DOBÓR NARZĘDZI I

PARAMETRÓW SKRAWANIA

Techniki Wytwarzania

Budowa narzędzi tokarskich

System narzędziowe

Procedura doboru

Przykład realizacji

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Nowych Technologii i Chemii

KATEDRA ZAAWANSOWANYCH MATERIAŁÓW I TECHNOLOGII

Opracował: dr inż. Radosław Łyszkowski

Ć1:

Koncepcji doboru narzędzia

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 2

ISO P Stal - materiały dające długi wiór, takie jak stal, odlewy staliwne oraz

martenzytyczno-ferrytyczne. HB 180 02.1

ISO M Stal nierdzewna - austenityczne stale nierdzewne, tytan. HB 180 05.21

ISO K Żeliwo - materiały dające krótki wiór, takie jak żeliwa szare,

sferoidalne. HB 220 08.2

ISO N Aluminium – materiały ciągliwe, takie jak aluminium i jego stopy. HB 75 30.21

ISO S Stopy żaroodporne – stopy na bazie niklu, chromu, kobaltu. HB 350 20.22

ISO H Stal hartowana – materiały trudnoskrawalne po obróbce cieplnej,

takie jak stal hartowana, ulepszana ciepnie. HRC 60 04.1

Idea koncepcji doboru narzędzia skrawającego uwzględnia jego przeznaczenie oraz rodzaj

materiału obrabianego. Standard ISO dzieli materiały obrabiane na 6 podstawowych grup:

W każdym oznaczeniu ISO, numery od 01 do 50,

określające wymagania odnośnie obróbki, związane

z poziomem wytrzymałości i odporności na �ścieranie.

Np. niskie numery odpowiadają wysokiej odporność

na �ścieranie i niskiej wytrzymałość, a wysokie na

odwrót.

Budowa noża tokarskiego

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 3

Narzędzia tokarskie firmy SANDVICK Coromant są narzędziami o konstrukcji składanej.

Podstawowe elementy to:

1. trzonek (oprawka),

2. płytka skrawająca,

3. system mocowania (śruby mocujące, podkładki, płytki mocujące,…)

Oznaczenia płytek wg ISO 1832:1991

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 4

Rodzaje oprawek

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 5

Systemy narzędziowe

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 6

System narzędzi T-Max P Płytki ujemne. Zalecany jako pierwszy wybór przy

operacjach toczenia zewnętrznego od zgrubnego do

wykańczającego. Również zalecany przy obróbce dużych

otworów. Z centralnym otworem do mocowania

zapewniający szybką i dokładną wymianę.

· system Coro Turn RC mocowanie sztywne,

· system T-Max P

System narzędzi T-Max U Płytki dodatnie. Zalecany jako pierwszy wybór w operacjach

wytaczania i kształtowania oraz do toczenia małych detali. System

mocowania �śrubą zapewnia stabilność oraz niezakłócony odpływ

wióra.

· system Coro Turn 107 - mocowanie śrubą,

· system Coro Turn 111,

· system Coro Turn TR (do toczenia profilowego).

Systemy mocowania płytek

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 7

System mocowania sztywnego Coro Turn RC Zalecany jako pierwszy wybór przy operacjach toczenia

zewnętrznego, od zgrubnego do wykańczającego, płytkami

ujemnymi. Zalecany również przy obróbce dużych otworów.

Centralny otwór mocujący zapewnia szybką i dokładną wymianę

płytki.

System mocowania Coro Turn 107 Do mocowania płytek skrawających wykorzystuje śrubę

przechodzącą przez otwór w płytce. Zalecany do obróbki

małych, długich i smukłych przedmiotów. System dostępny dla

wszystkich kształtów płytek i różnych kątów przystawienia.

Toczenie powierzchni zewnętrznych

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 8

Toczenie powierzchni wewnętrznych

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 9

0.3 mm

10 mm

20 mm

Dobór płytki i parametrów skrawania

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 10

1. Dobór płytki i

parametrów skrawania

• Określenie typu materiału obrabianego

• Określenie rodzaju obróbki

• Dokonanie "Pierwszego wyboru„

• Określenie warunków obróbki i wybór materiału płytki

• Wybór kształtu płytki i promienia naroża

• Wybór wielkości płytki

• Odczytanie zalecanych parametrów obróbki

2. Korekcja parametrów skrawania

• Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na twardość mat. obrabianego

• Korekcja posuwu

• Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na wydajność obróbki

• Obliczenie niezbędnej mocy obrabiarki

• Obliczenie prędkości obrotowej wrzeciona

3. Dobór oprawki

• Wybór odpowiedniej strony katalogu

• Wybór odpowiedniej oprawki

4. Wynik

• nóż tokarski (płytka + oprawka )

• parametry skrawania:

• Vc [m/min]

• fn [mm/obr]

• ap [mm]

Pierwszy wybór

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 11

Krok 1 – określenie materiału obrabianego P Stale niskostopowe

M Stale nierdzewne, austenityczne

K Żeliwa szare i sferoidalne

N Aluminium i inne stopy nieżelazne

S Stopy na bazie niklu

H Stale hartowane i ulepszone cieplnie

Krok 2 – określenie rodzaju obróbki

Dla operacji toczenia wyróżniamy trzy rodzaje

obróbki, oznacza je odpowiednio:

R – obróbka zgrubna

- obróbka z maksymalna wydajnością,

- obróbka z dużą głębokością i posuwem,

- obróbka wymagająca najwyższego bezpieczeństwa krawędzi.

M – obróbka średnia

- dla większości zastosowań ogólnych,

- szeroki zakres możliwych kombinacji głębokości skrawania i posuwu.

F – obróbka wykańczająca

- obróbka z niewielkimi głębokościami skrawania i posuwami,

- obróbka wymagająca niskich sił skrawania.

Krok 3 – dokonanie „Pierwszego wyboru”

Na podstawie informacji „typ materiału obrabianego – rodzaj obróbki” zestawionych na str. 24

katalogu, przejście na odpowiednią stronę katalogu oferującą Pierwszy wybór (np. dla „stal –

obróbka średnia” jest to strona nr 28).

Pierwszy wybór -katalog

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 12

Geometria płytki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 13

Krok 4 – określenie warunków obróbki i wybór materiału płytki

Rodzaj warunków obróbki (str. 3) pozwala dokonać wyboru

odpowiedniego gatunku węglika, np. dla przeciętnych warunków i

normalnych posuwów będzie to GC4225.

Krok 5 – wybór kształtu płytki i promienia naroża

Kształt płytki musi umożliwiać obróbkę zadanego konturu. Zaleca się

by kąt przystawienia płytki 90°.

Np. dla płytek ujemnych T-Max P

(syst. Coro Turn RC):

- obróbka powierzchni zewnętrznych (str. 60 – 65)

- obróbka powierzchni wewnętrznych (str. 66 - 71).

Geometria płytki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 14

Dla płytek dodatnich Coro Turn 107

- dla powierzchni zewnętrznych

(w katalogu str. 98 - 103):

- dla powierzchni wewnętrznych

(w katalogu str. 104 – 107):

Promień naroża ma wpływ na chropowatość powierzchni

obrobionej. Im mniejszy promień naroża, tym mniejsza szansa na

uzyskanie gładkiej powierzchni i co za tym idzie wyższej klasy

chropowatości. Dla płytek T-MAX P :

• obróbka wykańczająca re = 0.8 mm

• obróbka średnia re = 0.8 mm

• obróbka zgrubna re = 1.2 mm

Wielkość płytki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 15

Krok 6 – wybór wielkości płytki

Wielkość płytki (długość krawędzi płytki) dobiera się zwykle do posiadanej oprawki lub w

zalewności od rodzaju obróbki i głębokości skrawania. Im większa głębokość skrawania, tym

większa płytka.

Minimalną długość l krawędzi skrawającej można obliczyć

na podstawie głębokości skrawania i kąta przystawienia

la - długość efektywnej krawędzi skrawającej, wynikająca z

głębokości skrawania i kąta przystawienia ostrza

l = min (1,5 ÷ 4) la

albo przyjąć na podstawie zaleceń katalogowych

sugerujących znacznie większą płytkę.

Parametry obróbki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 16

Krok 7 – odczytanie zalecanych parametrów obróbki

Dla wybranego kształtu i wymiaru płytki, należy ustalić zalecane parametry skrawania:

- prędkość skrawania Vc [m/min],

- posuw fn [mm/obr],

- głębokość skrawania ap

np. dla płytki kwadratowej CNMG 12 04 04 z materiału GC4225, czyli dla obróbki średniej,

zalecana prędkość skrawania Vc = 395 [m/min], posuw fn = 0.2 [mm/obr] i głębokość

skrawania ap = 3 [mm].

Korekty do warunków skrawania

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 17

Krok 8 - Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na twardość mat. obrabianego

Dobrane warunki skrawania ustalono dla twardości nominalnej, wynoszącej np. dla ISO P HB = 180.

Jeżeli jednak twardość materiału obrabianego jest inna, należy dokonać jej korekty.

Np. toczenie płytką CNMG 120416-PM stali

niskostopowej o twardości HB 180:

prędkość skrawania vc = 305 m/min.

Jeśli materiał obrabiany ma twardość HB 240, to różnica wynosi +60. Współczynnik korekty

równa się 0,77. Wówczas:

vc = 305 x 0,77 = 235 m/min.

Krok 9 - Korekcja posuwu

Zmiana prędkości skrawania wiąże się ze zmianą posuwu. Aby zapewnić właściwy proces

formowania wiórów, przy zwiększaniu prędkości skrawania należy zmniejszyć posuw i na odwrót.

Np. gdy prędkość skrawania zmniejszono o 16%,

wówczas posuw winien być zwiększony o 0,19

[mm/obr] co daje:

fn skoryg = 0,2 + 0,19 = 0,39 [mm/obr]

Krok 10 - Korekcja prędkości skrawania

ze wzgl. na wydajność obróbki

Wyznaczone parametry skrawania są dla trwałości ostrza wynoszącej T = 15 [min]. Można

zwiększyć wydajność obróbki przez zwiększenie prędkość skrawania kosztem spadku trwałości

ostrza lub na odwrót. Np. aby wydłużyć okres trwałości ostrza do 20 [min], należy

pomnożyć zalecaną prędkość skrawania przez wartość 0.93

vc skoryg = 332 * 0,93 = 239 [m/min].

Trwałość ostrza

[min] 10 15 20 25 30 45 60

Współczynnik

korekcyjny 1.11 1.0 0.93 0.88 0.84 0.75 0.7

Moc obrabiarki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 18

Krok 11 - Obliczenie niezbędnej mocy obrabiarki

Po dobraniu parametrów skrawania

należy sprawdzić zapotrzebowanie na

moc obrabiarki, która ma realizować

obróbkę z tymi parametrami. Przy

założeniu 80% sprawności obrabiarki,

moc obrabiarki w [kW] można

wyznaczyć z tabeli.

Np. dla stali o twardości HB = 220 i

parametrów skrawania:

posuw fn = 0,39 [mm/obr],

głębokość skrawania ap = 3 [mm],

moc silnika napędu głównego obrabiarki

winna wynosić ok. 13,6 [kW].

Krok 12 - Obliczenie prędkości obrotowej wrzeciona

Prędkość obrotową wrzeciona wyznacza się z tabel lub oblicza z wzoru:

𝑛 =1000 𝑣𝑐

𝜋𝑑

Dobór oprawki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 19

Dla zwykłych imaków narzędziowych z mocowaniem za pomocą śrub, należy dobrać klasyczną

oprawkę z chwytem prostokątnym lub kwadratowym. Jeśli narzędzie ma być zamocowane w

głowicy narzędziowej, to należy dobierać oprawkę typu

Coromant Capto o rozmiarze odpowiednim dla głowicy

narzędziowej (oznaczenia C4, C5 lub C6).

Krok 13 – Wybór odpowiedniej strony katalogu

Na str. 24 podano nr stron oprawek odpowiednich do

mocowania dobranych płytek.

Krok 14 – Wybór odpowiedniej oprawki

Dobierana oprawka powinna zapewniać mocowanie

wybranej płytki i odpowiedni kąt przystawienia ostrza.

Z etapu doboru płytki wynika:

B - system mocowania,

1 - kształt płytki,

C - konfiguracja oprawki (związana z ),

2 - kąt przyłożenia płytki,

5 - wielkość płytki

Pozostaje do ustalenia:

D - wersja narzędzia (narzędzie prawe, lewe, …),

E, F - wymiary poprzeczne trzonka,

Dobór oprawki

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 20

Wersja narzędzia zależy od przewidywanego kierunku posuwu.

Przekrój trzonka jest zależny od wymiarów imaka tokarki. Jeśli

jest możliwość, należy - ze względu na sztywność układu -

dobierać większy przekrój.

Długość oprawki jest zwykle związana za jej wymiarami

poprzecznymi i jest narzucona przez katalog.

Np. dla płytki trójkątnej TNMG 16 04 08 o boku 16 mm, oprawki należy

poszukiwać na str. 60 i 64 katalogu. Dostępne są:

- oprawki prawa i lewa o symbolach

DTJNR/L 1616H16,

DTJNR/L 2020K16,

DTJNR/L 2525M16,

DTJNR/L 3232P16 oraz

- oprawki prawa i lewa o symbolach

MTJNR/L 2020K16M1,

MTJNR/L 2525M16M1,

MTJNR/L 3225P16M1.

Analizując charakterystykę obrabiarki i sposób

realizacji obróbki należy dokonać ostatecznego

wyboru oprawki spośród dostępnych.

Przykład

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 21

Dokonać doboru narzędzia i parametrów skrawania

do wykonania podtoczenia wg rysunku.

Materiał obrabiany: stal 55 ulepszana cieplnie o

wytrzymałości Rm = 740 MPa.

Krok 1 – określenie typu materiału obrabianego (str. 3)

zaklasyfikowanie do odpowiedniej grupy materiałowej

– P Stal, .

ustalenie twardość HB odpowiadającą Rm = 740 MPa

– HB 220.

Krok 2 – określenie rodzaju obróbki

– obróbka średnia M.

Krok 3 – dokonanie „Pierwszego wyboru”

str. 1 Toczenie, informacje ogólne str. 24,

wybór systemu narzędziowego (str. 14)

– płytki ujemne T-Max P,

dla rodzaju materiał, wybranego systemu narzędziowego i

rodzaju obróbki odczytać stronę z danymi płytek

– str. 28. UJEMNE

DODATNIE

Przykład

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 22

Krok 6 – wybór wielkości płytki

ustalić głębokość podtoczenia

ustalić liczbę przejść i głębokość skrawania

Ze schematu wynika, że l min 5 mm, a z tabeli

dokonać wyboru płytki (str. 29) dla

wybranego kształtu, warunków obróbki (mat.

płytki) wielkości i promienia naroża

Krok 7 – odczytanie zalecanych parametrów

obróbki

prędkość skrawania

posuw

głębokość skrawania

Krok 5 – wybór kształtu płytki i promienia naroża

dokonać wyboru kształtu płytki (str. 25)

przyjąć promień naroża - dla płytek T-MAX P i obróbki

średniej M

Krok 4 – „Pierwszy wybór” materiału płytki

ustalenie warunków obróbki (str. 3)

ustalenie materiału płytki (str. 28)

– przeciętne,

– GC4225.

– płytka trójkątna T,

- re = 0.8 mm.

– 5 mm,

– 2 x 2.5 mm

16 lub 22 mm,

– TNMG 16 04 08.

- Vc = 325 m/min,

- fn = 0.35 mm/obr,

- ap = 2 mm.

Przykład

Wojskowa Akademia Techniczna WTC KZMiT 23

Krok 9 – Korekcja posuwu (str. 20).

Krok 10 - Ewentualna korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na wydajność obróbki

zwiększyć prędkość skrawania kosztem obniżenia okresu trwałości ostrza do 10 min (str. 20).

Krok 11 - Obliczenie niezbędnej mocy obrabiarki

dla przyjętych parametrów obróbki, wyznaczyć niezbędną moc obrabiarki (str. 21).

Krok 12 - Obliczenie prędkości obrotowej wrzeciona

dla Vc = 303 [m/min] i średnicy d = 50 [mm], prędkość obrotowa wrzeciona wynosi

Krok 13 – Wybór odpowiedniej strony katalogu

Wg katalogu, oprawki z chwytem tradycyjnym do płytek ujemnych znajdują się na str.

Krok 14 – Wybór odpowiedniej oprawki

Płytka dla której jest poszukiwana oprawka ma oznaczenie TNMG 16 04 08. Jest to płytka

trójkątna o boku 16 mm. Dla tej płytki są dostępne oprawki typu:

obie z kątem przystawienia 93. W przypadku obróbki wskazanego podtoczenia, tylko oprawki

MTJNR/L pozwalają na obróbkę konturu o kącie spadku 22. Ze względu na kierunek obróbki

potrzebna jest oprawka prawa R. Do wyboru mamy więc trzy oprawki: oprawka o przekroju

20x20 mm - MTJNR 2020 K16M1, 25x25 mm - MTJNR 2525 M16M1 i 32x25 mm - MTJNR

3225 P16M1. Ostateczny wybór zależy od wymiaru imaka, np.

Krok 8 – Korekcja prędkości skrawania ze wzgl. na twardość mat. obrabianego

obliczyć różnicę twardości materiału

odczytać wartość współczynnika korekcji (str. 11)

obliczyć prędkość skorygowaną

– 40 HB,

– 0.84,

– 273 m/min.

-16% 0.54 mm/obr.

303 m/min.

ok. 14 kW.

1930 obr/min.

60-64.

DTJNR/L lub MTJNR/L,

MTJNR 2020 K16M1