaczają w praktyce? Siedem obowiązkowych symboli mówi o kształcie płytki lub kącie nachylenia, a także o innych podstawowych cechach płytki. Każdy symbol jest literą, bądź cyfrą która jednoznacznie identyfikuje daną płytkę. Istnieją specjalne tabele według normy DIN4983, które pokazują, co oznacza każda litera w kodzie. Dodatkowe informacje o producencie są zapisane po specjalnym znaku. W zależności od firmy, mogą one mówić o szerokości krawędzi, kącie krawędzi, materiale skrawającym, czy kształcie łamacza wióra. Więcej szczegółowych informacji odnośnie poszczególnych ISO znajdziesz -> tutaj.
Rola geometrii płytki
Gdy rozmawiamy o geometrii płytki skrawającej, większość firm tworzących narzędzia od razu skupia się na makrogeometrii, czyli na fizycznym kształcie płytki. Niemniej jednak, coraz więcej uwagi zwraca się na szybko rozwijającą się dziedzinę badań, czyli optymalizację mikrogeometrii krawędzi skrawającej płytki.Na poziomie makro, optymalizacja geometrii płytki skupia się głównie na stworzeniu najbardziej efektywnego kształtu do kontroli wiórów. W zależności od materiału obrabianego i metody obróbki, używanie różnych kształtów i kątów płytek może dać najlepsze rezultaty w kwestii łamania i usuwania wiórów z obszaru skrawania. Projektowanie i optymalizowanie makrogeometrii płytek to już dość zaawansowany obszar technologii, dobrze opanowany przez większość głównych producentów narzędzi skrawających. W praktyce jednak dopiero ostatnie lata przyniosły rozwój technologii do punktu, w którym możliwe jest kontrolowanie mikroskopijnej geometrii płytki. Wykorzystując zaawansowane techniki obróbki, na powierzchni skrawającej płytki można utworzyć krawędzie skrawające o kształcie okrągłym, owalnym czy skośnym, a nawet wprowadzić drobne fazki lub rowki. Dzięki wykorzystaniu różnych nowatorskich technologii, możliwe jest wygładzanie i dokładne mierzenie ostrza na poziomie mikroskopowym, co znacząco poprawiło żywotność i stabilność obróbki ostrza. Można spodziewać się, że dalsze postępy technologiczne przyczynią się do dalszego rozwoju tej dziedziny i przyniosą jeszcze bardziej znaczące rezultaty.
Jak wybrać najlepszą płytkę skrawającą?
Wybór odpowiedniej płytki skrawającej jest kluczowy dla optymalnej wydajności obróbki CNC. Płytki skrawające, pomimo swojej niewielkiej wielkości, mają ogromny wpływ na jakość końcowego produktu, szybkość obróbki i żywotność narzędzi. Na co zatem zwrócić szczególną uwagę?
Typ obróbki
Pierwszym krokiem wyboru płytki jest zrozumienie procesu obróbki, który ma być wykonany. Będziesz frezować, toczyć, wiercić czy wykonywać inny rodzaj obróbki? Każdy z tych procesów wymaga innego rodzaju płytki skrawającej . Przyjrzyjmy się bliżej niektórym z nich:
Frezowanie - Frezowanie to proces obróbki, który polega na usuwaniu materiału poprzez obracanie narzędzia z wieloma ostrzami, zwanego frezem. W zależności od operacji frezarskiej, może być wymagany inny rodzaj płytki. Na przykład, płytki skrawające z mikroziarnistego węglika spiekanego są często używane do frezowania z powodu ich wytrzymałości na złamanie i odporności na zużycie.
Toczenie - Toczenie to obróbka, w której materiał obrabiany obraca się, a płytka skrawająca porusza się liniowo, usuwając materiał. Typowe płytki do toczenia mają trójkątny lub rombowy kształt, z różnymi kątami nachylenia na powierzchniach. Materiał płytki do toczenia zależy od rodzaju materiału obrabianego. Na przykład, do toczenia stali nierdzewnej często używa się płytek z węglika spiekanego z powłoką.
Wiercenie - polega na tworzeniu okrągłych otworów w materiale. Przy wyborze płytki do wiercenia ważne jest, aby wziąć pod uwagę twardość i wytrzymałość materiału obrabianego. Płytki z twardego metalu, takiego jak węglik spiekany, są często wybierane do wiercenia materiałów twardych i wytrzymałych.
Identyfikacja materiału do obróbki
Następnym krokiem jest identyfikacja materiału, który ma być obrabiany. Różne materiały, takie jak stal, aluminium, tytan czy tworzywa sztuczne, mają różne właściwości i wymagają zastosowania odpowiednich płytek skrawających.
Dobór odpowiedniego kształtu i wielkości płytki
Kształt i wielkość płytki powinny być dobrane w zależności od typu obróbki i maszyny CNC. Płytki skrawające występują w wielu kształtach, takich jak kwadrat, diament, trójkąt czy okrąg. Kształt i wielkość płytki wpływają na jakość obróbki i trwałość płytki.
Wybór odpowiedniego materiału płytki
Materiał płytki jest jednym z najważniejszych czynników, który należy wziąć pod uwagę. Płytki skrawające mogą być wykonane z różnych materiałów, takich jak węgliki spiekane, ceramika, diamenty polikrystaliczne (PCD) i inne. Wybór materiału płytki powinien być uzależniony od materiału obrabianego i wymagań dotyczących wydajności.
Wybór odpowiedniej powłoki
Powłoka płytki skrawającej może poprawić jej wydajność i trwałość. Istnieją różne rodzaje powłok, takie jak TiN (azotek tytanu), TiCN (węglik azotek tytanu) czy Al2O3 (tlenek glinu). Powłoki te zwiększają twardość płytki, poprawiają odporność na zużycie i temperaturę.
Wykorzystanie norm ISO
Międzynarodowa Organizacja Normalizacyjna (ISO) opracowała normy do klasyfikowania płytek skrawających. Norma ISO dla płytek skrawających pomaga operatorom zrozumieć charakterystyki płytki, takie jak kształt, rozmiar, mocowanie, właściwości materiału i powłokę. Więcej o tym pisaliśmy powyżej.
Konsultacje z producentem narzędzi
Wiele firm produkujących narzędzia skrawające oferuje wsparcie techniczne i doradztwo w zakresie doboru płytek skrawających. Nie bój się skorzystać z tych zasobów. Eksperci z tych firm mają dogłębną wiedzę o swoich produktach i mogą pomóc Ci dokonać najlepszego wyboru.
Eksperymentuj i optymalizuj
Nawet po dokonaniu początkowego wyboru płytki powinieneś analizować jej użycie w praktyce. Obróbka CNC to proces ciągłego doskonalenia i optymalizacji. Przeprowadzaj testy, zbieraj dane i dostosuj swój wybór na podstawie rzeczywistych wyników. Może okazać się, że różne płytki są najlepsze dla różnych zastosowań lub warunków obróbki, którą przeprowadzasz.
Uwagi końcowe
Kiedy wybierasz płytkę skrawającą musisz pamiętać, że nie wszystko w niej widać od razu. Bez przetestowania płytki w pracy ciężko jest powiedzieć, która jest dobra, a która nie. Wybierając tanią płytkę tylko dlatego, że wygląda podobnie do innej, możemy zwiększyć koszty obróbki w przyszłości. Jeśli nie jesteś pewny, jaki rodzaj płytki wybrać, warto skonsultować się z specjalistami od tego rodzaju narzędzi. Istnieją też pewne podstawowe zasady, które pomogą Ci zawęzić wybór. Większość producentów nadaje swoim płytkom numery, które mówią o ich właściwościach. Aby znaleźć płytki, które są Ci potrzebne, zacznij od analizy katalogu. Na koniec, jeśli twoja płytka nie skrawa tak, jak powinna, są pewne rzeczy, na które możesz zwrócić uwagę, żeby znaleźć rozwiązanie tego problemu. Przyjrzenie się krawędzi płytki przez szkło powiększające może ujawnić przyczynę wadliwego skrawania. Jeśli zauważysz, że krawędź jest mocno zużyta lub trochę wygięta, to znak, że płyta jest za miękka i powinieneś wybrać twardszą. Jeśli natomiast na krawędzi płytki brakuje kawałków, to prawdopodobnie powinieneś wybrać płytkę, która jest mniej twarda, ale bardziej elastyczna. Dzięki powyższym informacjom możesz podejmować decyzje, które poprawią wydajność procesu obróbki i zmniejszą jej koszty.