Noże tokarskie - trochę teorii

Przy użyciu tokarki można wykonywać szereg prac przy użyciu rozmaitych narzędzi m.in. wierteł czy narzynek. Podstawowym narzędziem pozostają jednak...

Noże tokarskie

Nóż tokarski to jednoostrzowe narzędzie skrawające używane do toczenia. Ostrze noża ma kształt klina, pod działaniem siły następuje oddzielenie od skrawanego przedmiotu części materiału - wióra. W trakcie skrawania następuje wzrost temperatury, zarówno przedmiotu jak i noża.

Typ powstającego wióra jest zależny od rodzaju materiału i szybkości obróbki. Można rozróżnić trzy typy wiórów:

a) wiór cząstkowy - powstaje przy skrawaniu materiałów kruchych (np. żeliwo szare),
b) wiór schodkowy - powstaje przy skrawaniu materiałów mało ciągliwych przy małych prędkościach skrawania,
c) wiór wstęgowy - powstaje przy skrawaniu metali miękkich (ciągliwych) i przy dużych prędkościach skrawania.

Istnieje wiele rodzajów noży tokarskich, które można podzielić w zależności od kryteriów. Pod względem zamocowania mogą być noże oprawkowe czy noże do głowic rewolwerowych. Jednak najczęściej stosowane w produkcji jednostkowej czy amatorskiej są noże imakowe, przeznaczone do montażu w tzw. imaku narzędziowym. Imak jest umiejscowiony na suporcie narzędziowym, i przy użyciu suportu jest pozycjonowany. Większość imaków ma możliwość zamocowania do 4 noży jednocześnie. Szybka zmiana noża jest możliwa poprzez obrót imaka:

Nóż imakowy ma dwie zasadnicze części: część chwytową, służącą do zamocowania oraz część roboczą, która jest bezpośrednio związana z procesem skrawania:

1. powierzchnia natarcia - spływa po niej wiór oddzielony od obrabianego przedmiotu,
2. powierzchnię przyłożenia - jest zwrócona do obrabianej powierzchni przedmiotu (główna i pomocnicza b),
3. krawędź skrawającą - linia przecięcia powierzchni natarcia z powierzchnią przyłożenia,
4. pomocnicza powierzchnia przyłożenia,
5. pomocnicza krawędź skrawająca,
6. wierzchołek ostrza (naroże) - połączenie krawędzi skrawającej głównej z krawędzią pomocniczą,
7. krawędź łącząca główną powierzchnię przyłożenia z pomocniczą.

Kąty w części roboczej noża

Kąty nachylenia poszczególnych płaszczyzn noża mają znaczenie dla obróbki. Kąty rozpatruje się w trzech płaszczyznach:

A. Płaszczyźnie równoległej do podstawy (płaszczyzny podstawowej),

B. Płaszczyzny prostopadłej do podstawy i przechodzącej przez główną krawędź skrawającej (płaszczyzny skrawania),

C. Płaszczyzny prostopadłej do A i B (płaszczyzna normalna).

W płaszczyźnie podstawy (A) wyróżnia się kąty: przystawienia chi (pomiędzy rzutem krawędzi skrawającej a kierunkiem posuwu), pomocniczy kąt przystawienia chi' i kąt wierzchołkowy epsilon:

chi + epsilon + chi' =180 stopni

W płaszczyźnie skrawania (B) istotny jest kąt pochylenia krawędzi skrawającej lambda - pomiędzy krawędzią skrawającą a prostą równoległą do podstawy:

W płaszczyźnie normalnej (C) rozpatruje się kąty: natarcia - gamma, przyłożenia - alfa, ostrza - beta, skrawania - delta:

alfa + beta + gamma = 90 stopni

Kąt przyłożenia alfa ma wpływ na tarcie i wytrzymałość noża. Mały kąt alfa to większa wytrzymałość ale też większe tarcie i temperatura oraz mniejsza trwałość.

Kąt natarcia gamma ma wpływ na wytrzymałość i proces tworzenia się wióra. Duży dodatni kąt gamma to łatwiejsze tworzenie się wióra i mniejsze skłonności do drgań ale mniejsza wytrzymałość i trwałość ostrza.

Kąt przystawienia chi ma wpływ na kształt warstwy skrawanej i trwałość ostrza. Dla dużej wartości kąta przystawienia występuje mniejsza siła odporowa (można toczyć wiotkie wałki), występują mniejsze drgania ale też trwałość ostrza jest mniejsza. Pomocniczy kąt przystawienia ma wpływ na gładkość obrabianej powierzchni. Im chi' mniejszy tym gładkość obrobionej powierzchni jest większa.

Kąt pochylenia głównej krawędzi skrawającej lambda ma wpływ na kierunek spływu wióra i trwałość ostrza. Ujemny kąt lambda sprawia że ostrze jest silniejsze a spływ wiórów następuje w kierunku przedmiotu - lepsze rozdrobnienie i bezpieczeństwo pracy ale też większa siła odporowa i skłonność do drgań.

Dla właściwej pracy istotne jest odpowiednie ustawienie noża względem osi wrzeciona tokarki, zarówno w płaszczyźnie pionowej jak i poziomej:

a) ustawienie środkowe - najwłaściwsze, kiedy wierzchołek noża jest na tej samej wysokości co oś wrzeciona,
b) ustawienie górne (nad osią) - kiedy kąt przyłożenia alfa zmniejsza się dzięki czemu zmniejsza się skłonność obrabianego przedmiotu do drgań - ustawienie takie jest wskazane przy toczeniu długich, wiotkich wałków.
c) ustawienie dolne (pod osią) - kąt natarcia gamma się zmniejsza - takie ustawienie jest niekorzystne - nie należy go stosować.

Aby poprawnie ustawić wysokość ostrza można wspomóc się kłem umieszczonym we wrzecionie tokarki. W razie kiedy ostrze występuje zbyt nisko pod trzonek w imaku należy włożyć odpowiednią ilość blaszek - podkładek (wykonanych np. ze zużytego brzeszczotu):

Materiały na ostrza noży

Najważniejsza część noża tokarskiego - ostrze może być wykonane:

• ze stali szybkotnącej - do obróbki stali i staliwa, żeliwa oraz miękkiego mosiądzu,
• z węglików spiekanych gatunku S do obróbki stali węglowej, staliwa, stali narzędziowej niehartowanej i stali nierdzewnej (kolor niebieski trzonka),
• z węglików spiekanych gatunku H do obróbki żeliwa, mosiądzu, brązu fosforowego, stopów lekkich i żeliwa ciągliwego (kolor czerwony trzonka).

Pod względem konstrukcji noże można podzielić na:

• jednolite (wykonane w całości z kawałka stali narzędziowej, rzadziej stopowej lub węglowej)
• oprawkowe (ostrze ze stali szybkotnącej jest wykonane w formie cienkiej stalki, która jest zamocowana do oprawki, a dopiero oprawka do imaka)
• z wlutowaną płytką (trzonek ze stali węglowej a stanowiąca ostrze płytka jest wykonana z węglika i wlutowana stanowiąc nierozłączną całość)

• składane (gdzie wymienna płytka z węglika jest montowana do trzonka który montowany w imaku)

Ilustracja: wikipedia

Noże ogólnie można też podzielić na lewe i prawe. Noże prawe to takie których główna krawędź skrawająca jest po prawej stronie - patrząc od strony ostrza (na fotografii prawe <-> lewe):

Następnym razem będzie o typach noży w zależności od prac do których są przeznaczone oraz oznaczeniach normalizacyjnych noży.