19.
STT - Teorie obrábění, optimalizace řezných podmínek
1
• Obrábění je technologický proces, při němž je v podobě třísky oddělován přebytečný materiál.
• Obrábění se uskutečňuje v soustavě stroj – obrobek – nástroj
• Plocha vzniklá obrobením je obrobená plocha
• Plocha vznikající hned za břitem je řezná plocha
• Nástroj má činnou část břit, což je průsečnice roviny čela (odchází po ní tříska) a roviny hřbetu.
• Při obrábění vniká břit do materiálu obrobku a překonává napětí potřebné pro oddělení části materiálu.
• Charakter a druh namáhání je závislý na druhu materiálu a jeho mechanických vlastnostech, zejména
na poměru pevnosti v tahu a pevnosti ve smyku.
• Podle různého poměru těchto dvou veličin můžou nastat tři případy, které mají vliv na vznik třísky.
- Dosáhneme meze kluzu ve střihu a meze pevnosti ve střihu dříve než meze pevnosti v tahu.
Vzniká tříska tvářená, je soudržná, a může být plynulá, nebo článková. Je typická při obrábění
ocelí, slitin hliníku, mědi a jiných houževnatých materiálů.
- Dosáhneme meze pevnosti v tahu dříve, než meze kluzu a pevnosti ve střihu. Materiál je oddělen, aniž by byl tvářen, vzniká elementární (vytrhávaná) tříska. Typické pro obrábění
dřeva, skla, a plastů.
- Dosáhneme meze pevnosti v tahu dříve, než meze pevnosti ve střihu, ale později než meze kluzu
ve střihu, materiál je před odtržením částečně tvářen. Vzniká částečně tvářená tříska. Je
typická pro obrábění litiny, bronzů a podobných křehkých kovových materiálů.
• Plynulá tříska, je na straně čela nástroje hladká, a na vnější straně drsná, tvoří pásy, nebo se stáčí
do různých křivek.
• Článkovitá tříska, je také na straně čela hladká, na vnější straně členitá až pilovitá. Soudržnost
elementů je malá, snadno se láme.
• Elementární tříska je na straně čela drsná, na vnější straně si zachovává původní drsnost obráběné
plochy.
Kinematika obrábění
• Řezný pohyb je vzájemnýpohyb mezi obrobkem a nástrojem.
• Řezný pohyb se skládá ze dvou složek
- Hlavního řezného pohybu – shodný s hlavním pohybem stroje
- Vedlejšího řezného pohybu – převážně kolmý k hlavnímu pohybu (posuv, přísuv).
Geometrie břitu
• Má vliv na jakost obráběné plochy, na velikost řezných sil, trvanlivost břitu.
• Má-li být nástroj správně využit, je potřeba zajistit správnou geometrii břitu. Určení všech úhlů lze
provádět metodami
- početní
- grafickou
- grafickoppočetní
• Nejčastěji se používá grafickopočetní, je rychlá a dostatečně přesná.
19.
STT - Teorie obrábění, optimalizace řezných podmínek
O
2
R
M
N
P
L
Břitový diagram čela
• Z bodu O vedeme přímku pod úhlem nastavení hlavního ostří κ (kapa) pro kladný úhel III. kvadrant.
• Na tuto přímku naneseme vzdálenost cotg λ – úhel sklonu ostří a vyznačíme bod L.
• Z bodu O vztyčíme kolmici k přímce OL a na tuto naneseme cotg γ úhel čela a vyznačíme bod N .
• Spojíme body L a N přímkou, která protne základní prímku v bodě, který označíme R
• Z přímky LR vedeme kolmici do bodu O délka této úsečky OM udáva cotg γmax – maximální úhel
čela.
• Úsečka OR udává cotg γ1 – boční úhel čela
• Úsečka OP udává cotg γ2 – zadní úhel čela
• Úhel ORL udává úhel základní přímky roviny čela s boční rovinou
• Břitové diagramy slouží k nastavení nástroje při broušení, stačí k tomu pouze nastavení ve dvou
směrech, zatímco bez znalosti břitových diagramů je nutno nastavovat nástroj ve třech rovinách
(málo pevné uchycení – tři klouby).
materiál nástrojů
• Nástroj je součást, která je hodně namáhaná, a na její kvalitě závisí proces obrábění, proto je nutno
dbát na její materiálové provedení.
• Na materiál se kladou tyto nároky
- Tvrdost
- Pevnost
- Houževnatost
- Odolnost proti otěru
- Tepelná odolnost
• K výrobě využíváme:
- Nástrojové oceli (legované, nelegované, rychlořezné)
- Slinuté karbidy, keramické destičky, technické diamanty (pouze břit, tělo z konstrukční oceli)
Plastické deformace při tvorbě třísky
• Rozeznáváme tři oblasti vzniku plastických deformací:
19.
STT - Teorie obrábění, optimalizace řezných podmínek
3
- oblast primárních deformací leží v odřezávané vrstvě materiálu.
- oblast sekundárních deformací je styková plocha, mezi čelem nástroje a třísky.
- oblast plastických deformací obrobené plochy
• Vlivem plastických deformací jsou rozměry průřezu třísky vždy větší, než rozměr průřezu obráběného
materiálu, a délka třísky je kratší, než dráha nástroje, tomu se říká pěchování třísky. Poměr
průřezu třísky a průřezu obráběného materiálu se nazývá součinitel pěchování třísky.
• Objemový součinitel třísky je poměr objemu, který třísky zaujímají, k poměru, který zaujímal materiál před obráběním. Na tento součinitel má vliv geometrie břitu, mechanické vlastnosti
materiálu a řezné podmínky.
• Při nevhodných podmínkách mohou třísky zaujímat velký prostor, snaha je tomuto zabránit, zejména
u automatizovaných strojů, vznikají problémy s odvodem třísek a s čištěním stroje. Pro toto můžeme
provést tato opatření:
- změnit geometrii břitu
- volit jiný materiál tvořící drobivou třísku ( obsah síry až 0,3 %)
- změnit řezné podmínky
- použít utvařeče třísek. (U nástrojů s vyměnitelnými destičkami se používají buď příložné utvařeče, nebo jsou již destičky vhodně tvarovány (různé prolisy, žlábky). U nástrojů se záporným
úhlem čela se utvařeče v podstatě nepoužívají, jelikož tříska je intenzivně tvářena.)
Tvorba nárustku
• Vlivem vysokých tlaků a teplot v místě styku čela nástroje s třískou dochází k navařování části
materiálu na čelo nástroje. Tzv. nárustek , který roste (přibývají vrstvy) a mění tak geometrii
nástroje. Nárustek je velmi tvrdý asi 2 ÷ 5x než obráběný materiál. Při porušení rovnováhy sil
působících na nárustek dojde k utržení jeho části, tento jev se neustále opakuje. Celý nárustek se
neutrhne, a když zzak i s částí ostří.
• Tvorba nárustku u ocelí je nejintenzivnější při teplotě třísky kolem 300 ÷ 400◦ C nad 600◦ C se
nárustek netvoří.
• Tvorba nárustku je také omezena v prostředí, které obsahuje maziva (chladicí emulze).
• I když stabilní část nárustku chrání břit před otěrem, bývá často opotřebení nástroje vyšší následkem
vylamování ostří.Nárustek má negativní vliv na jakost obrobené plochy
Zpevňování obrobené plochy
• Protožeostří nástroje není dokonalí hrana, ale zaoblená plocha, je vrstva materiálu stlačována a plasticky tvářena. Po přechodu břitu stlačený materiál vystoupí o část pružných deformací.
• Zpevněná vrstva vzniká pouze u plastických materiálů, se sklonem ke zpevnění.
• Hloubka a intenzita zpevnění je závislá na poloměru ostří, na úhlu čela, tloušťce odřezávané vrstvy
a řezných podmínkách.
• Je-lizpevněná vrstva dokonale soudržná se zákl. materiálem, má příznivý vliv na mechanické opotřebení obrobené plochy a zvyšuje její odolnost proti korozi.
• (Zpevnění povrchové vrstvy není vhodné před dalším obráběním, ale při soustružení načisto ano,
proto se také při soustružení načisto používají nože se zaoblenými špičkami.)
Drsnost povrchu
• Je určena:
- Geometrií nástroje (ostrá špička, zaoblená špička)
- Velikostí posuvu (má největší vliv)
19.
STT - Teorie obrábění, optimalizace řezných podmínek
4
- Velikostí řezné rychlosti (při malé řezné rychlosti větší drsnost – tvorba nárustků)
- Na tuhosti stroj–obrobek–nástroj (chvění – špatný vliv)
- Na řezném prostředí (zamezení tvorby nárustku při malých řezných rychlostech – obrábění na
čisto)
Řezný odpor
• Je poměr složky řezné síly a plochy odřezávaného materiálu
p=
F
S
S =h·s
p . . . řezný odpor F . . . složka řezné síly S . . . plocha odřezávaného materiálu h . . . hloubka řezu s . . .
posuv
• Řezný odpor je závislý na mnoha činitelích.
- na pevnosti materiálu
- na tvrdosti materiálu
- na úhlu hřbetu
- na úhlu nastavení nástroje . . .
• Hodnoty řezného odporu jsou v tabulkách.
• Ze znalosti řezného odporu můžeme vypočítat, řeznou sílu a z ní vykonávanou práci, a potřebný
výkon stroje.
Stanovení optimálních řezných podmínek
• Přihrubování vycházíme z maximální možné hloubky odebíraného materiálu. Je-li nutné přídavek
na hrubování odebírat na dva záběry, je vhodnější odebrat na první záběr maximum a na druhý
záběr zbytek.
• Po stanovení hloubky řezu, se určí rychlost posuvu (maximální) jeho velikost je omezena tuhostí
stroj–obrobek–nástroj, maximálním kroutícím momentem a drsností obrobené plochy (je vázána na
přídavek pro obrábění načisto).
• Po stanovení hloubky řezu a posuvu vypočteme řeznou rychlost pro požadovanou trvanlivost ostří
nástroje. Vzorce a ostatní konstanty v tabulkách, nebo normativech.
• Pro obrábění načisto je postup podobný, přídavek na obrábění se odebírá pokud možno najednou
⇒ hloubka řezu, posuv se volí v závislosti na jakosti obrobené plochy (drsnost).
• V praxi se nejvíce využívá k určování normativů, které jsou vypracovány pro jednotlivé druhy
obrábění.
Download

19. STT - Teorie obrábění, optimalizace řezných podmínek 1 - X-ZIL