Jak rozpoznać zużycie narzędzi skrawających podczas obróbki?

Zużycie narzędzi skrawających to zjawisko, którego przy dłuższej eksploatacji trudno uniknąć. Każde narzędzie podczas pracy stopniowo traci swoje właściwości skrawające w wyniku tarcia, wysokiej temperatury i obciążeń mechanicznych. Po czym rozpoznać, że narzędzie jest zużyte? W tym artykule wyjaśniamy, jakie są rodzaje zużycia i jak je identyfikować.

Najważniejsze informacje

• Zużycie narzędzia jest naturalnym procesem wynikającym z tarcia i wysokiej temperatury podczas skrawania.
• Najczęstsze formy zużycia to zużycie powierzchni przyłożenia, wykruszenie krawędzi oraz zużycie kraterowe.
• Kontrola stanu narzędzia może być prowadzona wizualnie, dotykowo, akustycznie lub przy użyciu systemów pomiarowych.
• Nowoczesne maszyny CNC umożliwiają automatyczne monitorowanie zużycia w czasie rzeczywistym.

Na czym polega zużycie narzędzia skrawającego?

Zużycie narzędzia skrawającego to stopniowy proces degradacji jego powierzchni roboczych. Podczas skrawania narzędzie pozostaje w ciągłym kontakcie z materiałem obrabianym, co powoduje intensywne tarcie oraz wysokie naciski mechaniczne. W efekcie dochodzi do naprężeń, a dodatkowo narzędzie narażone jest na działanie wysokich temperatur podczas skrawania. Na intensywność zużycia wpływają m.in.:

• geometria narzędzia;
• głębokość skrawania;
• zastosowanie chłodziwa;
• parametry obróbki.

W przemyśle szczególnie wymagające są procesy takie jak obróbka skrawaniem i szlifowanie długich elementów, gdzie narzędzie pracuje na znacznych długościach i przez dłuższy czas pozostaje w kontakcie z materiałem.

Jakie mogą być rodzaje zużycia narzędzi skrawających?

Zużycie powierzchni przyłożenia

To jedna z najczęstszych form degradacji narzędzia. Takie zużycie rozwija się w wyniku kontaktu z obrabianym materiałem, dlatego następuje stopniowo. Proces ten jest determinowany przez warunki skrawania – szczególnie przez prędkość skrawania i obciążenie mechaniczne. 

Wykruszenie krawędzi skrawającej

Do wykruszeń krawędzi dochodzi najczęściej w wyniku niestabilności procesu obróbki, drgań maszyny lub obecności twardych wtrąceń w materiale. W takich okolicznościach krawędź narzędzia jest narażona na ciągłe obciążenia, które mogą powodować np. mikropęknięcia i odpryski. 

Zużycie kraterowe

Ten rodzaj zużycia pojawia się na powierzchni natarcia narzędzia i jest związany głównie z oddziaływaniem wysokiej temperatury. W takich warunkach dochodzi do osłabienia struktury materiału narzędzia, co prowadzi do powstawania zagłębień na jego powierzchni. Zbyt duże pogłębienie krateru może osłabić krawędź skrawającą i doprowadzić do jej uszkodzenia. 

Jak zweryfikować zużycie i trwałość ostrza narzędzia skrawającego?

• Kontrola wizualna – to najprostsza metoda, podczas której operator może ręcznie sprawdzić, czy na narzędziu występują widoczne uszkodzenia, takie jak wyszczerbienia czy ślady zużycia. W celu dokładniejszej analizy stosuje się również mikroskopy. 
• Kontrola dotykowa – chodzi o ocenę stanu narzędzia poprzez dotyk, aby sprawdzić jego ostrość i gładkość powierzchni. Mimo że ta metoda jest prosta, może być pomocna w wykrywaniu drobnych zmian, które nie są widoczne na pierwszy rzut oka.
• Analiza dźwięku i drgań – podczas obróbki narzędzie staje się źródłem charakterystycznych dźwięków i drgań. Ich analiza pozwala wykryć nieprawidłowości wskazujące na zużycie. Zmiany w intensywności hałasu lub pojawienie się nietypowych wibracji mogą świadczyć o pogorszeniu stanu narzędzia.
• Skanowanie laserowe i optyczne – nowoczesne technologie pomiarowe umożliwiają bardzo dokładną ocenę geometrii narzędzia. Skanery laserowe i systemy optyczne pozwalają wykryć nawet niewielkie zmiany w konstrukcji narzędzia.
• Zautomatyzowane systemy monitorowania – współczesne maszyny CNC coraz częściej wyposażone są w czujniki oraz systemy analizy obrazu i danych procesowych. Za ich sprawą można monitorować i wykrywać zużycie narzędzia, analizując parametry obróbki.

Poznaj rodzaje obróbki skrawaniem i wykorzystywane w tych procesach maszyny.

FAQ

Czy rodzaj chłodziwa może wpływać na zużycie narzędzia?

Niewłaściwie dobrane chłodziwo może przyspieszyć zużycie lub doprowadzić do szoku termicznego, który zwiększa np. ryzyko mikrouszkodzeń krawędzi skrawającej.

Dlaczego identyczne narzędzia mogą zużywać się w różnym tempie?

Różnice mogą wynikać z minimalnych odchyleń w ustawieniu narzędzia, różnych warunków pracy lub małych różnic powstałych już na etapie produkcji urządzeń. 

Czy zużycie narzędzia zawsze wiąże się z koniecznością jego wymiany?

Szczególnie w przypadku narzędzi dobrej jakości opłaca się taki sprzęt naprawić lub poddać regeneracji. Wymiana jest konieczna wtedy, gdy zużycie uniemożliwia osiąganie wymaganych parametrów przy pracy lub gdy brakuje części zamiennych.