12

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”
MINISTERSTWO EDUKACJI
NARODOWEJ
Ryszard Baliński
Określanie zasad wykonywania obróbki skrawaniem
722[02].Z2.01
Poradnik dla ucznia
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

1
Recenzenci:
mgr inŜ. Igor Lange
mgr inŜ. Wiesław Wiejowski
Opracowanie redakcyjne:
mgr inŜ. Paweł Krawczak
Konsultacja:
mgr Małgorzata Sienna
Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 722[02].Z2.01
„Określanie zasad wykonywania obróbki skrawaniem”, zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator obrabiarek skrawających.
Wydawca
Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

2
SPIS TREŚCI
1. Wprowadzenie 3
2. Wymagania wstępne 5
3. Cele kształcenia 6
4. Materiał nauczania 7
4.1. Sposoby obróbki skrawaniem i kinematyka procesu skrawania 7
4.1.1. Materiał nauczania
4.1.2. Pytania sprawdzające
4.1.3. Ćwiczenia
4.1.4. Sprawdzian postępów
7
9
10
10
4.2. Geometria i praca ostrza skrawającego 11
4.2.3. Ćwiczenia
11
16
16
17
4.3. Materiały narzędziowe 18
4.3.3. Ćwiczenia
18
25
26
26
4.4. Rodzaje narzędzi skrawających 27
4.4.3. Ćwiczenia
27
35
35
36
4.5. Zjawiska towarzyszące procesowi skrawania 37
4.5.3. Ćwiczenia
37
43
43
44
4.6. Warunki skrawania i elementy warstwy skrawanej 45
4.6.3. Ćwiczenia
45
50
50
51
4.7. Siły i moc skrawania 52
4.7.3. Ćwiczenia
52
58
59
59
5. Sprawdzian osiągnięć 60
6. Literatura 65

3
1. WPROWADZENIE
Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy podstaw procesu skrawania.
W poradniku zamieszczono:
– wymagania wstępne określające umiejętności, jakie powinieneś posiadać abyś mógł bez
problemów rozpocząć pracę z poradnikiem,
– cele kształcenia czyli wykaz umiejętności, jakie opanujesz w wyniku kształcenia
w ramach tej jednostki modułowej,
– materiał nauczania, czyli wiadomości teoretyczne konieczne do opanowania treści
jednostki modułowej,
– zestaw pytań sprawdzających,
– ćwiczenia zawierające polecenia, sposób wykonania oraz wyposaŜenie stanowiska pracy,
które pozwolą Ci ukształtować określone umiejętności praktyczne,
– sprawdzian postępów pozwalający sprawdzić Twój poziom wiedzy po wykonaniu
ćwiczeń,
– sprawdzian osiągnięć opracowany w postaci testu, który umoŜliwi Ci sprawdzenie
Twoich wiadomości i umiejętności opanowanych podczas realizacji programu jednostki
modułowej,
– literaturę związaną z programem jednostki modułowej umoŜliwiającą pogłębienie Twej
wiedzy z zakresu programu jednostki.
Materiał nauczania został podzielony na siedem części. W pierwszej części znajdziesz
informacje związane ze sposobami obróbki skrawaniem i kinematyką procesu skrawania.
W części drugiej zawarte zostały podstawowe pojęcia związane z geometrią i pracą ostrza
skrawającego. Informacje na temat materiałów narzędziowych zostały zamieszczone w części
trzeciej. Czwarta część poświęcona została narzędziom skrawającym. W piątej części zawarto
materiał nauczania poświęcony zjawiskom towarzyszącym procesowi skrawania. Szósta część
zawiera informację na temat warunków skrawania oraz przedstawia elementy warstwy
skrawanej. Ostatnia część zawiera informacje na temat sił i mocy skrawania.

4
Schemat układu jednostek modułowych
722[02].Z2
Podstawy wykonywania obróbki
skrawaniem
722[02].Z2.03
UŜytkowanie i obsługiwanie
obrabiarek skrawających
722[02].Z2.02
Charakteryzowanie obrabiarek
skrawających
722[02].Z2.01
Określenie zasad
wykonywania obróbki
skrawaniem

5
2. WYMAGANIA WSTĘPNE
Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− komunikować się i pracować w zespole,
− korzystać z róŜnych źródeł informacji,
− korzystać z poradników i norm,
− rozpoznawać rodzaje rysunków stosowanych w dokumentacji technicznej,
− odczytywać informacje podane na rysunku wykonawczym i złoŜeniowym,
− wykonywać pomiary warsztatowe,
− dobierać materiały konstrukcyjne,
− rozróŜniać cechy obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej, plastycznej i odlewnictwa,
− rozpoznawać części maszyn i mechanizmów,
− wykonywać trasowanie i podstawowe prace z zakresu obróbki ręcznej,
− analizować treść zadania, dobierać metody i plan rozwiązania,
− samodzielnie podejmować decyzje.

6
3. CELE KSZTAŁCENIA
W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:
− wyjaśnić zasadę pracy narzędzia skrawającego,
− sklasyfikować obróbkę skrawaniem,
− odróŜnić ruch główny i posuwowy w podstawowych sposobach maszynowej obróbki
wiórowej,
− wyjaśnić geometrię ostrza narzędzia skrawającego,
− rozróŜnić narzędzia do obróbki skrawaniem,
− scharakteryzować materiały narzędziowe,
− dobierać wielkości kątów ostrzy narzędzi skrawających,
− rozróŜnić rodzaje wiórów oraz środki wpływające na zmianę postaci tworzącego się wióra,
− określić wpływ narostu na wyniki skrawania,
− wykazać wpływ wydzielającego się ciepła na ostrze noŜa i materiał obrabiany,
− dobierać ciecze chłodząco-smarujące,
− określić technologiczne parametry skrawania ( prędkość skrawania, posuw, głębokość
skrawania, pole przekroju poprzecznego warstwy skrawanej),
− określić rozkład sił skrawania w układzie przedmiot- narzędzie,
− zinterpretować wpływ warunków skrawania na wielkość siły skrawania,
− obliczyć moc i opór właściwy skrawania,
− skorzystać z róŜnych źródeł informacji technicznej, jak: PN, poradniki.

7
4. MATERIAŁ NAUCZANIA
4.1. Sposoby obróbki skrawaniem i kinematyka procesu
skrawania
Celem obróbki skrawaniem jest nadanie przedmiotowi obrabianemu Ŝądanego kształtu,
wymiarów i właściwości warstwy wierzchniej przez usunięcie materiału.
Obróbką skrawaniem nazywamy technologiczną metodę obróbki materiałów, polegającą
na zdzieraniu powierzchniowej warstwy materiału w celu otrzymania przedmiotów
o wymaganym kształcie, o wymaganej dokładności wymiarów oraz o wymaganej jakości
powierzchni obrabianej.
Obróbka skrawaniem w zaleŜności od rodzaju obrabiarki i narzędzia dzieli się na:
− toczenie,
− struganie i dłutowanie,
− wiercenie, rozwiercanie i nawiercanie,
− frezowanie, przecinanie,
− przeciąganie,
− gwintowanie,
− obróbka uzębień,
− szlifowanie,
− obróbka gładkościowa (docieranie, obciąganie, dogładzanie).
Ze względu na duŜy zakres zastosowania oraz znaczenie obróbki skrawaniem bardzo
waŜne jest dokładne poznanie procesu skrawania. UmoŜliwi to stosowanie
najracjonalniejszych warunków skrawania, w których obróbka przedmiotu odpowiadającego
wymaganiom technicznym będzie przeprowadzona w czasie jak najkrótszym, a koszt
wykonania będzie jak najmniejszy.
Skrawanie polega na oddzielaniu powierzchniowej warstwy od masy podstawowej
materiału. Aby więc nastąpiło skrawanie, narzędzie skrawające musi się zagłębić w materiał
obrabiany oraz musi istnieć ruch względny narzędzia względem przedmiotu obrabianego,
przy czym moŜe się poruszać narzędzie wobec nieruchomego przedmiotu obrabianego, moŜe
się poruszać przedmiot obrabiany wobec nieruchomego narzędzia i wreszcie skrawanie moŜe
być wynikiem skojarzenia ruchów narzędzia i przedmiotu obrabianego.
Zalety obróbki skrawaniem:
− moŜliwość wytwarzania szerokiego spektrum kształtów przy stosunkowo niewielkich
zmianach narzędzi i oprzyrządowania,
− wysoka dokładność obróbki,
− moŜliwość uzyskania zadanej charakterystyki warstwy wierzchniej lub określonej
kierunkowości śladów obróbki na wybranych lub wszystkich powierzchniach przedmiotu
obrobionego,
− przedmiot obrabiany moŜe mieć wewnętrzne i zewnętrzne kształty nieosiągalne przy
pomocy innych technik wytwarzania,
− umoŜliwia obróbkę wykańczającą części po obróbce termicznej,
− często obróbka skrawaniem jest najbardziej ekonomicznym sposobem wytwarzania.

8
Wady obróbki skrawaniem:
− nieuchronne marnowanie (przerabianie na wióry) części materiału,
− zwykle więcej czasu zajmuje kształtowanie przedmiotu przy pomocy obróbki
skrawaniem niŜ np. przez odlewanie czy kucie,
− przy niewłaściwie dobranych warunkach skrawania, moŜe powodować niekorzystne
zmiany właściwości warstwy wierzchniej,
− skrawanie jest energo- i kapitało- oraz pracochłonne.
Najbardziej rozpowszechnionym rodzaju obróbki skrawaniem jest toczenie. Podczas tego
procesu część obrabiania wykonuje ruch obrotowy dookoła osi wrzeciona tokarki – ruch
główny, a narzędzie ruch prostoliniowy – ruch posuwowy. W wyniku tych ruchów powstaje
powierzchnia obrobiona oraz powierzchnia skrawania.
Rys. 1. Elementy skrawania [1].
Powierzchnia obrobiona powstaje po usunięciu warstwy skrawanej z powierzchni
obrabianej. Powierzchnia skrawania stanowi powierzchnię przejściową między powierzchnią
obrabianą a powierzchnią obrobioną. Jest to powierzchnia formowana w materiale obrabianym
czynną krawędzią skrawającą narzędzia. Warstwę skrawaną stanowi warstwa materiału
oddzielanego od części obrabianej przez ostrze narzędzia. Warstwa ta na skutek posuwu
narzędzia przekształca się w wiór. Elementy warstwy skrawanej przedstawia rysunek 1.
Ruchem względnym, warunkującym istnienie procesu skrawania, jest przy toczeniu ruch
obrotowy wałka, a przy wierceniu i frezowaniu – ruch obrotowy narzędzia.
Ruchy narzędzia oraz części obrabianej niezbędne do prowadzenia obróbki są nazywane
ruchami podstawowymi.
Ruch narzędzia lub obrabianej części warunkujący istnienie procesu skrawania
nazywamy ruchem głównym lub ruchem roboczym.
Ruch narzędzia lub obrabianej części niezbędny do usunięcia warstwy skrawanej z całej
powierzchni obrabianej nazywamy ruchem posuwowym lub posuwem.
Wszystkie inne ruchy przygotowawcze niezbędne do wykonania obróbki (jak np.
ustawianie lub dosuwanie części obrabianej albo narzędzia i ruchy korekcyjne), a nie będące
ruchami podstawowymi, są nazywane ruchami pomocniczymi.
Prędkość ruchu głównego przy obróbce skrawaniem nazywamy prędkością (szybkością)
skrawania i wyraŜamy w m/min lub m/s.
Suma geometryczna prędkości ruchu głównego i posuwowego jest nazywana wypadkową
prędkością skrawania.

9
Prędkość ruchu posuwowego w stosunku do prędkości ruchu głównego jest w praktyce
bardzo mała i dlatego w obliczeniach praktycznych za prędkość skrawania przyjmuje się
prędkość ruchu głównego.
W przypadku toczenia zewnętrznej powierzchni walcowej ruchem głównym jest ruch
obrotowy walca dookoła osi, natomiast ruchem posuwowym – przesunięcie noŜa w kierunku
osiowym. Prędkość skrawania w procesie toczenia jest zaleŜna od prędkości obrotowej
wrzeciona tokarki i wynosi:
[ ]min/m
1000
nd
vc
⋅⋅
=
π
gdzie: d – średnica powierzchni obrabianej w mm,
n – prędkość obrotowa wrzeciona w obr/min.
Prędkość skrawania v e stanowi wypadkowa wektorów prędkości ruchu głównego v c
i posuwowego v f.
Rys. 2. Kierunki ruchów: a)przy toczeniu wzdłuŜnym, b) przy wierceniu, c) przy frezowaniu przeciwbieŜnym,
d) przy frezowaniu współbieŜnym [1].
Sposób składania tych wektorów przy toczeniu przedstawia rysunek 2 a, przy wierceniu
2 b, a przy frezowaniu — rysunek. 2 c i d.
Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.
1. Jaki jest cel obróbki skrawaniem?
2. Na czym polega proces skrawania?
3. Jakie są wady i zalety obróbki skrawaniem?
4. Jakie są kierunki ruchów podczas skrawania?
5. Jakie są elementy warstwy skrawanej?
6. Jak wyznaczyć prędkość ruchu głównego?

10
4.1.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj przeglądu obrabiarek skrawających znajdujących się w pracowni obróbki
mechanicznej. Przedstaw kierunki ruchów występujących podczas skrawania w poszczególnych
grupach obrabiarek.
Sposób wykonania ćwiczenia
Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:
1) dokonać przeglądu pracowni obróbki mechanicznej,
2) wyłonić grupy obrabiarek (tokarki, wiertarki, frezarki, ….),
3) ustalić kierunki ruchów występujących podczas skrawania w poszczególnych grupach
obrabiarek,
4) przedstawić nauczycielowi wyniki swojej pracy.
− WyposaŜenie stanowiska pracy:
− obrabiarki,
− arkusze papieru,
− pisaki.
Ćwiczenie 2
Oblicz prędkość skrawania podczas toczenia dla zadanej prędkości obrotowej i średnicy
przedmiotu obrabianego.
1) dokonać obliczeń prędkość skrawania podczas toczenia,
2) przedstawić nauczycielowi wyniki swojej pracy.
WyposaŜenie stanowiska pracy:
− arkusze papieru,
− pisaki.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) określić, jakie są wady i zalety obróbki skrawaniem?
2) wskazać kierunki ruchów podczas toczenia?
3) wskazać kierunki ruchów podczas wiercenia?
4) wskazać kierunki ruchów podczas frezowania?
5) obliczyć obroty wrzeciona dla zadanej prędkości skrawania?

11
4.2. Geometria ostrza skrawającego
NiezaleŜnie od przeznaczenia wszystkie narzędzia przeznaczone do obróbki skrawaniem
działają na zasadzie klina. Klin zagłębia się w materiał pod działaniem siły F, która pokonuje
opór materiału oraz siły tarcia powstające na skutek działania jego bocznych powierzchni
(rys. 3).
Rys. 3. Rozdzielenie materiału za pomocą klina [1].
Siłę F rozłoŜymy na dwie składowe FN działające w kierunkach prostopadłych do
powierzchni bocznych klina. Wartość siły FN moŜna obliczyć z trójkąta ABC:
2
F
AC = ; NFAB = , a więc
2
sin2
β
F
FN =
Stąd wniosek, Ŝe przy mniejszym kącie ostrza moŜna przyłoŜyć mniejszą siłę dla
pokonania tego samego oporu. Zmniejszenie kąta klina powoduje zwiększenie składowych sił
FN oraz zwiększenie tarcia materiału o boki klina. Opory skrawania zaleŜą więc od kształtu
i jakości ostrza klina oraz jakości jego bocznych powierzchni.
Rys. 4. Wpływ geometrii klina na odkształcenia warstwy skrawanej: a) γ>0, b) γ=0 [1].
JeŜeli klin ustawimy tak, Ŝe jedna z powierzchni ograniczających zarys klina będzie
pochylona pod kątem do powierzchni obrobionej (rys. 4), to nastąpi zmniejszenie siły tarcia.
Tak więc, im mniejszy jest kąt γ, tym większa musi być siła F niezbędna do pokonania oporu
odkształcenia.
Narzędzia stosowane w róŜnych rodzajach obróbki skrawaniem róŜnią się między sobą
znacznie wyglądem zewnętrznym. JednakŜe przy bliŜszym rozwaŜaniu okazuje się, Ŝe części
robocze tych narzędzi pracują na podobnych zasadach, a ich ostrza są ukształtowane z takich
samych elementów.

12
Najbardziej typowym i najczęściej uŜywanym w obróbce skrawaniem narzędziem jest
nóŜ tokarski. Na jego przykładzie najłatwiej moŜna wyjaśnić budowę ostrza narzędzi oraz
przedstawić zjawiska zachodzące podczas skrawania. NóŜ tokarski składa się z dwu
zasadniczych części: chwytu i części roboczej.
Chwyt noŜa tokarskiego słuŜy do zamocowania narzędzia. Część robocza narzędzia jest
ukształtowana przez kilka powierzchni widocznych na rysunku 5. Są to:
− powierzchnia natarcia,
− główna powierzchnia przyłoŜenia,
− pomocnicza powierzchnia przyłoŜenia.
Rys. 5. Elementy geometryczne noŜa tokarskiego [1].
Powierzchnia natarcia przejmuje cały nacisk wióra oddzielanego od obrabianego
materiału. Pozostałe powierzchnie ostrza, zwane powierzchniami przyłoŜenia, odgrywają
podczas skrawania drugorzędną rolę.
Powierzchnia natarcia i powierzchnia przyłoŜenia mogą w róŜnych narzędziach
przybierać róŜne kształty. Powierzchnie tworzące część roboczą noŜa są pochylone względem
siebie pod pewnymi kątami. Główne kąty noŜa są określane przez połoŜenie powierzchni
przyłoŜenia i natarcia.
Rys. 6.Ukształtowanie powierzchni natarcia i powierzchni przyłoŜenia [1].
Na rysunku 7 przedstawiono geometrię ostrza noŜa tokarskiego.
Kąt przyłoŜenia α jest zawarty między prostopadłą AC do płaszczyzny podstawowej
noŜa, a powierzchnią przyłoŜenia. Zmniejsza on tarcie między obrabianym przedmiotema
powierzchnią przyłoŜenia narzędzia, co powoduje zmniejszenie się ilości wydzielanego
ciepła. Chroni to narzędzia przed zbytnim nagrzaniem i zuŜyciem.
Kąt natarcia γ jest zawarty między linią poziomą AB a powierzchnią natarcia. Kąt
natarcia moŜe przyjmować wartość dodatnią, ujemną lub równą zeru. Kąt natarcia ułatwia
spływ wióra w czasie obróbki. Im większy jest kąt natarcia narzędzia, tym łatwiej jego ostrze
wnika w materiał, dzięki czemu napór materiału na narzędzie będzie mniejszy.

13
Rys. 7.Geometria ostrza noŜa tokarskiego [1].
Kąt ostrza βo zawarty między powierzchnią przyłoŜenia a powierzchnią natarcia,
wpływa na kształt narzędzia oraz jego wytrzymałość.
Kąt skrawania δo jest sumą kątów przyłoŜenia i ostrza.
Kąt χr utworzony między prostą określającą kierunek ruchu posuwowego a rzutem
głównym krawędzi skrawającej na powierzchnię Pr nazywa się kątem przystawienia. Kąt χr1,
powstały między prostą określającą kierunek posuwu a rzutem pomocniczej krawędzi
skrawającej na płaszczyznę Pr, nazywa się pomocniczym kątem przystawienia.
Kąt ε zawarty między rzutami krawędzi skrawających (głównej i pomocniczej) na
płaszczyznę podstawową noŜa nazywa się kątem naroŜa. Wartości wymienionych kątów mają
zasadniczy wpływ na przebieg procesu skrawania, jego wydajność, jakość powierzchni
obrobionej oraz trwałość narzędzia.
Kąty przystawienia wpływają na trwałość ostrza narzędzia. Przy duŜych kątach
przystawienia powierzchnia obrobionego przedmiotu jest bardzo chropowata. W miarę
zmniejszania się kątów przystawienia noŜa poprawia się jakość obrabianej powierzchni.
Podobnie wygląda geometria ostrza narzędzi wieloostrzowych do obróbki otworów
i płaszczyzn. Analogię ostrza noŜa tokarskiego, freza i wiertła przedstawiają rysunki 8, 9, 10.
Rys. 8. Kształt ostrza freza [1].
O wyborze wartości poszczególnych kątów decydują rozmaite względy, które są ze sobą
niejednokrotnie sprzeczne. Z pewnych względów wymaga się, aby dany kąt był moŜliwie
duŜy, z innych, aby był moŜliwie mały. Decydują, oczywiście, względy waŜniejsze. Ustalenie
wartości poszczególnych kątów w drodze rozwaŜań teoretycznych nie jest moŜliwe. Przyjęte
w praktyce wartości kątów zostały ustalone na podstawie licznych badań. Ich wyniki
posłuŜyły do ułoŜenia tablic zalecanych wartości kątów noŜy, zaleŜnie od materiału
obrabianego i warunków obróbki. Tablice te nie uwzględniają jednak wszystkich przypadków
występujących w warunkach obróbki. W takich sytuacjach zachodzi konieczność
zastosowania innych niŜ zalecane w tablicach wartości kątów noŜy, dlatego trzeba wiedzieć,
jaki wpływ mają poszczególne kąty ostrza noŜa na przebieg skrawania.

14
Kąt przyłoŜenia α0 ma za zadanie zmniejszyć tarcie między powierzchnią przyłoŜenia
a powierzchnią skrawania. Teoretycznie przy ustawieniu głównej krawędzi skrawającej noŜa
w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny pod stawowej i przechodzącej przez oś obrotu
części obrabianej nóŜ styka się z powierzchnią obrabianą wzdłuŜ krawędzi skrawającej
(rys. 9, 10).
Rys. 9. Geometria części roboczej narzędzi do otworów: a) wiertła, b) pogłębiacza, c) rozwiertaka [1].
Rys. 10. Kształt i geometria freza walcowo-czołowego [1].
W praktyce jednak tak nie jest, bowiem ani nóŜ, ani część obrabiana nie są idealnie
sztywne. Podczas skrawania zachodzą odkształcenia plastyczne i spręŜyste w warstwie
zewnętrznej części obrabianej zarówno przed krawędzią skrawającą, jak i po niŜej tej
krawędzi. Występuje zetknięcie się i tarcie między powierzchnią przyłoŜenia a powierzchnią
części obrabianej.
Na podstawie badań stwierdzono, Ŝe wartość kąta przyłoŜenia α ma duŜy wpływ na
trwałość noŜa. Ze wzrostem kąta przyłoŜenia zmniejsza się zuŜycie noŜa i zwiększa jego
trwałość. Doświadczalnie ustalono, Ŝe najwłaściwszy zakres wartości kąta przyłoŜenia ze
względu na trwałość noŜa wynosi 6–15°. Wartość ta zaleŜy od rodzaju materiału obrabianego
i materiału, z jakiego jest wykonane ostrze noŜa oraz od wartości posuwu.
Kąt natarcia γ0 ma duŜy wpływ na przebieg skrawania. Od jego wartości zaleŜą
odkształcenia, jakim ulega wiór. Im większy jest kąt natarcia, tym mniejszym odkształceniom
ulega wiór. Mniejszym odkształceniom warstwy skrawanej odpowiadają mniejsze opory

15
skrawania, a tym samym większa trwałość narzędzia umoŜliwiająca zwiększenie wydajności
obrabiarki (zastosowanie większej prędkości skrawania). Zbyt duŜe jednak powiększenie kąta
natarcia osłabia krawędź skrawającą, pogarsza warunki odprowadzania ciepła, co powoduje
zmniejszenie trwałości noŜa. Na podstawie badań stwierdzono, Ŝe przy zmianie kąta natarcia
w granicach od 30° do 45° maleje tępienie się ostrzy noŜa oraz obniŜa się temperatura
skrawania, jednak juŜ przy kącie powyŜej 45° krawędź skrawająca noŜa zbytnio się osłabia.
Zmniejszanie kąta natarcia w granicach od 45° do 30°, w związku z działaniem szeregu
czynników, powoduje zwiększenie wytrzymałości ostrza bez widocznego zwiększenia
intensywności jego tępienia się oraz wzrostu temperatury skrawania.
Na dobór wartości kąta natarcia γ0 ma wpływ m.in. kształt powierzchni natarcia. Przy
toczeniu metali ciągliwych krawędź skrawająca ulega naciskowi wióra tylko w momencie
wcinania się noŜa. Schodzący wiór wywiera nacisk na powierzchnię natarcia w pewnej
odległości od krawędzi skrawającej. Część powierzchni natarcia znajdująca się w obszarze
szczeliny wyprzedzającej nie ulega naciskowi wióra. Wartość kąta natarcia tej części
powierzchni nie wpływa na odkształcenie wióra i na siły skrawania. Jeśli na części
powierzchni natarcia znajdującej się w obszarze szczeliny wyprzedzającej kąt natarcia będzie
mały (0–5°), w celu zapewnienia jej wytrzymałości, a na pozostałej powierzchni natarcia kąt
natarcia będzie większy (do 30°), to przy małym zniekształceniu wióra otrzymamy
dostatecznie wytrzymałą i trwałą krawędź skrawającą.
Wybór wartości kąta natarcia γ0 zaleŜy równieŜ od własności mechanicznych materiału
części obrabianej i rodzaju materiału, z jakiego jest wykonane ostrze noŜa. W narzędziach ze
stali szybkotnącej stosujemy kąty natarcia γ0 o wartości 0–30°, a w narzędziach z węglików
spiekanych od +20° do -20°. Większe wartości kątów natarcia są stosowane do obróbki
materiałów o niskich własnościach wytrzymałościowych.
Kąt ostrza β0 otrzymujemy jako rezultat doboru kątów α0 i γ0 gdyŜ β0 = 90° – (α0 + γ0).
Kąt skrawania δ0 otrzymujemy równieŜ jako rezultat doboru kątów α0 i γ0; δ0 = α0 + γ0.
Kąt przystawienia χr ma złoŜony wpływ na przebieg skrawania. Im mniejszy zastosujemy
kąt χr przy tej samej głębokości skrawania, tym dłuŜsza część krawędzi skrawającej będzie
brała udział w skrawaniu. Dzięki temu polepszy się odprowadzanie ciepła wytwarzającego się
podczas skrawania i zwiększy się trwałość noŜa, ale jednocześnie zwiększy się siła
odpychająca nóŜ od części obrabianej (składowa odporowa siły skrawania), co jest przyczyną
drgania części obrabianej, narzędzia i obrabiarki. Powoduje to pogorszenie się jakości
obrabianej powierzchni oraz prowadzi do przedwczesnego zuŜycia się narzędzia. Zjawisko to
szczególnie jaskrawo występuje przy obróbce części mało sztywnych.
Wybór wartości kąta χr, zaleŜy od: kształtu, sztywności, wartości naddatku na obróbkę
i rodzaju materiału części obrabianej, wytrzymałości obrabiarki i narzędzia oraz wartości kąta
natarcia. Kąt przystawienia w przeciętnych warunkach obróbki przyjmuje się w granicach
30–90°. Najmniejsze wartości kątów χr stosuje się w pracy noŜami o duŜym kącie natarcia, na
sztywnych obrabiarkach, w obróbce sztywnych części obrabianych, przy sztywnym
zamocowaniu noŜa i części obrabianej.
Kąt pochylenia krawędzi skrawającej λs ma wpływ na kierunek spływania wióra.
W toczeniu przerywanym pochylenie krawędzi skrawającej powoduje stopniowe wcinanie się
jej w kierunku wierzchołka, dzięki czemu uderzenie w momencie wcinania się noŜa jest
łagodzone i przejmowane przez bardziej wytrzymałe odcinki krawędzi skrawającej, co
powoduje zwiększenie trwałości noŜa. Jest to szczególnie waŜne w toczeniu przerywanym
ostrzami z nakładkami z węglików spiekanych. W tych przypadkach stosuje się ujemne kąty
pochylenia krawędzi skrawającej, dochodzące do 30°. Przy dodatnim kącie λs wierzchołek
noŜa jest połoŜony wyŜej niŜ pozostałe punkty krawędzi skrawającej i wiór spływa po
powierzchni natarcia w kierunku powierzchni obrabianej, a przy ujemnym kącie λs
wierzchołek noŜa jest najniŜszym punktem i wiór jest spychany ku powierzchni obrobionej.

16
1. Jakie są elementy geometryczne noŜa tokarskiego?
2. Jaka jest geometria ostrza noŜa tokarskiego?
3. Jaka jest geometria narzędzi do obróbki otworów?
4. Jaka jest geometria narzędzi do obróbki płaszczyzn?
5. Jaki wpływ na przebieg skrawania mają poszczególne kąty części roboczej noŜa tokarskiego?
4.2.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj pomiaru kątów noŜa tokarskiego.
1) określić płaszczyzny występujące w noŜu,
2) określić kąty noŜa tokarskiego,
3) dokonać pomiaru kątów noŜa,
4) przedstawić wyniki swojej pracy nauczycielowi.
− narzędzia do pomiaru kątów noŜa,
− noŜe tokarskie,
− pisaki,
− kartki papieru.
Ćwiczenie 2
Dokonaj pomiaru kątów wiertła krętego oraz określ elementy geometryczne w nim
występujące.
1) określić płaszczyzny i krawędzie wiertła,
2) dokonać pomiaru kątów wiertła,
3) przedstawić wyniki pomiarów nauczycielowi.
− narzędzia do pomiaru kątów wierteł,
− wiertła kręte,
− pisaki,
− kartki papieru.

17
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozróŜnić elementy geometryczne noŜa tokarskiego?
2) określić przeznaczenie elementów geometrycznych noŜa tokarskiego?
3) zmierzyć kąty występujące w części roboczej noŜa tokarskiego?
4) zanalizować wpływ wielkości kątów części roboczej narzędzia na
przebieg procesu skrawania?
5) określić, który z kątów ma największy wpływ na trwałość noŜa?

18
4.3. Materiały narzędziowe
Przez materiały narzędziowe rozumiemy materiały stosowane do wyrobu części roboczej
narzędzi. Chwyty i korpusy narzędzi wykonuje się z materiałów narzędziowych tylko wtedy,
gdy tworzą one całość z częścią roboczą, natomiast chwyty narzędzi zgrzewanych i korpusy
narzędzi składanych wykonuje się z materiałów konstrukcyjnych.
Głównymi własnościami materiałów narzędziowych są:
− twardość,
− odporność na wysoką temperaturę,
− wytrzymałość,
− odporność na ścieranie,
− zachowanie się podczas hartowania,
− struktura.
Nie wszystkie te własności są wymagane jednocześnie. Przy doborze materiału na
narzędzie naleŜy brać pod uwagę cel, do jakiego narzędzie słuŜy, oraz warunki, w jakich
będzie pracować. NaleŜy ponadto mieć na względzie koszt materiału i deficytowość jego
składników stopowych.
Podstawowym wymaganiem, jakiemu powinno odpowiadać narzędzie, jest twardość.
Twardość narzędzia powinna przewyŜszać twardość materiału obrabianego co najmniej
o 20–30 HRC.
Odporne na wysoką temperaturę powinny być narzędzia, które podczas pracy są naraŜone
na działanie ciepła wywiązującego się w znacznych ilościach. Narzędzie ogrzane do
temperatury zbyt wysokiej (wyŜszej niŜ dopuszczalna dla danego materiału) traci własności
skrawające na skutek utraty twardości (ulega odpuszczeniu).
MoŜliwość wzrostu temperatury narzędzia zaleŜy przede wszystkim od warunków pracy.
Narzędzia do obróbki ręcznej na ogół nie są naraŜone na nadmierne ogrzanie. Narzędzie do
obróbki mechanicznej, pracujące z małą szybkością skrawania albo mające lepsze warunki
chłodzenia (odprowadzania ciepła), jest mniej naraŜone na nadmierne ogrzanie niŜ pracujące
z duŜą szybkością skrawania.
Wytrzymałością powinny się odznaczać wszystkie narzędzia. ZaleŜnie jednak od pracy
narzędzia zmienia się rodzaj wymaganej wytrzymałości, np.: przeciągacz powinien być
wytrzymały na rozciąganie, wiertła i gwintowniki na skręcanie, noŜe tokarskie na zginanie
itd. Narzędzia pracujące z uderzeniami powinny być wytrzymale na uderzenia. Materiał na
tego rodzaju narzędzia musi być bardziej ciągliwy mniej kruchy.
Odporność na ścieranie jest własnością poŜądaną dla wszystkich narzędzi, ale przede
wszystkim dla narzędzi bardziej naraŜonych na ścieranie ze względu na rodzaj pracy lub
materiał obrabiany.
Przez zachowanie się podczas hartowania rozumiemy szybkość studzenia podczas
hartowania (w wodzie, oleju, powietrzu) konieczną do uzyskania wymaganej twardości,
głębokość przehartowania, odkształcenia podczas hartowania i odporność na przegrzanie.
Cechą poŜądaną jest mała szybkość chłodzenia podczas hartowania (olej, powietrze),
wpływająca na zmniejszenie odkształceń, oraz odporność na przegrzanie.
ZaleŜnie od rodzaju i warunków pracy narzędzia poŜądana jest mniejsza lub większa
głębokość przehartowania. Np. na gwintowniki i narzynki nie jest potrzebna stal głęboko
hartująca się, gdyŜ wymagana jest duŜa twardość ich powierzchni pracującej przy moŜliwie
duŜej ciągliwości rdzenia.

19
Struktura drobnoziarnista jest cechą poŜądaną stali narzędziowych, szczególnie tam,
gdzie chodzi o uzyskanie jak najbardziej gładkiej powierzchni ostrza.
Poza wymienionymi własnościami o zastosowaniu materiału na narzędzia mogą
decydować względy technologiczne.
RozróŜnia się następujące rodzaje materiałów narzędziowych:
− stale niestopowe narzędziowe,
− stale narzędziowe stopowe do pracy na zimno,
− stale szybkotnące,
− narzędziowe stopy lane – stellity i stellitopodobne,
− materiały narzędziowe ceramiczne – węgliki spiekane i spiekane tlenki metali,
− materiały ścierne,
− diament.
− Na części chwytowe i korpusy narzędzi zgrzewanych i składanych stosuje się następujące
materiały konstrukcyjne:
− stale niestopowe konstrukcyjne,
− stale konstrukcyjne stopowe,
− Ŝeliwo stopowe.
W celu ułatwienia porozumiewania się i jednoczesnego a zarazem krótkiego oznaczania
rodzajów, gatunków i odmian stali, zostały ustalone umowne znaki. Zasady budowy znaków
ustalają normy na poszczególne rodzaje stali.
Zgodnie z tą normą znak stali węglowych składa się z następujących symboli:
− z litery N – oznaczającej stal narzędziową do pracy na zimno,
− z liczby podającej średnią zawartość węgla w dziesiątych procentu,
− z litery oznaczającej grupę, a mianowicie E – dla stali płytko hartującej się, Z – dla stali
zgrzewalnej.
Znak stali głęboko hartującej się nie posiada 3-go członu, składa się tylko z litery N
i liczby oznaczającej średnią zawartość węgla w dziesiątych procentu.
Znak stopowej stali narzędziowej składa się z następujących symboli:
− litery oznaczającej gatunek stali (N – stal narzędziowa do pracy na zimno),
− liter określających zawarte w stali zasadnicze pierwiastki stopowe lub ich grupę,
− ewentualnie X cyfr słuŜących do odróŜnienia poszczególnych gatunków stali,
zawierających te same pierwiastki stopowe.
Litery określające zawarte w stali pierwiastki stopowe oznaczają: W – wolfram,
V – wanad, C – chrom, M – mangan, S – krzem, L – molibden, Z – grupę pierwiastków:
krzem – chrom – wolfram, P –grupę pierwiastków: chrom – nikiel – wanad.
Charakterystyka stali narzędziowych
Stale niestopowe narzędziowe w porównaniu ze stalami węglowymi konstrukcyjnymi
zawierają mniejszy % domieszki fosforu (P) i siarki (S), mniejszą ilość manganu (Mn) oraz
mają bardziej drobnoziarnistą strukturę. Właściwości poszczególnych odmian stali są
uzaleŜnione od zawartości węgla (C), która zmienia się w granicach 0,38–1,3%, w związku,
z czym i twardość stali po obróbce cieplnej waha się w granicach 46–65 HRC. Stale
niestopowe ze względu na skład chemiczny są najprostszymi stalami narzędziowymi,
poniewaŜ nie zawierają innych składników stopowych poza węglem, manganem i krzemem,
które wchodzą w skład wszystkich stali. Zasadniczymi składnikami stali niestopowych
narzędziowych są Ŝelazo i węgiel. Stali węglowej narzędziowej nadaje się własności
skrawające za pomocą obróbki cieplnej. Obróbka cieplna stali musi być przeprowadzona
bardzo starannie i umiejętnie, tylko w tym bowiem przypadku moŜna nadać stali węglowej
narzędziowej wymagane właściwości.

20
Stal węglowa narzędziowa ma po zahartowaniu wystarczającą twardość, jest
wystarczająco wytrzymała, ma dobrą strukturę (lepszą niŜ stale szybkotnące), natomiast jest
mniej odporna na ścieranie niŜ stale szybkotnące. Wykazuje ona skłonność do odkształceń,
ale jest odporna na przegrzanie. NajwaŜniejszą wadą stali niestopowej narzędziowej
w porównaniu ze stałą szybkotnącą jest jej mała odporność na wysoką temperaturę.
Stal ta w temperaturze 200–250o
zaczyna tracić swoje własności skrawające. Stal
węglowa narzędziowa nie moŜe być stosowana na narzędzia, gdy temperatura skrawania
przekracza 200o
Stal ta natomiast powinna być stosowana na narzędzia pracujące z małą
szybkością skrawania oraz narzędzia do obróbki ręcznej.
Stalami narzędziowymi stopowymi nazywamy stale, które oprócz węgla (C), niewielkich
ilości manganu (Mn) i krzemu (Si) oraz szkodliwych domieszek fosforu (P) i siarki (S)
zawierają inne składniki stopowe, jak chrom (Cr), nikiel (Ni), mangan (Mn) i krzem (Si)
w większych ilościach, wolfram (W), molibden (Mo), wanad (V), kobalt (Co), dodawane
w celu uzyskania pewnych określonych własności, a mianowicie:
− lepszych właściwości wytrzymałościowych,
− większej hartowności,
− specjalnych właściwości fizycznych i chemicznych.
Nikiel wpływa na obniŜenie temperatury przemiany alotropowej γα ⇔ oraz na
obniŜenie szybkości chłodzenia potrzebnej do zahartowania. Stal z dodatkiem niklu
przehartowuje, się głębiej i jest bardziej ciągliwa niŜ stal węglowa.
Chrom zwiększa odporność stali na ścieranie i zmniejsza szybkość krytyczną hartowania.
Stal z dodatkiem chromu przehartowuje się na wskroś.
Mangan działa na strukturę podobnie jak nikiel, lecz w stopniu znacznie silniejszym.
Mangan rozszerza zakres austenitu, a po przekroczeniu 9% manganu przemiana alotropowa
w stali juŜ się nie odbywa.
Wolfram i molibden zwiększają odporność stali na wysoką temperaturę, umoŜliwiając
zachowanie duŜej twardości i odporności na ścieranie w temperaturze do 650o
Wanad wpływa na tworzenie się struktury drobnoziarnistej, zwiększa odporność stali na
obciąŜenia dynamiczne oraz zwiększa twardość i odporność na ścieranie w wysokiej
temperaturze.
Kobalt wpływa dodatnio na twardość i wytrzymałość stali, zmniejsza wraŜliwość na
przegrzanie, wpływa na zmniejszenie zmian objętościowych stali po obróbce cieplnej.
Krzem występuje zawsze w stali jako nieunikniona domieszka w ilości 0,15–0,3%.
Ze wzrostem zawartości krzemu zwiększa się wytrzymałość i twardość stali oraz jej
spręŜystość. W stalach narzędziowych stopowych zawartość krzemu osiąga 0,25–1,4%.
Składniki stopowe dodawane do stali podczas jej wytwarzania w postaci tzw.
Ŝelazostopów są artykułem importowanym dość kosztownym.
Stale narzędziowe stopowe dzielimy na:
− stale do pracy na zimno,
− stale do pracy na gorąco,
− stale szybkotnące.
Stalami do pracy na zimno nazywamy stale przeznaczone na narzędzia do obróbki
materiału, który nie został nagrzany dla ułatwienia pracy. Narzędzia i materiał obrabiany mogą
się nagrzewać w pewnych granicach podczas pracy na skutek tarcia lub z powodu odkształceń.
Stalami do pracy na gorąco nazywamy stale przeznaczone na narzędzia do obróbki
plastycznej metali nagrzanych do temperatury plastyczności lub nawet płynności, np.
narzędzia i foremniki do odkuwek, formy do odlewów pod ciśnieniem itd. Stale te nie są
uŜywane do wyrobu narzędzi skrawających.
Stale stopowe narzędziowe wytwarzane są w postaci prętów kutych, walcowanych,
ciągnionych na zimno oraz drutów, blach i odkuwek.

21
Stalami szybkotnącymi nazywamy stale, które zachowują twardość i zdolność skrawania
przy szybkościach skrawania i grubościach warstwy skrawanej wywołujących nagrzewanie
się narzędzi aŜ do temperatury 650o
.
Najbardziej istotną i wartościową cechą stali szybkotnącej, róŜniącą ją od węglowej stali
narzędziowej, jest jej odporność na wysoką temperaturę, tj. zdolność zachowania twardości
i odporności na ścieranie w wysokiej temperaturze. Własności stali szybkotnącej zaleŜą od
procentowej zawartości poszczególnych składników stopowych oraz wzajemnego stosunku
ilości tych składników. ZaleŜnie od zawartości wolframu rozróŜniamy stale wysokostopowe
o zawartości wolframu 15–20% i niskostopowe o zawartości wolframu 8–10%.
Na rysunku 11 przedstawiono zaleŜność twardości stali narzędziowych od temperatury.
Rys. 11. ZaleŜność twardości stali narzędziowych od temperatury [1].
Oprócz stali szybkotnących wytwarzanych metodami konwencjonalnymi są wytwarzane
równieŜ tzw. spiekane stale szybkotnące na drodze metalurgii proszków. Półproduktem do
wytwarzania tych stali jest proszek o składzie chemicznym odpowiadającym gotowej stali.
Istnieje kilka metod (CMII – USA, POWDREX – Wielka Brytania, ASEA-STORA –
Szwecja, itp.) wytwarzania spiekanych stali szybkotnących, w wyniku, których otrzymuje się
gotowe narzędzia, produkty o kształcie narzędzi zbliŜonych do końcowego lub bloki
materiału, z których metodami obróbki skrawaniem wykonuje się gotowe narzędzia.
Sproszkowany materiał jest prasowany pod duŜym ciśnieniem (1000–1500 MPa)
i spiekany w wysokiej temperaturze (około 1100°C) w próŜni lub atmosferze obojętnej. Po
wyŜarzeniu zmiękczającym (produkty, które nie od razu mają kształty gotowych narzędzi)
moŜna bezpośrednio wykonywać narzędzia stosując obróbkę skrawaniem lub poddać
otrzymany materiał obróbce plastycznej na gorąco w celu nadania kształtów i wymiarów
odpowiednich do wykonania określonych, narzędzi.
Spiekane stale szybkotnące są poddawane obróbce cieplnej podobnie jak stale
konwencjonalne. Charakteryzują się bardziej równomierną strukturą w porównaniu ze stalami
konwencjonalnymi. Ich twardość po obróbce cieplnej wynosi 67–69 HRC. W celu
polepszenia własności uŜytkowych są równieŜ poddawane obróbce cieplno chemicznej:
azotowaniu, węgloazotowaniu i podobnym zabiegom. W porównaniu ze stalami
konwencjonalnymi charakteryzują się korzystniejszymi własnościami technologicznymi:
− dobrą plastycznością i obrabialnością mechaniczną,
− bardzo dobrą szlifowalnością,
− duŜą stabilnością wymiarową po hartowaniu i odpuszczaniu
− lepszymi własnościami skrawnymi w przypadku obróbki stali trudnoobrabialnych.
Przy zastosowaniu większych prędkości skrawania osiąga się kilku, a nawet
kilkunastokrotnie większe trwałości ostrzy narzędzi.
Spiekane stale szybkotnące stosuje się głównie na narzędzia do obróbki materiałów
trudno obrabialnych, np.: stali stopowych, stali o duŜej wytrzymałości, stali konstrukcyjnych
ulepszanych cieplnie, Ŝarowytrzymałych.

22
Stale te są stosowane na narzędzia tam, gdzie są wymagane zwiększone współczynniki
niezawodności pracy narzędzi, a mianowicie przy automatycznej obróbce skrawaniem, tj.:
obrabiarkach sterowanych numerycznie, centrach i liniach obróbkowych, obrabiarkach
zespolonych i automatach. W szczególności są stosowane na narzędzia do obróbki
wykańczającej, gdzie jest wymagana duŜa wydajność.
Spiekane stale szybkotnące są szczególnie przydatne na narzędzia o bardzo duŜych
wymiarach i masie oraz złoŜonych kształtach i zmiennych przekrojach.
Węgliki spiekane
Węgliki spiekane odznaczają się najlepszymi spośród wszystkich stali narzędziowych
właściwościami skrawnymi, przewyŜszającymi znacznie właściwości stali szybkotnących.
Charakteryzują się one twardością zbliŜoną do twardości diamentu oraz duŜą odpornością na
ścieranie, przekraczającą odporność stali szybkotnącej. Węgliki spiekane zachowują twardość
i odporność na ścieranie w wysokiej temperaturze (700–1000°C, zaleŜnie od odmiany), co
umoŜliwia ich stosowanie na części robocze narzędzi pracujących z bardzo duŜymi
prędkościami skrawania oraz uzyskiwanie powierzchni obrabianej o bardzo małej
chropowatości i duŜej dokładności.
Podstawowymi składnikami węglików spiekanych są węgliki wolframu lub węgliki
wolframu i tytanu, rzadziej tytanu i niobu, związane kobaltem. Węglik tytanu zwiększa
twardość oraz odporność na zuŜycie, gdyŜ temperatura przylepiania się rozgrzanego wióra do
płytek z węglików tytanowych jest wyŜsza niŜ do płytek z węglików wolframowych i dlatego
spływający wiór łatwiej wyrywa cząstki z płytki wolframowej niŜ z płytki tytanowej. Dodatek
tytanu zwiększa jednak kruchość.
Kobalt wiąŜe bardzo twarde kryształy węglików wolframu i tytanu. Im więcej kobaltu
zawiera spiek, tym bardziej jest on miękki i ciągliwy. Spieki o zawartości kobaltu ponad 12%
i poniŜej 3% nie są stosowane.
Twardość węglików spiekanych wynosi, zaleŜnie od składu chemicznego, 82–90 HRA
(w przeliczeniu na HRC wyniosłoby to ok. 90 HRC, naleŜy jednak pamiętać, Ŝe według skali
C Rockwella moŜna określać twardość tylko do 67 HRC). W dodatku nie wymagają one
Ŝadnej obróbki cieplnej. DuŜa twardość, odporność na ścieranie oraz odporność na wysoką
temperaturę wyróŜniają węgliki spiekane wśród materiałów narzędziowych. Natomiast
powaŜną ich wadą jest kruchość. Narzędzia z częścią roboczą wykonaną z węglików
spiekanych źle znoszą zmienne obciąŜenia spowodowane nierównomiernymi naddatkami na
obróbkę, a jeszcze gorzej pracę z uderzeniami.
Wytrzymałość węglików spiekanych na zginanie jest mniejsza, a na ściskanie większa
niŜ wytrzymałość stali szybkotnącej. Własności węglików spiekanych zmieniają się zaleŜnie
od ich składu chemicznego.
Do obróbki metali skrawaniem są stosowane dwie główne grupy węglików spiekanych:
− węgliki wolframowo-tytanowo-kobaltowe, stosowane do obróbki stali i staliwa oznaczone
symbolami SIOS, SIO, S2OS, S20, SM25, S3OS, S30, S35S, S4OS oraz U1OS,
− węgliki wolframowo-kobaltowe, stosowane do obróbki Ŝeliwa, stopów lekkich i metali
nieŜelaznych, oznaczone symbolami H03, HIOS, HiO, HI5X, H2OS, H20, H30.
Ponadto istnieje grupa węglików wolframowych o zwiększonej zawartości kobaltu (dla
niektórych gatunków dochodzącej do 25%), stosowana na końcówki kłów, narzędzia
pomiarowe oraz narzędzia do obróbki plastycznej. Węgliki tej grupy są oznaczone
symbolami: G5, G15, G20, G30, G40, G5OS. Własności i przybliŜone składy chemiczne
węglików spiekanych są podane w normie PN-88/H-89500.
Węgliki spiekane pokrywane są twardymi warstwami powierzchniowymi. Stosuje się
głównie do płytek wieloostrzowych jednorazowego uŜytku. Polega to na tym, Ŝe na płytki
z węglików spiekanych o stosunkowo duŜej wytrzymałości na zginanie i ciągliwości nakłada

23
się warstewki supertwardych czystych węglików lub azotków, przewaŜnie tytanu, lub nakłada
się warstewki ceramiczne o grubości kilku m o duŜo większej twardości i odporności na
ścieranie niŜ materiał płytki z węglika spiekanego, tj. materiał podłoŜa. Najpierw pokrywano
płytki pojedynczymi warstwami TiC, TiN lub Ti(C, N, 0), następnie podwójnymi warstwami
TiC + TiN, a według najnowszej technologii stosuje się pokrycia wielowarstwowe TiC + TiN
+ Ti(C, N) oraz Al. Pośrednio mogą być stosowane inne warstwy ceramiczne. Prowadzi się
równieŜ badania w dziedzinie nakładania na podłoŜe z węglików spiekanych bardzo cienkich
warstw borków cyrkonu, tantalu, tytanu, a nawet tlenków róŜnych od Al2O3.
Spieki ceramiczne i ceramiczno-węglikowe.
Spiekane tlenki metali w postaci płytek mają zastosowanie na części robocze noŜy
tokarskich. Podstawowym materiałem wyjściowym do wyrobu tego rodzaju płytek jest tlenek
glinowy Al2O3. Ponadto zawierają one niewielkie ilości innych składników, jak np. tlenek
magnezu (0,5–1%) lub tlenki innych metali, mające za zadanie przeciwdziałać wzrostowi
kryształów korundu, oraz plastyfikatory. Zmieszane tlenki prasuje się lub odlewa pod
ciśnieniem w celu uzyskania odpowiedniego kształtu, a następnie spieka w temperaturze
powyŜej 1700°C.
Ostrza z płytek z tlenku glinowego wyróŜniają się wielką odpornością na ścieranie
i wysoką temperaturę; nie tracą własności skrawanych nawet w temperaturze 1200°C.
Natomiast powaŜną wadą obecnie wytwarzanych płytek w porównaniu z węglikami
spiekanymi są znacznie gorsze własności wytrzymałościowe oraz skomplikowany proces
technologiczny.
Aby uzyskać narzędzia o coraz wyŜszych własnościach skrawnych, prowadzone są próby
zastosowania na części robocze narzędzi spiekanych borków tytanu TiB borków chromu Cr
oraz azotków krzemu Si i azotków boru BN (tzw. barazowy).
Odporność na działanie wysokich temperatur spiekanych materiałów ceramicznych
i ceramiczno-węglikowych jest większa niŜ węglików spiekanych. W odróŜnieniu od węglików
spiekanych materiały te nie zawierają metalu wiąŜącego, a więc ciągliwość ich jest znacznie
mniejsza od węglików spiekanych. Są wraŜliwe na mechaniczne obciąŜenia udarowe i zmęczenie
cieplne. Płytki skrawające z tych materiałów są wykonywane z ujemnymi kątami natarcia.
Stosunkowo nowymi ceramicznymi materiałami narzędziowymi są sialony, które łączą
cechy azotku krzemu i tlenku aluminium. Narzędzia z tych materiałów są stosowane do
toczenia i frezowania stali, stopów trudno obrabialnych, Ŝeliwa, stali ulepszanych cieplnie,
stopów niklu, tytanu, aluminium i stopów wysokoŜarowytrzymałych. W określonym zakresie
uŜytkowym zuŜycie takich narzędzi zmniejsza się wraz ze wzrostem prędkości skrawania.
Cermetale
Są to spieki ceramiczno-metalowe, tzn. materiały uzyskane przez spiekanie proszków
ceramicznych i metalowych (np. chromu, molibdenu, niklu). Kształtki uzyskane w drodze
spiekania proszków metali wyróŜniają się duŜą odpornością na ścieranie i jednocześnie
zwiększoną wytrzymałością i lepszym przewodnictwem cieplnym niŜ węgliki spiekane.
Korzystniejsze własności zapewnia cermetalom metal wiąŜący. Prowadzone są równieŜ
badania nad łączeniem tlenków z węglikami w drodze spiekania, w wyniku czego powstają
kształtki ceramiczne tlenkowo-węglikowe.
Twarde stopy narzędziowe (stellity)
Stellity są to lane stopy kobaltu lub Ŝelaza z chromem, węglem, niklem, manganem,
krzemem i wolframem. Stellity odznaczają się stosunkowo duŜą odpornością na działanie
chemiczne; są szczególnie odporne na działanie kwasu siarkowego (zarówno na zimno, jak
i na gorąco).

24
Pod względem własności skrawnych stellity zajmują miejsce pośrednie między stałą
szybkotnącą a węglikami spiekanymi. Zachowują one własności skrawne w temperaturze
700–800°C. Twardość stellitów wynosi ok. 61 HRC. Nie wymagają obróbki cieplnej, mają
bardzo mały współczynnik tarcia oraz są odporne na ścieranie.
Wymienione własności sprawiają, Ŝe stellity są stosowane na ostrza w przypadkach, gdy
wymagana jest duŜa twardość, odporność na działanie chemiczne oraz duŜa trwałość.
W produkcji narzędzi stosuje się stellity do napawania ostrzy lub wykonuje się z nich
małe noŜe wstawiane.
Materiały stellitopodobne są to materiały narzędziowe zawierające głównie Ŝelazo
i chrom, przy czym Ŝelazo zastępuje deficytowe składniki występujące w stellitach wolfram
i kobalt.
Diament
Diament jest to minerał, naturalna odmiana krystaliczna węgla o regularnym układzie.
Diament odznacza się małym współczynnikiem tarcia oraz największą spośród wszystkich
znanych materiałów odpornością na ścieranie. Diament ma równieŜ największą ze wszystkich
znanych materiałów twardość, którą przy tworzeniu skali Mohsa przyjęto za 10 (w skali
rozszerzonej 15). NaleŜy zaznaczyć, Ŝe twardość diamentu nie jest jednakowa we wszystkich
kierunkach. Diament w temperaturze powyŜej 1700°C przechodzi w grafit.
Diamentów uŜywa się w przemyśle do toczenia metali nieŜelaznych oraz gumy, fibry,
ebonitu, bakelitu, papieru itp., a takŜe do kształtowania (profilowania) ściernic, szczególnie
ściernic drobnoziarnistych. Diament stosuje się teŜ do wyrobu narzędzi ściernych, jak np.
ściernic diamentowych oraz pilników ściernych.
Obróbkę diamentu wykonuje się na tarczy Ŝeliwnej o pionowej osi obrotu pokrywanej
zawiesiną pyłu diamentowego (o ziarnistości 1–2 µm) w oleju maszynowym. Prędkość
szlifowania wynosi 1000–1200 m/min. Szlifowany diament jest mocowany w oprawce
przymocowanej do wspornika.
Obrobioną płytkę diamentową o Ŝądanym kształcie wlutowuje się w oprawkę metalową
z odpowiednio wykonanym gniazdem, stanowiącą chwyt narzędzia lub dostosowaną do
gniazda korpusu narzędzia. Szlifowanie powierzchni przyłoŜenia oraz natarcia wykonuje się
po wlutowaniu kształtki diamentowej w oprawkę. Zarys krawędzi skrawających tworzą
bardzo krótkie odcinki linii prostych lub krzywych.
Narzędzia skrawające z diamentową częścią roboczą zapewniają dokładny kształt
geometryczny, małą chropowatość obrabianej powierzchni (rzędu Ra 0,63–0,16 µm) oraz nie
powodują uszkodzeń powierzchni obrabianego metalu, co jest trudne do uzyskania przy
uŜyciu narzędzi z częścią roboczą ze stali narzędziowych lub spiekanych węglików metali.
Narzędzia z częścią roboczą z diamentu są stosowane do wykańczającej obróbki
drobnowiórowej części ze stopów aluminium, a takŜe brązu i stopów łoŜyskowych, np. do
toczenia powierzchni zewnętrznej tłoka oraz jego otworu pod sworzeń, tulejek brązowych
i półpanewek z warstwą ze stopów łoŜyskowych.
Supertwarde materiały narzędziowe
Do supertwardych materiałów narzędziowych naleŜy polikrystaliczny syntetyczny
diament PCD oraz spiekany azotek boru CBN.
Pokrystaliczny syntetyczny diament jest najtwardszym ze znanych materiałów
syntetycznych. PCD naleŜy do grupy materiałów zwanych kompozytami metalowymi. Rolę
fazy wiąŜącej ziarna diamentu odgrywa kobalt. Ta faza metaliczna wiąŜąca PCD nadaje
równieŜ przewodnictwo elektryczne. Jego własności są podobne do monokrystalicznego
diamentu. Jego cechą charakterystyczną jest brak zdolności do pęknięć wzdłuŜ płaszczyzn
łupliwości, poniewaŜ przypadkowa orientacja kryształów diamentu w spieku zapewnia

25
izotropowość struktury. W porównaniu z innymi materiałami narzędziowymi wykazuje
większą twardość, przewodnictwo cieplne i odporność na ścieranie. Wysokie przewodnictwo
cieplne powoduje szybkie odprowadzenie ciepła ze strefy obróbki, co wpływa na
zmniejszenie niekorzystnego wpływu wysokiej temperatury na jakość własności obrabianego
przedmiotu. PCD nie nadaje się do obróbki stali, poniewaŜ wskutek reaktywności chemicznej
w wysokiej temperaturze wytwarzającej się podczas skrawania następuje dyfuzja węgla i jego
grafityzacja w stali, PCD stosuje się przede wszystkim do obróbki materiałów nieŜelaznych.
Narzędzia z PCD stosuje się do toczenia i frezowania z duŜymi prędkościami skrawania
następujących materiałów: aluminium, magnezu, cynku, miedzi i ich stopów, a takŜe stopów
innych metali nieŜelaznych, głównie krzemu, węglików spiekanych, porcelany i materiałów
ceramicznych, gumy, tworzyw sztucznych, płyt wiórowych, pilśniowych, materiałów
kompozytowych z tworzyw sztucznych i włókien szklanych, stopów złota, srebra, platyny
oraz węgla. Narzędzia z PCD umoŜliwiają uzyskanie bardzo gładkich powierzchni rzędu
Ra = 0,4 µm.
Regularny azotek boru BN ma twardość mniejszą niŜ polikrystaliczny diament PCD,
wykazuje znaczną Ŝarowytrzymałość, nie reaguje z me talami oraz stalą i jest odporny na
utlenianie w temperaturze do 1000°C. Z tego względu narzędzia z tego materiału są
stosowane do obróbki stali ulepszonych cieplnie, stopów na osnowie niklu i kobaltu,
utwardzonego Ŝeliwa itp. Narzędzia z tego materiału wykazują znacznie większą trwałość
w porównaniu z narzędziami z węglików spiekanych i spieków ceramicznych.
Główną postacią narzędzi z supertwardych materiałów są płytki o niewielkich wymiarach
grubości od 0,5 do 1 mm i pozostałych wymiarach rzędu kilku lub kilkunastu milimetrów.
Płytki te są łączone z częścią nośną o mniejszej kruchości najczęściej wykonaną z węglików
spiekanych o znormalizowanych wymiarach płytek wieloostrzowych. Płytki i wkładki
ostrzowe z materiałów supertwardych mogą być kształtowane przez cięcie elektroerozyjne.
Materiały narzędziowe są bardzo drogie. Szczególnie drogie są stale szybkotnące i węgliki
spiekane, dlatego gospodarka nimi powinna być prowadzona w sposób jak najbardziej
oszczędny. W celu zapewnienia oszczędnego zuŜycia materiałów narzędziowych naleŜy:
− stosować stale szybkotnące i węgliki spiekane tylko w przypadkach, gdy jest to
konieczne ze względu na warunki obróbki,
− stosować w produkcji narzędzi racjonalne procesy technologiczne, zapewniające
ekonomiczne zuŜycie materiału, tzn. planować obróbkę i obrabiać w ten sposób, Ŝeby
ograniczyć naddatki na obróbkę do niezbędnego minimum oraz przeprowadzać obróbkę
mechaniczną i cieplną ograniczając do minimum moŜliwości powstawania braków,
− wykonywać ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych, w miarę moŜliwości, tylko
tę część narzędzia, która jest najbardziej naraŜona na zuŜycie podczas skrawania.
1. Co to są materiały narzędziowe i jakie są ich główne właściwości?
2. Jakie znasz rodzaje materiałów narzędziowych?
3. Z jakich symboli składają się znaki i cechy hutnicze stali narzędziowych węglowych
i stopowych?
4. Czym się róŜnią między sobą stale narzędziowe węglowe, stopowe i szybkotnące?
5. Jakie składniki stopowe występują w stalach narzędziowych i jaki mają wpływ na
właściwości stali?
6. Co to są stellity i materiały stellitopodobne?
7. Co to są materiały spiekane, jak się je otrzymuje i do czego się ich uŜywa?
8. Jakie są podstawowe zasady ekonomicznego wykorzystywania materiałów narzędziowych?

26
4.3.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Zidentyfikuj materiały narzędziowe na podstawie oznaczenia.
1) zanalizować oznaczenia przedstawione na zaprezentowanych materiałach narzędziowych,
2) sklasyfikować przedstawione Ci materiały narzędziowe,
3) zapisać wyniki analizy.
− tabele z oznaczeniami, składem chemicznym i zastosowaniem materiałów narzędziowych,
− oznaczone materiały narzędziowe,
− pisaki,
− kartki papieru.
Ćwiczenie 2
Dobierz materiały narzędziowe do obróbki wskazanego przedmiotu, w zaleŜności od
rodzaju narzędzia oraz warunków i parametrów skrawania.
1) dobrać materiały narzędziowe dla poszczególnych narzędzi,
2) zapisać wyniki analizy,
3) przedstawić je nauczycielowi.
− tabele materiałów narzędziowych,
− tabele z parametrami skrawania,
− pisaki,
− kartki papieru.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozróŜnić materiały narzędziowe na podstawie oznaczeń?
2) dobrać materiały narzędziowe do obróbki róŜnych materiałów?
3) określić właściwości, jakimi powinny cechować się materiały
przeznaczone na część chwytową narzędzi?
4) wskazać materiały narzędziowe przeznaczone do obróbki
w wysokich temperaturach?
5) uzasadnić dobór materiału narzędziowego dla przedstawionego
przypadku obróbki?

27
4.4. Rodzaje narzędzi skrawających
4.4.1 Materiał nauczania
Wśród narzędzi do obróbki skrawaniem rozróŜnić moŜna narzędzia do obróbki: ręcznej
i maszynowej, pośród której występują narzędzia do obróbki:
− powierzchni obrotowych,
− otworów,
− płaszczyzn.
NóŜ tokarski jest narzędziem jednoostrzowym przeznaczonym do obróbki powierzchni
zewnętrznych i wewnętrznych części obrotowych.
Za podstawę podziału noŜy tokarskich przyjmuje się miejsce pracy, sposób
zamocowania, wykonanie, ukształtowanie części roboczej (połoŜenie krawędzi skrawającej
względem części roboczej noŜa oraz połoŜenie wzajemne części roboczej i trzonka), sposób
pracy noŜa i inne kryteria (rys.12, 13, 14, 15).
W zaleŜności od miejsca pracy noŜa rozróŜnia się noŜe suportowe imakowe, pracujące
w imakach suportów, oraz noŜe do głowic rewolwerowych, pracujące w głowicach
rewolwerowych tokarek rewolwerowych i automatów tokarskich.
W zaleŜności od sposobu zamocowania noŜa rozróŜnia się noŜe zamocowane
bezpośrednio na obrabiarce oraz noŜe oprawkowe, które są zamocowane w gnieździe
oprawki.
W zaleŜności od sposobu wykonania rozróŜnia się noŜe: jednolite, zgrzewane oporowo,
z nakładanymi płytkami oraz z wymiennymi płytkami.
ZaleŜnie od połoŜenia krawędzi skrawającej względem części roboczej noŜa rozróŜnia się
noŜe prawe i lewe. NoŜem prawym nazywa się taki nóŜ, który ma główną krawędź
skrawającą z prawej strony, jeśli patrzymy nań od strony roboczej zwróconej powierzchnią
natarcia do góry. NoŜem lewym nazywa się nóŜ, który przy tym samym sposobie obserwacji
ma główną krawędź skrawającą z lewej strony.
Rys. 12. NoŜe proste: a) prawy, b) lewy [1]. Rys. 13. NoŜe wygięte: a) prawy, b) lewy [1].
ZaleŜnie od wzajemnego połoŜenia części roboczej i trzonka rozróŜnia się noŜe: proste,
wygięte w prawo, wygięte w lewo oraz odsadzone prawe lub lewe.
Ze względu na sposób pracy, czyli sposób kształtowania obrabianej części rozróŜniamy:
− noŜe ogólnego przeznaczenia, kształtujące część obrabianą jedynie w wyniku
wzajemnych ruchów części obrabianej i noŜa. Zarys krawędzi skrawającej tego rodzaju
noŜy nie jest związany z ściśle określoną operacją ani częścią. Większość tych noŜy jest
znormalizowana,
− noŜe kształtowe, których zarys odpowiada zarysowi kształtowanej powierzchni, są to
najczęściej noŜe specjalne,

28
− noŜe obwiedniowe, kształtujące obrabianą część w wyniku odtaczania zarysu krawędzi
skrawającej podczas wzajemnego ruchu względnego narzędzia i części obrabianej, są to
wyłącznie noŜe specjalne.
Rys. 14. NoŜe tokarskie: a) kształtowe, b) obwiedniowe [1].
Rys. 15. NoŜe ogólnego przeznaczenia (znormalizowane) i ich zastosowanie: a) zdzierak prosty prawy,
b, m) zdzieraki wygięte prawe, c), d) zdzieraki spiczaste, e) wykańczak boczny wygięty
lewy,f) wykańczak szeroki, g) wykańczak boczny odsadzony prawy, h) przecinak odsadzony prawy,
i) wytaczak do otworów przelotowych, k) wytaczak do otworów nieprzelotowych, l) wytaczak
hakowy [1].
Część robocza noŜa tokarskiego moŜe być wykonana:
− ze stali szybkotnącej, są to noŜe stosowane do obróbki stali i staliwa, Ŝeliwa oraz
miękkiego mosiądzu,
− w postaci płytek z węglików spiekanych gatunku S lub H. Płytki gatunku S stosuje się do
obróbki stali węglowej, staliwa, stali narzędziowej nie hartowanej i stali nierdzewnej.
Płytki gatunku H stosuje się do obróbki Ŝeliwa, mosiądzu, brązu fosforowego, stopów
lekkich i Ŝeliwa ciągliwego.
NoŜe strugarskie
NoŜe strugarskie są uŜywane do pracy na strugarkach wzdłuŜnych i poprzecznych.
ZaleŜnie od sposobu pracy noŜa rozróŜnia się noŜe strugarskie ogólnego przeznaczenia oraz
noŜe strugarskie kształtowe. NoŜe strugarskie kształtowe są mało rozpowszechnione ze
względu na małą wydajność obróbki.
ZaleŜnie od sposobu zamocowania noŜa rozróŜnia się noŜe imakowe oraz noŜe
oprawkowe (rys. 16, 17).

29
Rys. 16. Rodzaje noŜy strugarskich: a) zamocowany bezpośrednio w suporcie, b) oprawkowy [1].
Kształt części roboczej noŜa strugarskiego jest zbliŜony do noŜa tokarskiego. Nazwy oraz
oznaczenia powierzchni i kątów przyjmuje się analogiczne jak w noŜach tokarskich.
Powierzchnię natarcia wykonuje się przewaŜnie płaską, bez ścinu, poniewaŜ na strugarkach
nie stosuje się duŜych prędkości skrawania.
Rys. 17. Normalne noŜe strugarskie: NNSa – zdzierak prawy, NNSb – zdzierak lewy-przecinak,
NNSd – wykańczak prostoliniowy, NNSe – wykańczak okrągły, NNSf – bocian prawy,
NNSg – bocian lewy [1].
Wartości kątów 0γ , 0α i 01α ; przyjmujemy takie, jak w noŜach tokarskich, natomiast kąt
sλ pochylenia głównej krawędzi skrawającej powinien zawierać się w granicach 10–30o
.
NoŜy strugarskich z kątem sλ = 0o
nie wykonuje się.
Narzędzia do otworów
Narzędzia wieloostrzowe do otworów (rys. 18) składają się z trzech zasadniczych części:
roboczej i chwytu oraz części przejściowej, nazywanej szyjką. Szyjka jest miejscem
zgrzewania części roboczej (wykonywanej ze stali narzędziowej lub szybkotnącej) z chwytem
(wykonanym ze stali niestopowej jakościowej lub narzędziowej).
Wśród najczęściej spotykanych narzędzi do obróbki otworów wyróŜnić moŜna:
− nawiertaki,
− wiertła,
− pogłębiacze,
− rozwiertaki,
− gwintowniki.

30
Rys. 18. Budowa narzędzi wieloostrzowych do otworów: a) wiertło, b) pogłębiacz z uchwytem stoŜkowym,
c) rozwiertak z chwytem stoŜkowym, d) pogłębiacz nasadzany, e) rozwiertak nasadzany [1].
Nawiertaki
Nawiertaki to narzędzia dwuostrzowe, przeznaczone do wykonywania nakiełków,
w jednym lub dwóch, a wyjątkowo w trzech zabiegach. Na rysunku 19 przedstawione są
narzędzia do wykonywania nakiełków.
Rys. 19. Nawiertaki do nakiełków: NWRa – wiertło do nakiełków kręte, NWRb – nawiertak 60° kryty,
NWRc – nawiertak 60° do nakiełków zwykłych, NWRd – na wiertak 60° do nakiełków chronionych,
NWRe – nawiertak 90° do nakiełk6w zwykłych [1].
Nakiełki zwykłe typu A moŜna wykonać w dwu zabiegach przez wywiercenie otworu
wiertłem krętym NWRa i pogłębienie otworu na stoŜek pogłębiaczem. Nakiełek chroniony
typ B moŜe wykonany w kilku zabiegach, a mianowicie:
− wywiercenie otworu wiertłem NWRa,
− pogłębienie nawiertakiem NWRb,
− pogłębienie dwoma pogłębiaczami, jednym o kącie 60°, a drugim kącie 120°.
Wiertło do nakiełków jest wiertłem krętym róŜniącym się od zwykłych wierteł krętych
jedynie skróceniem części roboczej w celu uzyskania większej sztywności.
Wiertła
Wiertłem nazywamy narzędzie przystosowane do pracy ruchem obrotowym, słuŜące do
wykonywania otworów najczęściej cylindrycznych w większości przypadków w materiale
pełnym (rys. 20).
Ze względu na swą konstrukcję wiertła dzielone są na następujące grupy:
− wiertła kręte,
− wiertła piórkowe,
− wiertła do głębokich otworów,
− wiertła róŜne.
W zaleŜności od miejsca pracy rozróŜnia się wiertła ogólnego przeznaczenia oraz wiertła
do pracy na rewolwerówkach i automatach, w zaleŜności od materiału, z jakiego są wykonane
(stal szybkotnąca, stal narzędziowa) oraz od materiału, do którego obróbki są przeznaczone.
W zaleŜności od kierunku obrotu rozróŜniamy wiertła prawe i lewe. Wiertła prawe pracują,
obracając się w kierunku zgodnym ze wskazówką zegara, gdy patrzymy od strony chwytu
wiertła.

31
Rys. 20. Znormalizowane wiertła kręte[1].
Pogłębiacze
Pogłębiaczami nazywamy narzędzia wieloostrzowe pracujące ruchem obrotowym,
słuŜące do obróbki powierzchni stoŜkowych, cylindrycznych i czołowych po uprzednim
wywierceniu otworu.
ZaleŜnie od kształtu wykonywanych pogłębień rozróŜniamy:
− pogłębiacze czołowe,
− pogłębiacze stoŜkowe,
− pogłębiacze do obróbki nadlewów,
− pogłębiacze kształtowe.
ZaleŜnie od konstrukcji rozróŜniamy:
− pogłębiacze trzpieniowe,
− pogłębiacze nasadzane.
ZaleŜnie od wykonania rozróŜniamy:
− pogłębiacze jednolite,
− pogłębiacze składane.

32
Rys. 21. Pogłębiacze czołowe do otworów cylindrycznych[1].
Na rysunku 21 przedstawiono pogłębiacze do otworów cylindrycznych a na rysunku 22
do otworów stoŜkowych o róŜnych kątach.
Rys. 22. Pogłębiacze stoŜkowe [1].
Frezy
Frez jest narzędziem wieloostrzowym stosowanym do obróbki rowków, płaszczyzn oraz
powierzchni kształtowych.
ZaleŜnie od zastosowania rozróŜnia się frezy:
− ogólnego przeznaczenia – do obróbki róŜnych, nie określonych bliŜej części,
− frezy specjalnego przeznaczenia:
a) narzędziowe – do rozwiertaków, gwintowników, wierteł, frezów, matryc, kluczy
płaskich itp.,
b) do rowków i wpustów,
c) do gwintów,
d) do kół zębatych, wałków wielowypustowych i kół łańcuchowych.

33
Rys. 23. Przykłady frezów: a) walcowe, b) walcowo-czołowe, c) tarczowe, d) palcowe, e) głowice frezowe [1].
W zaleŜności od sposobu pracy freza rozróŜnia się frezy pracujące tylko powierzchnią
obwodową obwiedniowe (ślimakowe).
ZaleŜnie od sposobu zamocowywania rozróŜnia się frezy nasadzane oraz frezy
trzpieniowe z chwytem walcowym lub z chwytem stoŜkowym.
ZaleŜnie od sposobu wykonania zębów freza rozróŜnia się frezy ścinowe i frezy zataczane.
W zaleŜności od wykonania frezów rozróŜnia się:
− frezy pojedyncze jednolite,
− frezy zespołowe,
− frezy składane z wstawianymi ostrzarni ze stali szybkotnącej lub z węglików spiekanych,
− głowice frezowe.
ZaleŜnie od kształtu rozróŜnia się frezy walcowe, tarczowe, piłkowe, kątowe i kształtowe.
Frezy trzpieniowe walcowe i walcowo-czołowe nazywa się równieŜ frezami palcowymi,
a frezy kształtowe nasadzane tylko o zębach na powierzchni walcowej lub teŜ na powierzchni
walcowej i na powierzchni czołowej frezami krąŜkowymi. Przykłady frezów przedstawiono
na rysunku 23.

34
Ściernice
Narzędziem skrawającym, zwykle w kształcie regularnej bryły obrotowej, słuŜącym do
szlifowania róŜnych materiałów, np. metali, szkła, tworzyw sztucznych jest ściernica.
Ściernica składa się z materiału ściernego związanego w bryłę spoiwem. Najbardziej
rozpowszechnione są ściernice ze spoiwem ceramicznym. NajwaŜniejszymi cechami
eksploatacyjnymi ściernic są: rodzaj i gatunek materiału ściernego, wielkość ziarna oznaczana
numerem (im większy numer, tym drobniejsze ziarno), rodzaj spoiwa i twardość (określająca
siłę, z jaką ziarna związane są z podłoŜem) oraz struktura, określana umownym numerem
zaleŜnym od procentowego udziału objętości materiału ściernego w objętości ściernicy. Na
objętość ściernicy składają się objętości materiału ściernego, spoiwa i porów. Przy doborze
materiału ściernicy przyjmuje się zasadę, Ŝe twarde materiały szlifuje się miękką ściernicą
i na odwrót. Wyjątkiem są takie materiały, jak miękki brąz, ciągliwy mosiądz, do których
uŜywa się ściernic miękkich.
Rys. 24. Rodzaje ściernic [3].
Najczęściej stosowanymi materiałami ściernymi są:
− korund naturalny lub syntetyczny, nazywany elektrokorundem,
− karborund, czyli węglik krzemu,
− diament naturalny lub sztuczny,
− regularny azotek boru (borazon, elbor, kubonit).
Spoiwa ściernic mogą być: ceramiczne, krzemowe, gumowe, Ŝywiczne, szelakowe
i magnezytowe. Ściernice dzieli się na nasadzane i trzpieniowe, a ich kształt zaleŜy od
przeznaczenia.
Kształty i wymiary narzędzi ściernych dobiera się w zaleŜności od ich przeznaczenia,
a w szczególności, od kształtu i wymiarów przedmiotu obrabianego oraz odmiany i sposobu
szlifowania (rys. 24). Podział narzędzi ściernych konwencjonalnych obejmuje trzy
podstawowe grupy: ściernice T, segmenty ścierne S oraz osełki ścierne O. Narzędzia ścierne
znakowane są w oparciu o PN-91/M 59101 zgodną z normą ISO 525. Oznaczenie narzędzia
obejmuje trzy grupy symboli literowych i cyfrowych oddzielonych kreską np.:

35
1 – C – 250 x 20 x 127 99C – 60 – O7VBE – 43
1 – kształt ściernicy (ściernica płaska),
C – zarys (z jednostronnym ścięciem 45o
),
250 x 20 x 127 – wymiary ściernicy,
99C – gatunek i rodzaj materiału ściernego (węglik krzemu zielony),
60 – numer ziarna,
O – twardość ściernicy (średnia),
7 – struktura ściernicy (otwarta),
V – rodzaj spoiwa (ceramiczne),
BE – typ spoiwa,
43 – dopuszczalna prędkość robocza.
1. Jak dzielimy narzędzia do obróbki mechanicznej?
2. Jakie znasz rodzaje noŜy tokarskich?
3. Jakie znasz rodzaje narzędzi do obróbki otworów?
4. Jakie znasz rodzaje frezów?
5. Jakie znasz rodzaje ściernic?
4.4.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dobierz wielkości kątów ostrza narzędzia skrawającego do obróbki wskazanego
przedmiotu, w zaleŜności od rodzaju narzędzia oraz warunków i parametrów skrawania.
1) dobrać wielkości kątów narzędzia skrawającego,
2) przestrzegać przepisy bhp w trakcie wykonywania ćwiczenia,
3) zaprezentować wykonane ćwiczenie.
− katalogi narzędzi,
− zestawy tablic przedstawiających narzędzia skrawające,
− zestawy tablic przedstawiających kąty ostrza narzędzi skrawających,
− pisaki,
− kartki papieru.

36
Ćwiczenie 2
Dobierz geometrię ostrzy narzędzi tokarskich niezbędnych do wykonania otworu Φ30H7
w wałku wykonanym ze stali 45.
1) dobrać narzędzia obróbkowe,
2) nazwać narzędzia na podstawie ich oznaczeń,
3) dobrać wielkości kątów narzędzi skrawających,
4) przestrzegać przepisy bhp w trakcie wykonywania ćwiczenia,
5) zaprezentować efekt swojej pracy nauczycielowi.
− katalogi narzędzi,
− zestawy tablic przedstawiających narzędzia skrawające,
− zestawy tablic przedstawiających kąty ostrza narzędzi skrawających,
− pisaki,
− kartki papieru.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) rozróŜnić narzędzia i określić ich przeznaczenie?
2) dobrać narzędzia do wykonywanych operacji?
3) nazwać narzędzia zgodnie z ich oznaczeniami?
4) dobrać narzędzia ścierne do obróbki zgrubnej i wykańczającej?
5) wskazać róŜnicę w budowie między narzędziami do obróbki ręcznej
i maszynowej?

37
4.5. Zjawiska towarzyszące procesowi skrawania
Poznanie przebiegu tworzenia się wióra oraz zjawisk fizycznych towarzyszących
skrawaniu jest niezbędne w celu umoŜliwienia rozwiązywania róŜnych zagadnień
praktycznych związanych z obróbką skrawaniem, jak np. zagadnienia gładkości powierzchni
obrabianej, trwałości narzędzia skrawającego itp.
Doświadczalnie stwierdzono, Ŝe przebieg tworzenia się wióra jest jednakowy w kaŜdym
rodzaju obróbki, tzn. wiór tworzy się w sposób podobny zarówno podczas toczenia, jak
frezowania, strugania itp.
W celu lepszego zrozumienia procesu tworzenia się wióra omówimy doświadczenie
Nicolsona. Jako materiału uŜyto walca ze stali miękkiej z występem pierścieniowym (rys. 25).
Na powierzchni bocznej pierścienia wytrasowano szereg kół współśrodkowych i linii prostych
promieniowych, tworzących siatkę. Siatka narysowana na bocznej powierzchni występu
pierścieniowego ulegała znacznym zniekształceniom. Na podstawie zniekształcenia siatki
sądzić moŜna o wielkości i kierunku zniekształceń materiału skrawanego.
Największe zniekształcenia zaobserwowano W pobliŜu powierzchni natarcia noŜa.
Zniekształcenia poza elementem wióra były bardzo małe.
Rys. 25. Doświadczenie Nicolsona [1].
Rozpatrzymy przebieg tworzenia się wióra podczas toczenia prostokątnego
(ortogonalnego, tj., gdy kąt χru = 90°) materiału wykazującego plastyczność, obserwując
miejscową grubość warstwy skrawanej hD w płaszczyźnie Pfe.
Rys. 26. Tworzenie się wióra (Przekrój w płaszczyźnie Pfe) [1].
Ostrze noŜa mające kształt klina (rys. 26) pod działaniem siły skrawania F jest wciskane
w materiał obrabiany. Powierzchnia natarcia Aγ ostrza noŜa wywiera nacisk na materiał
obrabiany, powodując oddzielanie się warstwy skrawanej w postaci elementów wióra.
W granicach elementu wióra występują najpierw odkształcenia wykazujące obecność
pewnych charakterystycznych linii nachylonych do kierunku ruchu ostrza pod kątem φ + η.

38
Są to tzw. linie zgniotu, silnie zakrzywione od strony powierzchni natarcia noŜa w kierunku
przeciwnym kierunkowi spływu wióra. Przekształcenie warstwy skrawanej w wiór wywołuje
najintensywniejsze odkształcenie na linii DB. Linia DB przedstawiona na rysunku 26,
wyznacza połoŜenie płaszczyzny, w której występują największe napręŜenia styczne.
Płaszczyzna wyznaczona połoŜeniem linii DB jest nazywana płaszczyzną ścinania (łupania,
odrywania, poślizgu) i oznacza się ją symbolem Psh.
Kąt η zawarty między liniami zgniotu a płaszczyzną ścinania Psh jest nazywany kątem
zgniotu; przyjmuje on wartości w granicach od 0 do 30° Wartość kąta η zaleŜy od rodzaju
materiału obrabianego, im materiał jest bardziej ciągliwy, tym kąt ten jest większy. Przy
obróbce materiałów kruchych kąt η jest równy 0.
W zaleŜności od materiału obrabianego, narzędzia i warunków skrawania wióry
powstające przy obróbce skrawaniem róŜnią się między sobą. RozróŜnia się wióry wstęgowe,
schodkowe i odpryskowe.
Rys. 27. Rodzaje wiórów: a) i b) wstęgowe, c) schodkowy, d) odpryskowy [1].
Wiór wstęgowy (rys. 27 a i b) jest to wiór ciągły prosty lub zwijający się w spiralę
o bardzo duŜej nieraz długości. Elementy wióra wstęgowego są połączone ze sobą dość
mocno. Wiór wstęgowy odznacza się bardzo gładką powierzchnią od strony powierzchni
obrobionej i chropowatą od strony zewnętrznej, bez widocznych linii podziału na elementy.
Wiór wstęgowy powstaje przy skrawaniu z duŜymi prędkościami miękkich ciągliwych metali,
przy małych i średnich przekrojach warstwy skrawanej. Powstawaniu wióra wstęgowego
sprzyja normalizowanie i wyŜarzanie materiału obrabianego, jak równieŜ obecność w nim
składników stopowych.
Wiór schodkowy (rys. 27 c) ma wyraźnie zaznaczone elementy, połączone ze sobą słabiej
niŜ w wiórze wstęgowym. Powierzchnia wióra od strony obrobionej jest bardziej chropowata
niŜ w przypadku wióra wstęgowego. Wiór schodkowy jest formą przejściową między wiórem
wstęgowym a odpryskowym; powstaje on przy skrawaniu ze średnimi i małymi prędkościami
materiałów ciągliwych średniej twardości, przy duŜych przekrojach skrawania i małych
kątach natarcia.
Wiór odpryskowy (rys. 27 d) składa się z oddzielnych, nie połączonych ze sobą
elementów, mających powierzchnię poszarpaną od strony powierzchni obrobionej
i powierzchnie podziału przypadkowe, nierówne. Wiór odpryskowy powstaje przy obróbce
materiałów kruchych (twarde Ŝeliwo, brąz). Jego tworzeniu się sprzyjają zanieczyszczenia.
Na rodzaj wióra powstającego podczas skrawania wpływają, poza wymienionymi,
jeszcze inne czynniki. Im mniejszy jest kąt skrawania δ, tym łatwiej tworzy się wiór
wstęgowy i odwrotnie – powiększenie kąta skrawania powoduje powstawanie wióra
schodkowego. Im większy jest przekrój poprzeczny warstwy skrawanej, tym łatwiej wiór

39
wstęgowy przekształca się w wiór schodkowy. Kształt przekroju warstwy skrawanej równieŜ
ma wpływ na rodzaj powstającego wióra. Im większy jest stosunek głębokości skrawania do
posuwu i im mniejszy kąt przystawienia χr tym łatwiej powstają wióry wstęgowe.
W celu otrzymania gładkiej powierzchni w toczeniu wykańczającym materiałów
kruchych dąŜymy do otrzymywania wióra schodkowego lub wstęgowego. PoniewaŜ ze
względów wytrzymałościowych nie moŜna zbytnio zmniejszyć kąta skrawania, osiąga się to
przez zmniejszenie przekroju warstwy skrawanej, zmianę kształtu tego przekroju lub
zwiększenie prędkości skrawania. Ten ostatni sposób jest najlepszy w przypadku stosowania
noŜy z płytkami z węglików spiekanych.
W warstwie wierzchniej obrobionej części i w wiórze pozostają trwałe ślady odkształceń
plastycznych, przejawiające się zmianą własności fizycznych, mechanicznych i strukturalnych
materiału.
Zmiany występujące w wiórze w róŜnych warunkach skrawania określają charakter
zjawisk zachodzących w warstwie wierzchniej obrabianej części. Charakter tych zmian ma
istotne znaczenie przy wyciąganiu wniosków dotyczących właściwości warstwy wierzchniej
obrobionej części. Jedną z waŜnych cech charakteryzujących odkształcenia plastyczne
w warstwie wierzchniej obrabianej części jest współczynnik spęczania.
Przekrój wióra róŜni się od przekroju warstwy skrawanej na skutek zmian kształtu, jakim
ulega wiór podczas tworzenia się i oddzielania. Warstwa skrawana zostaje podczas skrawania
spęczona (zgrubiona) i wskutek te go przekrój wióra jest większy od jej przekroju. PoniewaŜ
objętość wióra i warstwy skrawanej są równe, zatem wraz ze zwiększeniem się przekroju
zmniejsza się długość wióra. Współczynnikiem spęczania Λh wióra nazywamy stosunek
przekroju wióra do przekroju warstwy skrawanej, równy stosunkowi długości warstwy
skrawanej do długości wióra.
Λh=
wd
w
l
l
A
A
=
gdzie : wA – przekrój wióra,
dA – przekrój warstwy skrawanej,
l – długość warstwy skrawanej,
wl – długość wióra.
Wartość tych odkształceń, a więc i wartość współczynnika spęczania (zgrubiania) wióra,
zaleŜy od obrabianego materiału, narzędzia i warunków skrawania. Współczynnik spęczania
(zgrubiania) materiałów ciągliwych jest większy. Materiały twarde i kruche mają
współczynniki spęczania (zgrubiania) mniejsze; dla materiałów bardzo twardych i kruchych
współczynnik ten moŜe być równy jedności.
Im większy jest kąt natarcia noŜa, tym mniejszym odkształceniom ulega wiór podczas
tworzenia się i oddzielania, i tym mniejszy jest współczynnik spęczania. Ponadto maleje on
ze wzrostem grubości warstwy skrawanej (przy tym samym przekroju), tzn. wraz ze
zmniejszeniem się stosunku głębokości skrawania do posuwu. Ze wzrostem prędkości
skrawania współczynnik ten równieŜ maleje. Zmiany współczynnika spęczania wióra
w określonych warunkach są związane ze zmianami innych wielkości charakteryzujących
proces skrawania. Ze wzrostem tego współczynnika zwiększają się: głębokość zgniotu,
narost, chropowatość powierzchni oraz siła skrawania. Zmianie współczynnika spęczania
towarzyszą równieŜ zmiany współczynnika tarcia i temperatury skrawania.
Podczas skrawania, na skutek nacisków, w wierzchniej warstwie materiału obrabianego
następują zmiany kształtu i połoŜenia kryształów, co moŜe spowodować powaŜne zmiany
strukturalne, powodujące utwardzenie warstwy wierzchniej obrabianego przedmiotu.
W obszarze skrawania (rys. 28 a ) powstają odkształcenia plastyczne, których rezultatem jest
zgniot.

40
Rys. 28. Zjawisko deformacji: a) strefa odkształceń plastycznych, b) widoczne utwardzenie warstwy
przypowierzchniowej (mikrotwardość) [1].
Zgniot jest przyczyną powstawania napręŜeń własnych w warstwie wierzchniej
obrabianej części. Wartość napręŜeń własnych i ich znak oraz głębokość przenikania zaleŜą
od warunków obróbki.
NapręŜenia własne skupione w warstwie wierzchniej mogą wywierać zarówno dodatni,
jak i ujemny wpływ na własności uŜytkowe części. Badania wpływu napręŜeń własnych na
wytrzymałość zmęczeniową wykazują, Ŝe gdy napręŜenia własne oraz napręŜenia wywołane
siłami zewnętrznymi mają znaki przeciwne, to moŜe nastąpić zwiększenie wytrzymałości
zmęczeniowej, gdy natomiast znaki napręŜeń własnych i napręŜeń od sił zewnętrznych są
jedno imienne, wówczas sumując się obniŜają wytrzymałość zmęczeniową.
Tarcie spływającego wióra o powierzchnię natarcia noŜa oraz tarcie noŜa o powierzchnię
obrabianą powodują wzrost temperatury. Oddziaływanie temperatury moŜe równieŜ
spowodować zmiany struktury warstwy wierzchniej w porównaniu ze strukturą rdzenia
obrabianej części.
Spośród zmian występujących w warstwie wierzchniej szczególnie waŜne jest zjawisko
umocnienia obrabianej części, przejawiające się duŜym przyrostem twardości, tj.
utwardzeniem warstwy przypowierzchniowej.
Na rysunku 28 b przedstawiono wyniki pomiarów mikrotwardości w róŜnych miejscach
części obrabianej i wióra. Widzimy, Ŝe wiór uzyskuje największą twardość w punktach
przylegających do powierzchni natarcia noŜa. Przyrost twardości wióra i warstwy zewnętrznej
materiału obrabianego jest tym większy, im bardziej ciągliwy jest materiał. Materiały twarde
i kruche, w których odkształcenia plastyczne są bardzo małe, utwardzają się bardzo
nieznacznie lub wcale się nie utwardzają. Zwiększenie prędkości skrawania zmniejsza
utwardzenie. Ciecz smarująco-chłodząca równieŜ powoduje zmniejszenie utwardzania.
Utwardzenie powierzchni obrobionej nie zawsze jest zjawiskiem poŜądanym, zwłaszcza,
jeŜeli odkształcenia powodują jednocześnie drobne pęknięcia i chropowatość. Powierzchnia
taka jest mniej odporna na zuŜycie i korozję. Czasem utwardzenie powstałe w jednej operacji
utrudnia skrawanie podczas następnych operacji.
W obróbce materiałów ciągliwych często moŜna zaobserwować na powierzchni natarcia
noŜa, tuŜ przy krawędzi skrawającej, niewielką warstwę metalu obrabianego silnie
przylegającą do noŜa i sprawiającą wraŜenie, jakby była zgrzana z noŜem. Warstwa ta, zwana
narostem, tworzy się z materiału obrabianego. Jej wysokość dochodzi do kilku milimetrów.
Twardość narostu znacznie przekracza twardość metalu, z którego powstał. Narost powstaje
natychmiast po rozpoczęciu skrawania: ustawicznie się tworzy, powiększa i częściowo
zanika. Okresy, w których zachodzą zjawiska tworzenia się i zaniku narostu, są bardzo
krótkie (ułamki sekundy).
Przebieg tworzenia się narostu przedstawiono na rysunku 29. Powstawanie narostu jest
uzaleŜnione od własności materiałów obrabianych oraz prędkości skrawania. Na tworzenie się
narostu mają równieŜ wpływ wartość kąta natarcia noŜa oraz grubość warstwy skrawanej.
Narost zmniejsza się wraz ze zwiększeniem kąta natarcia oraz ze zmniejszeniem grubości
warstwy skrawanej.

41
Rys. 29. Przebieg tworzenia się narostu [1].
Narost powstaje najczęściej podczas skrawania metali miękkich ciągliwych, natomiast
prawie się nie tworzy podczas skrawania metali kruchych i twardych. Nie tworzy się on
równieŜ przy bardzo małej prędkości skrawania, nie przekraczającej 1 m/min. W zakresie
prędkości skrawania 10–35 m/min jej zwiększenie powoduje zwiększenie narostu. W zakresie
prędkości 40–60 m/min narost zaczyna zanikać, zmniejszając się wraz ze wzrostem
prędkości. Przy prędkości skrawania 80–120 m/min narost zanika całkowicie.
Zwiększenie grubości warstwy skrawanej (przy nie zmienionych innych warunkach)
przesuwa maksimum krzywej narostu do obszaru mniejszych prędkości skrawania,
powodując zwiększenie narostu.
Zwiększenie kąta natarcia (przy nie zmienionych innych warunkach) przesuwa maksimum
narostu do obszaru większych prędkości skrawania, powodując zmniejszenie narostu.
Narost wpływa ujemnie na jakość powierzchni obrobionej (rys. 29 c , f , g ), gdyŜ ciągle
odrywające się jego części oblepiają powierzchnię obrobioną, tworząc na niej rodzaj łuski lub
pozostawiając wgnioty. Ponadto zmieniająca się wysokość wystającego poza krawędź
skrawającą narostu (rys. 29 c , d ,e , f ,) powoduje powstawanie nierówności na powierzchni
obrobionej oraz odchyłek kształtu.
Aby zapobiec tworzeniu się narostu, naleŜy skrawać albo z bardzo małymi prędkościami
skrawania (1–2 m/mm), albo z bardzo duŜymi (powyŜej 80 m/mm). Najczęściej jest
stosowany drugi sposób, moŜliwy do zrealizowania dzięki zastosowaniu narzędzi
nakładanych płytkami z węglików spiekanych.
Przeciwdziałać powstawaniu narostu moŜna równieŜ przez zastosowanie cieczy
smarująco-chłodzącej lub zmianę parametrów geometrycznych części roboczej narzędzia.
Podczas skrawania powstaje duŜa ilość ciepła, które ma wpływ na twardość narzędzia, na
własność warstwy wierzchniej obrabianej części i na dokładność obróbki.
Źródłem ciepła jest praca skrawania, obejmująca szereg prac składowych:
− pracę odkształceń plastycznych warstwy skrawanej (spęczanie),
− pracę oddzielania warstwy skrawanej od podstawowej masy materiału obrabianego,
− pracę odkształcania wióra (zginania) podczas jego spływania, pracę tarcia wióra
o powierzchnię natarcia noŜa,
− pracę tarcia noŜa o powierzchnię materiału obrabianego.
Pomijając wielkość małego rzędu, ilość ciepła wydzielającego się w ciągu 1 minuty
moŜna obliczyć wg wzoru:
1000
cc vF
Q
⋅
= kJ/min
w którym: cF – siła skrawania w N,
cv – prędkość skrawania w m/min.
Ciepło wydziela się w miejscach wykonywania pracy, w ilości równowaŜnej tej pracy.
Praca odkształceń plastycznych warstwy skrawanej i praca oddzielania wióra stanowią
główną część pracy skrawania i dlatego największa ilość ciepła wywiązuje się w warstwie
skrawanej w pobliŜu krawędzi skrawającej narzędzia. Wydzielające się ciepło powoduje
wzrost temperatury otoczenia. Temperatura rozpatrywanego miejsca jest zaleŜna od ilości
ciepła wydzielane go i odprowadzanego w jednostce czasu i jest róŜna w róŜnych miejscach.

42
NajwyŜszą temperaturę w strefie wióra i narzędzia obserwuje się w pobliŜu krawędzi
skrawającej. Tę temperaturę nazywa się temperaturą skrawania.
Ciepło wywiązujące się w warstwie skrawanej odpływa w kierunku materiału
obrabianego i w kierunku narzędzia. Strumień ciepła płynący w kierunku materiału
obrabianego jest stale przecinany przez nóŜ, tak Ŝe stosunkowo niewielka jego ilość
przechodzi do materiału obrabianego. Największa ilość ciepła zuŜywa się na ogrzewanie
wióra i razem z wiórem jest usuwana.
Cienka warstwa zewnętrzna części obrabianej nagrzewa się do dość wysokiej
temperatury w pobliŜu krawędzi skrawającej noŜa. Ilość wywiązującego się tu ciepła jest
jednak niewielka i jest ono szybko wchłaniane przez masę materiału, tak Ŝe część obrabiana
ogrzewa się nieznacznie. NóŜ ogrzewa się dość silnie w pobliŜu krawędzi skrawającej. Część
ciepła jest odprowadzana przez trzonek noŜa.
W typowych warunkach skrawania ok. 75% całej ilości wytwarzającego się ciepła
powoduje ogrzewanie się wiórów, ok. 20% – ogrzewanie noŜa, ok. 4% – ogrzewanie części
obrabianej i ok. 1 % rozprasza się przez promieniowanie.
Zastosowanie cieczy chłodząco-smarującej wywiera dodatni wpływ na obróbkę, poniewaŜ:
− zmniejsza tarcie wióra o powierzchnię natarcia noŜa oraz jego powierzchni przyłoŜenia
o powierzchnię obrabianą,
− zwiększa intensywność odprowadzania ciepła wywiązującego się w strefie skrawania, co
ma dodatni wpływ na trwałość narzędzia,
− wymywa i usuwa drobne wióry, pochłania pył itp.,
− sprzyja zmniejszeniu siły skrawania (przy zastosowaniu cieczy chłodząco-smarującej
z dobrymi właściwościami smarnymi).
Stosowane są równieŜ ciecze chłodząco-smarujące zawierające dodatki aktywne
zmniejszające opór skrawania. Jako dodatki stosuje się kwasy organiczne (np. stearynowy,
olejowy) lub ich sole. Zastosowanie przy toczeniu aktywnych cieczy chłodząco-smarujących
umoŜliwia zmniejszenie siły skrawania o 20–30% w porównaniu z obróbką bez cieczy.
Podstawowym działaniem cieczy moŜe być smarowanie albo chłodzenie zaleŜy to od
warunków skrawania. Największy efekt działania cieczy chłodząco-smarującej uzyskuje się
przy duŜych przekrojach warstwy skrawanej, tj. w warunkach obróbki zgrubnej.
Ciecze stosowane przy skrawaniu metali moŜna podzielić na trzy podstawowe grupy,
a mianowicie: wodne roztwory mineralnych elektrolitów, emulsje oraz oleje. Wodne roztwory
mineralnych elektrolitów mają dobre własności chłodzące oraz zabezpieczają część obrabianą
i obrabiarkę przed korozją. Emulsje składają się z wody, oleju i mydła. Drobne cząstki oleju,
pokryte trwałą i wytrzymałą błonką emulgatora (mydła), są zawieszone w wodzie. Ciecze tej
grupy tworzą na powierzchni metalu powłoki, zapewniające dobre smarowanie przy
jednoczesnym silnym działaniu chłodzącym. Oleje mają słabe własności chłodzące
i najczęściej są stosowane z dodatkami powierzchniowo aktywnymi.
Wybór cieczy smarująco-chłodzącej uzaleŜnia się od następujących czynników: rodzaju
materiału obrabianego, rodzaju obróbki (zgrubna czy wykańczająca), prędkości skrawania
oraz rodzaju materiału, z którego jest wykonane ostrze narzędzia. Do obróbki zgrubnej
narzędziami wykonanymi ze stali stopowej oraz szybkotnącej, przy duŜych prędkościach
skrawania, stosuje się ciecze o dobrych własnościach chłodzących.
Obróbkę wykańczającą prowadzi się z uŜyciem cieczy o dobrych własnościach smarnych
(olej), a słabym działaniu chłodzącym.
Obróbka metali i ich stopów narzędziami z częścią roboczą z węglików spiekanych jest
wykonywana na sucho, gdyŜ ciecz zwiększa moŜliwość pęknięć i tak dość kruchej płytki
z węglików spiekanych. Cieczy smarujących nie stosuje się takŜe przy obróbce Ŝeliwa, gdyŜ
powstający w tym przypadku pył Ŝeliwny tworzy ze smarem zawiesinę, która rozpryskując
się po obrabiarce przyspiesza zuŜycie jej zespołów.

43
1. Jaki przebieg ma tworzenie się wióra podczas skrawania?
2. Jakie znasz rodzaje wiórów?
3. Na czym polega zjawisko deformacji?
4. Na czym polega zjawisko utwardzenia powierzchniowego i jaki jest jego rozkład?
5. W jakich warunkach powstaje narost na ostrzu i jak przeciwdziałać jego powstawaniu?
6. Od czego zaleŜy ilość wydzielanego ciepła podczas skrawania i jakie są jego kierunki
odpływu?
7. Jaki jest wpływ stosowania cieczy chłodząco-smarujących?
4.5.3. Ćwiczenia
Ćwiczenie 1
Dokonaj identyfikacji rodzaju powstającego wióra podczas skrawania róŜnych materiałów
z określonymi parametrami skrawania.
1) przestrzegać przepisów BHP podczas przeprowadzania ćwiczenia,
2) zidentyfikować wióry powstające podczas skrawania,
3) zapisać wyniki analizy,
4) zaprezentować swoje spostrzeŜenia nauczycielowi.
− zestaw wiórów,
− pisaki,
− kartki papieru.
Ćwiczenie 2
Pomierz wielkość narostu na ostrzu narzędzia podczas skrawania i określ przyczyny jego
powstania.
1) dokonać oględzin ostrza narzędzia,
2) dokonać pomiaru wielkości narostu na ostrzu narzędzia,
3) ustalić przyczyny jego powstania,
4) określić wpływ narostu na wynik skrawania,
5) przestrzegać przepisów BHP podczas przeprowadzania ćwiczenia,
6) zaprezentować efekt swoich spostrzeŜeń nauczycielowi.

44
− zestaw narzędzi skrawających z narostem na ostrzu,
− narzędzia pomiarowe,
− pisaki,
− kartki papieru.
Czy potrafisz:
Tak Nie
1) scharakteryzować zmiany zachodzące w warstwie wierzchniej?
2) przewidzieć rodzaj wióra przy skrawaniu róŜnych materiałów
w określonych warunkach skrawania?
3) podjąć decyzje przeciwdziałające powstawaniu narostu?
4) uzasadnić stosowanie odpowiednich sposobów chłodzenia
i smarowania, dla przedstawionego przypadku obróbki?
5) przewidzieć skutki utwardzenia powierzchni po obróbce?

45
4.6. Warunki skrawania i elementy warstwy skrawanej
Warunki skrawania w planowaniu obróbki określamy za pomocą parametrów
technologicznych (rys. 30). Do parametrów technologicznych zaliczamy te, które są
niezbędne do ustawienia obrabiarki dla wykonania zaplanowanej obróbki, tj. prędkość
skrawania cv i prędkość obrotową n wrzeciona obrabiarki, głębokość skrawania pa oraz
posuw f .
Rys. 30. Parametry technologiczne przy toczeniu [1].
Prędkość skrawania cv jest podawana w m/s. Posuw i głębokość skrawania są podawane
w milimetrach na obrót, na minutę lub na jedno ostrze (w zaleŜności od rodzaju obróbki).
Posuw moŜna definiować róŜnie, np. jako:
− posuw na obrót f – odcinek drogi ruchu posuwowego przypadającego na jeden obrót
wykonującej ruch główny części obrabianej lub narzędzia (mm/obr),
− posuw czasowy tf – odcinek drogi ruchu posuwowego przebyty w ciągu jednej minuty
(mm/mm),
− posuw na ostrze zf – odcinek ruchu posuwowego przypadający na jedno ostrze (dotyczy
narzędzi wieloostrzowych, np. freza),
− posuw na podwójny skok sf – np. przy dłutowaniu i struganiu.
Prędkość obrotową wrzeciona tokarki n określamy w zaleŜności od przyjętej prędkości
skrawania cv :
d
v
n c
⋅
⋅
=
π
1000
obr/min
gdzie: n – prędkość obrotowa wrzeciona tokarki w obr/min,
cv – prędkość skrawania w m/min,
d – średnica obrabianej części w mm.
W praktyce do obliczeń przyjmujemy prędkość odpowiadającą maksymalnej średnicy
toczenia d. Przy toczeniu wzdłuŜnym i niezmiennej średnicy toczenia d oraz stałej prędkości
obrotowej, prędkość skrawania nie ulega zmianie. Przy toczeniu poprzecznym, tj. przy
posuwie w kierunku prostopadłym do osi obrotu obrabianej części, prędkość skrawania
zmienia się od maksymalnej wartości (w połoŜeniu krawędzi skrawającej na średnicy
zewnętrznej d obrabianej części) do zera (w połoŜeniu tej krawędzi na osi obrotu części
obrabianej).
Głębokością skrawania pa nazywamy odległość powierzchni obrabianej od powierzchni
obrobionej, mierzoną w kierunku normalnym do powierzchni obrobionej. W przypadku

12

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Viewers also liked

Viewers also liked (16)

Similar to 12

Similar to 12 (20)

12