Toczenie CNC

Wyobraź sobie miejsce, a w nim firmy z całej Polski  wykonujące usługi toczenia CNC. Za pomocą jednego zlecenia Twoje zapytanie trafia do wszystkich jednocześnie.

Tak działa LASERTRADE.

Dodawanie zleceń, otrzymywanie wycen i nawiązywanie współpracy dotyczących toczenia CNC jeszcze nigdy nie było tak proste.

Możliwości obróbki CNC

Obróbka CNC – czyli inaczej mówiąc: przy użyciu urządzeń numerycznych sterowanych komputerowo – w ogromnym stopniu zrewolucjonizowała produkcję półfabrykatów i przedmiotów otrzymywanych z metali, drewna i materiałów drewnopochodnych oraz tworzyw sztucznych.  Szybkie, sprawne i dokładne maszyny w wielu kwestiach zastąpiły pracę ludzkich rąk, które w rzeczy samej nie są w stanie aż tak prędko i precyzyjnie pracować. Urządzenia to mają do siebie, że nie męczą się, zwykle nie potrzebują długich przerw od pracy, a każdy ruch wykonują tak, jak zostaną zaprogramowane. Dzięki temu uzyskiwać można nieosiągalne wcześniej: idealną dokładność, wydajną prędkość pracy przy zachowaniu jej powtarzalności, a także efektywność i przewidywalność rezultatu. Taka produkcja jest w stanie sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu konsumentów – zarówno w ilości, jak i jakości wyrobów, a straty materiału są dużo mniejsze niż wcześniej, przed powszechnym wprowadzeniem do użytku urządzeń numerycznych, sterowanych komputerowo. Wszystkie te aspekty łącznie niosą ogromne oszczędności, bez konieczności rezygnacji z najwyższej jakości produktów, wytwarzanych w procesie obróbki CNC.

Na czym – z grubsza rzecz ujmując – polega obróbka CNC?

W skrócie mówiąc, obróbka CNC polega na nadawaniu materiałowi pożądanego kształtu. Ze zwykłego kawałka metalu powstają więc różne detale i komponenty, typu: śruby, nakrętki, sworznie, tuleje, kątniki i wiele innych elementów przydatnych do dalszej produkcji bardziej skomplikowanych przedmiotów. 

Jakie są rodzaje obróbki CNC?

Obróbka CNC materiałów przebiegać może w różny sposób, różnorodnymi metodami, w zależności od tego, jaki efekt pragniemy uzyskać. W związku z tym wyróżniamy więc kilka jej typów. Przedmioty walcowate lub stożkowate uzyskuje się poprzez toczenie. Mniej regularne formy powstają, gdy stosuje się: wycinanie, frezowanie, ploterowanie. Pożądana struktura powierzchni to efekt polerowania.

Wszystkie czynności, jak wcześniej wspomnieliśmy, wykonać można obecnie w technologii CNC. Na czym konkretniej one polegają?

  • Toczenie zaliczane jest do metod obróbki wiórowej. Obrabiany materiał obraca się, a noże tokarskie nadają mu odpowiedni kształt poprzez odcinanie kolejnych warstw, aż do osiągnięcia wymaganej formy. Obróbka zewnętrznej powierzchni nazywana jest toczeniem, z kolei wewnętrznej – wytaczaniem.
  • Frezowanie to jeden z najczęściej stosowanych rodzajów obróbki skrawaniem. Elementem roboczym frezarki jest obrotowa głowica z ostrzami, która poza ruchem obrotowym wykonuje także ruch przesuwny. Podczas procesu frezowania porusza się również opracowywany materiał. Zależnie od zastosowanych ostrzy i głowic, frezowanie umożliwia wstępne kształtowanie opracowywanej bryły materiału lub też obróbkę wykańczającą. Innowacyjne frezarki CNC zapewniają pozycjonowanie o dokładności +/-0,0005 mm.
  • Ploterowanie to nic innego, jak docinanie materiału po obrysie. Metodę tę stosuje się przy płaskich elementach, typu: różnego rodzaju płyty i blachy. Ploterowanie pozwala także na wywiercanie otworów, a zaawansowane modele ploterów CNC umożliwiają obróbkę krawędzi detalu, przykładowo przy użyciu uchylnego wrzeciona.

Toczenie CNC – jedna z popularniejszych metod obróbki skrawaniem

Uważa się, że toczenie CNC jest jednym z najpopularniejszych typów obróbki skrawaniem. Używając procesu toczenia, można otrzymać elementy o najrozmaitszych kształtach, przykładowo: przedmioty w kształcie brył – kule, stożki, walce itp. Dzięki nowoczesnemu, komputerowemu sterowaniu toczenie CNC pozwala w sposób prędki oraz bezpieczny uzyskać pożądany przedmiot z uwzględnieniem jego skomplikowanej geometrii. Przy tym wszystkim toczenie istotnie skraca czas produkcji przedmiotu, co ma duży wpływ na jednoczesne obniżenie kosztów. Praca nowoczesnych tokarek jest wydajna, efektywna, skuteczna, bezpieczna i w znacznym stopniu odciąża fizyczną pracę operatora maszyny.

Jednakże do tak profesjonalnej metody, jaką jest obróbka CNC, potrzebne są też specjalistyczne narzędzia. Stosowane obecnie tokarki CNC to nowoczesne, innowacyjne urządzenia, bezbłędnie pokazujące wszelkie konieczne parametry pracy, takie jak: informacje dotyczące narzędzi czy ich korekcji, jak również parametrów obróbki. Kompatybilność tokarki z komputerem umożliwia wyprodukowanie sporych serii identycznych elementów, o wymiarach będących ścisłym odzwierciedleniem dokumentacji wykonawczej.

Toczenie CNC stosuje się przeważnie do obróbki elementów przypominających bryły obrotowe, czyli przedmiotów o kształtach walcowatych, kulistych czy stożkowych. Polega na nadawaniu im konkretnego kształtu na skutek odcinania kolejnych warstw za pomocą noża tokarskiego. To, jaki efekt zostanie uzyskany po zakończeniu pracy tokarki, zależy od wielu czynników. Zalicza się do nich m.in. siła i głębokość skrawania. Istotna jest także prędkość. Na powstawanie danego przedmiotu wpływ ma również określenie odpowiedniego kierunku posuwu noża. Dopiero odpowiednie dobranie wszystkich wspomnianych wyżej elementów pracy tokarki zagwarantuje precyzyjne toczenie CNC.

Firmy produkcyjne stosują toczenie CNC między innymi przy wytwarzaniu różnego rodzaju części czy elementów do rozmaitych maszyn i urządzeń. Stosowane jest ono tam, gdzie liczy się dokładność, trwałość, łatwa do wprowadzenia automatyzacja, regularność, powtarzalność oraz szybkość zachodzących procesów, czyli przykładowo przy produkcji seryjnej.

Na rynku branżowym wiele firm specjalizuje się w toczeniu małych, precyzyjnych elementów z prętów stalowych, aluminiowych, miedzianych, mosiężnych oraz z tworzywa sztucznego, w ofercie mając usługi takie jak: toczenie miedzi, toczenie tworzywa, toczenie stali, toczenie precyzyjne mosiądzu i aluminium. Produkcja taka obejmuje obszerną gamę artykułów, między innymi wszelkiego rodzaju: słupki, szpilki, trzpienie, sworznie, rdzenie, wałki, kołki, bolce, śruby, osie dźwigni, rolki, rozety wsporniki, popychacze, dystanse izolacyjne, wtyki, złączki, łączniki, przekładki, podkładki, tuleje, tulejki oraz wiele, wiele innych detali oraz całych podzespołów.

Zasada działania toczenia CNC

Toczenie CNC (ang. Computerized Numerical Control) jest precyzyjnym procesem obróbki skrawaniem, w którym to przebieg toczenia zostaje całkowicie zautomatyzowany poprzez zastosowanie mikrokomputera zintegrowanego z częścią sterującą obrabiarki. Już w połowie lat siedemdziesiątych, wraz z rozwojem komputerów, pojawiła się ta – rozwijana i ulepszana przez kolejne lata – technologia. 

Główna zasada obróbki wiórowej na tokarkach sterowanych numerycznie jest w sumie taka sama, jak w przypadku toczenia metodami konwencjonalnymi. Ruch główny obrotowy wykonywany jest przez obrabiany przedmiot, z kolei prostoliniowy ruch posuwowy wykonywany jest przez narzędzie skrawające.

W tokarce CNC sterowanie maszyną odbywa się przy pomocy programu sterownika logicznego PLC. Sterownik ów steruje obrabiarką w zakresie określonego układu współrzędnych maszyny, przy użyciu układu automatycznego sterowania i czujników, w jakie wyposażona jest tokarka CNC. Sterowanie odbywa się w zamkniętym układzie zapętlonego sprzężenia zwrotnego, co oznacza, iż wszystkie elementy ruchome obrabiarki są za każdym razem korygowane i przywracane do określonego w programie położenia. Dane wartości zadanej w programie (czyli sygnały wejściowe m.in. z czujników) są stale porównywane z rzeczywistymi danymi na maszynie (stan urządzeń wyjściowych) za pomocą sterownika PLC. Mówiąc prościej: oznacza to, że proces toczenia sterowany jest komputerowo i nie potrzebuje ręcznej interwencji operatora. Czynności ręczne na tokarce CNC ograniczają się więc tylko do: uzbrojenia maszyny, zamocowania materiału, napisania lub wybrania odpowiedniego programu i ustawienia punktu zerowego tegoż programu.

Technologia CNC pozwala na sterowanie numeryczne daną maszyną, a zatem umożliwia zaprogramowanie urządzenia w taki sposób, ażeby wykonywało konkretne ruchy, mające sprawić, iż finalny produkt uzyska pożądane, wskazane wcześniej kształty i wymiary. Pozwala to na wytwarzanie elementów z uwzględnieniem nawet najdrobniejszych szczegółów. Precyzja i powtarzalność to jednak niejedyne atuty tejże obróbki, toczenie jest też szybkie – automatyzacja znacznie zwiększa wydajność i efektywność pracy tokarek.

Odpowiednio zaprogramowana maszyna podczas procesu obróbki wytwarza elementy w sposób cykliczny. Oznacza to tyle, że wszystkie ruchy wykonywane manualnie w czasie toczenia konwencjonalnego można zaprogramować podczas toczenia technologią CNC, a zatem pozwala to na powtarzanie ich tak często, jak tylko jest to konieczne i wymagane. Korekty wymiarów obrabianej części czy parametrów skrawania narzędzi, wprowadzane są bezpośrednio w programie lub w kompensacji narzędzi, a służy do tego panel sterowania, będący częścią wyposażenia każdej maszyny CNC. Tokarkę CNC można też zaprogramować, mając do dyspozycji gotowy trójwymiarowy model produktu. Do tego celu wymagany jest osobny komputer z zainstalowanym programem typu CAD/CAM, jak również postprocesor, konieczny do wygenerowania programu w języku programowania dla danej tokarki CNC.

Dobry sprzęt to gwarancja wysokiej klasy toczenia CNC

Do świadczenia profesjonalnych usług w zakresie toczenia technologią CNC konieczny jest wysokiej jakości sprzęt. Jeżeli chce się mieć dobry produkt, warto korzystać z najlepszych dostępnych na rynku urządzeń, będących gwarancją nie tylko wyjątkowej precyzji, ale też i niezwykłej szybkości wykonywanych usług. Można to osiągnąć dzięki zamontowaniu w tokarce drugiego wrzeciona, umożliwiającego sprawne odwracanie obrabianego elementu. Oś Y zwiększa możliwości obróbcze – i umożliwia również przeprowadzanie frezowania. 

Metody toczenia

Toczenie jest – obok frezowania – jedną z dwóch podstawowych technologii obróbki skrawaniem. Polega ono na oddzielaniu warstwy materiału z przedmiotu obrabianego za pomocą narzędzia, którym najczęściej jest nóż tokarski.

Toczenie przeprowadzane przy użyciu tokarek ze sterowaniem numerycznym, wyposażonych w nóż tokarski, wykonujący ruch liniowy i obrabiający obracający się element, może odbywać się w różny sposób – wyróżniamy zatem różne metody precyzyjnego toczenia. 

Toczenie stanowi połączenie ruchu obrotowego przedmiotu obrabianego oraz ruchu liniowego narzędzia skrawającego. Ruch narzędzia najczęściej realizowany jest wzdłuż osi toczonego przedmiotu, co pozwala na zmianę jego średnicy. Toczenie wzdłużne zachodzi wówczas, gdy kierunek noża jest równoległy do osi obrotu przedmiotu i może mieć charakter zarówno zewnętrzny (nazywane jest wtedy obtaczaniem), jak i wewnętrzny (czyli tzw. wytaczanie). Drugim, często stosowanym sposobem, jest ruch prostopadły do osi obrotu – mamy wówczas do czynienia z planowaniem, czyli zmianą długości przedmiotu obrabianego. Metoda poprzeczna przebiega standardowo, jednak w trakcie obróbki nóż ułożony jest prostopadle do osi obrotu. Spotykamy jeszcze wariant trzeci ruchu roboczego narzędzia – w obu kierunkach jednocześnie – i mamy wtenczas do czynienia z toczeniem profilowym, pozwalającym uzyskiwać stożki, baryłki oraz inne krzywizny.

  • Toczenie zewnętrzne

Toczenie zewnętrzne stanowi kanon podstawowych operacji stosowanych w obróbce CNC na tokarkach. Polega na usuwaniu materiału z zewnętrznej powierzchni walcowej materiału i dzieli się na wspomniane wcześniej: toczenie wzdłużne, obróbkę profilową oraz toczenie powierzchni czołowych.

W każdym z tych przypadków należy zwrócić uwagę na dobór właściwych narzędzi i zamocowania do specyfiki konkretnego detalu. Trzeba skupić się na poprawnym zamocowaniu obrabianego przedmiotu w celu uzyskania maksymalnej sztywności. Dlaczego? Zdolność do precyzyjnego obrotu przedmiotu obrabianego ma podstawowe znaczenie dla osiągania wąskich tolerancji wymiarowych.

  • Toczenie wewnętrzne

Toczenie wewnętrzne, zwane inaczej wytaczaniem, charakteryzuje utrudniona swoboda doboru strategii obróbki ze względu na ograniczenie pola pracy przez średnicę otworu w przedmiocie obrabianym. Problematyczna jest też głębokość otworu, warunkująca konieczny wysięg narzędzia.

Podstawową zasadą przy wytaczaniu jest dobór możliwie sztywnego narzędzia. Zawsze powinno to być narzędzie o możliwie największym przekroju trzonka, jaki zmieści się do wytaczanego otworu.  Z jakiego powodu? Powinno to zminimalizować ryzyko powstawania drgań. Następnym istotnym czynnikiem jest skuteczne odprowadzanie wiórów ze strefy obróbki. Z uwagi na ograniczoną dostępność do miejsca tworzenia się wiórów, wyśmienicie sprawdza się podawanie chłodziwa pod ciśnieniem przez trzonek narzędzia, ponieważ pozwala to na sprawne wypłukiwanie ich z obrabianego otworu.

  • Przecinanie i toczenie rowków

Ta kategoria toczenia jest bardzo szeroka i obejmuje swoim zasięgiem zarówno odcinanie materiału, jak też i rowkowanie zewnętrze oraz wewnętrzne. Podstawowymi kwestiami, jakie należy uwzględnić przy planowaniu tego rodzaju procesu, są: oszczędność materiału oraz redukcja siły skrawania. Sprawia to, że powinniśmy wybrać narzędzie jak najwęższe, o geometrii odpowiedniej do tworzenia wióra węższego niż w przypadku toczenia rowków. Dlaczego? Z uwagi na specyficzne warunki pracy przecinaka, który podczas pracy bardzo mocno zagłębiony jest w materiał. Zbyt szeroki wiór powodowałby ryzyko zakleszczenia w rowku, a w efekcie uszkodzenie narzędzia.

Toczenie rowków to obróbka, obejmująca szereg specyficznych operacji, takich jak: toczenie rowków ogólne, toczenie rowków pod pierścienie osadcze, toczenie rowków czołowych, profilowanie oraz podcinanie.

  • Toczenie gwintów

Często w elementach toczonych występują zwoje śrubowe nacinane na powierzchni obrabianego przedmiotu, wewnętrznie lub zewnętrznie, zwane gwintami. Nacina się je w celu utworzenia mechanicznego mocowania dwóch gwintowanych części albo umożliwienia przekazania ruchu poprzez przekształcenie ruchu obrotowego w liniowy, czy też odwrotnie. Toczenie gwintów na maszynach CNC odbywać się może za pomocą narzędzi z ostrzami wymiennymi, a także narzędzi monolitycznych. Najpowszechniej stosowaną techniką jest użycie noży ze specjalnymi płytkami kształtowymi, odpowiadającymi profilowi danego gwintu. W ten sposób w kilku lub kilkunastu przejściach narzędzia uzyskuje się poprawnie ukształtowany zarys gwintu.

Różnorodne zastosowanie wytoczonych elementów

Uniwersalność elementów wytworzonych w procesie obróbki skrawaniem CNC sprawia, że ich cechy użyteczne są w wielu branżach przemysłowych. Niezwykła dokładność, precyzja, szybka produkcja i wysoka trwałość wytwarzanych towarów to walory doceniane choćby w branżach:

  • medycznej,
  • lotniczej,
  • zbrojeniowej,
  • motoryzacyjnej,
  • transportowej.

Korzyści wynikające ze stosowania toczenia CNC

Uzupełnienie parku maszynowego o urządzenia do toczenia CNC to jednocześnie zapewnienie firmie niewiarygodnej elastyczności i znaczne skrócenie łańcucha procesu produkcyjnego. Sterowanie urządzeniem przejmuje komputer, co w dużym stopniu wpływa na zwiększenie się produktywności stanowiska, doskonałą precyzję wyrabianych części i zminimalizowanie ryzyka błędów popełnionych przez czynnik ludzki (bezpieczeństwo podnosi się, gdyż operator nie ma wtedy bezpośredniej styczności z obrabianym przedmiotem). Regulacja parametrów skrawania przez komputer – takich jak na przykład posuw – przyczynia się do wydłużenia żywotności narzędzia skrawającego. Wspomniana już elastyczność także znajduje swoje odbicie w nieskomplikowanej możliwości wytwarzania rozmaitych odmian przedmiotów, poprzez zwykłą modyfikację już istniejącego programu CNC.

Toczenie metodami konwencjonalny pozwala na przetwarzanie przede wszystkim okrągłych części. Natomiast nowoczesne tokarki CNC, dzięki wyposażeniu w dodatkowe osie sterowane numerycznie, pozwalają również na produkcję części, które – w sposób tradycyjny – możliwe byłyby do uzyskania tylko przy użyciu frezarki. Zależnie od ilości osi, w jakie wyposażone jest urządzenie do toczenia CNC, można też frezować oraz grawerować za pomocą specjalnych narzędzi. To spore ułatwienie i duża oszczędność czasu. Na jednej tokarce CNC, przy wykorzystaniu różnych narzędzi, wykonać można wiele rozmaitych czynności, bez konieczności przenoszenia przedmiotu na inną maszynę, celem dalszej obróbki.

Toczenie, jako proces obróbki skrawaniem, wspomagany technologią komputerową, podobnie jak i frezowanie technologią CNC, jest optymalnie dostosowany zarówno do produkcji mało–, jak i wielkoseryjnej przedmiotów. Operacje podczas toczenia CNC są dużo bardziej ekonomiczne i sporo więcej wydajne, a czas ich wykonania – zdecydowanie krótszy. Daje to możliwość zaoszczędzenia czasu i materiału, a dzięki temu zoptymalizowane zostają również koszty wytworzenia części.

Jak wykonywać obróbkę tokarską różnych materiałów

Toczenie metalu

Podstawą oferty wielu firm z branży metalowej jest właśnie toczenie metalu. Specyfika taka wynika głównie z zapotrzebowania rynku na komponenty wytwarzane w technologii szeroko pojętej obróbki CNC. Dostarczać można wówczas części toczone dla potrzeb wielu różnorodnych sektorów przemysłu. Z usług toczenia stali nierdzewnej często korzysta branża medyczna, budowlana i motoryzacyjna. Z uwagi na swoją specyfikę, obróbka skrawaniem stali nierdzewnej potrzebuje specjalistycznych narzędzi oraz parametrów skrawania. Także aluminium jest materiałem chętnie wykorzystywanym do wytwarzania precyzyjnych części toczonych dla branży lotniczej, przemysłu maszynowego i automotive. Kolejnym metalem używanym do produkcji części metalowych jest mosiądz – znajduje on swoje zastosowanie między innymi przy produkcji armatury (jak: toczenie złączek, nakrętek, śrubunków, nypli i wielu innych części) oraz w sektorze meblarskim. Precyzyjne toczenie komponentów technicznych to proces wymagający sporego doświadczenia i właściwego sprzętu. W tak wymagającej dziedzinie (wysokie wymagania jakościowe i wąskie tolerancje) istotny jest bowiem każdy szczegół. 

Toczenie stali

Stale to podstawowy materiał wykorzystywany do wytwarzania większości części toczonych. Ich obrabialność jest różna i zależy przede wszystkim od: zawartości pierwiastków stopowych, stanu dostawy i obróbki cieplnej.  W procesie obróbki tokarskiej CNC stal dzielona jest głównie na trzy grupy stali:

  • Stale niestopowe (węglowe) – czyli grupę, w której skład wchodzą stale o zawartości węgla do 0,55%. Ich skrawalność jest średnia. Szczególne problemy w procesie toczenia sprawiają gatunki o niższej zawartości węgla (gatunki niskowęglowe), gdyż wywołują one problemy ze złamaniem wióra i tworzeniem się narostu na ostrzu narzędzia skrawającego
  • Stale niskostopowe – czyli wszystkie najbardziej popularne gatunki stali. Są one chętnie wybierane do toczenia części niezbyt wymagających wytrzymałościowo. Ich obrabialność zależna jest od składu, ale ogólnie jest dobra.
  • Stale wysokostopowe – zawierające szereg dodatków stopowych, wpływających na ich właściwości. W ich przypadku parametry obróbki dostosować należy do konkretnego gatunku oraz stanu utwardzenia ewentualną obróbką cieplną lub cieplnochemiczną.

Toczenie stali niestopowej

Klasyfikacja materiału: P1.1

W stalach niestopowych zawartość węgla wynosi maksymalnie 0.55%. Wyróżniamy wśród nich stale niskowęglowe (o zawartości węgla <0.25%), które wymagają szczególnej uwagi, ponieważ charakteryzuje je utrudniony przebieg łamania wiórów i tendencja do zacierania (narost).

Aby kontrolować przebieg łamania wiórów, należy stosować jak najwyższy posuw. Szczególnie zalecane jest stosowanie płytki wiper.

W celu uniknięcia powstawania na płytce narostu, niekorzystnie wpływającego na chropowatość powierzchni, powinno się stosować wysokie prędkości skrawania. Ostre krawędzie i geometrie skrawające z niskimi oporami ograniczają tendencję do przywierania i przeciwdziałają niszczeniu ostrza.

​Toczenie stali niskostopowej

Klasyfikacja materiału: P2.x

Skrawalność stali niskostopowych zależna jest od zawartości składników stopu i obróbki cieplnej (utwardzania). Powszechnymi rodzajami zużycia dla wszystkich materiałów w tej grupie jest zużycie kraterowe i starcie powierzchni przyłożenia. Podczas obróbki materiałów utwardzonych częstym rodzajem zużycia jest też deformacja plastyczna z powodu wzrostu ilości ciepła wydzielanego w strefie skrawania.

Przy obróbce nieutwardzonych stali niskostopowych najlepszym rozwiązaniem jest użycie wyspecjalizowanych gatunków i geometrii płytek do obróbki stali. Z kolei przy stosowaniu materiałów utwardzanych korzystniejsze będzie użycie twardszego gatunku (gatunki do żeliw ISO K, ceramiczne i z CBN).

Toczenie stali wysokostopowej

Klasyfikacja materiału: P3.x

Stale wysokostopowe to stale węglowe o całkowitej zawartości dodatków stopowych powyżej 5%. Grupa materiałów obejmuje tu zarówno stale przed utwardzeniem, jak i utwardzone. Ich skrawalność maleje wraz ze wzrostem udziału dodatków stopowych i twardości.

Podobnie jak w przypadku stali niskostopowych, przy ich obróbce poleca się wyspecjalizowane gatunki i geometrie płytek do obróbki stali.

Stale o zawartości dodatków stopowych powyżej 5% i twardości powyżej 450 HB potrzebują narzędzi o wysokiej odporności na deformację plastyczną i dużej udarności krawędzi. Polecane są zatem twardsze gatunki (gatunki do żeliw ISO K, ceramiczne i z CBN).

Toczenie stali nierdzewnej

Z uwagi na szczególne znaczenie i szeroką skalę zastosowania, oddzielną grupę stali stopowych stanowią stale nierdzewne. Ich toczenie może jednak sprawiać problemy, szczególnie w przypadku gatunków austenitycznych. Duże znaczenie ma wówczas odpowiednia kontrola wióra oraz sprawne doprowadzenie chłodziwa bezpośrednio do strefy skrawania. Warto też stosować specjalne gatunki stali nierdzewnych o podwyższonej skrawalności, uzyskiwanej przez dodanie pewnych dodatków stopowych, takich jak chociażby siarka czy ołów.

Stal niskowęglowa jest bardziej miękka i prostsza w obróbce niż stal stopowa. Skrawalność zależy od twardości materiału, a zatem przy obliczaniu prędkości posuwów należy wziąć pod uwagę właśnie twardość. Stal nierdzewna należy do stali stopowych, a pierwiastkiem stopowym jest najczęściej chrom, który tworzy na powierzchni warstwę tlenku, zwiększającą odporność materiału na korozję. Do produkcji stali nierdzewnej wykorzystywane się także inne rodzaje pierwiastków stopowych, na przykład nikiel i węgiel. Elementy stopowe różnią się między sobą. Stale nierdzewne cechuje wysoki stopień utwardzenia oraz niski współczynnik odprowadzania ciepła.

Stale nierdzewne dzielą się na kilka grup (ferrytyczne/martenzytyczne, austenityczne i typu duplex (austenityczno-ferrytyczne)); a dla każdej z nich zalecane są inne wytyczne dotyczące obróbki toczeniem.

Toczenie ferrytycznych i martenzytycznych stali nierdzewnych

Klasyfikacja materiału: P5.1

Ów rodzaj stali nierdzewnej sklasyfikowany został jako materiał stalowy, w związku z czym posiada klasyfikację materiału P5.x. Ogólne zalecenia dotyczące obróbki stali nierdzewnych ferrytycznych i martenzytycznych zalecają stosowanie gatunków i geometrii płytek do obróbki stali nierdzewnej.

Stale martenzytyczne można obrabiać w stanie utwardzanym, co wymaga użycia płytek o szczególnej odporności na deformację plastyczną, w związku z czym warto stosować gatunki z CBN, gdy twardość HRC = 55 i więcej.

Toczenie austenitycznych stali nierdzewnych

Klasyfikacja materiału: M1.x i M2.x

Najczęściej spotykanym typem stali nierdzewnej jest stal nierdzewna austenityczna. Znajdziemy tu także stale nierdzewne superaustenityczne, czyli stale o zawartości Ni powyżej 20%.

Polecane gatunki i geometrie to asortyment do obróbki stali nierdzewnej z pokryciem CVD i PVD.

Do skrawania przerywanego lub w przypadku, gdy podstawową przyczyną zużycia płytki są uderzenia wiórów lub ich zakleszczanie, należy wziąć pod uwagę zastosowanie gatunków z pokryciem PVD.

Ponadto:

  • Należy stosować chłodziwo, ażeby ograniczyć powstawanie zużycia kraterowego i deformację plastyczną; warto wybierać płytki o jak największym promieniu naroża. 
  • Powinno się używać płytek okrągłych lub małych kątów przystawienia, co pomoże uniknąć powstawania karbu.
  • Cechą charakterystyczną jest występowanie tendencji do przywierania materiału lub narost. Ma to niekorzystny wpływ na jakość wykończenia powierzchni oraz trwałość. Warto wybierać płytki o ostrych krawędziach lub geometrie o dodatniej powierzchni natarcia.

Toczenie stali nierdzewnych typu duplex (austenityczno-ferrytycznych)

Klasyfikacja materiału: M3.4

Dla wysokostopowych stali nierdzewnych typu duplex używa się określenia: stale super- lub hyperduplex. Charakteryzująca je większa wytrzymałość mechaniczna sprawia, że są one dość trudnymi materiałami w obróbce wiórowej, szczególnie jeżeli chodzi o wydzielanie ciepła podczas obróbki, opory skrawania i kontrolę spływu wiórów.

Zalecane gatunki i geometrie to asortyment wyspecjalizowany do obróbki stali nierdzewnej z pokryciem CVD i PVD.

W celu kontroli spływu wiórów i uniknięcia deformacji plastycznej trzeba używać chłodziwa. Dlatego potrzebne będą narzędzia z wewnętrznym doprowadzaniem chłodziwa, a najlepiej z jego precyzyjnym podawaniem. Aby uniknąć karbu i powstawania zadziorów, należy stosować małe kąty przystawienia.

Toczenie stali hartowanej

Obróbka poprzez toczenie stali o twardości wynoszącej zazwyczaj 55–65 HRC nazywana jest toczeniem na twardo / toczenie twardych materiałów i stanowi ekonomiczną alternatywę dla obróbki szlifierskiej stali. Toczenie twardych materiałów to przy okazji większa uniwersalność, krótsze czasy realizacji i wyższa jakość.

Najlepiej sprawdzającym się materiałem narzędziowym do toczenia na twardo stali hartowanych indukcyjnie są gatunki z regularnego azotku boru (CBN). Przy stali o twardości mniejszej niż około 55 HRC warto zastosować płytki ceramiczne lub węglikowe.

Do toczenia twardych materiałów powinno się stosować zoptymalizowane gatunki z CBN.

Należy też:

  • zapewnić dobrą stabilność obrabiarki i mocowania,
  • używać jak najmniejszych głębokości skrawania, co pozwoli uzyskać mały kąt przystawienia i prawidłowe przygotowanie krawędzi w celu zwiększenia trwałości,
  • stosować geometrię wiper, aby uzyskać jak najlepszą gładkość powierzchni.

Toczenie żeliwa

Żeliwo jest stopem żelaza z węglem z zawartością krzemu (1-3%) i o zawartości węgla powyżej 2%. Materiał ten generuje krótkie wióry i – w większości przypadków – odznacza się dobrą kontrolą spływu wiórów.

W przypadku większości materiałów żeliwnych zalecane jest stosowanie gatunków i geometrii płytek do obróbki żeliwa, gatunków ceramicznych i z CBN do obróbki żeliwa szarego z dużą prędkością skrawania.

Wyróżniamy następujące podstawowe rodzaje żeliwa:

  • żeliwo szare (GCI),
  • żeliwo sferoidalne (NCI),
  • żeliwo ciągliwe (MCI),
  • żeliwo o zwartym graficie (CGI),
  • żeliwo sferoidalne hartowane izotermicznie (ADI).

Toczenie superstopów żaroodpornych (HRSA)

Superstop (nadstop) charakteryzuje bardzo duża wytrzymałość mechaniczna i odporność na pełzanie (czyli powolna zmiana kształtu lub odkształcenie ciała stałego na skutek naprężeń) w wysokich temperaturach. Kolejną ważną cechą jest też duża odporność na korozję/utlenianie. Materiały z grupy superstopów żaroodpornych dzielą się na cztery grupy:

  • na bazie niklu (np. Inconel),
  • na bazie żelaza,
  • na bazie kobaltu,
  • tytanowe (tytan może występować w czystej postaci lub zawierać fazy alfa i beta).

Superstopy żaroodporne oraz tytan mają niską skrawalność, szczególnie jeżeli zostały poddane starzeniu, a zatem wymagania wobec narzędzi stosowanych do ich obróbki są wysokie. Należy stosować płytki o ostrych krawędziach, zapobiegających tworzeniu się tzw. białych warstw o różnej twardości i wytrzymałości na naprężenia.

Materiały z grupy superstopów żaroodpornych: 

Do toczenia materiałów z grupy superstopów żaroodpornych powszechnie stosuje się gatunki z pokryciem PVD i ceramiczne. W tym przypadku zalecane jest stosowanie geometrii zoptymalizowanych pod kątem obróbki superstopów żaroodpornych.

Stopy tytanu: 

Z reguły powinno się używać gatunków niepokrywanych i z pokryciem PVD. Zalecane jest stosowanie geometrii zoptymalizowanych pod kątem obróbki superstopów żaroodpornych.

W obróbce tytanu i superstopów żaroodpornych kryterium zużycia narzędzia jest zazwyczaj pojawienie się karbu. 

Kilka wytycznych, pomagających osiągnąć optymalne wyniki obróbki: 

  • Stosowanie kąta przystawienia mniejszego niż 45°.
  • Właściwy stosunek średnicy płytki / promienia naroża do głębokości skrawania.
  • Stosowanie głębokości skrawania powyżej 0.25 mm (0.0098 cala) przy zagłębianiu skośnym lub metodzie wielu przejść.
  • Precyzyjne podawanie, w dużych ilościach, chłodziwa – bez względu na to czy wykorzystywane są płytki węglikowe czy ceramiczne – podczas toczenia superstopów żaroodpornych i stopów.
  • Wstępne fazowanie (mające ograniczyć ryzyko powstawania zadziorów przy wchodzeniu płytki w materiał i wychodzeniu z niego) – aby uzyskać optymalne osiągi – przy stosowaniu gatunków ceramicznych.

Toczenie materiałów nieżelaznych

Grupa materiałów nieżelaznych swoim zasięgiem obejmuje nieżelazne metale miękkie (tzw. metale kolorowe, typu aluminium, miedź, brąz, mosiądz) oraz materiały kompozytowe (MMC) i magnez. Ich skrawalność jest zróżnicowana w zależności od składu stopu, przebiegu obróbki cieplnej i technologii produkcji (kucie, odlewanie itp.).

Toczenie CNC aluminium

Aluminium to najpowszechniejszy z metali kolorowych, stosowanych w toczeniu CNC. Znany ze swoich unikalnych właściwości, pożądanych przez projektantów części. Do toczenia aluminium wykorzystuje się specjalne narzędzia o małych oporach skrawania, ostrej geometrii oraz często polerowanej powierzchni ostrza. Ma to swoje uzasadnienie w skłonności tego materiału do przywierania do narzędzia. Właściwie dobrane narzędzia pozwalają na wydajną obróbkę, albowiem aluminium jest metalem stawiającym niewielkie opory podczas skrawania.

Toczenie stopów aluminium

Klasyfikacja materiału: N1.2

Należy stosować płytki o dodatnim kształcie podstawowym i ostrych krawędziach. W tym celu warto wybierać gatunki niepokrywane i z pokryciem PCD.

W przypadku stopów aluminium o zawartości krzemu powyżej 13% powinno się używać gatunków z pokryciem diamentowym PCD, gdyż gatunki węglikowe charakteryzuje znacznie gorsza trwałość.

W obróbce aluminium chłodziwo wykorzystywane jest przede wszystkim do odprowadzania wiórów.

Toczenie miedzi 

Miedź jest trudnym w obróbce materiałem i aby zrobić to poprawnie, trzeba posiadać specjalistyczną wiedzę na temat tego procesu i często także spore doświadczenie. Obróbka CNC miedzi jest specjalistyczną obróbką elementów miedzianych z zaprojektowanych przez klienta półfabrykatów, półproduktów miedzianych lub prętów. W celu poprawy skrawalności często zamiast czystej miedzi używa się stopów miedzianych, szczególnie przy skomplikowanych pracach. 

Toczenie tworzyw sztucznych 

Obróbka poprzez toczenie tworzyw sztucznych wymaga doświadczenia i specyficznych procesów obróbki, ponieważ mamy tu do czynienia z wąskimi tolerancjami. Takie elementy jak: łożyska, tuleje, uszczelki i prowadnice muszą być bowiem wykonane z najwyższą precyzją. 

Toczenie poliamidu 

Zacznijmy od tego, czym jest poliamid?

Poliamid jest specjalistycznym tworzywem konstrukcyjnym, wykorzystywanym do produkcji wielu różnych detali gotowych, najczęściej są to części maszyn i urządzeń. Tworzywo PA6 charakteryzują: wysoka odporność na ścieranie, dobre właściwości mechaniczne i dobra stabilność wymiarowa. Dostępne formaty do obróbki skrawaniem to głównie: płyty, wałki i tuleje. Przykładowe wyroby z poliamidu: koła zębate, rolki, tuleje, ślizgi, krzywki, podkładki, dystanse.

Obróbka cnc ertalonu, obróbka tarnamidu, obróbka skrawaniem tecamidu i tecastu, obróbka precyzyjna boramidu, toczenie nylonu, toczenie precyzyjne nylatronu PA6, PA6G – to tylko niektóre z haseł kluczowych, dotyczących tegoż materiału, bowiem poliamid dostępny jest na rynku także pod innymi nazwami handlowymi. 

Jak efektywnie obrabiać poliamid PA6?

Z uwagi na słabą przewodność cieplną, stosunkowo niskie temperatury mięknienia i topnienia tworzyw sztucznych, wytworzone podczas obróbki ciepło musi być ograniczone do minimum. Tylko w ten sposób można zapobiec odkształceniom, naprężeniom, zmianom koloru, a nawet stopieniu. W tym celu warto stosować się do kilku ważnych zaleceń:

• trzeba dbać o to, aby narzędzia były zawsze ostre i gładkie,

• prędkości posuwu dobrać trzeba do rodzaju tworzywa,

• narzędzia powinny mieć wystarczający prześwit, aby krawędź tnąca stykała się z materiałem z tworzywa sztucznego,

• trzeba zapewnić dobre usuwanie wiórów z narzędzia,

• podczas operacji, w których wytwarza się dużo ciepła (np. wiercenie), nie należy żałować chłodziwa.

Zalety stosowania poliamidu przy wytwarzaniu części do maszyn i urządzeń

W przemyśle maszynowym aplikacje z poliamidu stosuje się powszechnie (m.in. jako materiał konstrukcyjny do produkcji: kół zębatych, ślizgów, tulei, rolek, krzywek, prowadnic oraz wielu innych). Detale są więc zazwyczaj wykonywane pod zamówienie klienta, według ścisłych specyfikacji przesłanego projektu, przykładowo: piasty z poliamidu na wymiar.

Poliamid z łatwością poddaje się obróbce skrawaniem, a zatem jest to materiał pożądany przy produkcji detali. Firmy prześcigają się więc w ofercie jego obrabiania. Znajdziemy tam zatem: frezowanie płyt z poliamidu, toczenie wałków i rur z poliamidu, cięcie wałków i tulei oraz formatek z poliamidu, gwintowanie poliamidu. Dodatkowo modyfikacje PA6 z dodatkiem oleju mineralnego zyskują właściwości samosmarowne, co gwarantuje stałe smarowanie przez cały okres użytkowania detalu. Elementy z poliamidu mają też dobrą zdolność do tłumienia drgań i nie hałasują tak jak ich metalowe odpowiedniki. Poliamid jest też lżejszy od konwencjonalnych tworzyw sztucznych, co ma znaczenie dla mniejszego obciążenia pracujących maszyn, a następnie mniejszego zużycia energii elektrycznej bądź paliwa.

Zalety stosowania poliamidu w obróbce skrawaniem:

  • materiał twardy, sztywny, wytrzymały mechanicznie,
  • dobre właściwości ślizgowe i niski współczynnik tarcia,
  • odporność na substancje chemiczne, oleje, smary,  benzynę,
  • zdolność tłumienia drgań i odporność na uderzenia,
  • właściwości elastyczne (wysoka granica plastyczności),
  • odporność na działanie promieniowania UV, X i gamma,
  • łatwa obrabialność (toczenie, frezowanie, cięcie),
  • konkurencyjna cena, 
  • dostępność w wielu modyfikacjach, wyjątkowe parametry, unikalne właściwości.

Bez względu na obrabiany materiał, to wiedza, doświadczenie i umiejętności tokarza mają znaczący wpływ na efekt finalny, albowiem decydują o tym, czy wyrób uzyska żądane parametry. Co prawda w przypadku maszyn sterowanych numerycznie i automatów tokarskich całością prac zarządza dedykowane oprogramowanie, do którego wprowadza się odpowiednie wartości, niemniej jednak operator maszyny nadzoruje całość działań, aby w razie potrzeby wprowadzić zmiany. 

Jeśli chciałbyś nawiązać współpracę i zlecić toczenie CNC to Portal LaserTrade.pl jest miejscem idealnym. 

Portal Produkcji na zamówienie to setki firm partnerskich z całego kraju, szybki kontakt z całą siecią partnerską, oferty wykonania na adres e-mail. 

Po wybraniu Wykonawcy zrealizujesz zamówienie z dostawą prosto pod drzwi. 

Witaj w świecie LaserTrade! 

Gotowy na szybkie cięcie?

My tak!

Cięcie laserem