Témata
Reklama

Lze zastavit časový rozvoj opotřebení řezných nástrojů?

Je to noční můra výrobců řezných materiálů, ale sen jejich uživatelů. Ve své podstatě již Taylorovy konstanty cT vyjadřují velkoryse čas obrábění řeznou rychlostí 1 m.min-1 (řádově 109÷1013). Ten však představuje v extrémním případě fantastických 19 milionů let obrábění – 24 hodin denně, 365 dnů v roce. To se však nestane, protože se nástroj zničí mnohem dříve jinými mechanismy opotřebení.

Dnešní doba ochrany řezných i tvářecích nástrojů nejrůznějšími povlakovacími technologiemi se chová vůči zakladateli F. W. Taylorovi více než macešsky. Studovat časový rozvoj opotřebení pomocí dílenské lupy s několikanásobným zvětšením je vůči tloušťce povlaků o několika mikrometrech více než úsměvné, a proto je nutné k těmto mechanismům opotřebení použít zpravidla výkonnou výzkumnou techniku – například elektronovou mikroskopii. Záleží pak na výrobci řezných nástrojů, jak si ověří kvalitu nanášených tvrdých a otěruvzdorných materiálů a zda si ji vůbec ověří, neboť řezné zkoušky jsou časově i finančně náročné. Na druhou stranu bez nich nelze optimalizovat řezné podmínky nebo garantovat trvanlivost břitů – a nečekané selhání břitu může mít až katastrofální následky. CNC stroje umožňují několika způsoby monitorovat řezný proces, pokud k tomu máte možnost měření například oteplení motoru snímačem ve vinutí. Lze využít silových či deformačních snímačů, ale ty jsou poměrně drahé, musí se zkalibrovat a integrovat do CNC či PLC programu.

Reklama
Reklama

Monitorování opotřebení

Novou možnost monitorování opotřebení dnes poskytují moderní technologie chemicko-tepelné úpravy břitů a pokročilé povlakovací režimy, například v rámci MT CVD technologií. Na obr. 1 je ukázán detail břitu vyměnitelné soustružnické destičky ze slinutých karbidů chráněný touto technologií. Vpravo je obraz, který podobně zpracovává naše oko (režim sekundárních elektronů), ale vlevo je stejné místo zobrazené v režimu zpětně odražených elektronů. Pomocí tohoto zobrazení je vidět, že destička je doslova poseta sítí mikrotrhlin, které však nepředstavují pro práci nástroje žádný závažný problém. Vlastní mechanismus opotřebení této vrstvy materiálu je pak zpravidla abrazivní v kombinaci s delaminací mikročástic (viz obr. 2, 3), tvorba magistrální trhliny a jejího šíření je výrazně potlačena. Překvapení se nachází pod povlakem, na rozhraní povlak-substrát, které může být v reaktivní atmosféře upraveno tak, že se zde nenacházejí karbidy substrátu ve formě morfologicky modifikovaných fází nebo jsou tyto fáze uspořádány stechiometricky gradientně. Při dosažení určité míry opotřebení břitu pak vzroste lokální zatížení povlaku a jeho separace v makroskopickém měřítku paralelně s čelní plochou břitu – obr. 4. To ovšem neznamená, že by řezný břit ztratil schopnost obrábět, pouze skokově vzroste jeho zatížení, změní se tvar třísky, ale kvalita opracování vzhledem k zachování poloměru špičky i posuvu na otáčku zůstane prakticky stejná a posuvový mechanismus nástroje je zpravidla okamžitě zastaven. Pak dojde i k zastavení vřeteníku a dalšímu upozornění obsluhy (signalizační světlo, zvukový signál, SMS operátorovi atp.). Tento jev lze dnes již graficky monitorovat, např. pomocí „samoučícího se“ softwaru, který umožňuje například zaznamenat zatížení vřeteníku při počáteční práci s novými, ostrými břity (viz obr. 5), přičemž pro každý břit a operaci lze nastavit povolené přetížení (odpovídající jeho určitému opotřebení, na grafu znázorněné žlutou čárou). Břitovou destičku pak lze bezpečně vyměnit, přičemž vícestrojová obsluha je u takovéto výroby samozřejmostí.


Obr. 1. Pohled na čelní plochu břitové destičky s MTCVD úpravou

Obr. 2. Rozvoj opotřebení břitu

Obr. 3. Opotřebení dílčích vrstev povlaku

Obr. 4. Delaminace čelní plochy destičky

Obr. 5. Monitorování opotřebení nástroje (vpravo dosažení mezního stavu opotřebení)

Poděkování

Tento výzkum byl podpořen projektem Netme Centre Plus (LO1202) za finančního přispění Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu „Národní program udržitelnosti I".

FSI VUT v Brně

Prof. Ing. Miroslav Píška, CSc.

piska@fme.vutbr.cz

www.fme.vutbr.cz

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 160551
Datum: 11. 05. 2016
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Analýza tloušťky pokovení ručním spektrometrem

Příspěvek pojednává o možnostech ručního spektrometru Delta pracujícího na principu ED-XRF (energiově disperzní rentgenové fluorescenci) a jeho možnostech analýzy tloušťky galvanických vrstev.

Vyhodnocování čistoty povrchu

Možnosti kontroly čistoty povrchu z hlediska mastných a prachových nečistot se rozšířily o metodu kontinuálního skenování v reálném čase. Metoda doplňuje již existující statický způsob detekce a přináší možnost snadné a rychlé namátkové kontroly komplexních kovových výrobků a součástí. Její univerzálnost dovoluje použití přímo v provozu, není zapotřebí žádné testovací temné komory, ani laboratoře.

Pyramida produktivního procesu - nastavení procesu

V minulém čísle bylo pojednáno o tom, že nejdůležitější je příprava a seřízení stroje, v tomto článku bude vysvětleno nastavení procesu před začátkem obrábění.

Související články
Laserový měřicí systém pro seřizování nástrojů

Při frézování a vrtání nástroji velmi malých rozměrů se pro seřízení a kontrolu zlome-ní nástroje používá laserový měřicí systém. Pomocí tohoto přístroje lze vyrábět rychleji, s vyšší přesností a s vyšší spolehlivostí.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Automatická kontrola stavu víceosých obráběcích strojů

Zařízení AxiSet Check-Up od společnosti Renishaw představuje nákladově efektivní řešení pro kontrolu vyrovnání a polohy v rotačních osách. Během pouhých několika minut mohou uživatelé pětiosých obráběcích center a víceúlohových soustružnicko-obráběcích strojů zjistit a podat zprávu o špatném vyrovnání a geometrii stroje.

Nová dimenze kalibrace strojů

Trac-Cal představuje revoluční metodu prostorové kalibrace a verifikace měřících přístrojů a obráběcích strojů.

Komplexní způsob kontroly procesu odmaštění

Článek pojednává o možnostech komplexní kontroly procesu odmaštění v průmyslových aplikacích, tj. především o možnostech kontroly stavu povrchu výrobků před procesem odmaštění a po něm a o kontrole stavu odmašťovacích kapalin pomocí UV-VIS spektroskopie.

Zvýšení přesnosti a univerzálnosti měření charakteristik povrchu

K úspěšnosti předního výrobce měřicí techniky společnosti Taylor Hobson Ltd., Velká Británie, kterou v České republice a na Slovensku zastupuje firma Imeco TH, s.r.o., přispívá i těsná spolupráce s uživateli a reakce na současné potřeby průmyslu. Taylor Hobson se proto zaměřil na dominantní prvky výrobních procesů, které jsou rozhodující pro řízení kvality v přesném průmyslu. Poslední vývoj měřicí techniky pro měření charakteristik povrchu přinesl několik novinek, které najdou uplatnění tam, kde přesnost, rychlost a univerzálnost prostředků kontroly hrají klíčovou roli.

Bezkontaktní měření vzdálenosti

V oblasti přesného měření vzdálenosti rychle roste využití bezkontaktních technologií. To je způsobeno mnoha faktory, z nichž těmi hlavními jsou, že zákazníci potřebují měřit mnohem přesněji (s rozlišením v řádu mikrometrů nebo dokonce nanometrů) a je třeba měřit proti obtížným povrchům nebo povrchům, kterých se nelze během procesu měření dotknout což jsou například křemík, sklo, plasty, miniaturní elektronické součástky, lékařské komponenty a také potraviny.

Novinky v kontrole textury a tvaru povrchu

Vývoj a změny požadavků na kvalitu funkčních povrchů součástí jsou základním impulzem pro rozvoj kontrolních metod a prostředků, které mají "novou" kvalitu rychle a spolehlivě ověřovat. Představené novinky společnosti Taylor Hobson dokumentují kvalitativní pokrok v hodnocení kvality povrchu.

Indukční LVDT snímače

Výrobce přesných snímačů vzdálenosti a polohy, společnost Micro-Epsilon vyvinula novou, cenově výhodnou řadu indukčních LVDT snímačů, které jsou ideální pro střední až vysoko objemové OEM projekty.

Jak zpracovat plán kontroly a údržby

V České republice je v provozu vedle velkých zpracovatelských průmyslových celků také překvapivě velké množství celků středních a malých. Dostupné statistiky hovoří o desítkách tisíc podnikatelských subjektů, které provozují technické celky ve zpracovatelském průmyslu. Pro všechny tyto celky, bez ohledu na jejich velikost, složitost, nebo stáří platí jedna základní skutečnost. Jejich porucha může v důsledku znamenat zastavení produkce se všemi důsledky.

Odměřovací systémy a jejich vliv na přesnost

Na obráběcí stroje jsou kladeny stále vyšší a vyšší požadavky na rychlost, přesnost a kvalitu obráběných součástí. Proces obrábění ovlivňuje mnoho faktorů a jedním z nich je kvalita pohonů jednotlivých os, které pohybují obráběcím nástrojem.

Absolutní snímač pro každou příležitost

Yeti se stal legendou. Slyšel o něm snad každý z nás. Spojuje schopnost existence v nejdrsnějších podmínkách se schopnosti unikat pozornosti.

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