Obrábění litiny se zpravidla nepovažuje za problematické. Tento předpoklad je částečně způsoben vyšším obsahem grafitu v porovnání s ocelí. Grafit má za následek, že jsou třísky křehké a krátké. Navíc má grafit schopnost zamezovat tření a tím přispívá k „mazání” řezné hrany. Další jeho vlastností je pohlcování vibrací což zlepšuje stabilitu obrábění. I když lze výše uvedené vlastnosti považovat za velké výhody, musíme problematiku obrábění litiny chápat v širších souvislostech.
Jak již vyplývá z názvu, litina je především určena pro odlitky. Obrobení litinového obrobku zpravidla nejdříve vyžaduje odstranění nejednotných a proměnlivých přídavků. Kůra takového dílce může obsahovat například vměstky písku, různé boule, tepelné trhliny a další vady, které negativně ovlivňují řezné nástroje. Nevýhodou při obrábění litiny je i obsah SiC, který působí na břit velice abrazivně. Aby byla zajištěna vysoká produktivita, musí mít řezné nástroje dobrou odolnost proti opotřebení. Rovněž stojí za zmínku, že termín „litina“ se může ve skutečnosti odkazovat na různé typy slitin železa, u nichž se obrobitelnost může výrazně lišit. To může následně vést k nesprávnému výběru řezných nástrojů a nesprávné definici řezných podmínek.
Existuje několik typů litiny. Šedá, nodulární a temperovaná litina tvoří, v souladu s normou ISO 513, skupinu materiálů ISO K (červená identifikační barva). Oproti tomu kalená a odlévaná tvrzená litina náleží do skupiny materiálů ISO H (šedá identifikační barva). Tato specifikace dává výrobcům jasné pokyny ohledně použití řezných nástrojů. Určuje vhodný řezný materiál nástroje, řeznou geometrii a volbu vhodných řezných podmínek.
Obrábění litiny ISO K není obvykle pro výrobce větším problémem. Například feritická šedá litina je snadno obrobitelný materiál. Avšak obrábění tvrzené litiny ISO H je obtížnější. Přestože se jedná o velmi podobné podmínky jako při obrábění kalených ocelí, vyžadují specifické vlastnosti tohoto materiálu vhodná řešení od výrobců obráběcích nástrojů. Kromě toho některé typy litiny vykazují určitou dualitu ve své obrobitelnosti a zdůrazňují širokou a různorodou definici pojmu „litina“.
Například obrobitelnost austenitické litiny (Ni-resist) lze porovnat s šedou litinou. Požadovaná řezná geometrie se však zdá být vhodnější jako pro austenitickou nerez ocel. Obrobky z izotermicky kalené tvárné litiny (ADI) jsou dodávány v různém stavu s různou úrovní tvrdosti a mají vliv na výběr správných řezných nástrojů. Obrobitelnost ADI litiny je před kalením dobrá a je podobná obrábění vysoce legované oceli. Pokud je však tento typ litiny obráběn ve stavu vysoké tvrdosti, je nutné použít nástroje určené pro materiálovou skupinu ISO H. Co je to ADI litina? Izotermicky kalená tvárná litina (ADI) je moderní materiál, který se rozšiřuje v odvětvích, jako těžká nákladní vozidla, železniční doprava, hornictví, zemědělství a lehká vozidla. Nabízí kombinaci vynikajících mechanických vlastností, jako je poměr vysoké pevnosti k hmotnosti, díky kterému se vyplatí ekonomicky nahradit ocelové výkovky a svařence. ADI komponenty jsou levnější o 30 % než hliníkové, při tom jsou 3 × silnější než hliník. Díky hustotě 2,5 × vyšší než hliník bude díl z ADI litiny při stejné pevnosti lehčí než hliníkový díl. Odlitek z ADI může mít složité tvary.
Obrábění tvrzené litiny ISO H je výzvou. Obrábění litiny s tvrdostí 400–440 HB je pro výrobce obvykle menším problémem. Situace se však radikálně mění, jedná-li se o bílou litinu s vysokým obsahem chromu. Chromové litiny se vyznačují velmi vysokou tvrdostí a odolností proti opotřebení. Obecná tvrdost bývá kolem 52–54 HRC, ale u tenkostěnných obrobků může dosahovat tvrdost až 60 HRC a více. Taková tvrdost v kombinaci s vysokým obsahem chromu činí obrábění extrémně obtížným a výrazně snižuje životnost nástroje.
Tabulka 1 ukazuje průměrné hodnocení obrobitelnosti pro různé typy litiny. Výchozím materiálem pro porovnání je perlitická šedá litina, která má hodnocení obrobitelnosti 100 %.

Tabulka 1
Hodnocení obrobitelnosti litiny (průměrná data)

Materiál	Stav	ISCAR mat. skupina*	Obrobitelnost v %
Šedá	Feritická	15	130
litina (GCI)	Perlitická	16	100
Nodulární	Feriticko-perlitická	17	75
litina (NCI)	Perlitická	18	70
Temperovaná	Feritická	19	115
litina (MCI)	Perlitická	20	93
Vermikulární litina (CGI)		~17	80
Izotermicky	Před kalením	~10	80
kalená litina (ADI)	Kaleno	41	35
Austenitická litina (Ni-resist)			90
Odlévaná tvrzená litina	HB 400…440	40	50
Kalená litina	HB 550…600	41	25

* Mat. skupina ISCAR podle normy VDI 3323


Výběr nejvhodnějšího řezného nástroje pro obrábění litiny by měl být založen na jednoznačném označení typu litiny a její tvrdosti. Bez těchto znalostí není možné zvolit nejvhodnější nástroj. Výrobci řezných nástrojů vyvíjejí značné úsilí, aby našli nejúčinnější řešení pro obrábění litiny, s přihlédnutím k rozmanitosti typů litiny. Mezi hlavní zpracovatele litiny patří automobilový průmysl, dále výrobci forem a zápustek, těžký průmysl a výrobci obráběcích strojů. Všichni tito zpracovatelé pochopitelně kladou stále vyšší nároky na výrobce nástrojů a očekávají od nich i nárůst životnosti. Velkou část produktové řady ISCAR tvoří právě nástroje pro obrábění litiny. ISCAR uvedl na trh řadu nástrojů a řezných materiálů určených pro obrábění tohoto oblíbeného materiálu. Některé z těchto nástrojů byly konstruovány s ohledem na požadavky trhu a v úzké spolupráci s výrobci a jedině tak bylo nalezeno vhodné nástrojové řešení jejich potřeb.

Na pevných základech
Výše zmíněná, těžko obrobitelná, litina s vysokým obsahem chromu tvoří vážné bariéry pro dosažení uspokojivé produktivity při jejím obrábění. Řezný nástroj je totiž vystaven vysokému mechanickému a tepelnému zatížení. Při frézovacích operacích se za použití slinutých karbidů řezná rychlost pohybuje zpravidla mezi 40‒50 m/min. To je velmi nízká hodnota a o produktivitě nemůže být ani řeč. Tvorba intenzivního tepla často nutí výrobce používat chladicí emulzi. V důsledku toho však velmi často dochází k tepelným šokům na břitu nástroje, což mu výrazně zkracuje životnost.
ISCAR speciálně pro tyto účely vyvinul jakost karbidu DT7150. Jedná se o tzv. „DO-TEC“ karbid, který má houževnatý substrát s dvojitým MTCVD Al2O3 a TiAlN PVD povlakem a kombinuje procesy povlakování CVD a PVD při středních teplotách. Díky extrémně vysoké odolnosti proti opotřebení a vyštipování se stává karbid DT7150 velmi účinným řezným materiálem pro obrábění tvrzené litiny.
Významnou změnu produktivity lze dosáhnout při použití kubického nitridu boru (CBN), který umožňuje značné zvýšení řezné rychlosti. S CBN lze při obrábění výše zmiňované, problematické, tvrzené litiny použít dva až pětkrát vyšší hodnotu řezné rychlosti ve srovnání se slinutým karbidem. Vysoce výkonné frézy ISCAR s tangenciálně upnutými destičkami s pájeným CBN břitem jsou velmi oblíbené a hojně používané v automobilovém průmyslu. Pro aplikace soustružení tvrzené litiny rozšířila firma ISCAR svůj sortiment o ISO destičky s pájeným CBN břitem pro nepřerušovaný i přerušovaný řez (viz obr. 1).
Při obrábění materiálů ze skupiny ISO K (šedá, nodulární a tvárná litina) při středně těžkých podmínkách vykazovaly keramické nástroje dobré výsledky. Obvodově broušené tangenciálně upnuté frézovací destičky TANGMILL, vyrobené z keramiky třídy IS8 (na bázi nitridu křemíku – Si3N4), umožňují až trojnásobné zvýšení řezné rychlosti a poskytují vynikající drsnost obrobených ploch. Při operacích soustružení lze pomocí keramických destiček z nitridu křemíku s CVD povlakem dosáhnout až pětinásobné hodnoty řezné rychlosti, a to i pro hrubovací operace.

Role geometrie
Řezná geometrie a úprava řezné hrany jsou rozhodující pro výkon nástroje. Existuje několik typů úprav řezné hrany: ostrá, zaoblená, s fazetkou atd. Přestože se výběr požadované úpravy řezné hrany může jevit jako jednoduchý úkol, není to tak snadné. Jaká šířka nebo úhel zkosení bude nejvhodnější? Jak zajistit definovaný úhel při výrobě nástroje? Tyto otázky jsou zvláště důležité při použití keramických nebo CBN destiček. Odpovědi se neobejdou bez patřičných odborných dovedností a zkušeností. Konstruktéři dnešní doby jsou však vybaveni výkonným konstrukčním softwarem (CAD) a dalšími nástroji, které umožňují počítačovou simulaci tvorby třísky a díky tomu je možné navrhnout optimální geometrii břitu a utvařeče. Tyto moderní softwarové nástroje výrazně zkracují čas potřebný pro vývoj vhodné geometrie břitu a jsou nedílnou součástí při konstrukci úspěšného nástroje.
Dobrým příkladem optimální úpravy řezné hrany v kombinaci s vhodným karbidem pro obrábění litiny je TOP-GRIP zapichovací destička TGMA. Tato destička byla uvedena na trh v nedávné době a rozšířila tak nástrojovou řadu TOP-GRIP od firmy ISCAR. Destička má na čele a na bocích fazetku pro zvýšení pevnosti břitu a prodloužení životnosti (viz obr. 2). V tomto konkrétním případě hrálo počítačové modelování klíčovou roli při optimalizaci geometrie hran. Destička je vyrobena z jakosti karbidu IC5010 a je opatřena CVD povlakem, který byl vyvinut speciálně pro zapichování litiny.

Superdokončovací nástroj
V nedávné době také uvedla na trh firma ISCAR nové produkty z marketingové kampaně s názvem LOGIQ. Ta mimo jiné zahrnuje čelní frézy TANGFIN s tangenciálními destičkami určené pro frézování čelních ploch s vysoce kvalitním povrchem (viz obr. 3), o které mají výrobci litinových dílců velký zájem. Tangenciálně upnuté destičky jsou v tělese frézy TANGFIN uloženy tak, že každá destička odebírá malý průřez třísky a to jak v radiálním tak i axiálním směru. Takovýto koncept frézy, spolu s tuhým tangenciálním upnutím a dlouhým hladicím břitem destičky, zaručuje velmi dobrou drsnost obrobených ploch s hodnotou Ra až 0,1 μ.

Řešení na míru
Automobilový průmysl je jedním z největších výrobců litinových dílců. Ve snaze snížit náklady na kus v hromadné výrobě automobilových komponentů vyvinuli výrobci řezných nástrojů speciální nástroje tak říkajíc „šité na míru”, které jsou schopné provádět specifické obráběcí operace s maximální produktivitou a vedou ke zkrácení neproduktivní složky času jednotlivého obráběcího cyklu.
Vynikající příklad nástroje na míru je kombinovaný nástroj (viz obr. 4) pro obrábění těhlice. ISCAR vyvinul toto nástrojové řešení jako součást projektu na klíč pro jednoho z největších výrobců automobilů. Sdružený nástroj provádí několik operací: zhotovení vnitřních závitů pro připevnění krytu brzdového kotouče, frézování dvou drážek (pro pojistný kroužek a těsnění) kruhovou interpolací a frézování vnější čelní plochy. Nástroj je osazen radiálně a tangenciálně upnutými destičkami a závitníkem s plovoucím mechanizmem, kompenzujícím nesouosost mezi závitníkem a obrobkem. Nástroj je vyroben v přísné lineární rozměrové toleranci a je tak vhodný pro použití ve vícevřetenových strojích.
Z výše uvedeného je patrné, že obrábění litiny není tak jednoduchá záležitost, jak se někdy mylně výrobci domnívají. Pochopení rozmanitosti tohoto materiálu a dodržování striktních pravidel pro volbu správného řezného nástroje zajistí jeho maximální účinnost v procesu obrábění.

obr. 1


obr. 2


obr. 3


obr. 4