Blog

A+ A A-

Kryterium doboru noża tokarskiego

  • Opublikowano w Blog
  • Ilość odsłon: 803

Generalnie na początku musimy wybrać typ noża ze względu na materiał ostrza pomiędzy grupami, które różnią się zasadniczo budową, klasą dokładności i poziomem cen. Do wyboru mamy:

  • noże z płytką lutowaną
  • noże ze stali szybkotnącej
  • noże składane na płytki wymienne

Na początku rozważymy kryterium ceny noży.

Noże z płytką lutowaną są najtańsze i te ceny wynoszą netto od 10 zł (dla trzonków 10x10) do ok. 100 zł (dla trzonków 40x40).

Noże ze stali szybkotnącej są droższe i w zależności od kształtu i wielkości kosztują netto odpowiednio od ok. 30 do nawet 200-250 zł.

Noże składane to już znacznie większy wydatek rzędu odpowiednio od ok. 80-100 zł do nawet 600-700 zł w przypadku dużych trzonków.

Drugim i najważniejszym kryterium jest kryterium skali produkcji i wynikający z tego jednostkowy koszt produktu. Okazuje się, że przy takim kryterium im większa skala produkcji tym maleje koszt jednostkowy produktu przy zastosowaniu noży składanych, a rośnie przy dwóch pozostałych grupach (częste ostrzenie, wymiana).

Trzecim ważnym jest kryterium dokładności wymiarowo-kształtowej otrzymanych produktów. Oczywiście zależy ona od całego układu: obrabiarka – oprawka – narzędzie. Tym niemniej można łatwo zauważyć, że w przypadku zastosowania noży składanych jest ona generalnie większa niż przy zastosowaniu noży z dwóch pozostałych grup. Szczególnie jest to zauważalne przy toczeniu gwintów, czy rowków. Noże z płytką lutowaną, czy też ze stali szybkotnącej mają bardzo ograniczony zakres typów gwintów (metryczne), a ich jakość daleko odbiega od tych wykonanych nożem składanym z płytką odpowiednią dla danego gwintu.

Kolejnym punktem jest kryterium rodzaju materiału skrawanego, jego twardość, wytrzymałość. Tutaj noże składane w pewnych zakresach są bezkonkurencyjne. Istnieją płytki skrawające, które potrafią skrawać materiały hartowane o twardościach ponad 60 HRC, podczas gdy noże ze stali szybkotnącej są przeznaczone raczej do nieulepszanych stali węglowych o twardości do 300HB, a wskaźnik wytrzymałości na rozciąganie do ok. 500 MPa. Te z płytką lutowaną mają trochę szerszy zakres zastosowania powiększony o stale stopowe, nierdzewne , trudno-skrawalne żeliwa, ale nie poradzą sobie ze stalą o twardości powyżej 40-45 HRC.

Jeszcze jednym jest kryterium przebiegu obróbki: ciągła lub przerywana. Tutaj musimy zastanowić się, czy jest to obróbka ciągła bez drgań i uderzeń, czy też odwrotnie na przykład przy toczeniu rury z otworami na powierzchni walcowej gdzie obróbka jest przerywana w miejscu takich otworów, albo rozpoczęcie toczenia na przekroju nie okrągłym. Płytki lutowane z węglików spiekanych w nożach są bardzo twarde, ale też bardzo kruche i narażone na pęknięcia w takiej obróbce. Bardzo dobrze natomiast radzą sobie w takim przypadku noże ze stali szybkotnącej. Przy nożach składanych można znaleźć taki gatunek węglika, który będzie wystarczająco twardy i jednocześnie wystarczająco elastyczny.

Na zakończenie pozostało nam określić kierunek toczenia, albo kierunek ostrza (prawy/lewy/neutralny).

Podsumowując wybieramy pomiędzy: małą skalą produkcji, robotami jednostkowych, remontowymi w stali węglowej i małej dokładności i wówczas na pewno wybierzemy najtańsze noże z płytką lutowaną. Na drugim biegunie są noże składane dla dokładnej produkcji seryjnej i masowej albo do wyjątkowo twardych materiałów. Rozwój technologii obróbki skrawaniem pokazuje coraz to szersze zastosowanie noży składanych i odwrotnie – malejące znaczenie noży ze stali szybkotnącej i noży z płytką lutowaną mimo ich znacząco niższej ceny.

 

Po wstępnym wyborze pojawiają się następne bardziej szczegółowe kryteria:

Noże tokarskie z lutowaną płytką z węglików spiekanych

noze tokarskie operacje

Najważniejszym z nich wydaje się kryterium kształtu powierzchni skrawanych. Mamy 13 modeli noży w zależności od kształtu części roboczej i kilka specjalizowanych (do rowków klinowych itp.) oznaczonych od ISO 1 do ISO 13 albo innym oznaczeniem dla noży specjalizowanych (NNPy dla noży do rowków klinowych ). Mamy 2 główne odmiany w każdym typie prawe i lewe. Musimy rozpoznać jaki jest nam potrzebny na podstawie operacji do wykonania.

Możemy zapoznać się w tym momencie z geometrią ostrza i jej wpływem na obróbkę.

Po wyborze kształtu przechodzimy do kryterium wielkości trzonka. Tutaj głównym czynnikiem determinującym ten wybór jest typ i wielkość maszyny na której będziemy pracować – a więc i wielkość imaka tokarskiego, ale też w przypadku wytaczania wielkość otworu początkowego, w którym zaczniemy tę operację.

Na zakończenie bierzemy pod uwagę kryterium rodzaju materiału skrawanego i mamy do wyboru 3 takie typy:; do stali stopowych (kolor niebieski noży), nierdzewnych( kolor żółty) i do żeliwa (kolor czerwony).

i kryterium przebiegu obróbki : ciągła – przerywana .W każdej powyższej grupie wyróżniamy następujące typy węglików oznaczonych:

  • S(P)10 ; S20 ; S30 w grupie noży do stali węglowej
  • M(U)10 ; M20 w grupie do stali stopowych
  • H(K)10 ; H20 w grupie do żeliwa

Węglik oznaczony 10 jest najbardziej twardy i jednocześnie kruchy, a ten o wyższej liczbie bardziej elastyczny przy stosunkowo mniejszej twardości (ale dalej są to twardości rzędu 1000 HV)

Podsumowując , najbardziej uniwersalne i najczęściej kupowane są noże ISO1 , ISO3 do obróbki zewnętrznej oraz ISO8, ISO9 do wewnętrznej.

 

Noże ze stali szybkotnącej

Gdy już wybraliśmy ten typ noża pojawiają się następne kryteria wyboru.

Najważniejszym z nich wydaje się kryterium kształtu powierzchni skrawanych. Mamy podobnie jak przy nożach z płytką lutowaną 13 modeli noży w zależności od kształtu części roboczej (czyli geometrii płaszczyzn ostrza) i kilka specjalizowanych (np. dłutownicze) oznaczonych kodem literowym pochodzącym z czasów polskich norm PN.

noze tokarskie operacje

Kształty tych noży są niemal identyczne jak odpowiedniki noży z płytką lutowaną. Dla przykładu nóż z płytką lutowaną ISO 1-R odpowiada nożowi NNZa (ten sam kąt przystawienia)

Po wyborze kształtu przechodzimy do kryterium wielkości trzonka. Tutaj głównym czynnikiem determinującym ten wybór jest typ i wielkość maszyny na której będziemy pracować, a więc i wielkość imaka tokarskiego, ale też też w przypadku wytaczania wielkość otworu początkowego w którym zaczniemy tę operację.

Noże ze stali szybkotnącej, jak już wspomniano, dobrze sobie radzą z obróbką przerywaną, znacznie lepiej niż te z płytką lutowaną, ale mają też swoje poważne ograniczenia. Odpowiednio zahartowana stal szybkotnąca (SW7M , SK5) ma twardość max ok. 65 HRC. Tak więc zakres zastosowania jest mniejszy. Obejmuje raczej stale węglowe w stanie nieulepszonym do ok. 30HRC (300HB). Dopiero tak znaczna różnica pomiędzy twardością ostrza, a twardością materiału pozwala na prawidłową realizację procesu skrawania.

 

Noże składane na płytki wymienne

Jeżeli zdecydowaliśmy się na taki typ noża czeka nas znacznie trudniejsze zadanie wyboru spośród setek typów w wielu opcjach wymiarowych na płytki rozmaitego kształtu.

Na podstawie naszego katalogu widzimy jak bogata jest oferta tylko jednego polskiego producenta. A takich jest wielu na świecie i prześcigają się w tworzeniu nowych modeli. Aby uporządkować dobór płytek do noży znormalizowano ich kształty i wielkości. Znormalizowano także kształty noży – szczególnie ich części roboczej. Tak więc nóż o takim samym oznaczeniu od różnych producentów ma na pewno ten sam kształt powierzchni roboczej – te same kąty ostrza, ale też trzeba pamiętać, że nie jest identyczny, co oznacza, że np. akcesoria do noża typu: płytka podporowa, śruby mocujące nie są kompatybilne pomiędzy nożami o taki samym oznaczeniu od różnych producentów.

Podobnie jak przy innych typach najważniejszym i pierwszym jest kryterium kształtu części roboczej. W tym przypadku taki kształt tworzy zestaw nóż+płytka i wybór obu elementów jest równie ważny. Mając świadomość jakie operacje (na jakim przedmiocie) mamy wykonać, dobieramy odpowiedni kształt noża. Zwróćmy uwagę na podawany kąt przystawienia przy każdym typie, od niego zależy ostateczny kształt powierzchni obrabianych. Jednocześnie należy zauważyć, że wybierając konkretny kształt noża wybieramy też zgrubnie zastosowane płytki. Pamiętajmy, że płytki sześciokątne mają 6 krawędzi ostrza i 6 wierzchołków; czworoboczne 4; a te trójkątne tylko 3. Ma to oczywiście duży wpływ na żywotność takiej płytki. Oczywiście nieraz musimy użyć tej trójkątnej ze względu na specyficzny kształt pożądanych powierzchni po obróbce.

Powstało też kilka systemów mocowania płytki skrawającej do noża. Pamiętajmy o zasadzie, że im więcej elementów, tym więcej możliwości zużycia i system jest bardziej kosztowny.

Specyficznym rodzajem toczenia jest : rowkowanie na powierzchni zewnętrznej i wewnętrznej, przecinanie i gwintowanie. Stosowane tu noże i płytki stanowią odrębną grupę narzędzi nie podlegającą normalizacji. Producenci stworzyli na przykład całe systemy do rowkowania, przecinania składające się z kilku elementów: oprawki , listwy i umieszczonej w niej płytce. Również przy nożach i płytkach do gwintów spotykamy rozmaite autorskie rozwiązania różnych producentów. Szerzej zostało to omówione niżej.

Drugim kryterium, podobnie jak przy pozostałych typach jest kryterium wielkości trzonka i podobnie jak przy innych głównym czynnikiem determinującym ten wybór jest typ i wielkość maszyny na której będziemy pracować, a więc i wielkość imaka tokarskiego, ale też w przypadku wytaczania wielkość otworu początkowego, w którym zaczniemy tę operację.

Kolejnym kryterium jest dobór odpowiedniej płytki. Po wyborze kształtu noża, wybraliśmy jednocześnie pewną grupę płytek o konkretnym kształcie (trójkąt równoboczny, kwadrat itp.). Wybór noża narzuca też także ich wielkość. Każda płytka ma pewien charakterystyczny rozmiar, który podawany jest w jej oznaczeniu. Jest to umowna długość najdłuższego boku figury geometrycznej którą tworzy (dlatego umowna, że ten rozmiar dotyczy idealnego kształtu geometrycznego tej figury, a płytka w rzeczywistości ma zaokrąglone naroża, które zmniejszają rzeczywisty bok). Dla okrągłych jet to średnica.

Jest to dopiero początek procesu wyboru!

W tym miejscu przechodzimy do niemniej ważnego kryterium wyboru samej płytki: rodzaju materiału skrawanego. Nasz wybór jest trudny ze względu na olbrzymią różnorodność zarówno materiałów skrawanych jak i gatunków węglików spiekanych zastosowanych w płytce. To są specyficzne, nierzadko chronione patentem rozwiązania poszczególnych producentów.

Producenci płytek skrawających posługują się podziałem i dlatego też każda płytka ma opisane na opakowaniu zastosowanie w postaci np. P1-P3 ; M1-M3 (do stali nierdzewnych-kwasoodpornych) albo P1-P3 K1-K3 (do żeliwa) itd. Każda płytka z rozszerzonym zakresem zastosowania nadaje się też do zwykłej stali węglowej (P1-P3). To już duża pomoc dla użytkownika w procesie wyboru płytki. Pamiętajmy też o cenie płytki. Podobne płytki od różnych producentów mogą znacznie różnić się ceną i tak naprawdę długie używanie naprawdę pokazuje ich rzeczywistą wartość i cena niekoniecznie to odzwierciedla.

Niestety to nie wszystko, płytki skrawające mają charakterystyczny kształt powierzchni natarcia nazywany łamaczem wióra. To są drobne rowki które maja za zadanie rozczłonkowanie i odprowadzenie wiórów. Ich kształt powstał w wyniku długich, żmudnych badań naukowców i pozostaje nam wiara, że jest właściwy. On również jest dobierany według kryterium rodzaju materiału, ale też musi uwzględniać zależność pomiędzy średnicą toczenia, a posuwem w mm/obr.

W praktyce jednak ten problem został już załatwiony przez producentów, i tak wybierając gatunek węglika według kryterium rodzaju materiału, mamy już dobrany przez producenta najlepszy typ łamacza wióra, ale to jeszcze nie koniec wyboru, gdyż po zastosowaniu tego kryterium mamy nadal wiele płytek do wyboru z różnymi gatunkami węglika od różnych producentów.

Omówimy więc pokrótce różne aspekty tych gatunków.

Węglik spiekany powstaje w wyniku sprasowania pod olbrzymim ciśnieniem i w olbrzymiej temperaturze stopów węgla, wolframu, tytanu, kobaltu i kombinacji ich związków chemicznych.

Powstaje produkt o twardości rzędu: 1500-2000 HV według skali Vickersa (metoda Rockwella już nie obejmuje takich twardości – jej możliwości pomiaru to max ok. 70 HRC=800 HV). Dodatkowo taki produkt pokrywany jest cieniutką (kilkanaście mikronów) warstewką specjalnie stworzonych związków głównie tytanu i kobaltu. Taka warstwa ma ogromną wytrzymałość na ścieranie, co dodatkowo zwiększa parametry wytrzymałościowe płytki skrawającej.

 

Podsumowując im twardszy materiał skrawany, im ma lepsze parametry wytrzymałościowe, tym bardziej płytka musi być również twardsza i pokryta lepszą pod względem wytrzymałościowym powłoką, ale pamiętajmy, że taka płytka ma też znacznie większą żywotność, co jest ważnym czynnikiem w produkcji seryjnej i masowej, gdzie liczba tzw. przejść do stępienia płytki jest kluczowa dla kosztu jednostkowego produktu. Tak więc, często przy takiej produkcji używa się płytek o wysokich parametrach jakościowo-wytrzymałościowych pomimo tego, że obrabiany materiał nie jest tak wymagający pod tym względem.

Ostatnie lata przyniosły też nowe bardzo twarde gatunki materiału płytki: płytki ze stopów ceramicznych, płytki z tzw. polikrystalicznego diamentu - PKD, płytki z azotków boru - CBN. Ich twardość sięga 5000 HV i są przeznaczone głównie do obróbki materiałów hartowanych na ponad 60 HRC. Niestety ich wysoki koszt jak na dzisiejsze czasy (200-500zł/szt.) sprawia, że nie są powszechnie używane

 

Rowkowanie i przecinanie w procesie toczenia za pomocą narzędzi składanych

Rowkowanie i przecinanie to podobne rodzaje obróbki skrawaniem i używamy do nich tych samych narzędzi. Dla ułatwienia w dalszej części będzie używane pojęcie noże do rowkowania, które obejmuje również przecinanie. Wyjątki albo ograniczenia, gdy jednak dane narzędzie nie obejmuje tych dwóch zastosowań (albo obejmuje w węższym zakresie) będą opisane bardziej precyzyjnie. Zasadniczą zaletą w porównaniu do przecinaków ze stali szybkotnącej albo z płytką lutowaną jest mała szerokość cięcia w stosunku do głębokości. Stworzenie takich noży stało się możliwe dopiero w erze noży składanych i odpowiednich płytek skrawających. Noże ze stali szybkotnącej jak i te z płytką lutowaną nie są w stanie zapewnić takich parametrów.

Procesy te są nieco odrębnym od innych rodzajów toczenia. Dlatego też narzędzia używane do tego są nieco inne i nie podlegają normalizacji ISO. Różni producenci narzędzi stworzyli podobne noże, podobne systemy ale z racji braku normalizacji absolutnie nie są kompatybilne pomiędzy sobą i klient, który ma już jeden element systemu od jednego producenta musi kupić również i pozostałe od tego producenta. Wyjątki kompatybilności (które się zdarzają) potwierdzają tylko tę regułę. Przeanalizujmy dwa podstawowe typy.

Pierwszą grupą są noże do rowkowania o konstrukcji podobnej do innych noży tokarskich. Mają trzonek mocowany w tradycyjnym imaku oraz specjalnie ukształtowaną część roboczą. Do takich noży stosowane są specjalnie zaprojektowane płytki. Muszą one sprostać dużym obciążeniom przy małych rozmiarach, a też zapewnić wysoką dokładność. W naszym katalogu widzimy takie noże o symbolach GAR/L ; GSR/L ; GPR/L i GFR/L do rowkowania czołowego. Rowkowanie czołowe jest najbardziej skomplikowaną i trudną obróbką rowków i dlatego też narzędzia mają specyficzną konstrukcję. Niestety to powoduje, że są najbardziej kosztowne z całej grupy noży do rowkowania.

Drugą grupą są autorskie systemy różnych producentów składające się z bloku-oprawki narzędziowej, zamocowanej w nim listwy i odpowiedniej płytki skrawającej . To rozwiązanie jest oczywiście droższe, ale też bezkonkurencyjne przy przecinaniu większych średnic. Pierwsza grupa noży ma ograniczenie maksymalnego wymiaru wgłębienia danego noża w materiał, a tym samym określenie jaką maksymalną średnicę może przeciąć (ok. 40 mm). W systemach z listwą te wymiary są znacząco większe (nawet do 100 mm).

Mówimy o produktach jednego producenta. Na świecie są spotykane rozwiązania o większych zakresach.

 

Wielu producentów oferuje również inne ciekawe rozwiązanie tylko do rowkowania, oparte o płytki podobne do płytek do gwintowania i noże identyczne z tymi do gwintowania. Rozwiązanie to ma jednak spore ograniczenie – głębokość rowka. Budowa płytki pokazuje, że za pomocą tej metody jesteśmy w stanie wykonać rowki o głębokości do ok. 2 mm, a więc typowe rowki pod pierścienie SEGERA, albo pod pierścienie uszczelniające. Różnica pomiędzy taką płytką, a płytką do gwintowania jest taka że ostrze do gwintowania ma zarys gwintu, a do rowków, oczywiście zarys rowka.

 

Noże tokarskie składane do gwintów

Nacinanie gwintu zarówno zewnętrznego jak i wewnętrznego za pomocą noża tokarskiego składanego jest też dość specyficzną i wymagającą dokładności operacją. Płytka skrawająca musi mieć odpowiednio ukształtowane płaszczyzny przyłożenia uwzględniające kierunek ruchu posuwowego, a obrabiarka realizować precyzyjny ruch posuwowy. Pomimo braku tak jasnej normalizacji, jak przy nożach i płytkach do zwykłego toczenia, widać jednak duże podobieństwa i kompatybilność konstrukcji u różnych producentów.

Istnieje kilka typów takiej obróbki i służą do tego trochę różne płytki, ale najczęściej spotykane są noże z trójkątną płytką umieszczoną poziomo (oczywiście pod pewnym małym kątem natarcia do poziomu) w odpowiednio ukształtowanym gnieździe w nożu i o takim typie będzie mowa w dalszej części tego opisu. Inne typy – jako rzadziej spotykane będą opisane tylko skrótowo.

Noże do gwintów dzielimy na : prawe i lewe (do gwintów prawych i lewych) oraz na zewnętrzne i wewnętrzne ( do gwintów zewnętrznych i gwintów wewnętrznych).

Podobny podział występuje w płytkach w takim systemie. Występuje zasada, że płytka i nóż muszą mieć takie same określenie w tym zakresie. Możliwa jest inna konfiguracja pod warunkiem zastosowania dodatkowych płytek podporowych w celu dostosowania kątów i geometrii.

Podstawowym kryterium wyjściowym jest typ gwintu jaki mamy do wykonania i określenie: zewnętrzny /wewnętrzny.

Drugim kryterium, podobnie jak przy pozostałych typach jest kryterium wielkości trzonka i podobnie jak przy innych głównym czynnikiem determinującym ten wybór jest typ i wielkość maszyny na której będziemy pracować, a więc i wielkość imaka tokarskiego. Dodatkowym w przypadku gwintu wewnętrznego jest wielkość otworu początkowego, w którym zaczniemy tę operację. Wybrany nóż musi zmieścić się w tym otworze.

Dla przykładu mamy wykonać gwint zewnętrzny prawy M12 i nasz imak pomieści noże o przekroju maksymalnym  20 x 20 mm.

Przy płytkach skrawających podstawowym parametrem gwintu nie jest średnica, ale skok gwintu. W takim razie znajdujemy skok dla M12 – wynosi on 1,75 mm. Przyjmujemy wstępnie najczęściej spotykany rozmiar płytki L=16.

Szukamy więc, najpierw noża o przekroju 20x20 - to jest np. SER 2020 K16

Następnie dobieramy płytkę – rozmiar L=16 skok 1,75 i wybieramy: 16 ER 1,75 ISO BMA

BMA – najczęściej używany gatunek węglika – tutaj mamy ograniczony wybór każdy producent ma tylko kilka typów w tym jeden główny.

 

Możemy też przeanalizować zastosowanie płytki o profilu częściowym

Profil częściowy to profil uproszczony gwintu zachowujący podstawowy kąt wierzchołka przekroju gwintu. Jest to wystarczające dla mało i średnio-dokładnych gwintów. Zaletą jest możliwość wykonania jedną płytką pewnego zakresu skoków gwintu, a nie tylko jednego, jak w przypadku normalnej płytki na jeden konkretny skok. W przypadku jednostkowych, remontowych operacji daje to znaczące obniżenie kosztów.

plytka U

Jeszcze trochę innym typem jest system U (pokazany na obrazku powyżej) , w którym płytka nadal ma położenie poziome ale pod innym kątem do płaszczyzny gwintu.

plytka V

Kolejnym jest system V w którym płytki są umieszczone pionowo(pokazany na następnej stronie). Obydwa stosowane rzadziej dla dużych skoków i bardziej wymagających materiałów skrawanych.

Zmodyfikowano: poniedziałek, 11 maj 2020 07:03

Odwiedza nas 125 gości oraz 0 użytkowników.

fundusze unia stopka