Tokarenje: trendovi i karakteristike
Prednost alatnih strojeva u strojarstvu proizlazi iz njihove osnovne namjene: jedino se pomoću njih mogu obrađivati i izrađivati dijelovi drugih strojeva koji se potom koriste u najrazličitijim mogućim granama gospodarstva. Tehnološki razvoj kao i razvoj alatnih strojeva usmjereni su prema sve složenijoj i sve masovnijoj obradi osobito u današnje vrijeme. Pritom veliku ulogu imaju razvoj elektronike i informatike, odnosno razvoj različitih sustava i tehnika digitalizacije. Daljnji razvoj i namjena sustava za obradu očekuje se u perspektivi.
Primarni cilj suvremenog unapređenja alatnih strojeva usmjeren je prema optimizaciji vremenskog utroška, fleksibilnoj automatizaciji te smanjenju troškova obrade. U skladu s time suvremene alatne strojeve odlikuje visoka kompleksnost s jedne strane, ali i visoka efikasnost primjene s druge strane. Pritom nije zanemariv ni kriterij zaštite okoliša koji u razvoju tehnologije današnjice zauzima istaknuto mjesto.
Novi materijali reznih dijelova alata omogućuju obradu u kratkim jedinicama vremena. Pritom se primjenjuje obrada otvrdnutih materijala postupcima definirane geometrijske oštrice. Tu se ubrajaju postupci tokarenja, bušenja i glodanja. Trend primjene takvih postupaka opravdavaju visoki profiti zbog velikih vremenskih ušteda za razliku od obrade klasičnim tokarenjem, odnosno brušenjem.
Osnovne karakteristike tokarenja: tipovi tokarskih noževa
U postupku tokarenja primjenjuju se različiti tipovi tokarskih noževa s reznim pločicama. Podjela tokarskih noževa vrši se prema principu pričvršćivanja rezne pločice za držač. U skladu s time postoje:
- Tokarski noževi s mehanički pričvršćenom reznom pločicom
- Tokarski noževi od brzoreznog čelika
- Tokarski noževi sa zalemljenom reznom pločicom.
Potonji su u posljednje vrijeme sve manje u primjeni zbog određenih nedostataka u usporedbi s ostalim varijanta pa se, primjerice, u obradi materijala povišene tvrdoće ne primjenjuju. Rezni alati u industrijskoj obradi koriste se u svrhu obrade metala rezanjem, odnosno postupkom odvajanja čestica.
Bez obzira na broj reznih dijelova alata, svi tipovi raspolažu glavnim segmentima alata u koje spadaju površine, kutovi i oštrice. Tokarski nož čine dva dijela: rezni segment i drška. Rezni segment vrši odvajanje čestica materijala, a pomoću drške se provodi prihvat reznog dijela i pričvršćenje alata za stroj. Rezni dio alata zauzima prednji i stražnji dio rezne površine. One tvore rezni klin alata, dok reznu oštricu predstavlja presjek prednje i stražnje površine. Prednja i stražnja površina sudjeluju u procesu obrade.
Glavna i pomoćna rezna oštrica čine vrh reznog alata koji može biti zaobljen, ukošen ili oštar. Kutovi alata neizostavni su za definiranje položaja rezne oštrice.
Materijal reznog alata mora ispuniti različite preduvjete poput visoke tvrdoće i otpornosti na trošenje, održavanje tvrdoće na visokim temperaturama obrade, učinkovitost pri toplinskoj obradi, oksidacijsku postojanost i sl. No najvažnije karakteristike su otpornost u odnosu na trošenje te žilavost.
Žilavost je svojstvo čvrstoće reznog materijala, a tvrdoća se odnosi na otpornost u odnosu na trošenje.
Izazovi kod postupka tokarenja
Ključni izazov s kojim se struka susreće jest proces trošenja oštrice reznog alata. Budući da je alata izložen opterećenjima tijekom postupka obrade, proces trošenja stalna je paradigma koja se dijeli na:
- Procese nastale kao posljedica mehaničkog djelovanja
- Procese nastale kao posljedica fizikalno-kemijskog djelovanja između alata, obrađenog predmeta i okoline.
Kod procesa trošenja događaju se procesi nastajanja pukotine i procesi njezinog napredovanja.
Također važnu ulogu u cijelom postupku obrade tokarenjem imaju fizikalno-kemijska (tvrdoća, čvrstoća, žilavost, kemijska postojanost, inertnost površine, toplinska provodljivost…) te geometrijska svojstva materijala koji se obrađuje. Geometrijski oblik materijala koji se obrađuje mogu utjecati na naprezanje alata promjenjivog intenziteta što utječe na njegovo trošenje. Pritom treba imati na umu da je trošenje alata nepoželjan proces koji nije moguće popraviti.
Prednosti obrade kod tvrdog tokarenja
Tvrdo tokarenje postupak je koji pridonosi praktičnosti proizvodnje, ali i smanjenju troškova i vremena proizvodnje. Donosi veću produktivnost i fleksibilnost, manje troškove alatnog stroja i manju potrošnju energije.
Tvrdo tokarenje može se izvesti i suhom obradom što predstavlja izazovan proces s obzirom na to da se treba postići stabilnost u vidu izbjegavanja smetnji koje utječu na tijek procesa kao što su krutost stroja, vibracije i trošenje alata. Mnogi istraživači suglasni su kao u postupku tvrdog tokarenja formira lošija površinska hrapavost kao jedan od izazova ove metode.
Uspješnost obradnog postupka otvrdnutih materijala krije se u optimalnoj brzini rezanja.
