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.