Forgácsolási ismeretek

A megfelelő váltólapka kiválasztása – mire kell figyelni?

A váltólapkák jelentős előnyöket kínálnak más forgácsolószerszámokkal szemben. Ha elkopik a váltólapka éle, egyszerűen csak át kell forgatni egy még nem használt élre – nincs szükség újraélezésre. Ennek köszönhetően a csak rövid ideig kell megszakítani a folyamatban levő gyártást és mellőzhető az időigényes szerszámbeállítás.

Az alkalmazott konkrét váltólapka a gyártás típusától, illetve a megmunkált anyagtól és annak keménységétől függ. Sokféle különböző alakú és anyagú váltólapka kapható, ami megnehezíti a megfelelő lapka kiválasztását. 

A váltólapkák nemzetközi szabványa

A hibás döntések elkerülése érdekében a váltólapkák nemzetközi szabványt követnek. Az ISO szabvány megadja a lapka méretét, alakját, rögzítését, anyagminőségét és bevonatát. Az ISO váltólapka-jelölés alapján a forgácsológép kezelője ki tudja választani a szükséges alkalmazáshoz illő váltólapkát.

Az ISO kód maximum tizenkét jelből állhat. Az első hét jel megadása kötelező. A nyolcadik és a kilencedik jel opcionális információt közöl, amely szükség szerint alkalmazható. A tíztől tizenkettedik jel a gyártó által közölt opcionális adat, amely kötőjellel kapcsolódik az ISO kódhoz.

A hét kötelező jel adja meg a lapka alakját, hátszögét és egyéb alapvető jellemzőit. A jelek egyedi betűkből és számokból állnak, amelyek egyértelműen beazonosítják a váltólapkát. Az azonosító betűjelekhez tartozó méreteket DIN4983 szabvány szerinti táblázatok adják meg, amelyeket szakkönyvekben lehet megtalálni.

A gyártóspecifikus adatok a kötőjel után szerepelnek és – vállalattól függően – a letörési szélességet, letörési szöget, szerszámanyagot vagy a forgácstörő horony alakját adják meg. Ezeknek a jelöléseknek a magyarázata az adott gyártó katalógusában található.

1 = a lapka alakja | 2 = hátszög | 3 = tűrések

4 = forgácsolási és rögzítési jellemzők | 5 = a forgácsolóél hossza | 6 = lapkavastagság

7 = csúcssugár | 8 = élkialakítás | 9 = forgácsolás iránya

10 = a gyártó jelölései

Az ISO kód 9 jelölésből áll, amelyek közül a 8. és/vagy a 9. csak szükség esetén használatos. A gyártó további jelölésekkel egészítheti ki az ISO kódot, kötőjellel elválasztva (pl. a forgácstörő horony alakjának megadására).

Tippek a megfelelő váltólapka kiválasztásához

A jó, ellenőrzött forgácskihordás és a legjobb megmunkálási eredmények eléréséhez gondosan kell megválasztani a lapka geometriáját, minőségét, alakját (csúcsszögét), méretét, csúcssugarát és főél-elhelyezési szögét.

Váltólapka-geometria kiválasztása a választott alkalmazás alapján

Nagyoláshoz nagy fogásmélység és nagy előtolási sebesség kombinációja ajánlott. A nagyoló alkalmazásoknál ezért komoly követelmények vannak a forgácsolóél biztonságával szemben. Simító alkalmazásoknál csekély forgácsolóerőkre lépnek fel, mivel általában kis fogásmélységekre és kis előtolásokra van szükség.

A lehető legnagyobb csúcsszög kiválasztása

A nagy csúcsszög stabil, nagyobb gépteljesítményt igényel és nagyobb előtolási sebességeket tud elviselni. Ez nagyobb forgácsolóerőket tesz lehetővé, de a rezgési hajlamot is növeli. Kis csúcsszög esetén a forgácsolóél instabil és kicsi a fogása, ezáltal nagyobb a hőérzékenysége. Kisebb a lapka forgácsolóereje.

1. RE = csúcssugár

2. L = a forgácsolóél hossza (a váltólapka mérete)

3. Csúcsszög

A váltólapka méretének kiválasztása a fogásmélység alapján

A megmunkálás követelményei és a szerszámon rendelkezésre álló hely alapján válassza ki a váltólapka méretét! A nagyobb váltólapka nagyobb stabilitást kínál. Nehéz megmunkáláshoz rendszerint 25 mm-nél (1 coll) nagyobb beírható körátmérőjű (IC) váltólapkát használunk. Simításnál sok esetben csökkenthető a lapkaméret. Javasolt lépések: először határozza meg a legnagyobb fogásmélységet, utána pedig a fogásban levő élhosszt, a szerszámtartó főél-elhelyezési szögét figyelembe véve! Ezután ki tudja választani a forgácsolóél helyes hosszúságát.

A lehető legnagyobb csúcssugár kiválasztása

A csúcssugár kiválasztása a fogásmélységtől és az előtolástól függ, és hatással van a felületi minőségre, a forgácstörésre és a váltólapka stabilitására – ezért a csúcssugár rendkívül fontos tényező esztergálásnál. A kis csúcssugár ideális kis fogásmélységekhez, csökkenti a rezgést és jó forgácstörést eredményez. A forgácsolóél azonban kevésbé stabil, mint nagy csúcssugár esetén. Ez nagy előtolást tesz lehetővé, nagy fogásmélységekkel és nagyfokú élbiztonsággal. Nagy csúcssugár esetén azonban nagyobb radiális erőhatások lépnek fel. Ez ronthatja a forgácsolás eredményét és rosszabb felületi minőséghez vezethet. Ezért ha rezgésre hajlamos az összeállítása, válasszon kisebb csúcssugarat!  Alapszabályként olyan csúcssugarat válasszon, amely nem nagyobb a fogásmélységnél!

A megfelelő főél-elhelyezési szög kiválasztása

A főél-elhelyezési szög (KAPR) a forgácsolóél és az előtolás iránya által bezárt szög. Ez befolyásolja a forgácsképződést, a forgácsolóerők irányát és a fogásban levő forgácsolóél hosszát. Nagy főél-elhelyezési szög esetén a befogó irányába hatnak az erők, így kisebb a rezgési hajlam. Ez lehetővé teszi vállak esztergálását, de nagyobb forgácsolóerőket eredményez be- és kilépéskor. Nagy főél-elhelyezési szög esetén hajlamos szélkopás kialakulni hőálló szuperötvözetekben (HRSA) és betétedzett anyagokban. A kisebb főél-elhelyezési szög növeli a rezgési hajlamot, mivel a radiális erők az alkatrész irányába hatnak. Ezáltal kisebb a forgácsolóél terhelése, és vékonyabb forgács képződik, ami nagyobb előtolásokat tesz lehetővé és csökkenti a szélkopást. Így azonban nem lehet 90 fokos vállat esztergálni.

A megfelelő szerszámanyag és bevonat kiválasztása

A lapka anyagának alapvetően keménynek és deformációval szemben ellenállónak, ugyanakkor a lehető legszívósabbnak (nem ridegnek) kell lennie. Nem szabad reakcióra lépnie a megmunkált anyaggal és összességében kémiailag stabilnak kell lennie, vagyis ellenállónak kell lennie a hirtelen változó termikus terheléssel, az oxidációval és a diffúzióval szemben. A váltólapkák keményfém, kerámia, bór-nitrid vagy gyémánt alapanyagúak lehetnek. A váltólapka geometriája és minősége kiegészíti egymást: a minőség szívóssága kompenzálni tudja a váltólapka-geometria hiányzó stabilitását.

  • Keményfém: hőállóképesség 1000 °C-ig, nagyfokú kopásállóság és nagy nyomószilárdság  
  • Kerámia: hőállóképesség 1200 °C-ig, nagy keménység, nagyfokú szívósság és alkalmasság nagyobb forgácsolási sebességekre
  • Bór-nitrid: hőállóképesség 2000 °C-ig, nagyfokú kopásállóság és nagy keménység
  • Gyémánt: rendkívül nagy kopásállóság

A tulajdonságok javítása érdekében gyakran bevonatolják a váltólapkákat keményanyagokkal, például titán-karbiddal vagy titán-nitriddel, ezzel tovább erősítve a kopásállóságukat és a hőállóságukat.

  • A bevonat nélküli keményfém-minőségek jellemző alkalmazásai közé tartozik hőálló szuperötvözetek (HRSA) és titánötvözetek megmunkálása, illetve edzett anyagok kis sebességgel történő esztergálása. Ez nagyobb kopást eredményez, mint bevonatos minőségeknél.
  • A CVD bevonatú minőségek elsődleges választást jelentenek olyan alkalmazások széles körében, ahol döntő tényező a kopásállóság. A CVD kémiai gőzfázisú leválasztást jelent (Chemical Vapour Deposition). A CVD bevonatot kémiai reakcióval viszik fel, 700-1050 Celsius-fokon. Alkalmazási területei közé tartozik acél általános esztergálása és fúrása (ahol a vastag CVD bevonat ellenállóképességet biztosít a kráterkopássál szemben), rozsdamentes acélok általános esztergálása, illetve ISO P, ISO M és ISO K anyagok marása. Fúrásnál általában a külső élen használják a CVD minőségeket.
  • A PVD bevonatú minőségek, vagyis fizikai gőzfázisú leválasztással (Physical Vapour Deposition) készített bevonatok szívós, de mégis éles forgácsolóéleik miatt feltapadásra hajlamos anyagokhoz ajánlottak. Széles alkalmazási területéhez tartozik minden tömör keményfém maró és fúró, illetve a beszúráshoz, menetfúráshoz és maráshoz kínált minőségek többsége. A PVD bevonatú minőségeket ezen kívül gyakran használják simításhoz, illetve fúrásnál a központi élen.

Találja meg most a megfelelő váltólapkát és lapkatartót: