Témata
Reklama

Javy pri vrtaní nehrdzavejúcich austenitických ocelí

Cieľom tohoto článku je dokumentovať výsledky experimentálnych meraní pri vŕtaní nehrdzavejúcej austenitickej ocele 17241, ktoré boli zamerané na opotrebovanie rezných nástrojov, tvorenie triesky a doporučenie voľby rezného nástroja pre výrobu otvorov.

Predpokladom pre ekonomické využitie obrábacieho procesu je optimálny priebeh procesov obrábania, a to znamená využívanie optimálnych pracovných podmienok. Pri voľbe rezných podmienok obrábania rôznych materiálov treba vychádzať z charakteristiky zohľadňujúcej materiál a rezné podmienky.
Takouto charakteristikou je obrábateľnosť materiálu. Cieľom tohoto článku je dokumentovať výsledky experimentálnych meraní pri vŕtaní nehrdzavejúcej austenitickej ocele 17241, ktoré boli zamerané na opotrebovanie rezných nástrojov, tvorenie triesky a doporučenie voľby rezného nástroja pre výrobu otvorov.
Reklama
Reklama
Reklama

Opotrebenie nástroja

Každý nástroj sa počas svojej činnosti opotrebováva, postupne stráca ostrosť reznej hrany, až sa úplne otupí. Otupením nástroja sa stráca jeho rezná schopnosť a nástroj je potrebné naostriť. Práca s otupeným nástrojom je neekonomická, lebo z nadmerne opotrebovaného nástroja sa potom musí pri ostrení odoberať veľké množstvo nástrojového materiálu, a tým sa skracuje životnosť nástroja. Práca s nadmerne opotrebovaným nástrojom môže byť tiež príčinou poškodenia nástroja, obrobku aj stroja. Opotrebovanie skrutkovitých vrtákov sa môže analyzovať na jeho dôležitých plochách a prvkoch, obrázok 1.
Skrutkovité vrtáky sa najviac opotrebovávajú na hlavných chrbtových plochách, pričom najväčšie opotrebovanie je v mieste maximálneho priemeru vrtáka, kde dochádza k opotrebovaniu hrotov a čiastočne aj valcovej vodiacej fazetky vrtáka podľa obrázka 1.

Tepelná vodivosť austenitických ocelí

Veľký význam pri obrábaní austenitických ocelí má nízka tepelná vodivosť. Tá spôsobuje, že teplo, ktoré vzniká pri obrábaní na dotykových plochách rezného nástroja je zle odvádzané, čo má za následok zvýšenie teplôt na dotykových plochách, takže klesá odolnosť nástroja voči opotrebovaniu a tým sa znižuje jeho trvanlivosť. Zvlášť sa to prejavuje pri používaní rezných nástrojov z rýchlorezných ocelí, ktorých pevnosť a tým aj odolnost' voči opotrebovaniu s rastúcou teplotou prudko klesá. Nástroje zo spekaných karbidov nie sú tak citlivé na teplotu na dotykových plochách ako rýchlorezné ocele a ich používaním sa môže dosiahnuť dostatočne veľký výkon, avšak aj v tomto prípade môžu mať vysoké dotykové napätia bezprostredný vplyv na proces adhézneho opotrebovania.

Zlepšenia obrábateľnosti Cr-Ni ocelí

Spôsoby zlepšenia obrábateľnosti austenitických Cr-Ni ocelí sú hlavne v riešení týchto problémov:
• základným činiteľom spôsobujúcim nadmerné otupovanie nástrojov je vysoká teplota v oblasti rezu. Aby sme zvýšili trvanlivosť reznej hrany nástroja, je potrebné túto teplotu znížiť. To sa dá dosiahnuť jednak zväčšením koeficientu tepelnej vodivosti ocele pri jej výrobe (zmena chemického zloženia), bez zníženia jej úžitkových vlastností prvkami ako S, Se, Bi, B, alebo druhým spôsobom, ktorý sa v praxi veľmi často využíva, a to je intenzívne chladenie reznou kvapalinou. Použitie reznej kvapaliny zabezpečuje na jednej strane zníženie teploty rezania a na druhej strane tiež zmenšuje adhézne opotrebovanie;
• pre obrábanie je potrebné používať rezné nástroje pomerne veľkého prierezu, aby dostatočne odvádzali vznikajúce teplo zo zóny rezania. Doporučený prierez pre vŕtanie otvorov do tvrdých a ťažkoobrábateľných materiálov zobrazuje obrázok 2;
• opotrebovanie rezných nástrojov je možno ovplyvniť aj voľbou vhodnej geometrie, hlavne kladné uhly čela nástroja a požadovaná vysoká kvalita povrchu pracovných plôch nástrojov. Doporučené hodnoty geometrie reznej časti sú uvedené v tabuľke;
• zásadne pracovať s ostrým rezným nástrojom;
• je výhodnejšie pracovať s vysokou trvanlivosťou nástroja, ako dosahovať maximálny výkon obrábania.

Doporučená geometria monolitných vrtákov

Závislosť opotrebovania na rezných podmienkach

Navrhnúť správny nástroj pre výrobu otvorov, si vyžaduje znalosti z rezného procesu a veľmi dobre poznať vlastnosti rezných nástrojov, hlavne ich materiálov. V súčasnosti sa aplikujú rôzne rezné materiály. Na obrázku 3 je pre porovnanie zobrazená závislosť zmeny osovej sily pre definované rezné podmienky a pre tri druhy rezných materiálov v kombinácii s povlakom TiN. Podobne na obrázku 4 je zobrazená závislosť zmeny krútiaceho momentu. Z týchto závislosti vyplýva rozdiel v zaťažení skrutkovitého vrtáka (HSS), a to až 4-násobné oproti nástrojom z HSCo+TiN alebo HSS+TiN. Práve aplikáciou nástrojov so zosíleným jadrom (HSCo) a povlakmi, a pri definovaných rezných podmienkach sa môže dosiahnuť priaznivý postup opotrebovania skrutkovitého vrtáka.

Doporučenia pre obrábanie

Na intenzifikáciu procesov obrábania ťažkoobrábateľných materiálov sa doporučuje:
- vyvíjať nové druhy výkonných rezných materiálov;
- vyvíjať nové a účinnejšie chladiace (rezné) kvapaliny a iné prostredia a spôsoby ich prívodu do zóny rezania;
- používať ohrev zóny rezania;
- používať kmitanie v sústave obrábania na zlepšenie procesu odoberania triesky;
- používať nové technologické metódy.

Zlepšenie kvality vŕtaných otvorov

Skrutkovitý vrták je v podstate hrubovacím nástrojom, no aj napriek tomu sú v niektorých prípadoch kladené zvýšené požiadavky na kvalitu povrchu vŕtaných otvorov. Všetky skúšky zamerané na podstatné zlepšenie kvality vŕtaných otvorov, sú spojené s veľkými nákladmi na úpravu nástrojov, ktoré sú potom pre trvalú aplikáciu upravovaných nástrojov nehospodárne. Určité zlepšenie kvality vŕtaných otvorov, sa môže dosiahnuť bez veľkých nákladov pomocou nasledujúcich opatrení:
- zmenšením posuvu na polovicu až tretinu doporučených hodnôt sa zmenší odstup stôp po nástroji spôsobených posuvom, a tým aj drsnosť povrchu vŕtaných otvorov;
- zmenšením vrcholového uhla vrtáka na 100o, dosiahne sa tým vznik triesok menšej hrúbky, ktoré nepoškodzujú povrch vŕtaného otvoru. Okrem toho dochádza k výraznému zlepšeniu strediacej schopnosti vrtákov;
- vrchol vrtáka musí byť naostrený presne symetricky, aby sa dosiahlo rovnomerného oddeľovania triesok obidvoma hlavnými reznými hranami vrtáka, a tým aj rovnomernej drsnosti povrchu vŕtaných otvorov. Preto je potrebné zásadne aplikovať strojné ostrenie vrtákov, v opačnom prípade vznikne obrobený povrch so nepravidelnými stopami, čo je možno pozorovať aj voľným okom;
- pri obrábaní materiálov, ktoré majú sklon k nalepovaniu obrábaného materiálu a k tvoreniu studených zvarov, je vhodné zmenšiť šírku vodiacej fazetky vrtáka a zväčšiť kužeľovité zmenšenie šírky jadra vrtáka od hrotu ku stopke;
- kvalita vŕtaných otvorov sa tiež môže zlepšiť aplikáciou mastnejších rezných kvapalín alebo priamo rezného oleja. Vzhľadom k tomu, že chladiaci účinok je veľmi malý, je nutné v takomto prípade zmenšiť reznú rýchlosť a prípadne aj posuv vrtáka;
- je potrebné venovať dôležitú pozornosť aj tuhosti technologickej sústavy, hlavne spôsobom upínania obrobku a rezného nástroja. Zvlášť je dôležité venovať pozornosť upnutiu nástroja vo vretene obrábacieho stroja, ktoré by sa malo otáčať takmer bez radiálneho hádzania;
- po dosiahnutí predpísanej hĺbky vŕtania je potrebné vrátiť nástroj do východiskovej polohy po zastavení stroja. Tým sa zamedzí vznik rýh na stenách otvoru, ku ktorým dochádza pri vychádzaní vrtáka z otvoru rýchloposuvom pri chode stroja;
- je výhodné aplikovať vrtáky s tvrdými a oteruvzdornými povrchovými vrstvami z TiN, TiC, TiAlN, TiCN. Dobré kĺzne vlastnosti povrchovej vrstvy zmenšujú možnosť tvorenia nárastku na čelných plochách a umožňujú vŕtanie otvorov s lepšou kvalitou povrchu pri dlhšej trvanlivosti reznej hrany.
Uvedené opatrenia môžu byť aplikované a uplatnené hlavne v prípadoch, keď už nie je potrebné ďalšie opracovanie vyvrtaných otvorov. Pri požiadavke na dosiahnutie vyššej presnosti priemeru a kvalite povrchu vyvrtaných otvorov je vždy opodstatnené použitie výhrubníka a výstružníka alebo vyvrtávacej hlavice pre dokončenie otvorov s predpísanou presnosťou a kvalitou.
Ing. Jozef Jurko, Ph.D., Ing. Jozef Zajac, CSc., Ing. Jela Ondirková
Reklama
Vydání #10
Kód článku: 31006
Datum: 08. 10. 2003
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Prestižní ocenění Zlatá medaile

Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

Produktivní vrtání otvorů do hliníku

Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

Související články
Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Inovace ve srážení hran velkých ozubených kol

Chamfer Contour Milling skýtá výrobcům velkých ozubených kol pro nákladní automobily flexibilní a hospodárný proces pro jejich stále důležitější operace zkosení hran / odstraňování otřepů.

Univerzální brusky pro broušení na kulato

Úzké tolerance a obtížně obrobitelné materiály - pro hospodárnou výrobu velmi přesných válcových obrobků vertikálním, vnějším a vnitřním broušením na kulato je zapotřebí pokroková strojní technologie. Společnost Okamoto nabízí široké portfolio řešení, která vyhovují všem požadavkům průmyslové výroby. Příkladem jsou univerzální CNC brusky IGM4VSP a UGM5V, které při broušení na kulato dosahují přesností v řádu mikrometrů.

Automatizovaná upínací technika

Optimalizované technologie a procesy zajišťují ve výrobních firmách stále větší produktivitu. To platí i pro centrické svěráky, které se používají například pro stacionární upínání kulatých a čtvercových obrobků na nejrůznějších obráběcích strojích.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

Chytré měření upínací síly

Společnost Kelch uvede ve 3. čtvrtletí 2018 na trh novou generaci přístroje Safecontrol 4.0. Osvědčený systém měření upínací síly ve vřetenu obráběcího stroje je kompletně přepracován a poskytuje nyní uživatelům prostřednictvím vlastní aplikace maximální flexibilitu. Další výhodou je vysoká spolehlivost a v neposlední řadě moderní ergonomický design a jednoduché ovládání.

Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Technologie pro firmu s dobrou tradicí

Společnost Jihlavan je tradičním výrobcem letecké i pozemní hydrauliky. Má vlastní vývoj leteckých hydraulických přístrojů. Navíc vyrábí pro významné evropské společnosti přístroje dle jejich dokumentace. S jeho výrobním ředitelem Liborem Babákem jsme si povídali zejména o technologiích a trendech a „vychytávkách“ v této oblasti výroby.

Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit