Rodzaje narzędzi skrawających dzielą się przede wszystkim według sposobu obróbki (noże tokarskie, frezy, wiertła, gwintowniki i inne) oraz według konstrukcji (monolityczne, z ostrzami lutowanymi, z wymiennymi płytkami). Każde narzędzie składa się z części roboczej, chwytowej i łączącej. Geometria ostrza klinowego – kąt natarcia, przyłożenia i ostrza – bezpośrednio wpływa na jakość obróbki i trwałość narzędzia. Dobór systemu mocowania (SK, HSK, ER, WELDON) zależy od rodzaju obrabiarki i wymagań dokładności.

Klasyfikacja narzędzi skrawających – główne podziały

Narzędzia skrawające klasyfikuje się według kilku kryteriów: sposobu obróbki, konstrukcji, etapu obróbki oraz sposobu kształtowania powierzchni. Każdy z tych podziałów pomaga dobrać właściwe narzędzie do konkretnej operacji i obrabiarki.

Podział według sposobu obróbki

To najbardziej praktyczny podział, z którym spotykasz się na co dzień w warsztacie i narzędziowni.

  • Noże tokarskie i strugarskie – służą do toczenia wałków, otworów i powierzchni kształtowych. Dostępne jako noże zewnętrzne, wytaczaki (do otworów) i noże kształtowe.
  • Frezy – narzędzia wieloostrzowe do obróbki powierzchni płaskich, rowków i kieszeni. Wyróżniamy frezy walcowe, walcowo-czołowe, tarczowe, kątowe i trzpieniowe.
  • Wiertła – do wykonywania otworów w litych materiałach. Najczęściej stosowane są wiertła kręte; do obróbki precyzyjnej – wiertła z płytkami wymiennymi.
  • Rozwiertaki – do precyzyjnego wykańczania otworów po wierceniu, zapewniają wysoką dokładność wymiaru i jakości powierzchni.
  • Gwintowniki i narzynki – do nacinania gwintów wewnętrznych (gwintowniki) i zewnętrznych (narzynki). Gwintowniki maszynowe są standardem w produkcji seryjnej.
  • Głowice gwinciarskie – stosowane do nacinania gwintów zewnętrznych na tokarkach CNC i konwencjonalnych.
  • Przeciągacze i przepychacze – wieloostrzowe narzędzia do kształtowania otworów i rowków w jednym przejściu; wysoka wydajność w produkcji seryjnej.
  • Piły tarczowe i taśmowe – do cięcia materiałów na wymiar.
  • Ściernice – narzędzia ścierne stosowane w szlifowaniu metali, zapewniające najwyższą dokładność i gładkość powierzchni.

Podział według etapu obróbki

Narzędzia skrawające dzielą się na zdzieraki i wykańczaki – różnią się geometrią ostrza i przeznaczeniem.

  • Zdzieraki – przeznaczone do obróbki zgrubnej. Usuwają duży naddatek materiału przy mniejszej dokładności wymiarowej. Mają wzmocnione ostrze odporne na duże siły skrawania.
  • Wykańczaki – stosowane w obróbce wykańczającej. Pracują z małym naddatkiem i osiągają wysoką jakość powierzchni oraz dokładność wymiarową.

Podział według sposobu kształtowania powierzchni

Ze względu na sposób kształtowania powierzchni wyróżnia się trzy grupy narzędzi.

  • Narzędzia zwykłe – kształtują powierzchnię punkt po punkcie podczas ruchu roboczego (np. nóż tokarski).
  • Narzędzia kształtowe – profil ostrza bezpośrednio odwzorowuje kształt gotowego elementu (np. nóż kształtowy, frez kształtowy). Jedno przejście daje gotowy profil.
  • Narzędzia obwiedniowe – kształt detalu powstaje jako obwiednia kolejnych pozycji ostrza względem przedmiotu. Przykład: frez modułowy do kół zębatych, głowica wytaczarska.

Budowa narzędzia skrawającego

Każde narzędzie skrawające składa się z trzech głównych części: roboczej, chwytowej i łączącej. Znajomość tej budowy ułatwia dobór narzędzia i jego prawidłowe mocowanie.

Część robocza – ostrze klinowe

Część robocza zawiera ostrze klinowe, które wykonuje właściwą pracę skrawania. Składa się z:

  • powierzchni natarcia – po niej spływa wiór. jej kąt (kąt natarcia) wpływa na siły skrawania i jakość powierzchni,
  • powierzchni przyłożenia – przylega do obrabianego materiału; kąt przyłożenia zapobiega tarciu narzędzia o przedmiot,
  • kąta ostrza – zawarty między powierzchnią natarcia a przyłożenia; decyduje o wytrzymałości ostrza.

Suma kąta natarcia, przyłożenia i ostrza zawsze wynosi 90°. Duży kąt natarcia zmniejsza siły skrawania, ale osłabia ostrze. Mały kąt natarcia wzmacnia ostrze, ale zwiększa opory skrawania. Proporcje dobiera się do rodzaju materiału i wymaganej jakości powierzchni.

Część chwytowa

Część chwytowa służy do mocowania narzędzia w uchwycie obrabiarki lub oprawce. Jej kształt i wymiary muszą być zgodne z systemem mocowania maszyny. Może mieć postać chwytu walcowego, stożkowego lub prostokątnego (w nożach tokarskich).

Część łącząca

Część łącząca występuje głównie w narzędziach trzpieniowych (np. frezach trzpieniowych, wiertłach długich). Łączy część roboczą z chwytem i przenosi moment skrawania oraz siły osiowe.

Podział według konstrukcji narzędzia

Klasyfikacja narzędzi skrawających według konstrukcji obejmuje trzy grupy: narzędzia monolityczne, z ostrzami nierozłącznymi i z wymiennymi płytkami skrawającymi.

Narzędzia monolityczne

W narzędziach monolitycznych cała część robocza wykonana jest z jednego materiału. To rozwiązanie typowe dla wierteł krętych, małych frezów trzpieniowych i gwintowników. Zaletą jest wysoka precyzja geometrii ostrza i sztywność; wadą – konieczność ostrzenia lub wymiany całego narzędzia po zużyciu. W przypadku narzędzi standardowych dostępnych katalogowo, narzędzia monolityczne dominują w małych średnicach.

Narzędzia z ostrzami lutowanymi lub zgrzewanymi

W tej grupie ostrza z twardego materiału (np. węglika spiekanego) są trwale połączone z korpusem ze stali konstrukcyjnej. Połączenie jest nierozłączne – po zużyciu ostrze można tylko ponownie naostrzyć, a nie wymienić. Przykład: noże tokarskie z nakładkami z węglików spiekanych, wiertła do betonu z ostrzami lutowanymi.

Narzędzia z wymiennymi płytkami skrawającymi

To obecnie dominujące rozwiązanie w przemysłowej obróbce skrawaniem. Korpus narzędzia wykonany jest ze stali, a płytki skrawające mocuje się mechanicznie (śrubą, dźwignią lub klinkiem). Po stępieniu płytki obraca się ją na kolejną krawędź skrawającą lub wymienia – bez demontażu narzędzia z obrabiarki. Skraca to przestoje i obniża koszty eksploatacji. Stosowane szeroko w nożach tokarskich, frezach i wiertłach do dużych średnic.

Przegląd najważniejszych rodzajów narzędzi – budowa i zastosowania

Noże tokarskie – rodzaje i zastosowania

Noże tokarskie to podstawowe narzędzia do toczenia CNC i toczenia konwencjonalnego. Dzieli się je na noże do toczenia zewnętrznego (obróbka powierzchni walcowych), wytaczaki (obróbka otworów) oraz noże kształtowe (toczenie rowków, podcięć i profili). W nowoczesnej produkcji dominują noże z wymiennymi płytkami, które zapewniają powtarzalność geometrii i szybką wymianę.

Frezy – podział i zastosowanie

Frezy to wieloostrzowe narzędzia obrotowe do frezowania CNC i frezowania konwencjonalnego.

  • Frezy walcowe – do obróbki powierzchni płaskich równoległych do osi narzędzia. Ostrza rozmieszczone na powierzchni walcowej.
  • Frezy walcowo-czołowe – najczęściej stosowane w praktyce; obrabiają powierzchnie płaskie i boczne jednocześnie. Idealne do frezowania rowków i kieszeni.
  • Frezy tarczowe – do frezowania wąskich rowków i cięcia.
  • Frezy kątowe – do obróbki powierzchni ukośnych, rowków jaskółczego ogona i faz.
  • Frezy trzpieniowe – do obróbki kieszeni, rowków i profili 3D w produkcji form i matryc.

Wiertła – typy i zastosowania

Wiertła kręte to najszerzej stosowane narzędzia skrawające do wykonywania otworów w litych materiałach. Spiralne rowki wiórowe odprowadzają wiór z otworu i doprowadzają chłodziwo do strefy skrawania. Wiertła z wymiennymi płytkami stosuje się do otworów o większych średnicach – korpus jest wielokrotnego użytku, a płytka podlega wymianie.

Rozwiertaki, gwintowniki i narzędzia specjalne

Rozwiertaki służą do precyzyjnego wykańczania otworów – zapewniają tolerancję IT6–IT7 i niską chropowatość Ra. Gwintowniki maszynowe do nacinania gwintów wewnętrznych w produkcji seryjnej muszą być dobrane do materiału i rodzaju gwintu (metryczny, calowy, rurowy). W przypadku operacji wymagających połączenia kilku etapów w jednym przejściu, stosuje się produkcję narzędzi specjalnych – dedykowanych pod konkretny detal lub operację.

Narzędzia skrawające w narzędziowniach precyzyjnych

W narzędziowniach precyzyjnych, gdzie wykonuje się produkcję części jednostkowych i prototypy, najczęściej stosuje się frezy trzpieniowe monolityczne z węglika spiekanego, wiertła kręte w szerokim zakresie średnic, rozwiertaki do precyzyjnych otworów oraz gwintowniki ręczne i maszynowe. Maszyny CNC wymagają narzędzi o powtarzalnej geometrii i precyzyjnych chwytach (HSK, ER), podczas gdy obrabiarki konwencjonalne często pracują z narzędziami o prostszych mocowaniach. W produkcji seryjnej dominują narzędzia z wymiennymi płytkami oraz narzędzia specjalne, które skracają czas cyklu przez łączenie kilku operacji w jednym przejściu. Precyzja gotowych wyrobów jest weryfikowana przy użyciu odpowiednich przyrządów pomiarowych.

Najczęściej zadawane pytania

Czym różni się narzędzie z ostrzami lutowanymi od narzędzia z wymiennymi płytkami skrawającymi?

W narzędziu z ostrzami lutowanymi twarde ostrze jest trwale połączone z korpusem – po zużyciu można je tylko naostrzyć. W narzędziu z wymiennymi płytkami ostrze mocowane jest mechanicznie i można je obrócić lub wymienić bez demontażu narzędzia z obrabiarki. Narzędzia z wymiennymi płytkami skracają przestoje i są opłacalne w produkcji seryjnej, natomiast ostrza lutowane stosuje się tam, gdzie geometria narzędzia jest niestandardowa lub średnica zbyt mała na mechaniczne mocowanie płytki.

Jakie systemy mocowania narzędzi skrawających stosuje się w obrabiarkach i czym się różnią?

Cztery główne systemy to SK, HSK, WELDON i ER. SK (SK30, SK40, SK50) to standardowe stożki ISO – powszechne, ale mniej precyzyjne przy wysokich obrotach. HSK zapewnia dwustronny styk i wysoką powtarzalność pozycji – preferowany w szybkościowej obróbce CNC. WELDON to mocowanie boczne śrubą dociskową do frezów trzpieniowych – pewne przy dużych siłach. Tuleje ER są uniwersalne i obejmują szeroki zakres średnic narzędzi w jednym rozmiarze oprawki.

Co to jest narzędzie obwiedniowe i w jakich operacjach się je stosuje?

Narzędzie obwiedniowe kształtuje powierzchnię detalu jako obwiednię kolejnych pozycji ostrza podczas ruchu narzędzia względem przedmiotu. Oznacza to, że żadna pojedyncza krawędź narzędzia nie odwzorowuje gotowego profilu – powstaje on dopiero z połączenia wszystkich śladów ostrza. Typowe zastosowania to frezowanie kół zębatych frezem modułowym, obróbka gwintów i niektóre operacje wytaczania.

Jak geometria ostrza klinowego wpływa na proces skrawania?

Geometria ostrza klinowego – kąt natarcia, przyłożenia i ostrza – decyduje o sile skrawania, jakości powierzchni i trwałości narzędzia. Zwiększenie kąta natarcia zmniejsza siły skrawania i poprawia jakość powierzchni, ale osłabia ostrze. Kąt przyłożenia zapobiega tarciu powierzchni przyłożenia o obrabiany materiał – zbyt mały powoduje przegrzewanie, zbyt duży osłabia ostrze. Kąt ostrza musi być wystarczająco duży, aby krawędź skrawająca wytrzymała siły skrawania.

Jakie narzędzia skrawające są najczęściej stosowane w narzędziowniach precyzyjnych?

W narzędziowniach precyzyjnych najczęściej stosuje się frezy trzpieniowe monolityczne z węglika spiekanego (do obróbki form i profili 3D), wiertła kręte w szerokim zakresie średnic, rozwiertaki maszynowe do precyzyjnych otworów oraz gwintowniki maszynowe. Mocowanie realizowane jest najczęściej przez tuleje zaciskowe ER lub oprawki HSK, które zapewniają wymaganą powtarzalność pozycji narzędzia.

Paweł FilarczykLinkedIn