Jakie płytki do stali hartowanej: Wybór i rekomendacje 2025
Wyobraźmy sobie obróbkę materiału tak twardego, że standardowe narzędzia ulegają natychmiastowemu stępieniu – to właśnie codzienność w pracy ze stalą hartowaną, materiałem będącym kręgosłupem wielu nowoczesnych konstrukcji. Sukces w tym wymagającym zadaniu sprowadza się do wyboru właściwego narzędzia, a kluczowe pytanie brzmi: Jakie płytki do stali hartowanej sprawdzą się najlepiej? Krótko mówiąc, do obróbki tych ekstremalnie twardych materiałów absolutnie dominują płytki wykonane z CBN i zaawansowanych materiałów ceramicznych, które oferują nieosiągalną dla węglików spiekanych odporność na wysoką temperaturę i ścieranie.
| Materiał płytki | Typowy zakres twardości obrabianego materiału (HRC) | Typowa prędkość skrawania Vc (m/min) dla HRC 60 | Relatywna trwałość narzędzia (indeks) | Kluczowe zastosowanie |
|---|---|---|---|---|
| CBN (Azotek boru sześciennego) | > 45-70 | 100-300 | 8-15 | Toczenie, frezowanie, wytaczanie z wysoką prędkością i precyzją; obróbka wykończeniowa i półwykończeniowa |
| Ceramika (np. Al₂O₃ z wąsami SiC, tlenkowa) | 50-65 | 150-400 | 5-10 | Toczenie z wysoką prędkością, ale z mniejszym obciążeniem udarowym; obróbka zgrubna i półwykończeniowa stali hartowanej i żeliw utwardzonych |
| Węglik spiekany (typowy gatunek z powłoką AlTiN/TiAlN, do utwardzonej stali) | 45-55 (granicznie) | 50-100 | 1-3 | Wyjątkowe przypadki obróbki stali o niższej twardości w tym zakresie lub specyficzne operacje wymagające większej udarności; zazwyczaj nieoptymalne dla HRC > 55-60 |
Właściwości płytek skrawających kluczowe przy obróbce stali hartowanej
Obróbka stali hartowanej, materiału charakteryzującego się ekstremalną twardością, wymaga narzędzi skrawających o zupełnie innych, często unikatowych właściwościach w porównaniu do tych stosowanych przy obróbce stali miękkiej. Kluczowym parametrem jest tutaj twardość samego materiału płytki, która musi być znacząco wyższa od twardości obrabianego detalu – często sięgającej 55-65 HRC, a nawet więcej. Nie tylko twardość w temperaturze pokojowej ma znaczenie; krytyczna jest również zdolność materiału narzędziowego do utrzymania twardości i wytrzymałości na bardzo wysokie temperatury generowane w strefie skrawania. To właśnie temperatura jest największym wrogiem konwencjonalnych węglików spiekanych podczas pracy z twardą stalą, powodując ich szybkie uplastycznienie i zużycie. Materiały takie jak azotek boru sześciennego (CBN) są pod tym względem bezkonkurencyjne, zachowując swoją wyjątkową twardość nawet przy temperaturach rzędu 1000-1200°C. Ceramika, choć nieco mniej twarda od CBN, również wykazuje doskonałą stabilność termiczną i odporność na zużycie chemiczne, co czyni ją cennym materiałem w pewnych zastosowaniach obróbki twardej stali, szczególnie przy wyższych prędkościach skrawania. Wytrzymałość na zużycie ścierne, spowodowane przez twarde cząstki w obrabianym materiale, jest kolejną niezbędną cechą; płytka musi po prostu przetrwać tarcie o ten "kamień" stali hartowanej. Odporność na wykruszenia krawędzi skrawającej, czyli tak zwana udarność lub ciągliwość, odgrywa niebagatelną rolę, szczególnie w przypadku obróbki z przerywanym naskrawaniem, gdzie narzędzie jest narażone na cykliczne obciążenia i szok termiczny. Płytki CBN często zawierają spoiwa ceramiczne lub metaliczne, które wpływają na ich ciągliwość, pozwalając dostosować je do różnych warunków pracy, od obróbki ciągłej, gdzie dominuje zużycie ścierne, po obróbkę przerywaną, gdzie kluczowa jest odporność na wykruszenie. Stopień domieszkowania w płytkach CBN (zawartość czystego CBN vs spoiwo) bezpośrednio przekłada się na równowagę między twardością a udarnością. Płytki o wysokiej zawartości CBN (>80-90%) są super twarde i odporne na ścieranie przy wysokich prędkościach i niskich posuwach, idealne do wykończenia. Odmiany z niższym udziałem CBN (40-60%) i ceramicznym lub metalicznym spoiwem są bardziej ciągliwe, lepiej znoszą obciążenia dynamiczne i szoki termiczne, nadają się do obróbki zgrubnej i półwykończeniowej z większymi głębokościami skrawania i posuwami, nawet w przypadku starych maszyn o mniejszej sztywności. Różnorodność ceramicznych materiałów narzędziowych, od tlenkowych Al₂O₃, przez mieszane (Al₂O₃ + ZrO₂) po zaawansowane zbrojone wąsami węglika krzemu (Al₂O₃ + SiCw), oferuje szerokie spektrum właściwości. Ceramiki tlenkowe są kruche, ale bardzo twarde, stosowane przy ciągłej obróbce z wysoką prędkością. Ceramiki mieszane i zbrojone wąsami są znacznie bardziej wytrzymałe na pękanie termiczne i mechaniczne, lepiej radzą sobie z naskrawaniem przerywanym, choć zwykle pracują przy niższych prędkościach niż czysta ceramika tlenkowa, ale wciąż wyższych niż węgliki. Wybór konkretnego materiału płytki i jego gatunku to nie prosta sprawa, wymaga głębokiego zrozumienia zarówno obrabianego materiału, jak i specyfiki procesu. Kiedyś obróbka stali hartowanej wymagała szlifowania, procesu czasochłonnego i generującego problemy z jakością powierzchni i strefą przypalenia. Pojawienie się efektywnych narzędzi do toczenia czy frezowania hartowanej stali (Hard Turning/Hard Milling) zmieniło reguły gry. Dziś możliwe jest uzyskanie jakości powierzchni porównywalnej do szlifowania (Ra < 0.8 µm), a nawet lepszej, dzięki właściwościom płytki CBN czy zaawansowanej ceramiki, które pozwalają na bardzo precyzyjne i stabilne prowadzenie procesu. Jednym z fenomenów jest fakt, że podczas skrawania stali hartowanej przez CBN czy ceramikę, główna część energii kinetycznej zamieniana jest w ciepło w bardzo cienkiej warstwie odkształconego materiału przed ostrzem oraz na powierzchni natarcia płytki. To ciepło jest szybko odprowadzane przez wiór, a narzędzie pozostaje stosunkowo chłodne, co ogranicza jego zużycie i chroni obrabiany materiał przed przegrzaniem i zmianami struktury w warstwie wierzchniej. Trwałość narzędzia przy obróbce twardych materiałów, mierzona czasem pracy lub długością skrawania, może być dramatycznie różna w zależności od materiału płytki. Typowy czas życia węglikowej płytki przy obróbce HRC 60 to zaledwie kilka minut (np. 5-10 minut), podczas gdy płytka CBN w tych samych warunkach może pracować godzinami (np. 60-180 minut). Ta monumentalna różnica w trwałości bezpośrednio przekłada się na wydajność procesu, liczbę koniecznych wymian narzędzia i koszty produkcji. Ciekawym zjawiskiem jest również specyficzny sposób zużycia narzędzi z supertwardych materiałów. Często zużycie polega na powolnym ścieraniu powierzchni przyłożenia (VB), a nie na gwałtownym wykruszeniu, co pozwala na bardziej przewidywalne planowanie wymian narzędzi. W niektórych gatunkach CBN czy ceramiki można zaobserwować powstawanie "polerowanej" powierzchni na przyłożeniu, co świadczy o minimalnym tarciu i efektywnym odprowadzaniu ciepła. Mówiąc o właściwościach, nie sposób pominąć mikrogeometrii krawędzi skrawającej, która w przypadku obróbka twardych stali jest absolutnie kluczowa. Ostra, niezafrezowana krawędź w szybko uległaby wykruszeniu. Dlatego stosuje się zaokrąglenia (honowanie) lub fazy (chamferowanie) krawędzi, aby wzmocnić ją i rozprowadzić naprężenia, co zwiększa odporność na wykruszenie. Wielkość i kąt fazy czy promień zaokrąglenia muszą być precyzyjnie dopasowane do twardości materiału, posuwu i głębokości skrawania. Na przykład, dla bardzo twardych materiałów (HRC > 62) i niskich posuwów stosuje się zazwyczaj małe zaokrąglenia (np. 0.03-0.05 mm) lub fazy z małym kątem ujemnym. Właściwości te nie są dane raz na zawsze – postęp technologiczny nieustannie posuwa granice możliwości. Rozwijane są nowe gatunki CBN ze specjalnymi spoiwami o zwiększonej udarności, pozwalające na pracę w jeszcze trudniejszych warunkach. Powstają nowe kompozycje ceramiczne o lepszej odporności na szok termiczny i pękanie. Materiał płytki to serce procesu obróbki stali hartowanej; jego właściwości decydują o wszystkim – o tym, czy w ogóle uda się obrobić detal, z jaką precyzją, z jaką wydajnością i kosztem. Dlatego wybór odpowiedniego gatunku CBN czy ceramiki to pierwsza i najważniejsza decyzja, którą musi podjąć technolog. Niewłaściwy wybór to gwarancja szybkiego zużycia narzędzia, niskiej jakości powierzchni, niedokładności wymiarowych i w efekcie drogiego fiaska. Dobór płytki do stali hartowanej nie ogranicza się jedynie do spojrzenia w tabelę z parametrami; to sztuka balansu między twardością, odpornością na zużycie, udarnością i stabilnością termiczną, dostosowana do konkretnego przypadku użycia. Każdy materiał hartowany ma swoją specyfikę, każdy detal swoją geometrię, każda maszyna swoje ograniczenia. Wiedza o właściwościach materiałów narzędziowych to fundament, na którym buduje się efektywny proces obróbki. Bez głębokiego zrozumienia, jak te supertwarde materiały reagują na ekstremalne warunki w strefie skrawania, optymalna obróbka stali hartowanej pozostaje w sferze marzeń.Znaczenie powłok w płytkach do stali hartowanej
Choć materiały takie jak CBN i ceramika charakteryzują się wyjątkowymi właściwościami już w masie, rola powłok na płytkach skrawających przeznaczonych do obróbki stali hartowanej jest specyficzna i nieco odmienna od tej, którą obserwujemy przy obróbce stali miękkich. W przypadku węglików spiekanych do "zwykłej" stali, wielowarstwowe powłoki PVD i CVD na bazie tlenków, azotków i węglikoazotków są fundamentem ich wydajności i trwałości. Działają jak bariera chroniąca podłoże przed wysoką temperaturą i zużyciem. Przy supertwardych materiałach narzędziowych, jak CBN i większość ceramik, sytuacja wygląda inaczej. Podstawowe właściwości są inherentne materiałowi bazowemu, który jest sam w sobie ekstremalnie odporny. Nie oznacza to jednak, że powłoki są całkowicie bez znaczenia. W przypadku niektórych zaawansowanych gatunków CBN, mogą być stosowane cienkie powłoki PVD, najczęściej na bazie TiAlN lub podobnych materiałów, w celu poprawy smarności powierzchni natarcia, co może redukować gromadzenie się narostu (choć to mniejszy problem przy obróbce twardych stali niż miękkich) lub minimalizować tarcie, co w efekcie może marginalnie poprawić trwałość narzędzia w specyficznych warunkach. Jednakże, wpływ tych powłok nie jest tak dramatyczny, jak w przypadku węglików. To struktura samego materiału – wielkość ziarna CBN, rodzaj i rozmieszczenie fazy wiążącej (ceramicznej czy metalicznej) – ma największe znaczenie dla wydajności i sposobu zużycia. Warstwa wiążąca CBN może sama w sobie pełnić rolę podobną do powłoki, chroniąc twarde ziarna CBN i zapewniając spójność narzędzia. Niektóre rodzaje płytek ceramicznych, szczególnie te stosowane do obróbki żeliwa utwardzonego lub stali o niższej twardości w zakresie "hartowanym", mogą być pokryte powłokami Al₂O₃ (CVD) w celu zwiększenia odporności na zużycie i wysoką temperaturę. Powłoki te charakteryzują się dobrą odpornością na dyfuzję i reakcje chemiczne z materiałem obrabianym przy wysokich temperaturach, co może być korzystne. Warto jednak zauważyć, że same zaawansowane ceramiki, jak te zbrojone wąsami SiC, często opierają się na swojej wewnętrznej strukturze i właściwościach fizykochemicznych, nie wymagając zewnętrznych powłok w tradycyjnym rozumieniu. Ich wysoka odporność na szok termiczny i udarność wynika z budowy kompozytowej, a nie z ochronnej warstwy wierzchniej. Czasami stosuje się specjalne obróbki powierzchniowe, a nie tradycyjne powłoki, mające na celu optymalizację tarcia lub adhezji w strefie skrawania. Może to być polerowanie powierzchni, honowanie krawędzi, czy inne technologie modyfikacji wierzchniej warstwy. Rola powłok w płytki ceramiczne i CBN jest więc bardziej subtelna i często skupiona na precyzyjnym dopasowaniu właściwości do specyficznego gatunku narzędzia i przeznaczonego zastosowania. Zamiast grubych warstw ochronnych, mówimy raczej o funkcjonalizacji powierzchni lub wykorzystaniu wewnętrznych właściwości materiału złożonego (jak spoiwo w CBN czy wzmocnienia w ceramice kompozytowej). Kluczowe jest zrozumienie, że dla tych supertwardych materiałów, masa i struktura wewnętrzna są zazwyczaj bardziej krytyczne niż zewnętrzna powłoka. Istnieją jednak wyjątki od tej reguły. Nowe generacje gatunków CBN, zwłaszcza te przeznaczone do obróbki stali hartowanych w trybie zgrubnym z większymi posuwami i głębokościami, mogą posiadać powłoki. Mają one na celu nie tylko ochronę przed zużyciem ściernym, ale także zwiększenie wytrzymałości krawędzi na pękanie w warunkach dużego obciążenia mechanicznego i termicznego. To pokazuje, że granica między "materiałem masywnym" a "materiałem z powłoką" staje się płynna, a inżynieria powierzchni staje się coraz bardziej wyrafinowana, nawet dla najtwardszych narzędzi. Przy wyborze narzędzi do stali hartowanej zawsze należy szczegółowo zapoznać się ze specyfikacją producenta płytki. Producenci precyzyjnie dobierają kombinację materiału podłoża (czy to gatunek CBN, czy typ ceramiki) i ewentualnych powłok lub obróbek powierzchniowych, aby osiągnąć optymalne właściwości dla określonego zakresu twardości materiału obrabianego, rodzaju operacji i warunków skrawania. Czasem nawet subtelna zmiana w procesie osadzania powłoki lub mikrostrukturze materiału narzędziowego może mieć znaczący wpływ na jego trwałość i wydajność w tych ekstremalnie wymagających aplikacjach.Podsumowując, powłoki w przypadku płytek do stali hartowanej (CBN i ceramika) nie odgrywają tak pierwszoplanowej roli jak w węglikach do stali miękkich. Jednak specjalistyczne powłoki PVD lub Al₂O₃ mogą być stosowane w celu poprawy specyficznych właściwości, takich jak smarność, odporność na adhezję, czy minimalne zwiększenie trwałości. Znaczenie powłoki jest ściśle związane z konkretnym gatunkiem płytki i jego przeznaczeniem, a inżynieria materiałowa stale poszukuje nowych rozwiązań, również w obszarze modyfikacji powierzchni supertwardych narzędzi.
Wpływ geometrii i parametrów skrawania na obróbkę stali hartowanej
Sukces w obróbce stali hartowanej nie zależy wyłącznie od wyboru supertwardego materiału płytki; geometria krawędzi skrawającej i precyzyjnie dobrane parametry procesu odgrywają równie, a czasem nawet bardziej kluczową rolę. Niepowodzenia w obróbce CBN czy ceramiką często wynikają nie z błędów w samym narzędziu, lecz z niewłaściwego zastosowania. Optymalna geometria krawędzi skrawającej dla stali hartowanej drastycznie różni się od geometrii stosowanej dla stali miękkiej. Ostre, gładkie krawędzie tnące, które są pożądane przy obróbce materiałów plastycznych, w przypadku stali hartowanej momentalnie uległyby wykruszeniu. Zamiast tego, stosuje się specjalnie przygotowane krawędzie – fazowane lub zaokrąglone. Faza (tzw. K-land) to ścięcie krawędzi pod kątem ujemnym, zwykle od kilku do kilkunastu stopni (np. 7° do 25°), o szerokości od kilkudziesięciu mikrometrów do około 0.2-0.3 mm. Jej zadaniem jest wzmocnienie krawędzi, zwiększenie kąta przyłożenia roboczego (czyniąc go ujemnym) w początkowej fazie naskrawania wióra, co rozprowadza obciążenia i redukuje ryzyko wykruszenia. Zaokrąglenie (honowanie) krawędzi polega na utworzeniu małego promienia na wierzchołku ostrza, zazwyczaj rzędu 0.03 mm do 0.1 mm. Działa podobnie jak faza, zwiększając wytrzymałość krawędzi, ale zazwyczaj stosuje się je przy lżejszych, bardziej precyzyjnych operacjach wykończeniowych. Czasem stosuje się kombinację fazy i zaokrąglenia. Wybór konkretnej geometrii krawędzi zależy od twardości materiału, głębokości skrawania i posuwu. Generalna zasada brzmi: im twardszy materiał obrabiany, im większy posuw i głębokość skrawania, tym bardziej wzmocniona (większa faza lub zaokrąglenie) powinna być krawędź skrawająca, aby zapobiec jej pękaniu. Parametry skrawania – prędkość skrawania (Vc), posuw (f), głębokość skrawania (ap) – muszą być precyzyjnie dopasowane nie tylko do materiału płytki, ale także do materiału obrabianego, jego twardości, sztywności mocowania i maszyny. Obróbka stali hartowanej płytkami CBN często odbywa się z *bardzo wysokimi prędkościami* skrawania (nawet 200-300 m/min), *niskimi posuwami* (0.05-0.2 mm/obr) i *małymi głębokościami* (0.05-0.3 mm) w operacjach wykończeniowych. Te parametry generują wysokie temperatury, ale, jak wspomniano wcześniej, CBN doskonale sobie z nimi radzi, a ciepło skutecznie usuwa wiór. W przypadku obróbki zgrubnej CBN, np. przy usuwaniu naddatku po obróbce cieplnej, stosuje się niższe prędkości (ok. 100-150 m/min), większe posuwy (0.2-0.4 mm/obr) i głębokości (0.5-2 mm), wykorzystując bardziej ciągliwe gatunki CBN ze spoiwem. Parametry skrawania dla płytek ceramicznych są zazwyczaj inne. Ceramiki, choć świetnie radzą sobie z temperaturą, często wymagają jeszcze wyższych prędkości skrawania niż CBN (nawet do 400 m/min), ale są bardziej wrażliwe na obciążenia udarowe i mechaniczne. Dlatego często stosuje się je przy obróbce ciągłej z umiarkowanymi posuwami i głębokościami. Ceramiki zbrojone wąsami SiC są bardziej odporne na szoki i obróbkę przerywaną, pozwalając na stosowanie nieco większych posuwów i głębokości niż kruche ceramiki tlenkowe. Posuwy są zazwyczaj rzędu 0.1-0.3 mm/obr, a głębokości 0.2-1.5 mm, w zależności od gatunku i sztywności układu obróbkowego. Kluczowe jest utrzymanie stabilnego, płynnego procesu bez drgań. Drgania są śmiertelnym zagrożeniem dla kruchych materiałów narzędziowych jak ceramika i CBN, prowadząc do natychmiastowego wykruszenia krawędzi. Dlatego stan techniczny obrabiarki ma kapitalne znaczenie. Maszyny o wysokiej sztywności, z dobrymi prowadnicami, wrzecionem i sztywnym mocowaniem narzędzia są absolutnie niezbędne do efektywnej obróbki stali hartowanej. Nawet najlepsza płytka na niestabilnej maszynie szybko ulegnie zniszczeniu. Zasadą kciuka jest "im twardszy materiał narzędzia, tym bardziej sztywna musi być maszyna". Narzędziowanie – odpowiednio krótkie i sztywne oprawki narzędziowe – również wpływa na redukcję drgań. Pamiętam sytuację, gdzie prosty frez do twardych materiałów, świetnie spisujący się na nowoczesnym centrum obróbczym, na starszej maszynie potrafił złamać krawędź po kilku sekundach pracy. Analiza wykazała, że wina leżała po stronie luzów na prowadnicach, generujących mikrowy drgania niewyczuwalne gołym okiem, ale wystarczające, by zniszczyć kruchą płytkę CBN. Chłodzenie również odgrywa specyficzną rolę. W obróbce stali hartowanej płytkami CBN, często zaleca się pracę bez chłodziwa (na sucho). Obecność chłodziwa w wysokich temperaturach może prowadzić do szoków termicznych i pękania krawędzi. Ciepło jest skutecznie odprowadzane przez wiór. Wyjątkiem są niektóre operacje frezowania czy wiercenia, gdzie chłodziwo może być użyte do usuwania wiórów i utrzymania stabilnej temperatury wrzeciona, ale strumień musi być obfity i ciągły, aby uniknąć szoku termicznego. Przy obróbce ceramiką, sytuacja bywa podobna, choć niektóre ceramiki lepiej znoszą obecność chłodziwa. Zawsze należy kierować się zaleceniami producenta płytki i wziąć pod uwagę specyfikę operacji. Posuw i głębokość skrawania wpływają na wielkość i kształt wióra. W obróbce stali hartowanej wióry są zazwyczaj bardzo gorące, kruche i segmentowane. Właściwe dobranie posuwu i geometrii krawędzi pomaga w ich łamaniu i usuwaniu ze strefy skrawania. Problemy z odprowadzaniem wiórów mogą prowadzić do ich gromadzenia się, tarcia, przegrzania narzędzia i uszkodzenia obrabianej powierzchni. Optymalne parametry skrawania mają bezpośredni wpływ na trwałość narzędzia, jakość obrobionej powierzchni (chropowatość Ra i Rz) oraz dokładność wymiarową detalu. Zbyt wysoka prędkość może prowadzić do szybkiego zużycia ściernego i dyfuzji. Zbyt niski posuw lub głębokość mogą spowodować "ślizganie się" narzędzia zamiast skrawania, generując tarcie i ciepło bez efektywnego usuwania materiału, co również skraca żywotność płytki. Podsumowując, wybór płytki do stali hartowanej to dopiero początek. Prawdziwą sztuką jest dobranie odpowiedniej geometrii krawędzi (faza, zaokrąglenie) i precyzyjne ustawienie parametrów skrawania (Vc, f, ap), aby wykorzystać pełen potencjał supertwardego materiału narzędziowego, minimalizując jednocześnie ryzyko jego uszkodzenia. Tylko synergia doskonałego narzędzia, sztywnej maszyny i optymalnych parametrów pozwala na osiągnięcie wysokiej wydajności, precyzji i trwałości narzędzia w tej ekstremalnie wymagającej aplikacji, jaką jest obróbka twardych stali.Kluczowe czynniki przy wyborze płytek do różnych rodzajów stali hartowanej
Wybór optymalnych płytek skrawających do stali hartowanej to skomplikowana układanka, w której sukces zależy od analizy wielu współzależnych czynników. Nie ma jednej uniwersalnej płytki pasującej do każdej hartowanej stali w każdych warunkach. Kluczowe znaczenie ma twardość w skali HRC obrabianego materiału – jest to absolutnie podstawowy wyznacznik. Dla stali hartowanych do niższych twardości (np. 45-55 HRC), w pewnych, bardzo ograniczonych przypadkach, możliwe może być zastosowanie bardzo wytrzymałych, powlekanych węglików spiekanych o odpowiedniej geometrii, choć jest to graniczna sytuacja i ich trwałość będzie niska. Powyżej 55 HRC, a zwłaszcza powyżej 60 HRC, wybór zawęża się praktycznie do dwóch opcji: CBN lub ceramiki. Rodzaj stali hartowanej również ma znaczenie. Różne gatunki stali stopowych po hartowaniu mogą mieć nieco inną mikrostrukturę, obecność węglików stopowych czy inne właściwości, które wpływają na ścieralność i sposób oddziaływania z narzędziem. Na przykład, stale szybkotnące (HSS) hartowane do bardzo wysokiej twardości (60-65 HRC) mogą zawierać dużą ilość twardych węglików wanadu i molibdenu, które są wyjątkowo ścierne. W takich przypadkach gatunki CBN o wysokiej zawartości CBN i specjalnych spoiwach, odporne na zużycie ścierne, mogą być preferowane. Z drugiej strony, stale narzędziowe do pracy na zimno (np. D2, 1.2379) po hartowaniu do podobnej twardości mają inny skład i mikrostrukturę, co może sugerować inny gatunek CBN lub typ ceramiki jako bardziej optymalny. Kolejnym fundamentalnym czynnikiem jest wymagana jakość obrobionej powierzchni i dokładność wymiarowa. Obróbka wykończeniowa stali hartowanej często ma zastępować proces szlifowania. W takich aplikacjach kluczowe są narzędzia zdolne do uzyskania bardzo niskiej chropowatości powierzchni (Ra poniżej 0.8 µm, a czasem poniżej 0.4 µm) i ścisłych tolerancji wymiarowych. Tutaj niezastąpione okazują się płytki CBN do operacji wykańczających, często o bardzo wysokiej zawartości CBN, stosowane z małymi posuwami i głębokościami skrawania. Ich twardość i stabilność w wysokiej temperaturze pozwalają na precyzyjne prowadzenie ostrza i minimalizowanie drgań i odkształceń cieplnych. Ceramika również może być stosowana w wykończeniowych operacjach, ale często trudniej jest uzyskać nią tak niski wskaźnik chropowatości jak płytką CBN. Rodzaj operacji skrawania (toczenie, frezowanie, wytaczanie) oraz specyfika tej operacji (ciągła, przerywana, z wejściem i wyjściem z materiału) ma gigantyczny wpływ na wybór materiału płytki i jej geometrii. Toczenie zgrubne stali hartowanej z dużym naddatkiem i posuwem wymaga płytki o większej udarności, najlepiej CBN z bardziej ciągliwym spoiwem, odpornej na większe obciążenia i ewentualne wtrącenia w materiale. Toczenie wykończeniowe to domena twardszych gatunków CBN. Frezowanie, szczególnie frezowanie z wejściem w materiał (face milling, end milling), jest operacją z natury przerywaną, gdzie krawędź skrawająca wchodzi i wychodzi z materiału z dużą częstotliwością, generując cykliczne obciążenia mechaniczne i szoki termiczne. W tym przypadku konieczne są gatunki CBN lub ceramiki o zwiększonej odporności na wykruszenie, z odpowiednio wzmocnioną krawędzią. Powiem wam szczerze, że dobór płytki do frezowania hartowanej matrycy to prawdziwa sztuka – trzeba przewidzieć, jak narzędzie zareaguje na nagłe zmiany obciążenia przy wchodzeniu i wychodzeniu z już obrobionych powierzchni. Stan i możliwości obrabiarki są czynnikiem, którego nie można pominąć. Jak już wspomniałem, obróbka twardych materiałów wymaga sztywnej, stabilnej maszyny o wysokiej mocy i dynamice posuwów. Praca płytkami CBN czy ceramiką na słabej, wibrującej maszynie skończy się bardzo szybko i bardzo kosztownie. Nawet najlepsza płytka, narażona na niekontrolowane drgania, momentalnie ulegnie wykruszeniu. Maszyny przeznaczone do Hard Turning czy Hard Milling mają specjalnie wzmocnioną konstrukcję, precyzyjne prowadnice i szybkie, dokładne sterowanie. Również system mocowania narzędzia musi być bardzo sztywny. Ekonomia procesu to kolejny, bardzo prozaiczny, ale kluczowy czynnik. Płytki CBN są znacznie droższe od węglików spiekanych i często droższe od płytek ceramicznych. Jednak ich znacznie dłuższa trwałość narzędzia i możliwość osiągnięcia wysokiej wydajności i jakości bez konieczności późniejszego szlifowania mogą sprawić, że w ogólnym rozrachunku będą bardziej opłacalne. Koszt płytki musi być rozpatrywany w kontekście całkowitego kosztu procesu obróbki: czasu cyklu, kosztów wymiany narzędzi (czas postoju maszyny), kosztów obróbki dodatkowej (szlifowania), jakości detalu i braku. W przypadku produkcji wielkoseryjnej, gdzie każda minuta pracy maszyny jest cenna, a koszty jednostkowe narzędzia rozkładają się na wiele detali, droższa płytka o dużej trwałości i wydajności zazwyczaj "zwraca się" szybko. Przy produkcji jednostkowej lub małoseryjnej, gdzie koszty narzędzi jednostkowych są wysokie, a wymagania co do wydajności nieco niższe, dobór może być inny. Warto również rozważyć możliwość wykorzystania płytek wieloostrzowych z CBN, gdzie każde ostrze to segment CBN brazowany do korpusu z węglika spiekany. Po zużyciu jednego ostrza, płytkę można obrócić, wykorzystując kolejne. To pozwala zredukować koszty w porównaniu do monolitycznych płytek CBN. Jednakże, należy pamiętać o konieczności precyzyjnego ustawienia każdego ostrza, co wymaga odpowiednich narzędzi i procedur. Podsumowując, wybór optymalnych płytki do stali hartowanej jest procesem wielowymiarowym, wymagającym analizy twardości i rodzaju stali, wymagań dotyczących powierzchni i tolerancji, typu operacji, możliwości maszyny oraz kalkulacji ekonomicznej. Często konieczne są testy różnych gatunków i geometrii płytek w rzeczywistych warunkach produkcyjnych, aby znaleźć rozwiązanie, które zapewnia najlepszą równowagę między wydajnością, jakością i kosztem. Wiedza i doświadczenie technologa są nieocenione w tym procesie, pozwalając uniknąć kosztownych błędów i w pełni wykorzystać potencjał nowoczesnych supertwardych materiałów narzędziowych.Ostateczna decyzja, jakie płytki do stali hartowanej wybrać, wymaga zbilansowania twardości materiału obrabianego z odpornością na zużycie i udarnością narzędzia, dopasowania geometrii krawędzi i parametrów skrawania do specyfiki operacji, a także wzięcia pod uwagę możliwości technicznych maszyny i aspektów ekonomicznych.