Témata
Reklama

Opotřebení břitů nástrojů ze slinutých karbidů

Závěrečná část třídílného seriálu o aspektech opotřebení nástrojů ze slinutých karbidů je zaměřena na cyklické zatížení břitu a na podíl únavy řezného materiálu na procesu opotřebení břitu.

Tvorba třísky je ve větší či menší míře z hlediska řezné síly nestabilním procesem. Tento fakt může zásadním způsobem ovlivnit proces opotřebení břitu po stránce kvalitativní i kvantitativní.
I při nepřerušovaném řezu dochází k periodickému kolísání zejména hlavní složky řezné síly Fc, a to především v závislosti na průběhu primární plastické deformace a velikosti jednotlivých elementů třísky při obrábění plastických materiálů nebo na frekvenci odlamování jednotlivých elementů třísky při obrábění křehkých materiálů (např. litiny).
Schematicky je kolísání hlavní složky řezné síly Fc při obrábění různých materiálů naznačeno na obr. 1. Periodické kolísání řezné síly vyvolává cyklické zatížení břitu, které může významnou měrou přispět k opotřebení břitu únavou materiálu. V tomto případě hraje významnou roli homogenita slinutého karbidu v povrchových vrstvách v bezprostřední blízkosti ostří. Mikropórovitost, výskyt křehkých strukturních složek (?-fáze), ale i tahových zbytkových napětí (důsledek povlakování nebo broušení), která v některých případech vedou ke vzniku mikroskopických trhlin, mohou mnohdy zásadním způsobem ovlivnit opotřebení břitu.
Příčinou nerovnoměrného opotřebení zejména ploch čela i hřbetu, a to za stejných podmínek, u stejného druhu slinutého karbidu a při stejném tvaru vyměnitelné břitové destičky, se kterým se poměrně často setkáváme, může být únava materiálu břitu. I když cyklické zatížení nemusí vést při nepřerušovaném řezu přímo ke křehkému porušení celého břitu, viz obr. 2, může být příčinou mikroskopických vydrolení nebo vylomení části břitu, viz obr. 3.
Při obrábění přerušovaným řezem se nebezpečí porušení únavou podstatně zvyšuje.
Proměnlivé zatížení břitu kolísající řeznou silou se zvyšuje mechanickým rázem při vnikání břitu do obrobku a teplotním rázem při výstupu břitu z řezu. Toto nebezpečí vzniká především při frézování, kdy navíc dochází i ke kolísání tloušťky třísky během jedné otáčky. Schematicky je zatížení břitu během jedné otáčky při čelním frézování naznačeno na obr. 4. Při vstupu břitu do obrobku v místě A dochází v závislosti na záběrových podmínkách k většímu či menšímu nárůstu hlavní složky řezné síly Fc - vzniká mechanický ráz. Mechanický ráz vyvolá v povrchových vrstvách břitu rychlý nárůst tahového napětí. Po vřezání břitu na tloušťku třísky h1 se řezná síla Fc zmenší na úroveň odpovídající této tloušťce. Úměrně se logicky zmenší tahové napětí na povrchu břitu. Toto napětí během otáčky vzrůstá až do maxima odpovídajícího maximální tloušťce hmax. a dále se opět řezná síla i tahové napětí zmenšují až na úroveň odpovídající tloušťce h2 při výstupu břitu z řezu v místě B. Je nutno vzít v úvahu, že oddělování jednotlivých elementů třísky je doprovázeno opět kolísáním hlavní složky řezné síly Fc, jak je na obrazu naznačeno.
Při vniknutí břitu do obrobku dojde také k rychlému nárůstu teploty povrchových vrstev břitu. Tento nárůst teploty vyvolává tlakové napětí. Toto napětí se v průběhu řezání dále zmenšuje (zmenšuje se teplotní gradient mezi povrchem a vrstvami břitu vzdálenějšími od povrchu). Po dosažení maximální tloušťky třísky dochází se zmenšováním tloušťky třísky k poklesu teploty povrchových vrstev břitu. V této fázi dochází nejdříve k pomalému nárůstu tahových tepelných napětí a při výstupu břitu z řezu v místě B dojde k rychlému ochlazení jeho povrchu. To má za následek velmi rychlý nárůst tahového napětí, vzniká teplotní ráz. V tomto místě dochází k superpozici tahových napětí způsobených řeznou silou a tepelných tahových napětí. Tento fakt má zejména při frézování za následek po určité době porušení břitu trhlinami kolmými na ostří - tzv. hřebenovitými trhlinami, viz obr. 5. Naproti tomu se při vstupu břitu do řezu v místě A snižuje tlakové tepelné napětí a tahové napětí vzniklé mechanickým rázem. Nebezpečí porušení břitu při vstupu do obrobku je tudíž menší než při výstupu břitu z obrobku. Použití řezné kapaliny velikost teplotního rázu a tím i nebezpečí porušení břitu podstatně zvyšuje.
Složité cyklické zatížení břitu zejména při přerušovaném řezu, ale i proměnlivou řeznou silou Fc při řezu nepřerušovaném, nepochybně ovlivňuje otupení břitu v důsledku únavy břitu břitové destičky.
Současně ovlivní i proces difuzního oxidačního, adhezního i abrazivního otěru. I jejich průběh je nutno posuzovat jako proces probíhající za cyklicky proměnlivých podmínek, řezné teploty a tlaků v kontaktních plochách mezi břitem a obráběným materiálem.
Výsledky technologických zkoušek řezivosti s přerušovaným řezem, modelujících podmínky mechanických a teplotních rázů, potvrzují až překvapivě silný vliv různých parametrů technologie výroby břitových destiček, zejména technologie povlakování, na trvanlivost břitu.
Všechny ilustrační obrázky naleznete v tištěném časopisu.
Ing. Josef Houdek, CSc.
Ing. Karel Kouřil, Ph.D.
Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Vydání #3
Kód článku: 50310
Datum: 10. 03. 2005
Rubrika: Inovace / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
Pohodlné upínání magnetem

Pokud jde o úsporu času při seřízení a upnutí obrobků bez deformace, je elektricky aktivovaná technologie permanentních magnetů považována za špičkový systém. S trochou konstrukční zručnosti mohou být během sekundy a bez deformace upnuty a z pěti stran obrobeny především velkoformátové díly. Ani v oblasti standardních modulů nezůstává vývoj bez odezvy. Moderní magnetické upínací desky umožňují optické nebo automatizované monitorování upínacího procesu.

Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Kloubový robot uvnitř stroje

V oboru obráběcích strojů není potřeba japonskou společnost Okuma podrobně představovat. Je známá svým širokým sortimentem soustružnických, frézovacích a brousicích číslicově řízených obráběcích strojů. Nyní na trh přináší vlastní automatizační řešení v podobě robota Armroid.

Související články
Přesnost zvyšující produktivitu

Zakoupení obráběcího centra Pama umožnilo společnosti Tajmac-ZPS zvýšit nejen její celkovou produktivitu, ale také geometrickou přesnost při výrobě důležitých komponent pro její vícevřetenové automaty.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Prediktivní diagnostika přesnosti CNC strojů

Jak přesný je náš stroj? Můžeme jeho parametry nějak zlepšit? Je stále ještě ve stavu, který předpokládáme? Často je obráběcí stroj pro uživatele černou skříňkou, která v optimálním případě produkuje shodné výrobky. Nemusí to tak zůstat a stav strojů lze i cíleně zlepšovat.

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.

Vlajková loď pětiosého obrábění

Český výrobce obráběcích strojů Kovosvit MAS v letošním roce slaví úspěch se svojí high-tech produkcí, zejména s pětiosými vertikálními obráběcími centry řady MCU. Tyto stroje se daří firmě umísťovat na náročné trhy Evropské unie i jinde ve světě, cenné reference sbírají především v leteckém průmyslu.

Pro větší efektivitu ve výrobě

Spolupráce mezi výrobcem obráběcích strojů Hurco a dodavateli automatizovaných nakládacích systémů má za následek vyšší produktivitu a větší výnosy. Automatizované nakládání umožňuje rozšíření kapacity v kusové a malosériové výrobě bez potřeby dalšího personálu pro obsluhu strojů. Nakládací roboty je možno také využít v bezobslužných směnách nebo o víkendech.

Československá stopa u nového rekordu

Nový rekord počtu návštěvníků jsme zaznamenali na letošním technologickém setkání WFL Millturn Technologies.

Novinka z varnsdorfské líhně

Přední evropský výrobce obráběcích strojů, TOS Varnsdorf, letos představil nečekanou novinku, která významně rozšiřuje nabídku výkonných obráběcích strojů z varnsdorfské líhně.

Optimalizace soustružení korozivzdorných ocelí

Použití korozivzdorných ocelí pro inženýrské aplikace vždy do určité míry vedlo k technickému paradoxu. Zatímco konstruktéři jsou nadmíru spokojeni s tím, jaké pevnostní vlastnosti a korozní odolnost tyto běžně používané materiály nabízejí, výrobní inženýři už jsou asi méně okouzleni jejich typickým deformačním zpevňováním a všeobecně špatnou obrobitelností. Avšak průmyslovými odvětvími, jako jsou výroba čerpadel a ventilů, výroba zařízení pro ropný a plynárenský průmysl, automobilový a letecký průmysl, jsou součásti z korozivzdorných ocelí výslovně požadovány i nadále.

Vyvrtávání hlubokých otvorů

V současné době jsou kladeny stále vyšší nároky na nástroje pro obrábění. Čím dál více se obrábí těžkoobrobitelné a různé nestandardní materiály. K tomu jsou obrobky po konstrukční stránce čím dál složitějšími.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

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