Zkoušky trvanlivosti břitu nástroje byly provedeny pro čtyři vybrané způsoby chlazení a mazání řezného procesu. Jednalo se o obrábění bez chlazení, externí povodňové chlazení, externí mazání olejovou mlhou (MQL) a ofuk místa řezu proudem chlazeného vzduchu.
Při povodňovém chlazení řezného procesu bylo dvěma externími tryskami dodáváno celkem 1800 l.h-1 emulze vody a koncentrátu na bázi ropného a esterového oleje (koncentrace emulze 5,5 %). Olejová mlha byla naopak do místa řezu dodávaná jen v minimálním množství doporučeném pro zvolené podmínky obrábění. Aerosol vzduchu a oleje, vznikající při tlaku vzduchu 0,4 MPa a s optimální velikostí olejových kapek 0,5 mm, byl do místa řezu dodáván rovněž dvěma externími tryskami, ovšem o výrazně menším vnitřním průměru než v případě povodňového chlazení. Řezné prostředí ve formě chlazeného vzduchu o teplotě +4 °C bylo, při tlaku 0,7 MPa, dodáváno do pracovního prostoru stroje jednou externí tryskou o vnitřním průměru 6,27 mm.
Řezné podmínky použité pro provedený výzkum byly následující. Obráběcí operaci je možné popsat jako čelní sousledné frézování materiálu s označením 12 050.9. Nástrojem byla stopková fréza o průměru 20 mm s vyměnitelnými břitovými destičkami typu APKX 11 z povlakovaného slinutého karbidu (karbid typu P, povlak multi TiN (TiAlSi)N). Velikost řezné rychlosti (vc) byla zvolena na základě doporučení výrobce nástroje a byla rovna 210 m.min-1, což znamenalo obrábění při otáčkách 3342 min-1. Na základě doporučení byl zvolen také posuv na zub o velikosti fz=0,15 mm. Pro nástroj se třemi břity to vedlo k rychlosti pracovního posuvu 1504 mm.min-1. Radiální hloubka řezu (ae) byla zvolena jako hodnota přesahující 3/4 průměru nástroje, tedy 16 mm. Hloubka řezu v axiálním směru (ap) byla 2 mm. Podmínky obrábění byly po celou dobu provádění zkoušek konstantní, změna nastávala pouze v použitém řezném prostředí. Zvolené řezné podmínky vedly k dosažení hodnoty úběru materiálu lehce přes 48 cm3.min-1.
Vyhodnocení trvanlivosti břitu nástroje bylo provedeno v souladu s normami ISO 3685, ČSN ISO 8688-1 a ČSN ISO 8688-2. Opotřebení bylo sledováno jednak na hlavním hřbetě břitu destičky, jednak na jeho čele. Sledovanými charakteristikami opotřebení tedy byly:
VBB - rozměr rovnoměrného opotřebení na hlavním hřbetě;VBBmax - maximální rozměr nerovnoměrného opotřebení na hlavním hřbetě;KB - rozměr vzdálenosti vzdálenější hrany žlábku na čele od ostří;KF - rozměr vzdálenosti bližší hrany žlábku od ostří.Zvolená kritéria opotřebení pro jednotlivé charakteristiky opotřebení byla 0,5 mm pro VBBmax, 0,3 mm pro VBB a 0,02 mm pro KF. Společným dodatečným kritériem opotřebení bylo dosažení doby obrábění minimálně 20 minut.
Výsledky výzkumu účinků řezného prostředí na trvanlivost břitu nástroje ukázaly, že nejdelší trvanlivosti břitu bylo dosaženo shodně při použití obrábění bez chlazení, mazání olejovou mlhou a chlazení proudem studeného vzduchu. Doba obrábění byla pro tyto případy větší než 20 minut. V případě povodňového chlazení emulzí vznikaly vlivem kombinace mechanického a tepelného zatížení břitu trhliny, které vedly k destrukci břitu nástroje po přibližně 9,6 minuty obrábění. Iniciace a šíření trhlin na čele břitu byla zdokumentována. První trhlina vznikla v místě končící axiální hloubky řezu (zhruba 2 mm od špičky nástroje). Příznaky existence první trhliny byly přitom pozorovány již po několika desítkách sekund obrábění. Další trhliny se potom, při současném zvětšování dříve vzniklých trhlin, tvořily v části břitu, která je blíže ke špičce destičky. Po dosažení kritické velikosti a počtu trhlin nastala celková destrukce břitu.
Sledováním průběhu opotřebení hlavního hřbetu břitu v závislosti na době obrábění byly, i přes tvorbu trhlin na čele břitu, zachyceny nejnižší hodnoty opotřebení pro povodňové chlazení. U zbylých způsobů chlazení a mazání řezného procesu byly průběhy opotřebení na hlavním hřbetě velmi podobné. Pro obrábění bez chlazení, mazání olejovou mlhou a chlazení proudem chlazeného vzduchu také platilo, že po více než dvaceti minutách obrábění se hodnoty VBB pohybovaly okolo 0,08 mm. K podobným závěrům vedlo i vyhodnocení VBBmax. Po více než dvaceti minutách obrábění zde jen byly hodnoty opotřebení mírně vyšší (0,1 mm).
Opotřebení nástroje formou žlábku na čele břitu se projevovalo až po zhruba 10 minutách obrábění, kdy došlo k prokazatelnému porušení povlaku přes celou jeho tloušťku. Do této doby docházelo pouze k otěru povlaku. Porušení povlaku nastalo nejdříve u obrábění bez chlazení a s chlazením proudem studeného vzduchu. O více než dvě minuty delší odolnost povlaku proti porušení byla zaznamenána u mazání olejovou mlhou. Porušení povlaku u povodňového chlazení nebylo možné pozorovat vzhledem ke krátké době trvanlivosti nástroje při těchto podmínkách. Nejmenší velikost žlábku byla sledována pro řezný proces v prostředí olejové mlhy. Rozměr žlábku měřený od ostří zde byl o 25 % menší než v případě obrábění bez chlazení. Nejlepších výsledků při použití systému mazání MQL bylo dosaženo také z hlediska vzdálenosti bližší části žlábku opotřebení k ostří břitu. Přestože se po přibližně 20 minutách vyskytoval žlábek opotřebení nejblíže ostří při obrábění bez chlazení (KF = 0,05 mm), nebylo ani zde dosaženo kritéria pro tento typ opotřebení (0,02 mm). Reálná vzdálenost žlábku od ostří 0,05 mm však již stačila k tomu, aby při obrábění bez chlazení nastávalo vyštipování relativně větších částí břitu, které však ještě nebylo takového rozsahu, aby bránilo dalšímu použití břitu pro obrábění.
Pozitivní účinek minimálního mazání olejovou mlhou na tvorbu žlábku dokumentují také snímky stavu čela břitu, pořízené po době obrábění cca 20 minut. Je evidentní, že účinek chlazení proudem studeného vzduchu byl horší než v případě MQL, byla ovšem zaznamenána menší intenzita opotřebení čela břitu než při obrábění bez chlazení.