Stručná diskuse o klasifikaci materiálu nástroje

 

Za různých podmínek existují různé metody řezání a v takových případech vyžadují řezné nástroje určité jedinečné vlastnosti. Pro dosažení tohoto výkonu jsou řezné nástroje vyrobeny z různých materiálů. Zvolený materiál pro konkrétní aplikaci závisí na zpracovávaném materiálu, typu obrábění a množství a kvalitě produktu.

Materiály nástrojů lze rozdělit do několika kategorií podle použitého materiálu:

 

1. Uhlíková nástrojová ocel

2. Vysokorychlostní ocel (HSS)

3. Slinutý karbid

4. Keramické nástroje

5. Kubický nitrid boru (CBN)

6. Diamantové nástroje

 

 

I Uhlíková nástrojová ocel

 

Uhlíková nástrojová ocel je levný nástroj pro obrábění kovů používaný pro nízkorychlostní obráběcí operace. Tyto řezné nástroje z obyčejné uhlíkové oceli obsahují 0.6-1,5 % uhlíku a velmi malá množství (méně než 0,5 %) manganu a křemíku. Jiné kovy jako chrom a vanad se přidávají pro úpravu tvrdosti a velikosti zrna.

 

Ocel s vysokým obsahem uhlíku je odolná proti opotřebení a schopná udržet ostrou řeznou hranu. Uhlíková nástrojová ocel má dobrou obrobitelnost, ale tento materiál rychle ztrácí svou tvrdost kolem 250 stupňů.

 

Nelze jej proto použít ve vysokoteplotních aplikacích, a proto je možná v některých současných obráběcích operacích nenahraditelný.

 

Nástroje z uhlíkové oceli se používají pro spirálové vrtáky, frézovací nástroje, soustružnické a tvarovací nástroje a jsou vhodné pro měkké materiály, jako je mosaz, hliník a hořčík.

 

Teplotní odolnost: do 450 stupňů

Tvrdost: až HRC65

 

 

II vysokorychlostní ocel (HSS)

 

▲ HSS

 

Rychlořezná ocel je druh vysoce uhlíkové oceli, která obsahuje velké množství legujících prvků, jako je wolfram, molybden a chrom. Tyto prvky zvyšují prokalitelnost, houževnatost a odolnost proti opotřebení a poskytují vyšší rychlost úběru kovu.

 

Při mírné teplotě kolem 650 stupňů ztratí svou tvrdost.

 

K prodloužení životnosti nástroje by se proto měla používat chladicí kapalina. Rychlořezná ocel může být opakovaně použita přebroušením. Na rychlořeznou ocel se používají určité povrchové úpravy, aby se zlepšil její výkon.

 

Povrchové úpravy používané u rychlořezné oceli:

Leštění:Snižuje tření

Nitridace:Zvyšuje odolnost proti opotřebení

Chromování:Snižuje tření

Oxidace:Snižuje tření

 

K výrobě lze použít materiály z rychlořezné oceli: vrtáky, frézy, protahovače atd.

 

Rozsah řezné rychlosti: Vc=30-50 metrů/min

Teplotní odolnost: až 650 stupňů

Tvrdost: až HRC67

 

 

III Slinutý karbid

 

▲ Slinutý karbid

 

Nástroje ze slinutého karbidu se vyrábějí technikou práškové metalurgie. Jsou složeny z karbidů wolframu, tantalu a titanu s kobaltem jako pojivem (pokud je pojivem nikl nebo molybden, označuje se jako cermet).

 

Nástroje ze slinutého karbidu jsou extrémně tvrdé a snesou velmi rychlé řezné operace.

 

Nástroje ze slinutého karbidu neztrácejí svou tvrdost při teplotách do 1000 stupňů.

 

Nástroje s vysokým obsahem kobaltu se používají pro hrubování, zatímco nástroje s nízkým obsahem kobaltu se používají pro dokončování.

 

Rozsah řezné rychlosti:Vc=60-200 metrů/min

Teplotní odolnost:Až 1000 stupňů

Tvrdost:Až 90 HRC

 

 

IV Keramické materiály

 

▲ Keramika

 

Nejběžnějšími keramickými materiály jsou oxid hlinitý a nitrid křemíku. Prášek keramického materiálu je zhutněn do požadovaného tvaru a poté slinován.

 

Keramické nástroje jsou chemicky inertní a odolné proti korozi, s vysokou pevností v tlaku. Zůstávají stabilní při teplotách až 1800 stupňů, pracují 10krát rychleji než HSS, mají velmi nízké tření mezi povrchem nástroje a třískou a mají nízkou tepelnou vodivost. Chladicí kapalina se obecně nevyžaduje a keramické nástroje mohou poskytnout velmi jemnou povrchovou úpravu.

 

Rychlost řezání:Vc=300-600 metrů/min

Teplotní odolnost:Až 1200 stupňů

Tvrdost:Až 93 HRC

 

 

V kubický nitrid boru (CBN)

 

▲ CBN

 

CBN je po diamantu druhým nejtvrdším materiálem a často se používá v ručních zařízeních. Má velmi vysokou odolnost proti opotřebení a běžně se používá jako brusivo pro brusné kotouče. Ostré hrany se nedoporučuje používat.

 

Rychlost řezání:Vc=600-800 metrů/min

Tvrdost:Větší než HRC95

 

 

VI Diamant

 

▲ Diamant

 

Diamant je nejtvrdší známý materiál a také nejdražší. Má vynikající tepelnou vodivost a vysoký bod tání. Diamantové nástroje vykazují výjimečnou odolnost proti opotřebení, nízký koeficient tření a nízkou tepelnou roztažnost. Jsou ideální pro obrábění extrémně tvrdých materiálů, jako jsou karbidy, nitridy a sklo.

 

Diamantové nástroje poskytují vynikající kvalitu povrchu a rozměrovou přesnost.

 

Dnes jsme stručně probrali vlastnosti různých materiálů nástrojů. Neexistuje jediný nejlepší materiál, pouze ten nejvhodnější.