Dobór parametrów skrawania to bez wątpienia największy problem podczas frezowania stali. Nie jest to zadanie łatwe – proces jest niepowtarzalny i ustawia się go w zależności od rodzaju obrabianego materiału. Problemy i pytania, przed którymi staje zarówno początkujący, jak i doświadczony frezer, są bardzo różnorodne. Jakie konsekwencje niesie błędne dobranie prędkości skrawania stali w stosunku do zużycia narzędzia? Jak ją prawidłowo obliczyć? Czym właściwie jest szybkość skrawania oraz jak ją dobrać pod kątem konkretnej obróbki? Tym artykułem postaramy się rozwiać powyższe wątpliwości.
Co to jest prędkość skrawania?
Frezowanie to jeden z najstarszych rodzajów obróbki na świecie. Frezowane rzeczy otaczają nas z każdej strony, bowiem jest to stały element obróbki wielu płaszczyzn, kanalików, rowków, kształtów. Technik frezowania jest wiele, jak również technik doboru parametrów obróbczych. Zacznijmy od początku. Najpotrzebniejszymi danymi dla frezera (oraz tokarza!) są parametry skrawania, na które składa się prędkość skrawania Vc oraz posuw na ostrze fz. W artykule nie skupiamy się na posuwie, jednak jest to wartość, której znaczenie należy znać i umieć ją wyliczyć. Najprościej mówiąc, posuw musi być odpowiednio dopasowany do prędkości obrotowej wrzeciona i żaden z tych parametrów nie może zostać ustawiony na oko. Zbyt niski posuw może spowodować bardziej szlifowanie, aniżeli skrawanie. Zbyt wysoki posuw skutkuje między innymi tępieniem i łamaniem krawędzi ostrza oraz bardzo niską jakością powierzchni.
Prędkość skrawania, na której skupiamy się w tym artykule, jest wartością określającą drogę obracającego się ostrza narzędzia względem przedmiotu obrabianego. Wyraża się ją w metrach na minutę. Szybkość skrawania oznaczana jako Vc zależy od typu posiadanego narzędzia i bardzo często producent podaje zalecaną wartość na opakowaniu lub karcie technologicznej. Posuw oprócz materiału narzędzi uzależniony jest również od ilości ostrzy, jakie posiada.
Wzór na prędkość skrawania to:
Vc = (d1∙π∙n) / 1000
Znając te parametry, możemy obliczyć potrzebne obroty n oraz posuw f. D1 oznacza efektywną średnicę narzędzia. Skąd wziąć tę wartość? Jest to ta średnica, którą się aktualnie używa. Wartość ta jest zmienna – jeśli nominalna średnica narzędzi wynosi na przykład 50mm, to po zagłębieniu się w materiał efektywna średnica będzie niższa.
Wpływ szybkości skrawania na zużycie narzędzi
Narzędzie zużywa się w sposób naturalny przy dłuższym niż zalecanym czasie eksploatacji. Oczywiście możemy narzędziu pomóc zużyć się szybciej poprzez między innymi nieprawidłowy dobór szybkości skrawania.
Najczęstszym zjawiskiem jest ścieranie mechaniczne powstające poprzez kontakt narzędzia z innym twardym materiałem, co powoduje ścieranie narzędzia. Powodem może być zarówno za niska, jak i zbyt szybka prędkość skrawania.
Innym częstym zjawiskiem jest powstawanie narostu na ostrzu narzędzia w wyniku adhezji. Narost ten powoduje wykruszenia narzędzia i bardzo negatywnie wpływa na jego trwałość. Adhezja występuje przy zbyt niskiej prędkości skrawania.
Przy dużych prędkościach skrawania wytworzone zostają bardzo wysokie temperatury. Powoduje to zjawisko dyfuzji oraz utleniania związane z przemieszczaniem się atomów. Po zmniejszeniu prędkości skrawania zjawiska te powinny ustąpić, jednak w przypadku bardzo twardych materiałów trudnych w obróbce można zastosować ceramikę. Materiał ten jest odporny na utlenianie oraz dyfuzję.
Jak dobierać parametr Vc?
Na skrawanie wpływa tak wiele czynników, że nie ma właściwej odpowiedzi na pytanie: „Jak dobrać odpowiednią prędkość skrawania?”.
Dobór odpowiedniego parametru szybkości skrawania należy rozpocząć od wypróbowania parametrów z katalogu producenta narzędzi. Niestety należy przyjąć tutaj dużą granicę błędu, ponieważ podawane wartości mają zastosowanie przy idealnych warunkach skrawania, takich jak nowa maszyna, krótki wysięg, wysoka stabilność mocowań i wielu innych.
Prędkość skrawania stali powinna wynosić od 80 do 120m/min. Poniżej tych wartości zaczyna występować adhezja, a powyżej dyfuzja oraz utlenianie, o czym wspomnieliśmy wcześniej. Przy większych średnicach narzędzi można zastosować wyższą prędkość skrawania, jednak pod skrupulatnym nadzorem i oceną zużycia narzędzia.
Stal miękką można frezować, stosując górne przedziały prędkości, jak i dolne. Z powodu wzrostów temperatury mających negatywny wpływ na obróbkę, podczas procesu z wykorzystaniem górnych przedziałów prędkości należy używać chłodzenia powietrzem. W przypadku dolnych przedziałów około 80m/min można chłodzić cieczą. Twarde stale wolą, gdy podczas frezowania wykorzystywane są niższe wartości szybkości skrawania. W grę wchodzi tutaj chłodzenie wyłącznie cieczą celem wyeliminowania szoku termicznego.
Nie ma jednoznacznej odpowiedzi na to, jak odpowiednio dobrać szybkość skrawania. Ze względu na różne warunki frezowania, ogromny wybór stali, rodzajów narzędzi oraz maszyn jest to bardzo trudne. Tak naprawdę sami powinniśmy sprawdzić, jak nasza maszyna reaguje na zmiany konkretnych parametrów.
Jeśli frezowanie i prędkość skrawania to dla Ciebie nadal czarna magia lub potrzebujesz wykonać precyzyjne frezowanie, a nie masz do tego warunków skontaktuj się ze specjalistami z Krostal – z pewnością posłużą oni swoim doświadczeniem, wiedzą i umiejętnościami.