Zastosowanie płytek wieloostrzowych w nowoczesnej obróbce

Płytki wieloostrzowe to narzędzia skrawające wykonywane z węglika spiekanego. Ich najczęstszym zastosowaniem jest obróbka skrawaniem stali, stali nierdzewnej, żeliwa, różnego typu stopów oraz materiałów hartowanych.

Węglik spiekany (często określany jako HM – Hard Metal) to kompozyt charakteryzujący się ekstremalną twardością w wysokich temperaturach (do 1000°C) oraz wysokim modułem sprężystości. Do produkcji płytek wieloostrzowych (zwanych tez widiowymi) wykorzystywane są różne jego odmiany, m.in. węglik wolframu (WC), węglik tytanu (TiC), węglik tantalu (TaC) oraz węglik niobu (NbC). W technologii metalurgii proszków łączy się je w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem z fazą wiążącą, którą najczęściej jest kobalt (Co). Właściwości danego typu węglika zależą od składu chemicznego, kształtu oraz wielkości ziaren i ich udziału objętościowego w strukturze.

Dodatkowo, wytwarzane z węglików narzędzia skrawające bywają pokrywane warstwą azotku tytanu (TiN), tlenku glinu (Al2O3) lub węglikoazotku tytanu (TiCN). Rozwiązanie takie kilkukrotnie podnosi ich trwałość, zwiększa wydajność obróbki oraz zmniejsza tarcie, obniżając tym samym pobór mocy przez obrabiarkę. Ze względu na sposób nałożenia powłok wyróżniamy wielowarstwową metodę CVD (chemiczne wydzielanie warstw pokrywających z fazy gazowej w wysokiej temperaturze) oraz metodę PVD (fizyczne wydzielanie warstw z fazy gazowej w niskiej temperaturze).
Wadą węglików spiekanych jest ich znaczna kruchość oraz wysoka cena. Dlatego też nie wykonuje się z nich całych narzędzi, a tylko pełniące rolę ostrza płytki - lutowane lub mocowane w korpusie narzędzia.

Rodzaje płytek wieloostrzowych

Płytki widiowe dostępne są w różnych kształtach (kwadratowe, trójkątne, wieloboczne, okrągłe) oraz wymiarach - ustandaryzowanych normą ISO. Gatunek płytki oraz jej pokrycie dodatkowymi powłokami zależą natomiast od konkretnego producenta.
Rozróżniamy płytki jednostronne - bardziej stabilne ze względu na płaską powierzchnię podporu i z tego względu stosowane w obróbce zgrubnej oraz płytki dwustronne, które z racji podwójnej liczby ostrzy skrawających są bardziej ekonomiczne.

Grubsze płytki wieloostrzowe są odwracalne, co oznacza że po zużyciu noży na jednej powierzchni czołowej płytki można ją zamocować w gnieździe korpusu w odwróconej pozycji i wykorzystać naroża na drugiej powierzchni czołowej. W przypadku płytki trójkątnej mamy więc do wykorzystania łącznie sześć naroży, zaś w przypadku kwadratowej aż osiem.

Redukcja czasów pomocniczych

W nowoczesnym zakładzie produkcyjnym kluczowym wskaźnikiem jest OEE (Overall Equipment Effectiveness). Zastosowanie płytek wieloostrzowych bezpośrednio wpływa na rentowność poprzez:

• Minimalizację przestojów: Wymiana zużytej krawędzi tnącej trwa kilkanaście sekund i nie wymaga ponownego pomiaru narzędzia (offsetu), co w porównaniu do narzędzi jednolitych (HSS), wymagających każdorazowego ustawiania bazy po ostrzeniu, generuje ogromne oszczędności czasu.
• Przewidywalność procesu: Standaryzowana żywotność ostrza pozwala na planowanie wymian narzędzi w cyklach automatycznych, co eliminuje ryzyko awaryjnych postojów maszyny.
• Optymalizację magazynu: Jeden korpus narzędzia może obsługiwać dziesiątki różnych gatunków płytek, co redukuje zamrożony kapitał w narzędziach specjalnych
  
  

Geometria ostrza i rola łamacza wióra

Dla specjalisty dobór płytki kończy się na geometrii łamacza wióra. To on decyduje, czy proces będzie stabilny, czy dojdzie do zapętlenia wiórów wokół detalu.

• Obróbka zgrubna: Stosujemy łamacze o szerokiej komorze i wzmocnionej krawędzi tnącej (faza wzmacniająca). Pozwalają one na pracę z dużymi głębokościami skrawania i wysokimi posuwami, skutecznie krusząc gruby wiór.
• Obróbka wykańczająca: Wymaga łamaczy o ostrej geometrii i wąskiej komorze. Ich zadaniem jest wymuszenie pękania cienkiego wióra nawet przy minimalnej głębokości skrawania, co zapobiega powstawaniu rys na gotowej powierzchni.

Zastosowanie płytek wieloostrzowych

Płytki wieloostrzowe są szeroko wykorzystywane w procesach toczenia, frezowania, rowkowania i przecinania - zarówno w obrabiarkach konwencjonalnych, jak i sterowanych komputerowo obrabiarkach CNC. Najpowszechniej stosowana klasyfikacja to podział ze względu na materiał poddawany obróbce.
Płytki z pokryciem CVD znajdują zastosowanie do:

• frezowania bądź toczenia stali, staliwa w trudnych warunkach (oznaczenie NTP-35)
• obróbki żeliwa szarego w trudnych warunkach (NTK-25)
• frezowania średniodokładnego i zgrubnego stali lub staliwa (NMP-20)

Płytki pokrywane metodą PVD przeznaczone są do:

• nacinania stali i stali nierdzewnej w trudnych warunkach skrawania (N-435)
• obróbki stali, stali nierdzewnych oraz materiałów utwardzanych powierzchniowo (N-250)

Rzadziej obecnie spotykane płytki bez powłoki stosuje się do:

• obróbki stali i stali nierdzewnej przy zmiennej grubości skrawania przy dużych prędkościach (SM25T)
• obróbki wszystkich gatunków żeliw metodą dokładną oraz średnio dokładną (H10s)
• obróbki stali nierdzewnych oraz wszystkich typu żeliw metodą zgrubną (H15x)
• obróbki żeliw metodą średniodokładną przy umiarkowanych prędkościach skrawania i jednoczesnym dużym posuwie (H20)

Trwałość narzędzia: Zarządzanie zużyciem

Rozumienie mechanizmów zużycia pozwala na radykalne wydłużenie życia płytki. Trzy główne czynniki wpływające na ostrze to:

1. Prędkość skrawania - ma największy wpływ na temperaturę. Zwiększenie o 20% może skrócić trwałość ostrza o połowę. Dobór odpowiedniej powłoki (CVD dla wysokich, PVD dla średnich) jest tu kluczowy.
2. Posuw - wpływa na siły skrawania i zużycie mechaniczne. Zbyt mały posuw powoduje tarcie zamiast skrawania, co skutkuje szybkim stępieniem ostrza.
3. Stabilność chłodzenia - szok termiczny przy przerywanym podawaniu chłodziwa prowadzi do pęknięć grzebieniowych. W procesach wysokowydajnych zalecamy chłodzenie wewnętrzne HPC (High Pressure Cooling).

Nie ryzykuj przestojów wynikających z błędnego doboru narzędzi. W Art-Met dostarczamy nie tylko płytki, ale pełne wsparcie technologiczne w zakresie optymalizacji parametrów pracy.
Skontaktuj się z naszym ekspertem, aby wybrać sprawdzone płytki wieloostrzowe, które obniżą Twój koszt jednostkowy obróbki.