Nové řezné materiály

Mnoho z návštěvníků veletrhu EMO 2009 zjistilo, že mezi vystavovateli chybí několik předních světových výrobců řezných nástrojů. Prakticky ve všech případech se však jednalo o projev cílené obchodní politiky – zájemce z Evropy lze s úspěchem pozvat do sídla firmy či jejího školicího střediska a plánované náklady na veletržní prezentaci je možno efektivněji využít prezentací na Metalobrabotke v Moskvě či na veletrzích v Sao Paolu, Bangalore nebo v Číně. Neúčast v Miláně v žádném případě neznamenala, že se v těchto firmách zastavil technický vývoj nástrojů a že není, čím se pochlubit. Shodou okolností řada z nich v roce 2009 uvedla na trh nové řezné materiály, které výrazně převyšují parametry dosavadní nabídky; tento článek seznámí čtenáře s některými z nich. Iscar se v roce 2009 pochlubil novými řeznými materiály na bázi kubického nitridu bóru. Prvý z nich, IB55, je určen pro střední a dokončovací soustružení kalených ocelí, a to i za podmínek přerušovaného řezu; druhý, IB85, je navržen pro soustružení šedé litiny o tvrdosti nad 45HRc a žáruvzdorných ocelí. Jemnozrnná struktura polykrystalického CBN dovoluje vybrousit velmi ostrou řeznou hranu a docílit tak vysokou kvalitu opracovaného povrchu. Pramet Tools uvedl na trh koncem roku nový, velice houževnatý materiál označený 9235, který je nejhouževnatějším členem nově zaváděné soustružnické řady 9000, navržené pro postupné nahrazení stávající řady materiálů 6000, materiály s velmi širokým rozsahem použití. V roce 2008 byl již na trh uveden první její člen, univerzální materiál 9230 a v 1. čtvrtletí 2010 se předpokládá uvedení na trh posledního člena této řady, materiál 9210 s nejvyšší otěruvzdorností. Základem nového materiálu je velice houževnatý, středně zrnitý substrát s kobaltovou pojicí fází a povrchovou vrstvou ochuzenou o přísadní nitridy, která účinně brání vzniku a šíření povrchových trhlin během řezného procesu. Jeho povrch je chráněn MT-CVD povlakem, který se skládá ze spodní Ti (C,N) vazebné a otěruvzdorné vrstvy, přechodové mezivrstvy Ti (C,O,N ), vrstvy &-modifikace Al2O3, která jako vynikající tepelný izolant zabraňuje přestupu tepla do základního materiálu, brání oxidaci za vysokých teplot a chemickým reakcím mezi materiálem obrobku a řezné destičky. Poslední krycí vrstva ulehčuje identifikaci opotřebení destičky. Nový materiál je určen k obrábění v oblastech ISO-P a M, podmínečně v ISO-K. Vyznačuje se vysokou otěruvzdorností a tepelnou stálostí, výhodou pro zákazníka je daleko vyšší životnost řezného nástroje i při vyšších řezných parametrech. Pro frézování byl v roce 2009 uveden na trh nový materiál 8230 s PVD povlakem. Jedná se o zcela nový, univerzální, výkonný a provozně spolehlivý materiál pro frézovací operace, kde se vyžaduje vysoká houževnatost spojená s velmi dobrou otěruvzdorností. Substrát tvoří jemně zrnitý wolframkarbid s 10% přídavkem kobaltu; PVD povlak o tloušťce 3,5 – 5,5 ?m je multivrstva nové generace, spojující nízké vnitřní pnutí vrstvy TiN a vysokou odolnost proti otěru vrstvy na bázi TiAl. Povlak je vytvářen na povlakovacím zařízení ?300 s jednou centrální a třemi laterálními elektrodami – Ti, Al a Ti/Al. Řezný materiál je určen k obrábění běžně obrobitelných materiálů i vysoce legovaných ocelí se středními a vyššími řeznými rychlostmi; nahrazuje stávající řezný materiál 8026, oproti kterému dosahuje při stejných řezných parametrech až o 40 % vyšší životnosti ostří. Sandvik Coromant v rámci širokého spektra novinek roku 2009 představil mimo jiné novou řeznou keramiku na bázi SiN, označenou CC6190. Jedná se o armovaný materiál, v němž podlouhlé krystaly nitridu křemíku vytvářejí odolný, vysoce houževnatý trojrozměrný skelet; odolnost proti otěru je zvýšena malou přísadou skelné fáze. Tento řezný materiál je primárně určen pro hrubovací až dokončovací soustružení šedé litiny za stabilních podmínek vysokými řeznými rychlostmi; doporučuje se také pro vysokorychlostní frézovací aplikace v šedé litině. Výměnné břitové destičky se z něho vyrábí pro čelní frézy typu CoroMill 245, CoroMill 365 nebo Sandvik Auto. Odolnost proti otěru spolu s vysokou houževnatostí umožňuje za stabilních řezných podmínek výrazné zvýšení řezné rychlosti bez snížení životnosti ostří a redukuje deformační zpevnění povrchu obráběného dílce. Provedené zkoušky prokázaly zvýšení životnosti proti referenčnímu řeznému materiálu o 33 % při soustružení šedé litiny za podmínek Vc = 800 m/min, posuvu 0,45 mm/ot a hloubce řezu 3 mm. Při frézování šedé litiny posuvem/zub 0,45 mm a hloubce řezu 3 mm byla užita řezná rychlost Vc = 845 m/min, aniž by došlo ke zkrácení životnosti oproti stávajícímu řeznému materiálu. Společnost Sandvik Coromant rovněž představila nové řezné materiály pro vrtání korozivzdorných ocelí (GC1144 a GC 2044), pro upichování a zapichování (GC4125 a GC 1145) a nejnovější univerzální třídu s PVD povlakem (GC1115) pro obrábění žáruvzdorných superslitin a korozivzdorných ocelí. Tungaloy, přední japonský výrobce řezných nástrojů, věnuje značnou pozornost vývoji vysoce výkonných keramických a CBN řezných materiálů. Výsledkem tohoto úsilí jsou nové jakosti povlakovaných CBN řezných materiálů – BXC30 pro plynulý až lehce přerušovaný řez a BXC50 s vysokým podílem CBN ve speciální keramické vazbě pro silně přerušovaný řez. Perfektním vzájemným vyladěním přesně broušené řezné hrany a tenkého PVD-TiN povlaku bylo dosaženo širokého spektra možností použití z pohledu kombinace vysokých řezných rychlostí (150 – 320 m/min) a náročnosti řezu. Na dosaženou produktivitu obrábění má značný vliv rovněž mikrogeometrie řezné hrany. Poměr mezi velikostí fásky a jejího úhlu má vliv na velikost řezné síly a její směr; tím je ovlivněna tvorba nárůstku i velikost opotřebení otěrem a dle vyjádření firmy lze optimální volbou mikrogeometrie při obrábění kalené oceli zvýšit produktivitu až o 50 %. Za zmínku stojí i nový povlakovaný keramický řezný materiál na bázi jemnozrnného Al, označovaný LX11. Je speciálně koncipovaný pro obrábění induktivně kalených dílců, kde se řezný materiál musí vyrovnat se střídáním tvrdých a měkkých míst opracovávaného povrchu. Walter AG se pochlubil známou a úspěšnou řadou řezných materiálů TigerTec, materiálem SiverTiger. Řada SilverTiger, která je nyní postupně uváděna na trh, má základ v nové technologii CVD povlakování na bázi Al2O3, kombinované s novým typem dodatečné úpravy povrchu. Povrch destičky má výrazně redukovaná vnitřní napětí, v důsledku toho je podstatně snížena křehkost řezné hrany a dramaticky stoupla její houževnatost. Je zabráněno vzniku trhlin řezné hrany a podstatně se zlepšily tribochemické vlastnosti povrchu. To nejen zvyšuje otěruvzdornost, ale značně usnadňuje i odchod třísek. Nový materiál se rovněž vyznačuje zlepšenou odolností proti teplotním rázům. Dle údajů firmy překonává SilverTiger vše v oblasti CVD povlaků – slibuje zvýšení výkonu o 50 – 100 % při podstatném zvýšení životnosti. Poznávacím znakem nových břitových destiček je stříbrná barva hřbetu, plocha čela zůstává černá. Přes nástup materiálu SilverTiger se vývoj stávajícího řezného materiálu TigerTec nezastavil. Povlaky TigerTec, uvedené na trh v roce 2001 a zhotovované nejprve CVD technologiemi, lze nyní připravit i v PVD provedení a tak současně získat houževnatost s odolností proti otěru a tepelnou stálostí, což se projevuje jako obzvlášť výhodné při opracování nerezových ocelí. Tím, že se podařilo zakomponovat Al2O3 do PVD vrstev povlaku, se docílilo extrémně velké ochrany proti vysokým teplotám, a to znamená možnost užít vyšší řeznou rychlost při stejné či větší životnosti. Nanášení vrstev povlaku při relativně nízkých teplotách PVD procesu znamená nižší tepelné zatížení substrátu během povlakování, což také žádoucím způsobem ovlivňuje houževnatost povlaku. I PVD povlaky jsou následně upravovány, tentokrát s cílem zlepšit kluzné vlastnosti povlaku s cílem a následně usnadnit odchod třísek. Petr Borovan