Obróbka CNC mosiądzu – właściwości, gatunki i dobre praktyki

Mosiądz, czyli stop miedzi i cynku, należy do najczęściej wybieranych metali kolorowych w obróbce CNC. Ceniony jest za łatwość skrawania, odporność na korozję i atrakcyjny wygląd powierzchni. Dzięki tym właściwościom znajduje zastosowanie w elementach armatury, częściach elektrycznych, komponentach precyzyjnych czy detalach dekoracyjnych.

Znaczenie mosiądzu w produkcji przemysłowej wynika nie tylko z jego właściwości użytkowych, ale także z ekonomii procesu – w wielu przypadkach pozwala on osiągnąć wysoką jakość detali przy relatywnie krótkim czasie obróbki.

W tym artykule przedstawimy właściwości mosiądzu istotne dla obróbki CNC, omówimy najczęściej spotykane gatunki tego stopu, a także podpowiemy na bazie naszego ponad 45-letniego doświadczenia, jak podejść do toczenia, frezowania, wiercenia czy gwintowania, aby uzyskać optymalne rezultaty.

Mosiądz a obróbka CNC

W obróbce CNC mosiądz wyróżnia się na tle wielu metali. Jego przewodność cieplna ogranicza ryzyko przegrzewania narzędzi, a relatywnie niska twardość sprawia, że proces przebiega płynnie. Dzięki temu możliwe jest stosowanie wysokich prędkości skrawania i osiąganie bardzo gładkich powierzchni bez dodatkowych zabiegów polerskich.

To właśnie te cechy powodują, że toczenie i frezowanie mosiądzu w technologii CNC należy do procesów szczególnie efektywnych ekonomicznie. Odpowiednio dobrane parametry skrawania pozwalają na szybkie usuwanie naddatku materiału przy zachowaniu wysokiej jakości powierzchni.

Najczęściej spotykane gatunki mosiądzu

W praktyce przemysłowej spotyka się kilka kluczowych odmian mosiądzu:

• C36000 / CW614N (mosiądz ołowiowy, free-cutting) – uważany za „złoty standard” obróbki CNC. Dodatek ołowiu sprawia, że materiał łatwo się skrawa, wiór jest krótki i dobrze łamany, a narzędzia zachowują trwałość nawet przy wysokich prędkościach.
• CW617N – mosiądz odlewniczy i kuźniczy. Jego skrawalność jest gorsza niż w przypadku CW614N, a wióry bywają dłuższe. Stosowany głównie w armaturze i elementach sanitarnych.
• ECOBRASS (C69300, CW724R) – gatunki bezołowiowe, wprowadzane w odpowiedzi na wymagania ekologiczne. Wymagają ostrzejszych narzędzi, niższych prędkości i wyższych posuwów, aby skutecznie łamać wiór. Choć trudniejsze w obróbce, są coraz częściej wybierane w przemyśle spożywczym czy medycznym.

Znajomość tych różnic pozwala uniknąć błędów i zoptymalizować proces skrawania.

Toczenie i frezowanie mosiądzu metodą CNC – co warto wiedzieć?

Toczenie mosiądzu jest jedną z podstawowych operacji w obróbce CNC tego stopu. Aby proces był stabilny i dawał wysoką jakość powierzchni, stosuje się:

• Ostre, dodatnie geometrie płytek tokarskich,
• płytki typu wiper, które poprawiają chropowatość bez spadku wydajności,
• krótkie i sztywne oprawki – długie wysięgi mogą powodować drgania, a tym samym gorszą jakość wykończenia.

Frezowanie mosiądzu również należy do bardzo efektywnych procesów, pod warunkiem odpowiedniego doboru narzędzi:

• Najlepsze efekty uzyskuje się stosując frezy z polerowanymi krawędziami, przeznaczone.
• Rekomendowana jest strategia climb milling (frezowanie przeciwbieżne), która zmniejsza powstawanie gratu na krawędziach.
• W produkcji wielkoseryjnej warto rozważyć narzędzia PCD – zapewniają długą żywotność i niemal „lustrzane” wykończenie powierzchni.

Wiercenie i gwintowanie mosiądzu

Wiercenie w mosiądzu ma specyficzną trudność – w niektórych gatunkach, zwłaszcza miękkich i plastycznych, występuje zjawisko potocznie nazywane „wciąganiem wiertła”. 

Oznacza to, że zamiast stabilnego skrawania, narzędzie jest zasysane w głąb materiału, co prowadzi do zbyt szybkiego pogłębiania otworu, utraty kontroli nad procesem, a nawet złamania wiertła.

Aby temu zapobiec, stosuje się wiertła o zmodyfikowanej geometrii – z krawędziami o zerowym lub lekko ujemnym kącie natarcia. Dzięki temu narzędzie faktycznie skrawa materiał, a nie „ciągnie” się w głąb otworu. Efekt to stabilny proces i lepsza jakość otworów.

Gwintowanie mosiądzu przebiega sprawnie, o ile narzędzia są dobrze dobrane do rodzaju otworu i stopu:

• Otwory przelotowe (przechodzące na wylot detalu) – najlepiej sprawdzają się gwintowniki typu gun tap (zwane też spiral-point), które wypychają wiór do przodu, czyli w głąb otworu, co zapobiega zapychaniu gwintu,
• Otwory ślepe (kończące się wewnątrz materiału, z dnem) – stosuje się gwintowniki spiralne, których rowki wyciągają wiór ku górze, na zewnątrz otworu,
• Mosiądze bezołowiowe – często korzystnie jest używać gwintowników formujących, które nie skrawają materiału, ale kształtują gwint plastycznie. To eliminuje problem wióra i dodatkowo wzmacnia połączenie gwintowe.

Chłodzenie i smarowanie podczas obróbki CNC mosiądzu

W przypadku gatunków ołowiowych, możliwa jest obróbka na sucho lub przy minimalnym smarowaniu (MQL). Dzięki krótkim wiórom i wysokiej przewodności cieplnej nie dochodzi do nadmiernego nagrzewania narzędzi.

Inaczej jest w przypadku stopów bezołowiowych, które charakteryzują się gorszym przewodnictwem cieplnym. W ich obróbce kluczowe jest stosowanie chłodzenia emulsją lub olejem, co znacząco wydłuża żywotność narzędzi i poprawia jakość powierzchni.

Aspekty BHP przy obróbce mosiądzu

W przypadku gatunków ołowiowych, takich jak CW614N, należy pamiętać o zagrożeniach zdrowotnych. 

Ołów obecny w stopie poprawia skrawalność, ale jednocześnie stanowi czynnik toksyczny. Pył i drobne cząstki powstające podczas obróbki mogą być wdychane lub przenoszone do organizmu przez kontakt z rękami. 

Długotrwała ekspozycja na ołów wiąże się z ryzykiem zaburzeń układu nerwowego, problemów z układem krążenia czy uszkodzeń nerek.

Dlatego w zakładach obrabiających mosiądz powinno stosować się:

• Systemy odciągu pyłów i mgły olejowej,
• czyszczenie stanowisk metodami na mokro (zamiast sprężonego powietrza),
• środki ochrony indywidualnej (maski, rękawice),
• ścisłe zasady higieny – m.in. zakaz spożywania posiłków w strefie obróbczej.

W przypadku mosiądzów bezołowiowych ryzyko to jest praktycznie wyeliminowane.

Podsumowanie

Obróbka CNC mosiądzu należy do procesów wydajnych i stosunkowo łatwych, jednak każdy gatunek materiału wymaga indywidualnego podejścia. 

Mosiądze ołowiowe zapewniają wyjątkową skrawalność, natomiast gatunki bez-ołowiowe wymagają modyfikacji parametrów i chłodzenia, ale są bezpieczniejsze środowiskowo i zdrowotnie.

Dobór odpowiednich narzędzi, parametrów skrawania i systemu chłodzenia pozwala uzyskać precyzyjne elementy o wysokiej jakości powierzchni, co czyni mosiądz jednym z kluczowych materiałów w nowoczesnej produkcji przemysłowej.