Technologie spjaté s ostřením nástrojů
1. Materiály pro řezné nástroje
Aplikační oblasti materiálů pro řezné nástroje jsou vymezeny jejich fyzikálními, tepelnými a mechanickými vlastnostmi. Nástrojové materiály s vysokou tvrdostí lze použít při vyšších řezných rychlostech a malých průřezech třísky (dokončovací obrábění), kde převládá spíše tepelné zatížení nad mechanickým. Materiály s vysokou houževnatostí lze použít při vyšších posuvových rychlostech (hrubovací obrábění), kde v důsledku většího průřezu třísky převládá mechanické zatížení nad tepelným.
Pro vysoko výkonné obrábění se dnes používají nástroje převážně ze slinutého karbidu (vyráběného lisováním karbidického prášku s práškem pojivového kovu a následného slinování při teplotě blízké tavení pojiva) většinou s povrchovou úpravou zlepšující vlastnosti nástroje. A stále častěji se využívá řezná keramika, cermety a super tvrdé řezné materiály jako je diamant a kubický nitrid boru.
Slinuté karbidy
Již z dřívějších dob jsou známy látky, které mají vyšší tvrdost než kalené nástrojové oceli. Z přírodních materiálů to jsou například diamant a korund, které sice mohly být ve formě volného abraziva využívány pro broušení kovů již na přelomu 19. a 20. století, ale v důsledku své nízké houževnatosti nebyly vhodné pro výrobu klasického řezného nástroje s definovanou geometrií.
První karbidy, karbid W2C a WC byly získány při neúspěšných pokusech o výrobu umělého diamantu v elektrické obloukové peci, zkonstruované H. Meisonem, která umožnila zvýšení pracovní teploty.
Po zjištění, že výborné řezné vlastnosti rychlořezných ocelí jsou dány přítomností velmi tvrdých karbidických částic v kovových matricích, stalo se zájmem výzkumu v oblasti řezných nástrojů výroba nástroje z čistého karbidu wolframu.
V českém jazyce je občas užíván název pro slinuté karbidy WIDIA, které pochází z německého slovního spojení Wia Diamant- jako diamant, které získal díky své tvrdosti. Častěji je však možné setkat se s gramaticky i technicky špatným označením Tvrdokov, který vznikl doslovným překladem německého výrazu Hartmetalles, který byl převzat i do anglického jazyka jako Hardmetals a má vyjádřit skutečnost, že se jedná o materiály, které mají podobné vlastnosti jako kovy, až na jejich mnohem vyšší tvrdost.
Rozdělení a značení SK
Dle normy ČSN ISO 513 jsou označeny symboly HW (nepovlakované slinuté karbidy na bázi karbidu wolframu WC), HT (nepovlakované slinuté karbidy (cermety) na bázi karbidu titanu TiC nebo nitridu titanu TiN, případně jejich kombinace), HC (slinuté karbidy povlakované, jak HW, tak také HT) a dle barevného značení a použití se dělí do šesti skupin P, M, K, N, S, H.
S rostoucím číslem třídy se zvyšuje obsah pojícího kovu (kobalt Co), roste houževnatost a pevnost v ohybu, klesá tvrdost a otěruvzdornost, z hlediska doporučených řezných podmínek klesá řezná rychlost a roste rychlost posuvu a průřez odebírané třísky.
Následně jsou přiblíženy skupiny P (jednokarbidové), M (dvoukarbidové), K (vícekarbidové).
1) Slinutý karbid typu P
Prvky použité pro tento karbid WC (30÷92) % + TiC (8÷64) % + Co (5÷17) % + (TaC.NbC). Značí se barvou modrou. Děli se na podskupiny P01 až do P50.
Jsou vhodné pro obrábění železných kovů s dlouhou třískou, jako jsou uhlíkové ocele, slitinové oceli a feritické korozivzdorné oceli. Řezny proces je obvykle doprovázen velkými řeznými silami a značným opotřebením na čele a proto se používá velké množství TiC a TaC, které zlepšuji odolnost proti opotřebení vymíláni na čele nástroje.
2) Slinutý karbid typu M
Prvky použité pro tento karbid WC (79÷84) % + TiC (5÷10) % + TaC.NbC (4÷7) %+ Co (6÷15) %. Značí se barvou žlutou. Děli se na podskupiny M01 až M40.
Má univerzální použití a je určen pro obrábění materiálu, který tvoří dlouhou a střední třísku jako jsou lité oceli, austenitické korozivzdorné oceli a tvárné litiny. Řezné sily dosahují středních až vysokých hodnot, dochází k vydrolování ostří.
3) Slinutý karbid typu K
Prvky použité pro tento karbid WC (87÷92) % + Co (4÷12) % + (TaC.NbC). Značí se barvou červenou. Děli se na podskupiny K01 až do K40.
Hlavní použití je pro obrábění železných kovů s krátkou drobivou třískou, neželezných kovů a nekovových materiálů, řezné sily jsou přitom obvykle relativně nízké a převládá opotřebeni adhezní, abrazivní.
Řezná keramika
Je to převážně krystalický materiál, jehož hlavní složkou jsou anorganické sloučeniny nekovového charakteru na bázi Al2O3, Si3N4, ZrO2 a SiC.
U řezných nástrojů jsou využívány především vlastnosti jako jsou vysoká tvrdost a odolnost proti plastické deformaci, odolnost proti mechanickému namáhání (zejména tlakem), odolnost proti působení vysokých teplot (u současných nejlepších materiálů i odolnost proti náhlým změnám teploty), vysoká chemická stabilita, inertnost proti obráběnému materiálu, odolnost proti opotřebení, chemickým vlivům a korozi (vysoká trvanlivost a řezivost), nízká měrná hmotnost, dostupnost základních surovin z domácích zdrojů, poměrně nízká cena
Výrazně se tento materiál začal prosazovat až v 60. letech 20. století, kdy byly odstraněny hlavní nedostatky a to hrubozrnná struktura, nízká ohybová pevnost a nízká odolnost proti teplotním šokům. Snaha prosadit řeznou keramiku se odráží v relativně levné, dostupné surovině na rozdíl od SK.
K hlavním podmínkám efektivního využití řezné keramiky, například při soustružení, patří zejména vysoká tuhost systému stroj-nástroj-obrobek (kmitání jakéhokoli druhu výrazně zvyšuje intenzitu opotřebení nástroje), použití výkonných obráběcích strojů s širokým rozsahem posuvu a otáček (výhodná je zejména jejich možnost plynulé regulace) a možnost nastavení vysokých řezných rychlostí, výborný stav obráběcího stroje, zabezpečení pevného a spolehlivého upnutí obrobku (zejména při soustružení větších součástí při vysokých otáčkách, kdy proti upínacím silám působí velké odstředivé síly), zakrytí pracovního prostoru obráběcího stroje (ochrana obsluhy před odlétávající třískou), odstranění kůry obráběného polotovaru (zejména u odlitků, výkovků, ale i válcovaného materiálu) jiným druhem nástrojového materiálu (např. slinutým karbidem, který má vyšší odolnost proti abrazivnímu mechanizmu opotřebení, které převládá při obrábění kůry), sražení náběhových hran na obrobku, najíždění a vyjíždění z řezu při snížených hodnotách posuvu na otáčku (platí zejména pro pracovní posuvy f > 0,3 mm), výběr vhodného tvaru a velikosti břitové destičky, správná volba tvaru ostří břitové destičky (velikost a sklon negativní fazetky na čele). Většina zmíněných podmínek je důležitá pro všechny nástrojové materiály.
Rozdělení a značení:
·CA- oxidická keramika na bázi Al2O3,
·CC- povlakovaná keramika následujícího druhu,
·CN- neoxidická keramika na bázi nitridu křemíku (Si3N4),
·CM- směsná keramika na bázi Al2O3 s přísadou neoxidických komponent.
Cermety
Název CERMET vznikl složením prvních tří hlásek slov CERamics (keramika) a METal (kov) a měl by tak popisovat nástrojový materiál, jehož mechanické vlastnosti vykazují výhodnou kombinaci tvrdosti keramiky a houževnatosti kovu. Takový materiál se však zatím vyrobit nepodařilo. V oboru řezných nástrojů jsou slinuté materiály se základní tvrdou fází WC nazývány slinutými karbidy, zatím co slinuté materiály s tvrdou fází tvořenou zejména TiC,Ti(C,N), MO2C mají název cermety.
Největší oblibě dosáhl i přes svou počáteční špatnou houževnatost v Japonsku jako levný a lehce dostupný materiál pro řezné nástroje. Jeho hlavní vývoj se tedy začal soustředit v Japonsku. Z počátku cermety nabízely výhody vyšších řezných rychlostí, ve srovnání s konvenční SK, protože TiC je termomechanicky stabilnější než WC. Hlavní pozornost při vývoji cermetů byla věnována zvýšení pevnosti a odolnosti proti vydrolování. Tyto vlastnosti byly zlepšeny přidáním TaC a WC. Výsledkem bylo rozšíření oblasti užití na soustružení středními hodnotami posuvové rychlosti a lehké frézování. Dalším krokem ke zlepšení vlastností bylo využití kombinace TiC-TiN, kdy se zmenšila velikost zrn a vzrostla tvrdost. Mělo to však i záporný účinek v podobně zvýšení pórovitosti a tím snížení ohybové pevnosti. Tato nevýhoda byla eliminována pečlivým řízením výrobního procesu. Dnes jsou využívány díky odolnosti proti adhezi a nízké náchylnosti k reakci s obráběnou ocelí jako nástrojový materiál pro dokončovací operace.
Supertvrdé řezní materiály
Mezi tyto materiály je zahrnut diamant (česká zkratka PKD- polykrystalický diamant) a kubický nitrid boru (česká zkratka KNB- kubický nitrid boru nebo PKNB- polykrystalický nitrid boru). Použití diamantu je omeze teplotou. Pokud přesáhne pracovní teplota 650°C, diamant se začne měnit na grafit. Z tohoto důvodu není vhodný pro obrábění materiálů na bázi železa, kdy by při nadměrném ohřevu docházelo k silné difuzi mezi nástrojem a obráběným materiálem a tím i k velice rychlému opotřebení v důsledku probíhajících chemických reakcí, hlavně na čele nástroje.
Uplatnění nachází diamant v obrábění hliníkových slitin (soustružení i frézování, kdy lze použít řezné rychlosti až 5000 m.min-1), slitin mědi (bronzy, mosazi), kompozitů vyztuženými různými druhy vláken (skleněná, uhlíková, kevlar), titanu a jeho slitin, keramiky, grafitu a tvrdých přírodních materiálů (žula, mramor apod.).
Nástroje z KNB jsou vhodné pro soustružení a frézování kalených ocelí i tvrzených litin, kde s výhodu nahrazuje operaci broušení. Tvrdost obráběného materiálu by neměla být menší jak 45 HRC, jinak je vzhledem k vysoké ceně nástroje obrábění neekonomické.
Použití KBN nástrojů zůstává stále předmětem výzkumu. Jistou roli určitě sehrávají poruchy ve vnitřní struktuře materiálu a shluky jednotlivých materiálů uvnitř slitin. Často citovaný obsah feritu (< 5 %) se na základě nejnovějších poznatků nezdá být tím nejvíce rozhodujícím faktorem. Vzhledem k dosavadnímu nedostatku poznatků mohou dát jasnou odpověď na možnosti a hospodárnost použití těchto materiálů pouze praktické zkoušky.
Nástrojové oceli
Nástrojová ocel patří mezi nejznámější materiály. Dříve byla nejpoužívanější a nenahraditelná v mnoha odvětvích. Své místo stále zaujímá, ale v oblasti vysokovýkonného obrábění je většinou nahrazena materiály s lepšími vlastnostmi jako jsou slinuté karbidy.
Nástrojové oceli se dělí:
1. Nástrojové oceli uhlíkové
·pro ruční nástroje,
·nadeutektoidní oceli (C > 0,7 %),
·tvrdost i houževnatost (výstružníky, závitníky, dláta, pily,…),
·C do 1,5 %- vysoká tvrdost, nízká houževnatost (pilníky).
2. Nástrojové oceli legované
a) oceli manganové 19 3xx
·vysoká rozměrová stálost (závitníky, závitové čelisti, závitové frézy, výstružníky).
b) oceli chromové 19 4xx
·Cr zvyšuje pevnost,
·vysoká tvrdost a houževnatost, vysoká rozměrová stálost (vrtáky, výstružníky, závitořezné nástroje, protahovací trny, tvarové frézy, měřidla),
·obrábění tvrdých materiálů (sklo, mramor, břidlice, tvrdé dřevo).
c) oceli wolframové 19 7xx
·W + Cr + V (karbidotvorné prvky),
·vysoká tvrdost i při vyšších teplotách,
·odolnost proti otěru (nejkvalitnější vrtáky, výstružníky, frézy, závitníky, chirurg. nástroje),
·obrábění nejtvrdších materiálu.
d) oceli rychlořezné 19 8xx
·W + Cr + V + Mo (karbidotvorné) + Co (nekarbidotvorný),
·V- min. 1 %,
·Mo- kolem 5 %, zvyšuje houževnatost,
·Co- zvyšuje křehkost- nehodí se na nástroje s jemnými břity,
·obrábění tvrdých ocelí, tvrdých ocelí na odlitky, těžko obrobitelných materiálů.
2. Povlakování
První pokusy o nanesení ochranné vrstvy za využití techniky výroby těžkotavitelných karbidů vyloučením komponentů z plynné fáze jsou datovány k roku 1890, kdy byly v USA dělány pokusy ve výrobě zářivek, jejichž účelem byla ochrana žhavícího vlákna těžkotavitelnou sloučeninou, díky které měla být zvýšena svítivost. V této době se ještě nepodařilo připravit povlaky s technickou využitelností. Až v roce 1950 použil německý podnik Metallgesllschaft AG tuto metodu pro vytvoření otěruvzdorných povlaků na oceli. Tímto byla odstartována éra povlakování nástrojových materiálů.
Princip povlakování
Základem kvalitního povlaku je dokonalé očištění, odmaštění povrchu nástroje a případné odstranění starých povlaků (pomocí peroxidu vodíku jak u SK tak u HSS). K odmašťování se používají mírně alkalické vodné roztoky tenzidů, ultrazvukové lázně a vodné oplachy. Suší se proudem teplého vzduchu nebo se nahřívají v sušičkách, v závislosti na možnostech výroby. Druhá část přípravy povrchu probíhá již ve vakuové komoře, kde se nejprve odčerpávají povrchově vázané plyny a následně se proudem iontů plynu nebo kovu odstraní několik nanometrů povrchové vrstvy. Zároveň se nástroje ohřívají. Přípravná fáze končí dosažením maximální možné kovové čistoty povrchu nástrojů a jejich zahřátím na požadovanou teplotu. Poté se na podklad z očištěného slinutého karbidu nanáší tenká vrstva materiálu s vysokou tvrdostí, vynikající odolností proti opotřebení, tepelnou odolností a zlepšující kluzné vlastnosti povrchu (povlak ve formě tenké vrstvy má vyšší tvrdost i pevnost než stejný homogenní materiál v jakékoli jiné formě). Povlak získává tyto vlastnosti hlavně díky absenci pojiva a má o jeden i více řádů jemnější zrnitost a méně strukturních defektů a navíc tvoří difuzní bariéru mechanizmu opotřebení nástroje.
Základní metody
1. Metoda PVD (Physical Vapour Deposition- fyzikální napařování)
Tato metoda patří mezi nejvyužívanější. Hlavním charakterem je nízká pracovní teplota a to pod 500 °C, je tedy vhodná i na povlakování nástrojů z rychlořezné oceli (HSS), kdy nedojde k tepelnému ovlivnění nástroje.
Povlak je nejčastěji vytvářen:
·napařováním (materiál povlaku je odpařován),
·naprašováním (fyzikální odprašovací proces),
·iontovou implantací (hybridní PVD proces povlakování, u kterého je povrch substrátu bombardován svazkem částic s vysokou energií.
2. Metoda CVD (Chemical Vapour deposition- chemické napařování z plynné fáze)
Je to hlavní metoda povlakování slinutých karbidů, která probíhá za vysokých teplot v rozmezí 1000-1200 °C.
Povlak je nejčastěji vytvářen:
·tepelným indukováním,
·plazmatickým aktivováním,
·elektronovým indukováním,
·fotonovým indukováním.
3. Metoda PCVD (plazmaticky aktivované CVD metody) a MTCVD (Middle Temperature Chemical Vapour deposition- CVD za středních hodnot)
Od klasické CVD metody se liší nižšími pracovními teplotami PCVD 400-600 °C a MTCVD 700-850 °C. Přičemž nemění její princip (vytváření povlaku z plynné fáze).
Vlastnosti vrstev
Mezi základní a nejdůležitější vlastnosti vrstev patří:
·otěruvzdornost- u řezných nástrojů prodlužují i několikanásobně jejich životnost,
·tepelná odolnost- povlaky odolávají teplotám až 800 °C (povlaky na bázi Cr a Al) a zároveň tvoří tepelnou bariéru. Této vlastnosti se využívá při vysokorychlostním obrábění, kde 78 % tepla vznikajícího při řezu je odváděno třískou,
·korozivzdornost- ochrana, kterou poskytují, závisí na mikropórovitosti a schopnosti některých prvků obsažených v povlaku vytvářet ochranné vrstvy. Zde lze zmínit povlaky obsahující hliník, např. TiAlN a uhlíkové povlaky,
·snížení třecího odporu- nízký koeficient tření mají např. MoS2, WC/C a DLC (Diamond Like Carbon),
·tloušťka- nejčastěji je měřena pomocí kalotestu (probroušení kulového vrchlíku a následný odečet optickým mikroskopem), zpravidla se pohybuje v rozmezí 1-4 μm,
·adheze- přilnavost povlaků na výchozí materiál, nejjednodušším měřením bývá pozorování okrajů vpichu vzniklého Rockwellovým hrotem,
·mikrotvrdost- k nejtvrdším patří DLC povlaky, jejichž mikrotvrdost přesahuje 30 GPa. Pro srovnání např. u galvanicky připraveného "tvrdochromu" lze naměřit max. 9 GPa.
Běžně užívané povlaky
Na řezné nástroje se nanášejí nejčastěji níže uvedené povlaky:
·TiN (nitrid titanu)- základní a nejdéle používaná vrstva. Mikrotvrdost od 20 do 25 GPa, barva zlatá. Je použitelný téměř ve všech aplikacích. Výhodou TiN je dobrá elasticita a adheze. Navíc většina povlakovacích středisek má právě s touto vrstvou největší zkušenosti,
·TiAlN (titan aluminium nitrid)- mikrotvrdost 25 až 33 GPa, barva od růžovofialové po černošedou. V oblasti řezných nástrojů stále zvyšuje podíl na trhu na úkor ostatních vrstev, především TiN, i přes vyšší výrobní náklady. Má výbornou odolnost vůči vysokým teplotám. V současné době ideální pro vysokorychlostní obrábění. Jeho zajímavou vlastností je vytváření povrchové vrstvy Al2O3, jež při řezu přispívá ke snížení tření, zvýšení difúzní odolnosti a zlepšení řezných vlastností,
·DLC- diamantu podobné uhlíkové povlaky s velmi nízkým koeficientem tření a vysokou tvrdostí (do 60 GPa), barva černá. Používají se především v automobilovém průmyslu na povlakování dílů (čerpadla, zámky apod.) Nevhodné jsou na nástroje obrábějící ocel.
Vývoj povlaků
Při zdokonalování povlaků jsou snahy směřovány k vývoji kombinovaných vrstev, zjemňování jejich struktury, zdokonalování vlastností dotováním prvků a nové vrstvy. V současnosti již známým trendem kombinace vrstev jsou tzv. multivrstvy, kde se střídají alespoň dva druhy vrstev. Stále sice platí, že jejich tloušťka zpravidla nepřesahuje 4 μm, ale vlastnosti mění rapidně ve prospěch vyšší tvrdosti i houževnatosti. Zvláštním druhem multivrstev jsou tzv. supermřížky s tloušťkou jedné vrstvy řádově několik nanometrů, kde se zlepšují mezivrstevné vazby a výsledná kvalita povlaku. Zjemňováním struktury vrstev pomocí ovlivňování velikosti zrn je možné dosáhnout výrazně lepších bariérových efektů povlakových systémů. Tento trend lze pozorovat především u vrstev TiAlN a DLC. Dalším trendem je připravit povlaky technologií PVD, které jsou zatím umožněny pouze metodou CVD, jejichž hlavní nevýhodou je vysoká pracovní teplota.Velký zájem je také na vytvoření povlaku z KBN, kde je příprava a reprodukovatelnost velmi obtížná. Obsahuje množství nečistot jako je vodík, kyslík, uhlík. Dalším problémem je velmi špatná adheze KBN povlaků k substrátu (SK, cermety, řezná keramika). Zatím je úspěšně nanášen pouze na substrátech z čistého křemíku.
Příklad- souhrnný přínos povlaků pro vrtání:
·zamezení adhezního ulpívání třísek z obrobku na nástroji (zvláště u měkkých materiálů),
·zamezení tvorby nárůstku na břitu nástroje,
·zmenšení tření nástroje vůči obrobku,
·zmenšení chvění soustavy stroj-nástroj-obrobek,
·zamezení vzniku studených svarů,
·možnost navýšení řezné rychlosti o 40-60 %,
·zvýšení trvanlivosti nástroje o 400-600 %.
3. Brousicí kotouče
Hlavním prostředkem k výrobě nástrojů jsou diamantové a KBN (kubický nitrid boru) brousicí kotouče různých tvarů, zrnitosti koncentrace a typu pojiva.
Diamantové (D) a KBN (B) brousicí kotouče
Kotouče s diamantovou brousicí vrstvou jsou určeny převážně k broušení slinutých karbidů (SK), keramiky, skla a obdobných materiálů. Tyto kotouče se nepoužívají k broušení ocelí a měkkých houževnatých materiálů, došlo by k zanášení brousicí vrstvy a ztrátě jejich brousicích vlastností. Ke spojení zrn se u diamantových kotoučů používá pryskyřičné a kovové pojivo.
Kotouče s pryskyřičným pojivem se používají jak k polohrubovacímu, tak i k dokončovacímu broušení a jsou schopny provozu s chlazením i bez chlazení.
Kotouče s kovovým (bronzovým) pojivem jsou využívány hlavně k hrubovacímu broušení a všude tam, kde je požadována vysoká stálost tvaru diamantové vrstvy. Tyto kotouče se musí chladit nemastnou kapalinou. Použití chladící kapaliny zvyšuje výkon kotouče.
Další materiál na výrobu brousicích kotoučů je kubický nitrid boru. Tento materiál se v přírodě nenachází. Je to syntetický materiál, který se vyrábí syntézou spojování dvou nebo více částí do jednoho celku) za vysokých tlaků a teplot z hexagonálního nitridu boru. Jeho tvrdost na stupnici Mohse je 9 (diamant má tvrdost 10). Hlavním rozdílem od diamantu je vyšší chemická stálost a tepelnou odolnost do 1200 °C při dosažení teplot nad 600 °C se diamant mění na grafit. Jeho hlavní využití je v oblasti opracování kalených ocelí s tvrdostí vyšší jak 58 HRC. Při použití na měkčí materiály dochází stejně jak u diamantových kotoučů k zanesení funkční části kotouče a ke ztrátě brousicích vlastností. Jako pojivo je u KBN kotoučů použita keramika a pryskyřice. Kotouče s pryskyřičnými vazbami slouží především k dokončovacímu broušení kalených ocelí s využitím nebo bez využití chladící kapaliny.
Kotouče s keramickým pojivem se používají pro dokončovací broušení kalených ocelí s chlazením vodními roztoky rozpustných olejů. Vyznačuje se dlouhou životností, vysokou abrazností, hodinek repliky rolex vysokou přesností broušení a minimální potřebou oživování. Pro svojí výrobní náročnost není možné v tomto pojivu vyrábět všechny tvary kotoučů.
Materiály brousicích kotoučů používaných převážně na konvenčních strojích
Na CNC brousicích strojích se používají DIA a KBN kotouče, které svými vlastnostmi vysoce převyšuji klasické materiály brousicích kotoučů. Ty mají však stále své uplatnění.
Mezi další materiály kotoučů patří: [26]
·umělý korund hnědý- 96A- ELECTRITE,
Vysoce houževnatý materiál s největší šíří použití obsahuje 95-96 % Al2O3, 1,5-3 % TiO2 a 1-2 % ostatních přírodních látek. Vyrábí se tavením bauxitu. Všestranné použití.
·umělý korund bílý- 99Ba ,
Obsah Al2O3 nad 99,5 %, čistý materiál požívaný především pro kotouče s keramickou vazbou. Výroba tavbou z oxidu z oxidu hlinitého.
·umělý korund růžový- 98A,
Legovaný bílý korund oxidem chromitým. Chróm vstupuje do krystalické mřížky a zvyšuje houževnatost. Použití především pro korozivzdorné a legované oceli.
·umělý korund mikrokrystalický- 99SA,
Speciální korund vyráběný keramickou cestou s vysokou samoostřící schopností. Použití pro broušení vysoce tvrdých ocelí.
·umělý korund monokrystalický- 90MA,
Speciální korund s velkými krystaly. Využití jak pro řezání, tak broušení tvrdých ocelí.
·umělý korund zirkonový- 97EA,
Speciální pro hrubovací operace s vysokým výkonem.
·karbid křemíku černý- 48C,
Výroba redukcí SiO2 v elektrických odporových pecích, obsah SiC nad 96 %. Všestranné použití pro broušení neželezných materiálů.
·karbid křemíku zelený- 49C.
V podstatě karbid křemíku černý o vyšší čistotě. Použití stejné jako u 48C.
4. Upínaní nástrojů
Ve srovnání ceny upínače a stroje, je upínač zanedbatelná položka. Je však důležitým členem ve spojení nástroje a vřetene. Výběr správného upínače má vliv na výsledek celého procesu ostření a výroby nástrojů
Mezi nejčastěji používané upínače patří:
• Hydraulické upínače
Princip hydraulického upínače spočívá ve vytvoření rovnoměrného tlaku hydraulického media uvnitř upínače pomocí otáčení upínacího šroubu. Vzniklý tlak působí na upínací pouzdro, které nástroj pěvně a přesně sevře- upne. Do těchto upínačů je možno použít redukční pouzdra pro upnutí menších průměrů. Mezi hlavní výhody patří přesné opakovatelné upnutí nástroje s házivostí do 0,003 mm, tlumení vibrací a jednoduché ovládání. Nevýhodou tohoto zařízení je kratší životnost, protože časem dojde k narušení stěny držáku, dále jimi není možné upínat nástroje s vyfrézovanou ploškou (Weldon, Whistle-notch), neboť to má za následek deformaci stěny držáku.
• Kleštinové upínače
Princip kleštinového upínače spočívá ve vtahování (zatlačování) kleštiny do kuželové dutiny upínače. Kleština je po obvodu opatřena drážkami, které umožňují malou pružnou deformaci a tím dojde k upnutí nástroje. Kleština je schopna upnout nástroj v rozsahu cca 1 mm. Výhodou je upínání nestandardních průměrů stopek, jednoduchost a dlouhá životnost. Hlavní nevýhodou je větší radiální házivost než u upínačů hydraulických.
• Polygonální upínač
Princip polygonálního upínání patří k těm vysoce sofistikovaným principům, které jsou však překvapivě jednoduché. Pomocí tlakovacího zařízení je vyvolán tlak na upínací pouzdro a to se zformuje do kruhového průřezu, což umožní vsunutí válcové stopky nástroje. Když přestane tlak působit, pouzdro se zdeformuje do polygonu a nástroj je upnut. Vlastní deformace upínače se děje pouze v oblasti pružné (elastické) deformace, při které nedochází k žádným molekulárním změnám v materiálu. Postup je tedy možno opakovat bez omezení počtu cyklů. Mezi hlavní výhody patří přesné opakovatelné upnutí nástroje s házivostí do 0,003 mm, tlumení vibrací, štíhlá konstrukce. Nevýhodou tohoto upínaní je nutnost tlakovacího zařízení.
• Tepelně smrštitelné upínače
Princip tohoto zařízení spočívá ve využití tepelné roztažnosti kovů při vysokých teplotách. Pomocí vysokofrekvenční indukční cívky se upínač velmi rychle ohřeje přesně na místě, kde se nástroj upíná. Po vsunutí nástroje se upínač musí nechat ochladit, a to buď přirozenou cestou (časově náročné), nebo nuceně (chladicí systém). Výsledkem procesu smrštění je téměř homogenní nástroj. Výhodou je vysoká přesnost upnutí s velkými přenášenými krouticími momenty a velmi dobrým poměrem mezi radiální tuhostí a vnějším tvarem upínače. Nevýhodou je nutné ohřívací a chladící zařízení, bez kterého se značně prodlužuje doba výměny nástroje.
• Upínače weldon
Princip weldon upínačů spočívá v mechanické aretaci šroubem na normalizované plošce, která je vybroušena na upínací stopce nástroje. Tím se získá dostatečně tuhé upnutí nástroje. Výhodou je rychlé upnutí, kdy je zabráněno potočení i při vysokém namáhání, kdy by u výše uvedených upínačů hrozilo pootočení, vysunutí nástroje z upínače. Nevýhodou těchto upínačů je především větší házivost upnutého nástroje, nepřesné upnutí (stopka musí mít v pouzdru určitou vůli aby bylo možné zasunout nástroj), což snižuje trvanlivost břitu nástroje, zejména při vysoce výkonném frézování.
