Průvodce výběrem břitových destiček

Nicméně nejsou všechny vyměnitelné břitové destičky stejné. Funkce každého typu destiček je definovaná vždy různou kombinací počtu řezných hran, geometrií, povlaků a základních tvarů destiček. Ale ten, kdo ví, co musí umět vyměnitelná břitová destička v konkrétním procesu, se rychle vyzná v množství možností.

Při soustružení, frézování a vrtání jsou na vyměnitelnou břitovou destičku zásadně kladeny různé požadavky. K překrývání dochází jen zřídka. Jinými slovy: Každá oblast použití má vlastní, zcela specifické vyměnitelné břitové destičky.

Při soustružení se v první řadě jedná o to, s jakou břitovou destičkou lze dosáhnout dobrého lámání třísky, aby se tříska nenavíjela na pevný nástroj nebo na obrobek. Při frézování se oproti tomu otáčí nástroj. Lámání třísky proto nepředstavuje problém, protože – na rozdíl od soustružení – je v záběru vždy více zubů, které vstupují do materiálu a zase z něj vystupují. Lámání třísky tak probíhá automaticky.

Druh obrábění proto představuje první kritérium výběru. Pokud je již stanoven nástroj (například určitá fréza), výběr vyměnitelných břitových destiček rozhodujícím způsobem určují technické předpoklady vybraného nástroje.

Dalším ústředním kritériem výběru je materiál. Ostrý břit, který dobře funguje například na hliník, není vhodný ve velmi tvrdé oceli. Chci jenom dokončovat, tedy ubírat jen málo materiálu? Nebo je třeba nahrubo odstranit hodně materiálu? V tom případě nezáleží tolik na kvalitě povrchu. Kombinace materiálu a obráběcího kroku určuje, která řezná destička je optimálně vhodná.

Každá vyměnitelná břitová destička se skládá ze čtyř prvků, z jejichž vlastností a vzájemného sladění vyplývá optimální oblast použití. Jsou zde základní předpoklady, ze kterých vychází vývoj řezných destiček – podle toho, jaký je požadavek pro použití: například co možná nejvyšší počty kusů a/nebo krátké doby obrábění, vysoká procesní spolehlivost (například u drahých součástí) nebo nejvyšší přesnost (například pro lékařskou techniku či letecký a kosmický průmysl). Požadavky se odrážejí ve vlastnostech vyměnitelné břitové destičky:

– Substrát, ze kterého se destička skládá (například slinutý karbid), určuje mimo jiné tvrdost a houževnatost.

–  Základní tvar je jednak přizpůsobený pro speciální obrábění, jednak určuje, v jakém nástroji lze destičku použít.

–  Geometrie určuje mechanické řezné vlastnosti, například kontrolu třísky a lámání třísky (částečně také chlazení).

–  Povlak je rozhodující pro odolnost proti opotřebení, ale také pro použitelnost v určitém materiálu.

Vyměnitelné břitové destičky, které jsou vhodné pro soustružení, mají vždy velmi konkrétní profily použití. Protože příslušné obráběcí strategie při soustružení zahrnují velký počet faktorů: podélné, rovinné nebo kopírovací soustružení, vlastnosti materiálu, způsob obrábění a požadovanou kvalitu povrchu, požadavky na procesní spolehlivost a hospodárnost. To vše ovlivňuje výběr destičky, co se týká řezných vlastností, životnosti, řezných parametrů (především ap, f a vc) a dále kvality povrchu součásti. Následující kritéria pro výběr geometrie, která jsou ale rozhodující podle příslušného případu použití, mohou také představovat pokud možno optimální kombinaci destičky a chlazení (například vedením paprsku chlazení do řezné zóny, respektive k třísce) nebo snížení mechanického namáhání (při odtlačování, sklonu k vibracím atd.). 

A jak minimalizovat opotřebení destiček? Přihlaste se k odběru novinek pro soustružení ISO P a získejte od výrobce tipy a triky k tématům třískového obrábění, životnosti a procesní spolehlivosti. Registrační formulář najdete na stránkách společnosti Walter Tools (walter-tools.com).

Lámání třísky při frézování nepředstavuje problém, zato množství různých možných obrábění přináší variabilitu u řezných hran, úhlu čela a dalších faktorů. Rohové či rovinné frézování, frézování kapes, plunging nebo šikmé zanoření kladou různé požadavky, stejně jako požadovaná kvalita povrchu a množství úběru (hrubování, předdokončování, dokončování). Také obráběcí strategie představuje důležitý faktor: Pro dynamické nebo vysokorychlostní frézování jsou zapotřebí jiné parametry než při standardním frézování nebo při spirálovém zanoření. K tomu se přidávají ještě konkrétní podmínky obrábění: Mohou v součásti nebo v nástroji vznikat vibrace? Nebo je upnutí spíše nestabilní? Pokud při obrábění představuje relevantní faktor přívod chlazení nebo v zásadě použití chlazení, ovlivňuje to také výběr destičky.

Houževnatost vyměnitelné břitové destičky, respektive její odolnost proti opotřebení, jsou dané příslušnou sortou. Ta představuje speciální kombinaci substrátu a povlaku, ze kterých se skládá. Jako základní pravidlo platí: Čím více kobaltu substrát obsahuje, tím je destička houževnatější. Zároveň je ale méně odolná proti opotřebení – a obráceně. Čím je sorta tvrdší, to znamená odolnější proti opotřebení, tím je křehčí. Jinými slovy: Snadněji se láme než houževnatý slinutý karbid. Pro obrábění to znamená, že houževnaté sorty (u firmy Walter například s koncovkou P30) jsou vhodné spíše pro hrubování, tedy pro velký úběr materiálu (například u oceli). Sorty odolnější proti opotřebení (jako P05 nebo P10) se používají spíše pro dokončovací obrábění s malým úběrem materiálu.

Počet řezných hran, a tedy náklady na břit, mají přímý vliv na hospodárnost: Oboustranně použitelné destičky poskytují uživateli výhodu více řezných hran – jednoduchým otočením destičky lze nastavit novou, dosud nepoužitou hranu. Nicméně dvojnásobný počet polohovatelných řezných hran neznamená automaticky dvojnásobnou hospodárnost! Oboustranné vyměnitelné břitové destičky mají často menší využitelnou hloubku řezu a rozmanitost jejich použití je omezená. V závislosti na požadovaném tvaru součásti nebo použití (například frézování kapes) a také na výkonu stroje, který je k dispozici, lze používat jedno nebo oboustranné vyměnitelné břitové destičky.

Dodavatelé jako Walter vyvinuli v průběhu let velmi mnoho nových destiček, geometrií a povlaků. Pro zlepšení procesní spolehlivosti, řezných parametrů a životnosti, ale také pro minimalizaci nákladů. Dokonce i pro zkušené uživatele je proto někdy těžké zvolit správnou kombinaci substrátu, geometrie a povlaku pro příslušný případ použití. Výrobci používají různé systémy pro rychlé a přehledné rozdělení vyměnitelných břitových destiček do kategorií: Jedním z nich jsou klíče značení, které obsahují nejdůležitější informace (tvar destičky, vhodnost materiálu atd.). Kromě toho existují systémy barev, jež určují, ve kterých materiálech ISO jsou destičky použitelné, a mnohé další pomůcky.

Optimálně vhodnou vyměnitelnou břitovou destičku lze kromě tištěných „systémů“ (jedním z nejznámějších je Walter Select) zjistit také pomocí digitálních nástrojů. U firmy Walter je to například pomocí bezplatné aplikace Walter GPS. Ta vybere vhodné řešení podle materiálu a nástroje, a v závislosti na plánované obráběcí operaci a na podmínkách obrábění.

Ve skutečnosti začíná při výběru vyměnitelné břitové destičky od nuly jen málo uživatelů. Už někdy prováděli stejné nebo podobné obrábění. V tom případě se řídí podle destičky, kterou při tom používali, a podle zkušeností s ní. Fungovala dobře? V tom případě si ji vezmu znovu. Rychle se opotřebila? V tom případě prozkoumám druh opotřebení a pokusím se ho cíleně minimalizovat. Velmi užitečné jsou přitom digitální nástroje Walter: Aplikace pro optimalizaci opotřebení sdělí příčiny určitého druhu opotřebení a navrhne opatření proti němu. Aplikace pro změnu destiček ukáže ekvivalentní alternativy Walter za vyměnitelné břitové destičky od konkurence, se kterými uživatel případně nebyl spokojený.