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
Povlakované slinuté karbidy 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
