Témata
Reklama

Optimalizace procesu broušení zvláště vysokými obvodovými rychlostmi

Fenoménem doby je honba za co největší užitnou hodnotou výrobků, což vede k nasazování pokud možno nejvýkonnějších, nejekonomičtějších, zkrátka řečeno "nej" metod obrábění, kterými lze dosáhnout vysoké užitné hodnoty, v níž jsou skryty samozřejmě i ekonomické veličiny, jako například přidaná hodnota na daný výrobek. V rámci technického pokroku z rukou vývojových pracovníků, konstruktérů, vynálezců a technologů přicházejí jak nové konstrukční materiály, tak i nové dokonalejší metody obrábění.

Různé metody obrábění mezi sebou soutěží v tomto souboji efektivity a uživatel pak sklízí plody tohoto procesu. V dokončovacích operacích při obrábění kovových a nekovových materiálů si i dnes udržuje svoje pozice technologie broušení, která je při určitých požadavcích jakosti povrchu nezastupitelná. V posledních letech se do popředí dere broušení zvláště vysokými obvodovými rychlostmi.
Reklama
Reklama
Reklama

Důsledky zvyšování rychlostí

Brousicí nástroje pro broušení zvlášť vysokými obvodovými rychlostmi posilují součinnost technologické soustavy stroj - obrobek - nástroj, neboť při zvýšení rychlosti brousicího nástroje se snižují řezné síly, zbytková napětí v povrchových vrstvách obrobků i opotřebení kotouče. Dochází ke zlepšení drsnosti povrchu součásti (při použití konstantní zrnitosti kotouče) a zvyšuje se trvanlivost brousicího nástroje.
Kromě zlepšení jakosti výrobků přispívají vyšší řezné rychlosti ke zvýšení úběrů. Dle výsledků výzkumů je možno u vnějšího zapichovacího broušení dosáhnout zvýšením řezné rychlosti ze 30 na 60 m.s-1 čtyřnásobného zvýšení úběru, aniž by došlo ke snížení parametrů jakosti. Zvyšuje-li se řezná rychlost až na 90 m.s-1 při použití řezného oleje pod zvýšeným tlakem (1 MPa) jako chladicího a mazacího prostředku, je možné dosáhnout úběru, který se vyrovná až stonásobku úběru obvyklého v praxi. Dosažený úběr se tímto blíží k hodnotám dosud vymezeným nástrojům s definovaným břitem, jako jsou soustružnické nože nebo frézy.
Tvrdost brousicího kotouče je charakterizována odporem, který jednotlivá zrna kladou při vylamování z pojiva kotouče. Dokud je pevnost pojiva větší než řezná síla působící na zrno, vykazuje kotouč jen nepatrné opotřebení. Jsou-li však řezné síly větší, dochází k předčasnému uvolňování zrn a tím k většímu opotřebení brousicího kotouče. Řezná síla, která je toho příčinou, je současně také krajní mezí dosažitelného řezného výkonu.
Při broušení vysokými řeznými rychlostmi a řezným úběrem dochází v povrchové vrstvě obrobku ke zvýšenému tepelnému namáhání. Zvyšování obvodové rychlosti kotouče způsobuje zvyšování teplot. Výkon úběru má však mnohem větší vliv na teplotu než obvodová rychlost kotouče. Vliv obvodové rychlosti obrobku vw [m.min-1] na ohřev místa styku kotouče s obrobkem při konstantním řezném výkonu V´ je patrný z diagramu 1. Teploty byly určovány při konstantním řezném výkonu a při broušení bez chlazení, při různých obvodových rychlostech kotouče a obrobku. Z průběhu křivek vyplývá, že až do obvodové rychlosti 40 m.min-1 se zvýšení obvodové rychlosti obrobku projevuje prudkým poklesem teploty. Nižší tepelné namáhání při stoupající rychlosti obrobku je způsobeno zkracováním doby působení jednotlivých zdrojů tepla v oblasti styku kotouče a obrobku. Při vyšších obvodových rychlostech odvádí břity zrn značnou část tepla do třísek, čímž se vysvětluje pokles teplot při vyšších rychlostech obrobku a brousicího kotouče. Proto poměr rychlosti řezného kotouče k obvodové rychlosti obrobku q = vs/vw má značný význam a při vysokých řezných rychlostech by neměl být volen větší poměr rychlostí než q = 60. Použití vhodného chladicího prostředku a uvedeného optimálního poměru umožňuje nejvyšší úběr bez negativního tepelného ovlivnění obrobku - viz diagram 2.
Jakost povrchu obrobku je ovlivňována nejen řeznou rychlostí, ale i řezným úběrem Z´. V diagramu 3 vidíme, že se stoupajícím úběrem se jakost povrchu obrobku zhoršuje. Vzrůstající drsnost je způsobena zvětšující se tloušťkou třísky při zvyšování řezného výkonu. Zvýšení obvodové rychlosti kotouče zmenšuje tloušťku třísky, a umožňuje tak vyrovnat zhoršení jakosti povrchu zvýšením rychlosti. V diagramu dále vidíme, že např. drsnosti povrchu Ra 2 (m je dosahováno řeznou rychlostí 20 m.s-1 při řezném úběru 8 mm3/mm.s, oproti tomu plocha obrobená obvodovou rychlostí 80 ms-1 při řezném úběru 90 mm3/mm.s má drsnost Ra pouze 1,9 (m (hodnoty Ra odpovídají broušení bez vyjiskření). Kromě řezného úběru a řezné rychlosti ovlivňuje drsnost také množství odebraného materiálu V´ (specifické množství materiálu V´ je vztaženo na 1 mm šířky brousicího kotouče mm3/mm). Závislost jakosti povrchu na odebraném množství materiálu a řezné rychlosti při broušení stálým řezným výkonem je znázorněna v diagramu 4.

Více materiálu za kratší čas

Podle namáhání brousicího kotouče řeznými silami stoupá při všech rychlostech opotřebení s řezným úběrem. Při stejném úběru za časovou jednotku se opotřebení snižuje se zvyšující se obvodovou rychlostí kotouče. Opotřebení kotouče má přímou souvislost s jeho životností - trvanlivostí. Při stálém řezném výkonu se zvyšuje celkový úběr odbroušeného materiálu s obvodovou rychlostí kotouče. Např. při broušení s řezným úběrem 15 mm3/mm.s může být zvýšením rychlosti kotouče ze 40 na 60 m.s-1 zvýšen celkový řezný výkon V´ ze 2000 na 20 000 mm3.mm-1, tedy až desetinásobně. Stejné životnosti se dosahuje se stoupající obvodovou rychlostí kotouče, při vyšším řezném úběru. Např. při porovnání rychlostí 20 a 90 ms-1 lze zvýšit úběrový výkon až 16x. Z toho vyplývá, že při stejném opotřebení kotouče a stejném výkonu lze zkrátit čistý čas broušení o 94 %.
§§§
Zvláště vysokými rychlostmi broušení je možné dosáhnout výkonů, které dosud patřily do sféry obrábění nástroji s definovaným břitem. Tím se otevírají technologii broušení zcela nové možnosti výroby součástí bez obvyklých minimálních přídavků běžných u konvenčního způsobu broušení.
Reklama
Vydání #4
Kód článku: 30433
Datum: 23. 04. 2003
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Firmy
Související články
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.

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.

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.

Související články
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.

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.

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.

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.

Československá stopa u nového rekordu

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

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.

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.

Robot s dvojitým uchopovačem zrychlil obsluhu CNC stroje

Osvald Jensen A/S je dánská rodinná firma dodávající strojírenské produkty pod vlastní značkou. Ve své továrně v Dánsku firma vyvíjí a vyrábí součástky do převodovek pro široké spektrum využití. Zaměřuje se na produkci vysoce kvalitních šnekových převodovek, převodových ústrojí a ozubených kol nejrůznějších velikostí.

CNC řízení pro rychlostní a multifunkční obrábění

Výsledek obráběcího procesu v parametrech přesnost/rychlost/povrch je dán mnoha faktory na straně stroje, nástrojů, způsobu programování a upínání, přičemž může existovat i více cest k jednomu stanovenému cíli. V tomto článku bychom se chtěli zaměřit na CNC řídicí systém, který je dnes bezpochyby podstatnou a nenahraditelnou složkou tohoto procesu. Řídicím systémem přitom většinou rozumíme jak vlastní řídicí počítač, tak i pohony os a vřeten a systémy odměřování polohy.

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