Jak postupovat při soustružení různých typů materiálů

Soustružení ocelí

Oceli lze rozdělit na nelegované, nízkolegované a vysokolegované a to vše má při soustružení vliv na doporučení pro jejich obrábění.

Soustružení nelegovaných ocelí

Klasifikace materiálu: P1.1

Nelegované oceli mají obsah uhlíku do 0,55 %. Vzhledem k obtížnému dělení třísek a sklonům k ulpívání na břitu (vytváření nárůstku), je třeba věnovat zvláštní pozornost nízkouhlíkovým ocelím (obsah uhlíku < 0,25 %).

Aby byla zajištěna kontrola a dělení třísek, snažte se použít co nejvyšší rychlost posuvu. Jednoznačně doporučeno je použití hladících břitových destiček.

Abyste předešli vytváření nárůstku na břitové destičce, což může negativně ovlivňovat kvalitu obrobené plochy, použijte vysoké řezné rychlosti. Ostré řezné hrany a geometrie s lehkým řezem snižují sklony k ulpívání materiálu na břitu a brání tak jeho deformaci.

Soustružení nízkolegovaných ocelí

Klasifikace materiálu: P2.x

Obrobitelnost nízkolegovaných ocelí závisí na obsahu legujících prvků a tepelném zpracování (tvrdosti). Hlavním mechanismem opotřebení je u všech materiálů z této skupiny opotřebení ve tvaru žlábku a opotřebení hřbetu. Protože při obrábění zušlechtěných materiálů vzniká v místě řezu větší množství tepla, bývá častým mechanismem opotřebení také plastická deformace.

Pro obrábění nízkolegovaných ocelí v nevytvrzeném stavu je první volbou řada nástrojových tříd a geometrií pro soustružení ocelí. U tvrzených materiálů je výhodné použití tvrdších nástrojových tříd (třídy pro obrábění litin, řezná keramika nebo CBN).

Soustružení vysokolegovaných ocelí

Klasifikace materiálu: P3.x

Jako vysokolegované oceli se označují slitinové oceli s celkovým obsahem legujících prvků vyšším než 5 %. Tato skupina zahrnuje jak měkké, tak i zušlechtěné materiály. S vyšším obsahem slitinových prvků a tvrdostí obrobitelnost klesá.

Stejně jako u nízkolegovaných ocelí jsou první volbou nástrojové třídy a geometrie pro soustružení ocelí.

Oceli s více než 5 % slitinových prvků a s tvrdostí nad 450 HB kladou mimořádné nároky na odolnost proti plastické deformaci a pevnost břitu. Zvažte použití tvrdší nástrojové třídy (třídy pro obrábění litin, řezné keramiky nebo CBN).

Více informací o ocelových materiálech

Soustružení korozivzdorných ocelí

Korozivzdorné oceli lze rozdělit na feriticko-martenzitické, austenitické a duplexní (austeniticko-feritické), přičemž pro každou z těchto skupin existují samostatná doporučení pro jejich soustružení.

Soustružení feritických a martenzitických korozivzdorných ocelí

Klasifikace materiálu: P5.1

Tyto korozivzdorné oceli jsou klasifikovány jako ocelové materiály, odtud materiálová skupina P5.x. Obecným doporučením pro obrábění tohoto typu ocelí je použití našich nástrojových tříd a geometrií pro soustružení korozivzdorných ocelí.

Martenzitické korozivzdorné oceli lze obrábět i v tvrzeném stavu, což klade mimořádné nároky na odolnost břitových destiček proti plastické deformaci. Je-li HRC = 55 nebo vyšší, zvažte použití CBN nástrojových tříd.

Soustružení austenitických korozivzdorných ocelí

Klasifikace materiálu: M1.x a M2.x

Nejrozšířenějším typem korozivzdorných ocelí jsou austenitické korozivzdorné oceli. Tato skupina zahrnuje také superaustenitické korozivzdorné oceli, definované jako korozivzdorné oceli s obsahem Ni větším než 20 %.

Doporučeno je použití nástrojových tříd a geometrií, které jsou součástí naší nabídky CVD a PVD nástrojových tříd pro soustružení korozivzdorných ocelí.

Pro přerušované řezy nebo v případě, že hlavními mechanismy opotřebení jsou lámání třísek o břit nebo zasekávání třísek, zvažte použití nástrojové třídy s PVD povlakem.

Další důležité okolnosti, které je třeba uvážit:

• S ohledem na snížení opotřebení ve tvaru žlábku a plastické deformace, vždy použijte řeznou kapalinu a zvolte největší možný poloměr zaoblení špičky. Přečtěte si více o použití řezné kapaliny
• Abyste předešli opotřebení ve tvaru vrubu, použijte kruhové břitové destičky nebo malý úhel nastavení
• Běžné jsou sklony k ulpívání na břitu nebo k vytváření nárůstku. Obojí negativně ovlivňuje kvalitu obrobené plochy a životnost nástroje. Použijte ostrý břit a/nebo geometrie s pozitivním úhlem čela

Soustružení duplexních (austeniticko-feritických) korozivzdorných ocelí

Klasifikace materiálu: M3.4

Pro duplexní oceli s vyšším obsahem legujících prvků se používají označení jako super, nebo dokonce hyperduplexní korozivzdorné oceli. Obrobitelnost těchto materiálů, zejména pokud jde o tvorbu tepla, řezné síly a kontrolu utváření třísek, zhoršuje jejich vyšší mechanická pevnost.

Doporučeno je použití nástrojových tříd a geometrií, které jsou součástí naší nabídky CVD a PVD nástrojových tříd pro soustružení korozivzdorných ocelí.

Další důležité okolnosti, které je třeba uvážit:

• Pro zlepšení kontroly utváření třísek a abyste předešli plastické deformaci, použijte řeznou kapalinu. Použijte nástroje s vnitřním přívodem řezné kapaliny, pokud možno s přesným přívodem. Přečtěte si více o použití řezné kapaliny
• Aby nedocházelo k opotřebení ve tvaru vrubu a vytváření otřepů, použijte malý úhel nastavení

Více informací o korozivzdorných ocelových materiálech

Soustružení litin

Existuje pět hlavních typů litiny:

• šedá litina (GCI)
• nodulární litina (NCI)
• temperovaná litina (MCI)
• vermikulární litina (CGI)
• izotermicky kalená nodulární litina (ADI)

Litiny jsou slitiny na bázi Fe-C, s obsahem C nad 2 % a s určitým podílem Si (1–3 %). Jedná se o materiály tvořící krátké třísky s dobrou kontrolou utváření třísek prakticky za všech podmínek.

Pro obrábění většiny litinových materiálů je doporučeno použití našich nástrojových tříd a geometrií pro soustružení litin. Pro obrábění šedé litiny při vyšších řezných rychlostech je doporučeno použití řezné keramiky nebo CBN nástrojových tříd.

Více informací o litinových materiálech

Soustružení žárovzdorných slitin (HRSA)

Žárovzdorné slitiny se vyznačují vynikající mechanickou pevností a odolností proti vysokoteplotnímu creepu (sklon pevných látek se pod mechanickým napětím pomalu deformovat a měnit tvar). Nabízejí rovněž dobrou odolnost proti korozi/oxidaci. Žárovzdorné slitiny lze rozdělit do čtyř materiálových skupin:

• Niklové (např. Inconel)
• Na bázi železa
• Kobaltové
• Titanové slitiny (může se jednat o čistý titan nebo slitiny se strukturou tvořenou fázemi alfa a beta)

Obrobitelnost žárovzdorných slitin i titanu je špatná, zejména ve vystárnutém stavu, což klade zvláštní požadavky na obráběcí nástroje. Aby nedocházelo k vytváření tzv. bílých vrstev s odlišnou tvrdostí a zbytkovým pnutím, je velice důležité, aby použité břity byly ostré.

Žárovzdorné materiály: Pro soustružení žárovzdorných materiálů se všeobecně používají PVD a keramické nástrojové třídy. Doporučeno je použití geometrií optimalizovaných pro obrábění žárovzdorných slitin.

Titanové slitiny: Pro jejich obrábění se používají hlavně nepovlakované a PVD nástrojové třídy. Doporučeno je použití geometrií optimalizovaných pro obrábění žárovzdorných slitin.

Obvyklým kritériem opotřebení při obrábění titanu i žárovzdorných slitin je opotřebení ve tvaru vrubu. Dosažení optimální výkonnosti vyžaduje dodržování následujících pravidel:

• Doporučeno je použít úhel nastavení menší než 45°
• Použijte správný poměr mezi průměrem/poloměrem špičky břitové destičky a hloubkou řezu
• Při postupném zahlubování nebo při obrábění na více průchodů nástroje je doporučeno použít hloubku řezu větší než 0,25 mm (0.0098 inch)
• Při soustružení žárovzdorných a titanových slitin je vždy nutné použití řezné kapaliny, bez ohledu na to, zda se provádí pomocí karbidových nebo keramických břitových destiček. Množství řezné kapaliny by mělo být velké a její přívod správně nasměrovaný. Přečtěte si více o použití řezné kapaliny
• Při použití řezné keramiky je doporučeno nejprve vytvořit zkosené hrany, které minimalizují riziko tvorby otřepů při vstupu a výstupu břitové destičky do a ze záběru, což umožňuje dosažení optimální funkce a výkonnosti

Uživatelská příručka pro obrábění HRSA

Přečtěte si více o HRSA a titanu

Soustružení neželezných materiálů (slitiny hliníku)

Do této skupiny patří měkké neželezné kovy, např. hliník, měď, bronzy, mosazi, kompozity s kovovou matricí (MMC) nebo hořčík. Obrobitelnost se liší v závislosti na obsahu legujících prvků, jejich tepelném zpracování a použitých výrobních postupech (kované, odlévané atd.).

Soustružení hliníkových slitin

Klasifikace materiálu: N1.2

Vždy je třeba použít břitové destičky s pozitivním základním tvarem a s ostrými břity. První volbou jsou nepovlakované a PCD nástrojové třídy.

Pro obrábění hliníkových slitin s obsahem Si nad 13 % je v každém případě třeba použít PCD břitové destičky, protože životnost karbidových nástrojových tříd je při jejich obrábění výrazně kratší.

Řezná kapalina se při obrábění hliníkových slitin využívá hlavně pro odvádění třísek.

Více informací o neželezných materiálech

Soustružení tvrzených ocelí

Jako soustružení tvrzených součástí je označováno soustružení ocelí, pro které je příznačná tvrdost v rozmezí 55–65 HRC, a představuje cenově příznivou alternativu k broušení. Soustružení tvrzených součástí nabízí vyšší flexibilitu, zkrácení dodacích lhůt a vyšší kvalitu.

Základním nástrojovým materiálem pro soustružení tvrzených součástí z cementovaných a indukčně kalených ocelí jsou třídy kubického nitridu bóru (CBN). Pro obrábění ocelí měkčích než cca 55 HRC použijte keramické nebo karbidové břitové destičky.

Pro soustružení tvrzených součástí použijte optimalizované CBN nástrojové třídy.

• Zajistěte dobrou stabilitu stroje a upnutí
• Použijte nejmenší možnou hloubku řezu, což zajišťuje dosažení malého úhlu nastavení, a vhodnou úpravu řezné hrany, což zajistí delší životnost nástroje
• Pro dosažení co nejlepší kvality obrobeného povrchu využívejte hladící břitové destičky

Praktické rady pro soustružení tvrzených součástí

Více informací o tvrzených ocelových materiálech