Vliv použitého tepelného zpracování na životnost soustružnických nožů

Odolnost proti provoznímu opotřebení a životnost ostří patří mezi nejdůležitější kvalitativní parametry obráběcích nástrojů. Zejména u automatických center představuje výměna nástrojů výraznou časovou ztrátu a přerušení plynulosti výroby, proto bývá na optimalizaci jejich životnosti kladen značný důraz. Ke zvýšení životnosti soustružnických nožů by měla přispět nová metoda zkoušení životnosti řezných nástrojů, vyvinutá společností Pilsen Tools ve spolupráci s firmou COMTES FHT, Dobřany a Institutem přesné mechaniky z polské Varšavy. Její tvůrci jsou: Ing. Josef Fajt, CSc., Pilsen Tools, Plzeň, Ing. Pavel Šuchmann a Ing. Michal Duchek, COMTES FHT, Dobřany a Ing. Aleksander Ciski, IMP, Varšava. Touto metodou se testovaly soustružnické nože z rychlořezné oceli ČSN 41 9857, na kterých byly předtím aplikovány různé způsoby tepelného zpracování. Výsledky provedených zkoušek ukazují, že použitý způsob tepelného zpracování může mít na životnost ostří rozhodující vliv. K dosažení vyšší životnosti řezných nástrojů se dnes běžně používají nejrůznější typy CVD a PVD povlaků, které se kromě vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení často vyznačují také zlepšením tribologických podmínek při obrábění (za předpokladu použití optimální řezné kapaliny), čímž zajišťují lepší odvod třísky. Tyto povlaky však plní svou funkci pouze tehdy, pokud má nástrojový materiál, na kterém jsou naneseny, dostatečnou únosnost, tj. zejména vysokou tvrdost při dostatečné houževnatosti. Volba materiálu nástroje a způsobu jeho tepelného zpracování proto zůstává klíčovým aspektem, který rozhodujícím způsobem ovlivňuje životnost nástroje. METODA ZKOUŠENI Ve společnosti Pilsen Tools zavedli v roce 2010 novou metodu zkoušení životnosti ostří soustružnických nožů. Při této zkoušce je válec o průměru 125 mm z oceli ČSN 41 1700 ve stavu po normalizačním žíhání (pevnost cca. 800 MPa, třída obrobitelnosti 12b) obráběn zapichovacím nožem s šířkou zápichu 7,7 mm (viz obr. 1). Přísuv nože je nastaven na 0,11 mm/ot a řezná rychlost se v závislosti na aktuálním průměru pohybuje v rozmezí od 48 do cca. 28 m/min (s klesajícím průměrem obráběné tyče rychlost klesá, neboť jsou nastavené konstantní otáčky). Nástroj je v průběhu obrábění chlazen standardní řeznou emulzí. Během zkoušky je v pravidelných časových intervalech prováděno měření šířky otupení břitu nástroje (viz obr. 2) a průběh opotřebení je zapisován do tabulky a grafu (viz tab. 2 a obr. 3). Šířka opotřebení hřbetu je měřena pomocí dílenského mikroskopu s přesností ±0,01 mm. Jako mezní hodnota opotřebení je stanovena šířka 0,25 mm. TEPELNE ZPRACOVANI Vlastní zkoušky proběhly na 5 nožích, které byly tepelně zpracovány podle tab. 1, vždy na výslednou tvrdost 60 HRC. VYSLEDKY ZKOUŠEK Naměřené průběhy opotřebení soustružnických nožů jsou znázorněny v tab. 2 a na obr. 3. Z těchto výsledků je zřejmé výrazné zvýšení odolnosti nožů proti opotřebení při použití tepelného zpracování s kryogenním podchlazením. Zatímco u klasicky zušlechtěných nástrojů bylo mezního opotřebení dosaženo po přibližně 1500 m řezné dráhy, nástroje zušlechtěné novým způsobem dosáhly tohoto opotřebení až po téměř dvojnásobné řezné dráze. Z uvedených výsledků vyplývá, že použitý způsob tepelného zpracování má velmi významný vliv na životnost soustružnických nožů, a to i tehdy, pokud modifikace tepelného zpracování nevede ke změně tvrdosti nástroje. Aplikace tepelného zpracování s kryogenním podchlazením vedla ve zkoumaném případě ke zvýšení životnosti ostří o cca. 80 % ve srovnání s nástroji zušlechtěnými klasickým postupem.