Narzędzia do obróbki metalu – rodzaje i zastosowanie

Obróbka metalu obejmuje wiele różnych procesów technologicznych, dlatego nie istnieje jedno uniwersalne narzędzie odpowiednie do każdego zastosowania. Inne rozwiązania wykorzystuje się podczas frezowania powierzchni, inne do toczenia elementów obrotowych, wykonywania otworów, przygotowania gwintów czy precyzyjnego wykańczania powierzchni.

Znaczenie ma również obrabiany materiał. Stal konstrukcyjna, stal nierdzewna, aluminium czy żeliwo różnią się właściwościami i mogą wymagać zastosowania innych geometrii, materiałów ostrza oraz parametrów skrawania. Właściwy dobór narzędzi do obróbki metalu wpływa nie tylko na jakość gotowego detalu. Może decydować również o czasie cyklu, trwałości ostrza, stabilności procesu oraz całkowitym koszcie wykonania elementu. Dlatego wybór narzędzia warto rozpocząć od odpowiedzi na trzy podstawowe pytania: jaka operacja będzie wykonywana, jaki materiał będzie obrabiany i na jakiej maszynie będzie pracowało narzędzie?

Pełną ofertę profesjonalnych narzędzi do obróbki metalu można znaleźć w sklepie AG-Tools. 

Jakie są podstawowe rodzaje narzędzi do obróbki metalu?

Podział narzędzi najlepiej rozpocząć od rodzaju wykonywanej operacji. W jednym procesie produkcyjnym ten sam detal może być kolejno frezowany, wiercony, rozwiercany, gwintowany i poddawany obróbce wykańczającej.

Taki podział pozwala szybko określić podstawową grupę narzędzi, ale dopiero później można dobrać odpowiednią geometrię, wymiary oraz materiał wykonania.

Narzędzia do frezowania metalu

Frezowanie umożliwia między innymi obróbkę powierzchni płaskich, wykonywanie rowków i kieszeni, profilowanie konturów, fazowanie oraz obróbkę przestrzenną elementów. Podstawowym narzędziem jest frez, ale jego konstrukcja musi zostać dopasowana do wykonywanej operacji. W profesjonalnej obróbce stosuje się między innymi frezy pełnowęglikowe VHM, frezy HSS-Co, frezy kuliste, promieniowe, zgrubne, narzędzia do rowków oraz głowice wykorzystujące wymienne płytki skrawające.

Zobacz narzędzia do frezowania metalu w AG-Tools. 

Przy wyborze frezu nie należy kierować się wyłącznie jego średnicą. Duże znaczenie mają:

• liczba ostrzy,
• geometria rowków wiórowych,
• długość części roboczej,
• materiał narzędzia,
• rodzaj powłoki,
• obrabiany materiał,
• sposób wykonywania obróbki.

Przykładowo frez odpowiedni do stali nie zawsze będzie najlepszym rozwiązaniem do aluminium. Materiały różnią się sposobem tworzenia wióra, właściwościami mechanicznymi oraz zachowaniem w strefie skrawania.

Jeżeli chcesz dokładniej poznać różnice pomiędzy materiałami narzędziowymi, przeczytaj również artykuł „Frezy węglikowe VHM vs frezy kobaltowe HSS-Co – kiedy wybrać które?”. 

Narzędzia tokarskie

Podczas toczenia ruch obrotowy wykonuje zazwyczaj obrabiany detal, natomiast nóż tokarski przemieszcza się względem jego powierzchni i usuwa kolejne warstwy materiału. Technologia pozwala wykonywać między innymi powierzchnie walcowe i stożkowe, planować powierzchnie czołowe, obrabiać otwory, wykonywać rowki, przecinać materiał oraz przygotowywać gwinty. W nowoczesnych tokarkach CNC bardzo często stosuje się noże składane wyposażone w wymienne płytki wieloostrzowe. Po zużyciu krawędzi skrawającej nie trzeba wymieniać całego narzędzia – w zależności od konstrukcji wystarczy wykorzystać kolejną krawędź płytki lub zastąpić ją nową.

Do podstawowych grup należą:

• noże do toczenia zewnętrznego,
• narzędzia do toczenia wewnętrznego,
• wytaczaki,
• przecinaki,
• narzędzia do rowkowania,
• noże i płytki do gwintowania.

Zobacz narzędzia do toczenia. 

Narzędzia do wiercenia i wykonywania otworów

Wiercenie jest zwykle pierwszym etapem wykonania otworu, ale w bardziej wymagających zastosowaniach cały proces może składać się z kilku kolejnych operacji. Najpierw może zostać wykorzystany nawiertak, następnie wiertło, a później rozwiertak, pogłębiacz lub wytaczadło. Wszystko zależy od wymaganej średnicy, tolerancji i jakości powierzchni.

Do obróbki metalu wykorzystywane są między innymi:

wiertła HSS – uniwersalne rozwiązanie stosowane w wielu pracach warsztatowych,

wiertła HSS-Co – charakteryzujące się większą odpornością na podwyższoną temperaturę,

wiertła VHM – pozwalające osiągać wysoką wydajność w odpowiednio stabilnych warunkach,

wiertła składane – wykorzystujące wymienne elementy skrawające,

wiertła trepanacyjne – stosowane do wykonywania otworów w określonych zastosowaniach.

Całą kategorię znajdziesz w sekcji narzędzia do otworów. Przy wyborze konkretnego materiału narzędzia pomocne będzie również porównanie wierteł węglikowych, HSS i kobaltowych. 

Nawiertaki, rozwiertaki i pogłębiacze – po co stosuje się dodatkowe narzędzia?

Warto rozbudować ten fragment, ponieważ w obecnym artykule praktycznie go nie ma. Wiertło nie zawsze jest w stanie zapewnić wszystkie wymagane parametry gotowego otworu. Dlatego przy dokładniejszej obróbce stosuje się dodatkowe narzędzia. Nawiertaki pomagają dokładnie ustalić miejsce rozpoczęcia wiercenia. Rozwiertaki przeznaczone są do precyzyjnego wykańczania istniejących otworów i uzyskiwania wymaganej średnicy. Pogłębiacze umożliwiają natomiast wykonywanie pogłębień, faz oraz gniazd pod elementy złączne. Przy jeszcze większych wymaganiach dotyczących średnicy lub położenia otworu wykorzystuje się również wytaczadła. Pokazuje to, że określenie „narzędzia do otworów” obejmuje znacznie więcej niż same wiertła.

Narzędzia do gwintowania

Gwinty mogą być wykonywane zarówno ręcznie, jak i maszynowo. Do podstawowych narzędzi należą gwintowniki ręczne i maszynowe, narzynki, frezy do gwintowania oraz narzędzia tokarskie wykorzystujące odpowiednie płytki.

Przy wyborze gwintownika należy uwzględnić między innymi:

• rodzaj obrabianego materiału,
• średnicę i skok gwintu,
• rodzaj otworu,
• sposób odprowadzania wiórów,
• charakter produkcji.

Duże znaczenie ma rozróżnienie pomiędzy otworem przelotowym i nieprzelotowym. Sposób prowadzenia powstających wiórów może wymagać zastosowania innej geometrii narzędzia. Na centrach CNC alternatywą dla klasycznego gwintowania może być także frezowanie gwintów.

Zobacz narzędzia do gwintowania. 

Płytki skrawające

Płytki wieloostrzowe należą do podstawowych elementów współczesnej obróbki skrawaniem. Wykorzystuje się je podczas toczenia i frezowania, ale również do rowkowania, przecinania, wiercenia oraz wykonywania gwintów. Ich oznaczenia mogą określać między innymi kształt, kąt przyłożenia, tolerancję, wielkość i konstrukcję płytki.

Nie wystarczy jednak wybrać produktu pasującego wymiarami do oprawki. Trzeba również dopasować:

• gatunek materiału płytki,
• geometrię łamacza wióra,
• promień naroża,
• zastosowaną powłokę,
• materiał obrabianego detalu,
• warunki procesu.

Zobacz płytki wieloostrzowe do obróbki metalu. 

Przeczytaj też Jak rozczytać oznaczenie płytki skrawającej ISO?

Narzędzia pełne czy narzędzia z wymiennymi płytkami?

To dobra dodatkowa sekcja do tego konkretnego artykułu.

W obróbce metalu stosowane są zarówno narzędzia wykonane jako jeden element roboczy, jak i konstrukcje składane wykorzystujące wymienne płytki.

Nie można jednak uznać jednej konstrukcji za zawsze lepszą. Wybór zależy od średnicy narzędzia, rodzaju operacji, materiału oraz ekonomiki konkretnego procesu.

HSS, HSS-Co czy VHM?

Materiał, z którego wykonano narzędzie, ma duży wpływ na jego możliwości.

HSS to stal szybkotnąca wykorzystywana między innymi do produkcji wierteł, frezów i gwintowników. Zapewnia dużą uniwersalność i znajduje zastosowanie w wielu typowych pracach warsztatowych.

HSS-Co zawiera dodatek kobaltu, dzięki czemu charakteryzuje się większą odpornością na działanie podwyższonej temperatury.

VHM, czyli węglik spiekany, zapewnia wysoką twardość i sztywność oraz pozwala stosować wysokie parametry skrawania w odpowiednich warunkach.

W praktyce nie należy wybierać materiału narzędzia tylko na podstawie jego potencjalnej wydajności. Węglik spiekany wymaga odpowiedniej stabilności obrabiarki i mocowania.

Jak dobrać narzędzia do rodzaju metalu?

Stal konstrukcyjna, stal nierdzewna, żeliwo i aluminium mają różne właściwości, dlatego mogą wymagać zastosowania innych geometrii i warunków skrawania.

Aluminium jest stosunkowo miękkie, ale może mieć tendencję do przyklejania się do krawędzi narzędzia. Podczas jego frezowania ważne jest więc sprawne odprowadzanie wiórów. Stal nierdzewna może być bardziej wymagająca ze względu na generowaną temperaturę i możliwość umacniania podczas obróbki. Stale hartowane wymagają natomiast bardzo odpornych materiałów narzędziowych.

Więcej informacji znajdziesz w poradnikach „Narzędzia skrawające do stali – jak dobrać odpowiedni frez, wiertło i płytkę?” oraz „Narzędzia do obróbki aluminium – czym frezować, wiercić i gwintować?”. 

Obrabiarka również wpływa na wybór narzędzia

Narzędzia nie pracują w oderwaniu od maszyny. Ten sam frez może zachowywać się inaczej na sztywnym centrum CNC niż na starszej obrabiarce o większych luzach lub mniejszej stabilności. Znaczenie mają również jakość mocowania, długość wysunięcia narzędzia i stan oprawki. Nowoczesna obrabiarka CNC umożliwia wykorzystanie wysokiej wydajności narzędzi VHM, ale pod warunkiem prawidłowego przygotowania całego układu.

Przeczytaj także „Narzędzia do CNC – podstawowe wyposażenie frezarki i tokarki”. 

Jak kompletować narzędzia do obróbki metalu?

Nie warto rozpoczynać od kupowania dużej liczby różnych narzędzi „na wszelki wypadek”. Lepszym rozwiązaniem jest przeanalizowanie rzeczywistych procesów wykonywanych w zakładzie. Najpierw warto ustalić, jakie materiały są obrabiane, jakie operacje wykonuje się najczęściej i jakie średnice narzędzi są rzeczywiście potrzebne.

Dopiero później można dobierać konkretne:

• średnice frezów i wierteł,
• długości robocze,
• liczby ostrzy,
• geometrie,
• gatunki węglika,
• powłoki,
• oprawki i tulejki.

Jeżeli chcesz zobaczyć podstawowy zestaw takich produktów w jednym miejscu, sprawdź „Jakie narzędzia są potrzebne do obróbki skrawaniem metali?”.

Cena narzędzia a koszt obróbki

W profesjonalnej produkcji cena pojedynczego frezu, wiertła czy płytki nie zawsze jest najważniejszą wartością. Znacznie istotniejszy może być koszt wykonania pojedynczego detalu. Droższe narzędzie może okazać się bardziej opłacalne, jeżeli pozwala zastosować wyższe parametry, pracuje dłużej bez wymiany albo zapewnia większą powtarzalność procesu. Z drugiej strony kupowanie bardzo wydajnego narzędzia do maszyny, która nie pozwala wykorzystać jego możliwości, również może być nieuzasadnione. Dlatego ekonomiczny dobór narzędzi powinien uwzględniać cały proces, a nie tylko cenę zakupu.

Podsumowanie. Narzędzia do obróbki metalu

Narzędzia do obróbki metalu obejmują szeroką grupę produktów przeznaczonych do frezowania, toczenia, wiercenia, rozwiercania, gwintowania oraz innych operacji skrawania. Do podstawowego wyposażenia należą frezy, noże tokarskie, wiertła, rozwiertaki, nawiertaki, gwintowniki, płytki wieloostrzowe oraz odpowiednie systemy mocowania. Dobór konkretnego rozwiązania powinien wynikać przede wszystkim z rodzaju operacji, obrabianego materiału, konstrukcji maszyny i oczekiwanej dokładności.

Nie zawsze najdroższe albo najbardziej wydajne narzędzie będzie najlepsze. Najważniejsze jest jego dopasowanie do rzeczywistych warunków pracy. Jeżeli chcesz dokładniej poznać sam przebieg procesów technologicznych, przeczytaj również „Obróbka skrawaniem metali – frezowanie, toczenie, wiercenie i gwintowanie”. Natomiast przy kompletowaniu wyposażenia pomocny będzie poradnik „Jakie narzędzia są potrzebne do obróbki skrawaniem metali?”.