Témata
Reklama

Opotřebení keramických vyměnitelných břitových destiček

Průběh opotřebení břitu keramických vyměnitelných břitových destiček při soustružení šedé litiny může být podstatně ovlivněn procesem broušení při jejich výrobě. Uvedeny výsledky provedených experimentů.

Šedá litina je stále významným konstrukčním materiálem, a to i přes rostoucí míru používání neželezných kovů, plastů a sendvičových materiálů. Hlavní využití má zejména ve velkosériové výrobě vozidel a strojních zařízení, kde se požaduje vyrobit velké množství součástí za krátký čas při nízkých výrobních nákladech.

Reklama
Reklama
Nejmenší opotřebení při zkouškách soustružením keramickou vyměnitelnou břitovou destičkou se dosáhne při broušení destičky diamantovým brousicím kotoučem s keramickou vazbou, při malé řezné rychlosti a posuvu.

Keramika umožňuje odebrat velké množství materiálu

Při obrábění litiny se jako řezný materiál používá převážně vysoce výkonná keramika. Ve srovnání s rychlořeznou ocelí a slinutým karbidem jsou jejími přednostmi zachování tvrdosti při vysoké teplotě a dobrá chemická stálost. Řeznou keramikou lze odebrat za jednotku času velký objem materiálu, pokud jsou použity pro daný výrobní proces správné řezné podmínky. Tak je možné zvýšit produktivitu obrábění a značně snížit výrobní náklady při vysoké spolehlivosti procesu obrábění. Při obrábění litiny GJS může, ve srovnání s ostatními druhy litiny, dojít ke značnému snížení trvanlivosti břitu. Typické formy opotřebení, jako je žlábek na čele a opotřebení na hřbetě, vznikají po krátké době obrábění. To může být značně ovlivněno především procesem broušení při výrobě keramické vyměnitelné břitové destičky. Cílem provedených výzkumů proto bylo zjistit vliv pracovních podmínek při broušení čela keramické vyměnitelné břitové destičky při její výrobě na použití destičky a na průběh opotřebení břitu při soustružení šedé litiny.

Uspořádání zkušebního stroje Parametry zkoušek: nástroj - keramická vyměnitelná břitová destička SNGN 120408, αeff = 6°, γeff = -6°, κ = 75°; vc = 400 m.min-1, f = 0,15 mm, ap = 1 mm, čas obrábění tc = 33 s. Werkzeug - nástroj Werkstück GJS-600 - obrobek, materiál GJS 600

Pro určení vlivu procesu broušení na chování keramických vyměnitelných břitových destiček při soustružení šedé litiny byly při zkouškách použity destičky, které měly čelo broušené různými druhy brousicích kotoučů a různými pracovními parametry. Použity byly vyměnitelné břitové destičky typ SNGN 120408 ze siliciumnitridové (Si3N4) a aluminiumoxidové (Al2O3+ZrO2) keramiky. Specifické vlastnosti těchto materiálů, jako je vysoká tvrdost a špatná obrobitelnost doprovázená malou plastickou tvářitelností, jsou pro vysvětlení procesu broušení rozhodující. Vyměnitelné břitové destičky byly broušeny při různých kombinacích řezné rychlosti a posuvu, při rovinném nesousledném broušení, při chlazení olejem. Pro broušení byly použity diamantové brousicí kotouče s pryskyřičnou a keramickou vazbou o velikosti zrn D64 a koncentraci C100.

Vliv parametrů broušení na řezné síly

Během procesu broušení byly pomocí třísložkového dynamometru měřeny řezné síly. Zjišťoval se vliv různých parametrů broušení na velikost řezných sil. Vyměnitelné břitové destičky byly zkoušeny při podélném soustružení litiny GJS-600 konstantními řeznými podmínkami (vc = 400 m.min-1, f = 0,15 mm, ap = 1 mm). Uspořádání pracovního prostoru stroje je na obr. 1. Po přesně daném čase obrábění byla měřena hloubka žlábku na čele, šířka opotřebení na hřbetě a byl určen převažující způsob opotřebení břitu. Naměřené hodnoty byly přiřazeny k danému způsobu broušení destiček.

Na obr. 2a je znázorněna závislost normálové síly na řezné rychlosti a posuvu pro dva brousicí kotouče s různou vazbou, při broušení uvedených keramických materiálů destiček. Obecně lze říci, že při broušení vyšším posuvem, při ostatních konstantních parametrech, dojde ke zvýšení řezné síly působící na brousicí kotouč. Při vysokém posuvu odebere brousicí kotouč za kratší dobu stejný objem materiálu. Toto vede k vyššímu zatížení brousicího kotouče a tím i vyšší řezné síle. Naproti tomu zvýšení řezné rychlosti má za následek snížení řezné síly (obr. 2b). To je způsobeno menším zatížením jednotlivých zrn za jednotku času.

Vliv parametrů broušení (vf a vc) na normálovou sílu při broušení v závislosti na posuvu (a) a na řezné rychlosti (b) Parametry: rovinné nesousledné obvodové broušení, brousicí kotouč 1A1-125-15-4-20 D64 C100, vc = proměnná, f = proměnný, hloubka řezu ae = 0,1 mm; chlazení - vodou nemísitelný minerální olej, ν40°C = 10,5 mm2.s-1. Obr. a) Vc = 15 m.s-1 Bezogene Schleifnormalkraft Fn´ - normálová síla při broušení Fn´ Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Kunstharzbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (pryskyřičná vazba) Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Keramikbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (keramická vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Kunstharzbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (pryskyřičná vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Keramikbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (keramická vazba) Vorschubgeschwindigkeit vf - posuv vf Obr. b) vf = 1500 mm.min-1 Bezogene Schleifnormalkraft Fn´ - normálová síla při broušení Fn´ Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Kunstharzbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (pryskyřičná vazba) Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Keramikbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (keramická vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Kunstharzbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (pryskyřičná vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Keramikbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (keramická vazba) Schnittgeschwindigkeit vc - řezná rychlost vc

Při použití diamantových brousicích kotoučů s keramickou vazbou vznikají značně menší řezné síly než při použití kotoučů s vazbou pryskyřičnou. To zpětně vede k různému opotřebení brousicích kotoučů. Diamantová zrna se rychleji vylamují z keramické vazby a do záběru přicházejí nová, ostrá zrna, což je důvodem menších řezných sil.

Z uvedeného je zřejmý vliv zkoumaných materiálů na průběh řezné síly. Přitom je jasné, že síly při broušení siliciumnitridové keramiky jsou značně větší než při broušení keramiky aluminiumoxidové. Podstatou tohoto rozdílu je rozdílná struktura obou keramik a různé mechanismy jejich úběru. Při broušení siliciumnitridové keramiky probíhá úběr materiálu převážně plastickými deformacemi, oproti úběru aluminiumoxidové keramiky, kde se úběr uskutečňuje oddělováním částeček křehkého materiálu.

Keramické vyměnitelné břitové destičky po obrábění šedé litiny a) Siliziumnitridkeramik Si3N4 nach der Schleifbearbeitung - siliciumnitridová keramika Si3N4 po broušení b) Siliziumnitridkeramik Si3N4 nach dem Außenlängsdrehen - siliciumnitridová keramika Si3N4 po podélném soustružení c) 3D-Topografie Aufnahme - 3D - topografie povrchu siliciumnitridové keramiky Si3N4 d) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 + ZrO2 (nach der Schleifbearbeitung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 + ZrO2 (po broušení) e) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 + ZrO2 nach dem Außenlängsdrehen - aluminiumoxidkeramik Al2O3 + ZrO2 po podélném soustružení f) 3D-Topografie Aufnahme - 3D - topografie povrchu aluminiumoxidové keramiky Al2O3 + ZrO2 Schleifriefen auf Spanfläche - stopy po broušení na čele Verschleissmarkenbreite - šířka opotřebení na hřbetě Kolkverschleiss - opotřebení ve tvaru žlábku na čele Hauptschneide - hlavní ostří Nebenschneide - vedlejší ostří Spanfläche - čelo Freifläche - hřbet

Po broušení čela byly keramické vyměnitelné břitové destičky použity pro obrábění podélným soustružením šedé litiny s kuličkovým grafitem GJS-600. Průběh opotřebení břitu byl kvantitativně vyhodnocován podle hloubky žlábku na čele, šířce opotřebení na hřbetě a kvalitativně pomocí 3D topografie (obr. 3). Na obr. 4a je uvedena hloubka žlábku na čele v závislosti na velikosti posuvu při broušení. Je patrná tendence nepatrně rostoucí hloubky žlábku s rostoucím posuvem při stejné době obrábění tc = 33 s.

Vliv parametrů broušení na hloubku žlábku na čele v závislosti na posuvu (a) a na řezné rychlosti (b) První část zkoušek: rovinné nesousledné obvodové broušení, brousicí kotouč 1A1-125-15-4-20 D64 C100, chlazení - vodou nemísitelný minerální olej, ν40°C = 10,5 mm2.s-1, hloubka řezu ae = 0,1 mm. Druhá část zkoušek: vnější podélné soustružení: řezné materiály Si3N4 a Al2O3, vyměnitelná břitová destička SNGN 120408, αeff = 6°, γeff = -6°, εr = 90°, κ = 75°; vc = 400 m.min-1, f = 0,15 mm, ap = 1 mm, čas obrábění tc = 33 s. Obr. a) Vc = 15 m.s-1 Kolktiefe KT - hloubka žlábku na čele KT Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Kunstharzbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (pryskyřičná vazba) Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Keramikbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (keramická vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Kunstharzbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (pryskyřičná vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Keramikbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (keramická vazba) Vorschubgeschwindigkeit vf - posuv vf Obr. b) vf = 1500 mm.min-1 Kolktiefe KT - hloubka žlábku na čele KT Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Kunstharzbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (pryskyřičná vazba) Siliziumnitridkeramik Si3N4 (Keramikbindung) - siliciumnitridová keramika Si3N4 (keramická vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Kunstharzbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (pryskyřičná vazba) Aluminiumoxidkeramik Al2O3 (Keramikbindung) - aluminiumoxidová keramika Al2O3 (keramická vazba) Schnittgeschwindigkeit vc - řezná rychlost vc

Zvýšení řezné rychlosti vede ke zvětšení hloubky žlábku

Zvýšení řezné rychlosti při broušení vede naopak k výraznému zvětšení hloubky žlábku (obr. 4b). Zvýšená řezná rychlost ovlivní značně tepelné namáhání destičky při broušení, tak že mohou v destičce vznikat poruchy na hranách i ve struktuře, což vede k rychlejšímu opotřebení vyměnitelné břitové destičky při soustružení.

Ukázalo se, že hloubka žlábku na čele vyměnitelné břitové destičky, která byla broušena diamantovým brousicím kotoučem s keramickou vazbou, je menší než u destičky broušené diamantovým kotoučem s pryskyřičnou vazbou. Odtud je možné konstatovat, že brousicí kotouče s keramickou vazbou z důvodu své větší pórovitosti dávají chladnější řez, čímž se snižuje tepelné poškození broušené vyměnitelné břitové destičky.

Dirk Biermann, Berend Denkena a kol.

MM Das Industriemagazin, č. 31,32/2010

Zpracoval -VŘ-

dana.benesova@mmspektrum.com

On-line verzi časopisu MM Průmyslové spektrum si můžete nově zakoupit v digitální trafice PUBLERO

     

               

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 110609
Datum: 09. 06. 2011
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Související články
Čtrnáctý ročník soutěže Ocenění českých podnikatelek úspěšně odstartován

Ve čtvrtek 3. června 2021 byl zahájen další ročník prestižní soutěže Ocenění českých podnikatelek, který odstartovala online konference Women in Business s podtitulem Nová realita roku 2021 a společný (re)start, most k jednotě a spolupráci. Tuto soutěž již tradičně vyhlašuje podnikatelská platforma Helas – Budujeme hrdé Česko. Patronkou letošního ročníku je Kateřina Kadlecová, generální ředitelka společnosti USSPA. 

Třpytivý svět krystalů

Turnovská společnost Crytur patří svým pojetím ke světovému unikátu. V přesně definovaných podmínkách pěstuje umělé krystaly z vlastního výzkumu a vývoje, které následně po opracování dodává buď jako specifické optické díly pro další celky, nebo přímo kompletní výrobky.

Implantáty z Čech až na konec světa

V 70. letech minulého století stál u zrodu prvních ortopedických implantátů v Čechách. V roce 1992 pak v rámci privatizace založil vlastní firmu téhož zaměření, jejíž výrobky dodnes pomáhají lidem znovu se hýbat. Ano, hovoříme o Stanislavu Beznoskovi a české firmě téhož jména, kterou dnes úspěšně řídí členové rodiny zakladatele.

Související články
MM Podcast: Glosa - Když se země otřásají v základech

Krize vyvolaná pandemií koronaviru v řadě oborů působí jako urychlovač trendů patrných před jejím vypuknutím. Mnoho odvětví si prochází zásadní strukturální transformací, ale část z nich – které se stát snaží podpůrnými prostředky za každou cenu stále držet nad vodou, zanikne. 

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vývoj UHT nástrojů
v plném proudu krizi navzdory

Hlavním motivem založení VaV centra Rotana byla připravenost na nové trendy v automobilovém a leteckém průmyslu a výroba vlastních produktů s vysokou přidanou hodnotou – konkrétně ultratvrdých (UHT) nástrojů pro speciální aplikace. Centrum je vybaveno nejmodernějšími technologiemi a stále se rozrůstá. Na kontě má několik úspěšně zakončených projektů v podobě prototypových nástrojů a užitných vzorů. O tom, na jakých projektech v centru pracují nyní a jaké mají plány do budoucna, jsme si povídali se třemi hlavními osobnostmi celého projektu vývoje a výroby UHT nástrojů.

Odměřovací pravítka, lanovka a Ferrari

Odměřovací pravítko je jednou z klíčových komponent obráběcího stroje. Zpravidla je ukryto hluboko uvnitř stroje a většina uživatelů obráběcích strojů jej nikdy na vlastní oči neviděla. Přesto jsou na ně kladeny velmi vysoké nároky. Musejí pracovat spolehlivě po dobu mnoha let, zaručovat očekávanou přesnost a rozlišení, a musejí být odolná proti znečištění, pronikání kapalin, prachu i třískám a proti spoustě dalších faktorů. A kdyby se náhodou něco pokazilo, musejí být snadno vyměnitelná.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Fórum výrobních průmyslníků

Jakým způsobem se po 15 měsících od vypuknutí pandemie koronaviru tento stav projevuje ve vaší společnosti – jak z pohledu objemu zakázek, jejich realizace a ekonomiky jako takové (např. vlivem navýšení cen vstupních materiálů, nedostatku některých komponent)? Dokážete predikovat, jak se bude situace ve vaší komoditě vyvíjet ve druhé polovině roku, na čem bude záviset?

Fórum děkanů strojních fakult

Jak současná doba ovlivňuje realizaci smluvního výzkumu na již hotových projektech, resp. při akvizici nových? Zaznamenáváte aktuálně pokles zájmu firem o spolupráci?

Semináře nově s high-tech technologiemi

Školicí a tréninkové centrum společnosti Ceratizit ve Velkém Meziříčí prošlo v loňském roce rozsáhlou modernizací. Nové Technické centrum i technologie v něm bohužel kvůli pandemii covid-19 nemělo možnost navštívit mnoho zákazníků. Všichni pevně věříme, že se to brzy změní. Než se tomu tak stane, požádali jsme Jana Gryče, technického ředitele společnosti Ceratizit, aby nám představil, co je v centru nového a na co se mohou zákazníci těšit. Při té příležitosti jsme oslovili také Pavla Němečka, obchodně-technického zástupce společnosti Hermle, aby pohovořil o pětiosém stroji C 32 U, které je v centru nové.

Švédové jsou féroví a přímí obchodníci

Celosvětová pandemie covid-19 mění světa vytváří nové příležitosti a výzvy pro exportně orientované firmy. Zahraniční kanceláře CzechTrade registrují příležitosti v daných destinacích a vytvářejí partnerství českým výrobním společnostem a jsou jim nápomocni při vstupu na trh a upevnění jejich pozice.

Digitalizace: klíč k úspěchu

Již od roku 1919 zkoumá, vyvíjí a vyrábí zabezpečovací techniku společnost EVVA - rodinná firma se sídlem ve Vídni. To, že se nyní, přibližně o 100 let později, stala průkopníkem propojené výroby, je zásluhou její jasné strategie s důrazem na digitalizaci. Důležitým milníkem nové výrobní filozofie společnosti EVVA je soustružnické a frézovací centrum Hyperturn 65 Powermill v kombinaci se síťovým řídicím rozhraním Emconnect. S flexibilním výrobním systémem od společnosti Emco lze nyní kompletně automatizovat obrábění mosazných dílů v kusové výrobě i výrobě středních sérií.

MSV ve znamení obrábění

Všichni, kdo máme něco společného se strojírenstvím, pevně věříme, že se v letošním roce opět otevřou brány brněnského výstaviště pro meku strojařů z celého světa – Mezinárodní strojírenský veletrh. Na MSV se letos, kromě lidí z dalších oborů, setkají i výrobci vynikajících obráběcích strojů. Proto jsme se na postřehy a názory tentokrát zeptali Petra Odehnala z obchodního oddělení společnosti Pilart stroje.

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