1 Řezné materiály jsou podle ISO 513 členěné do šesti základních skupin, podle typu namáhání břitu. - Skupina P zahrnuje nástrojové materiály určené k obrábění většiny ocelí, které dávají dlouhou třísku - Skupina M je určena pro obrábění austenitických, korozivzdorných, žáruvzdorných a nemagnetických ocelí včetně slitin titanu. - Skupina K obsahuje nástrojové materiály, se kterými obrábíme litinu šedou, tvárnou, temperovanou, tj. materiály dávající krátkou třísku. - Skupina N jsou řezné destičky určené k obrábění neželezných kovů, především slitin hliníku a mědi. - Skupina S je určena pro obrábění speciálních žáruvzdorných slitin obsahujících Fe, Ni, Co, Ti (železo, nikl, kobalt, titan). - Skupina H zahrnuje nástrojové materiály určené pro obrábění zušlechtěné oceli s pevností nad 1500 MPa a kalené oceli s tvrdostí nad 48 HRC. Za označením skupiny, tj. za písmenem, následuje dvojčíslí, které blíže určuje typ obrábění. Obecně lze říci, že čím je číslo menší, tím více je nástroj určený pro dokončování, čím je číslo větší, tím je vhodnější pro hrubování a pro způsoby obrábění, které více namáhají břit, např. obrábění s přerušovaným řezem. P01 materiál je určený pro dokončovací operace s vysokými řeznými rychlostmi P40 materiál je houževnatý, určený pro hrubování, vydrží přerušovaný řez Mezi nejznámější výrobce řezných nástrojů patří firmy Iscar, Pramet Tools, Sadvik Coromat, Tungaloy. Výrobci řezných nástrojů používají i vlastní značení, které z jejich pohledu blíže označuje vlastnosti, např. výkonnost řezného materiálu. Příkladem je známý výrobce Sandvik Coromant. Tato firma označuje slinuté karbidy značkou H - HW, HT, HC, keramické řezné materiály písmenem C - např. CA, CM, CN, CC. Diamantové řezné materiály jsou označeny DP, nitrid boru BN. Obr. 1: Složení materiálu 2230 (Pramet Tools) 1
2 Povlakované řezné materiály Většina výměnných řezných destiček jsou povlakované, protože povlak podstatným způsobem zvyšuje životnost. Povlak přitom umožňuje použít vyšší řezné rychlosti, nástroj je tedy výkonnější. Existují dvě metody nanášení povlaků: - Chemické nanášení povlaku (CVD Chemical Vapour Deposition) na řeznou destičku se při teplotách 700 1050 o C nanáší nitrid titanu TiN, nitrid chromu CrN, nitrid zirkonu ZrN, TiAlN nitrid titanu a hliníku, karbonitrid titanu TiCN a další. - Fyzikální nanášení povlaku (PVD Physical Vapour Deposition) teplota nanášení je nižší, přibližně 400 o C, složení povlaků je obdobné. Princip nanášení povlaků je vidět na obrázku. Obr. 2 Povlakování slinutých karbidů PVD-CVD 2
Materiál, který se bude nanášet, se v uzavřené vakuové komoře odpařuje vlivem vysoké teploty dopadajícího laserového paprsku a usazuje se na řezné destičce. Při fyzikální metodě se navíc přidává působení opačného elektrického náboje substrátu a napařovaného materiálu, proto není nutná tak vysoká teplota. Vrstva povlaku se pohybuje mezi 2 až 4,0 µm. Typem povlaku je dáno i použití řezné destičky. Typ povlaku poznáme podle barvy: - TiN má barvu zlatou, je nejuniverzálnější - ZrN má barvu bílo-zlatou, je vhodný k obrábění slitin hořčíku a titanu - CrN s barvou kovově stříbrnou k obrábění lehkých kovů a slitin hliníku - TiCN je šedomodrý je určený k frézování a závitování - TiAlCN s barvou černofialovou k obrábění materiálů s vysokou houževnatostí a tvrdostí 3 Slinuté karbidy Tvrdé částice tvoří směs karbidů a nitridů - karbid wolframu, karbid titanu, karbid tantalu, nitrid titanu, pojivo je kov, zpravidla kobalt. Velikost tvrdých částic je 0,1 až 10 µm. Čím více je v řezné destičce tvrdých částic (zpravidla 80 90% objemu), tím je odolnější proti opotřebení. S větším podílem pojiva je řezná destička houževnatější, tj. odolnější proti rázům. Často se řezná destička člení tak, aby v blízkosti břitu bylo více tvrdých karbidů a nitridů, ve větší vzdálenosti od břitu bývá větší podíl pojiva, aby nevznikaly trhliny a lomy. Pro lepší lámání třísky jsou řezné destičky opatřené složitě tvarovanými utvářeči třísky. Obr. 3 Výměnná řezná destička Řezné destičky z nepovlakovaného slinutého karbidu se v současnosti příliš nepoužívají, protože je vytlačily povlakované řezné materiály. Používají pro obrábění tvrzených materiálů, legovaných žáruvzdorných a titanových slitin. 3
4 Keramické řezné materiály Jsou charakteristické chemickou stálostí nereagují chemicky s materiálem obrobku. Obsahují oxid hlinitý Al 2 O 3 s příměsí oxidu zirkonia ZrO 2. Pro zvýšení houževnatosti se přidává karbid křemíku SiC, nitrid křemíku Si 3 N 4, karbonitridy, whiskery což jsou krystalická mikrovlákna na bázi karbidu křemíku. Keramické řezné destičky se používají hlavně pro obrábění šedé litiny, žárupevných slitin, vysokorychlostní soustružení. 5 Kubický nitrid boru Obsahuje krystaly nitridu boru, který je velmi tvrdý, houževnatý a odolný proti tepelným rázům. Vydrží teplotu až 1600 o C. Břitová destička má hrot z kubického nitridu boru, který se připájí na nosič ze slinutého karbidu. Používá se pro vysokorychlostní obrábění, obrábění šedé litiny, ocelí s tvrdostí nad 45 HRC. Obr. 4: CBN břitová destička (Lach Diamant) 6 Polykrystalický technický diamant Maximální teplota použití je 600 o C, protože při vyšší teplotě asi 700 o C se začíná pálit jde v podstatě o uhlík s krychlovou krystalickou mřížkou. Drobné krystalky diamantu jsou propojené kovovým pojivem a destička je napájena na nosič ze slinutého karbidu. Materiál je velmi křehký, vhodný pro přesné dokončovací obrábění, obrábění neželezných a nekovových materiálů, např. slitin Al s obsahem Si nebo kompozitů. 7 Úkoly 1. Jaké řezné materiály jsou v poslední době nejpoužívanější? 2. Vysvětlete postup povlakování výměnných řezných destiček. Jaký je rozdíl mezi CVD a PVD povlaky? 3. Jaké je složení slinutých karbidů a kde se používají? 4. Popište vlastnosti a použití keramických řezných materiálů, kubického nitridu boru. 5. Jaké vlastnosti má polykrystalický technický diamant? 4
8 Použité materiály (1.) DRIENSKY, Dušan a spol. Strojní obrábění I., SNTL, Praha 1988, 2. vyd., kap. 4 Soustružení, bez IBSN (pouze typové číslo L13-C1-II-84/26080) (2.) DRIENSKY, Dušan, LEHMANOVÁ, Tereza. Strojní obrábění II. - Soustružení, SNTL, Praha 1991, 1. vyd., IBSN 80-03-0033-4 Obrázky: [1] Commons.wikimedia.org [online]. [cit. 2012-04-11]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:keilprofil-6k.jpg [2] Commons.wikimedia.org [online]. [cit. 2012-05-20]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:pvd-cvd.jpg [3] Commons.wikimedia.org [online]. [cit. 2012-02-15]. Dostupný pod licencí Public domain na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/file:wendeschneidplatte1.jpg 5