Témata
Reklama

Příručka pro technology - Jak je to s řeznými silami?

V minulém čísle byl tento seriál zaměřen na obrobitelnost nerezových ocelí. Tento článek je zaměřen na řezné síly při obrábění kovů.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Při obrábění kovů je řezná hrana velkou silou vtlačována do materiálu obrobku, který je deformován tak silně, až se odděluje ve formě třísek. Výsledkem je opracovaný povrch, který musí splňovat dané kvalitativní požadavky.

Reklama
Reklama
Reklama

Efektivita při obrábění

Obrobitelnost je vlastnost, která vyjadřuje, jak efektivní může být obrábění při nízkých nákladech a za daných technologických podmínek. Obrobitelnost má velkou souvislost s ekonomikou výroby: vyprodukovat maximální výkon s dostupnými (omezenými) zdroji. Obrobitelnost ovlivňují a určují řezné síly, teplo a teplota v řezu, formování třísky, opotřebení a životnost nástroje, a také integrita povrchu obrobené plochy. Všechny tyto faktory významně ovlivňují řezný proces a mohou snížit obrobitelnost.

Limitující prvek obrobitelnosti

Řezné síly jsou limitujícím prvkem obrobitelnosti. Ovlivňují spotřebu energie během procesu. Vysoké řezné síly znamenají vysoký výkon a použitelný výkon je vždy omezen. Vysoké řezné síly způsobí větší deformace řezných nástrojů a obrobků, což může mít za následek vibrace a deformace obrobku (ztrátu tolerance). A v případě, že jsou použité řezné síly příliš vysoké, může být životnost nástroje krátká (vylomení řezné hrany).

Obr. 1. Řezné síly

Nalezení správných pracovních podmínek, které udrží rovnováhu mezi hospodárností výroby (maximální výkon při nejnižších nákladech) a nízkými řeznými silami (práce v rámci omezujících faktorů) je v technologii obrábění kovů tím hlavním úkolem.

Materiál obrobku

Řezné síly jsou ovlivněny zejména materiálem obrobku, geometrií nástroje a použitelnými řeznými podmínkami. Čím je tvrdost materiálu obrobku větší (tvrdost = odolnost vůči deformaci), tím vyšší jsou řezné síly. Čím je řezná hrana nástroje ostřejší, tím budou řezné síly nižší. Důležitou roli řezné hrany hraje úhel čela. Více pozitivní úhel čela (ostřejší řezná hrana) sníží řezné síly, ale příliš ostrá hrana (pozitivní úhel čela) představuje také křehkou (snadno vylomitelnou) řeznou hranu.

Kienzleův princip

Výše uvedené ovlivňující faktory a zejména vztah mezi řeznými podmínkami a řeznými silami je obsahem Kienzleova principu, který byl poprvé zaznamenán německými vědci Kienzlem a Victorem (1957, O. Kienzle a H. Victor: Spezifische Schnittkraefte bei der Metallbearbeitung).

Obr. 2. Řezné síly jsou ovlivněny zejména materiálem obrobku, geometrií nástroje a použitelnými řeznými podmínkami.

Kienzl definuje specifické řezné síly či specifický řezný tlak (kc11) [N.mm-2]. Tato charakteristická vlastnost materiálu uvádí, jak velký odpor materiál vykazuje při obrábění. Je definována jako řezná síla potřebná pro úběr materiálu obrobku s šířkou záběru 1 mm a hloubkou 1 mm. Tato specifická řezná síla přímo souvisí s tvrdostí nebo pevností v tahu u daného materiálu, ale i ostatní vlastnosti materiálu mají svůj vliv.

Nejvýznamnější vlastností nástroje, která působí na řeznou sílu, je jeho ostrost. Ta je definována zejména úhlem čela. Pravidlo, které lze zhruba použít, zní: Řezná síla bude přibližně o 1 až 1,5 % nižší, když se úhel čela zvětší o 1°. Je však potřeba vzít v úvahu i mikrogeometrii řezné hrany.

Chceme-li ovlivnit řezné síly (udržet v rovnováze hospodárnost výroby a technologické limity), jsou řezné podmínky tím nejdůležitějším. Materiál obrobku a úhel čela nástroje jsou danými faktory, které nemohou být za provozu měněny.

Kienzle uvádí

- Pokud je řezná rychlost zvolena ve správném rozmezí, je vliv řezné rychlosti na řezné síly prakticky zanedbatelný (toto bylo již vypozorováno Salomonem, 1925).
- Vliv hloubky řezu na řezné síly je důležitý a má lineární charakter. Každá změna (%) hloubky řezu se projeví stejnou změnou (%) řezných sil.
- Vliv posuvu na řezné síly je důležitý, avšak méně než lineární (vyjádřeno ve faktoru síly (1 – mc) v Kienzleho vzorci). Větší posuvy (%) způsobí větší řezné síly, ne však ve stejné výši (%).

Obr. 3. Kienzleův zákon (zjednodušený tvar)

Kienzle nás učí, že při konfrontaci se strojními omezeními bychom se neměli soustředit na řezné rychlosti, nýbrž na hloubky řezu a posuvy. Zde popsaný Kienzleův princip je ve zjednodušené podobě. Ve skutečnosti však i tento zjednodušený vzorec poskytuje velmi dobré výsledky v případě, že chceme mít rychle reálnou představu o tom, s jak velkými řeznými silami se budeme během aplikace potýkat.

Maximální výkon při co nejnižších nákladech

Udržení hospodárnosti výroby a dostupných prostředků (výkon stroje, omezení rizika vibrací, požadovaná kvalita obrobku, …) v rovnováze je při obrábění kovů zásadním tématem. Při posouzení různých materiálů obrobků (ocel, nerezová ocel, vysoce legované slitiny, …) s ohledem na řezné síly (a související důsledky) pozorujeme, že mezi těmito materiály nejsou velké rozdíly.

Obr. 4. Seco Tools CZ si vás dovoluje pozvat na seminář Strategie frézování, kde bude opět jako v loňském roce přednášet Patrick De Vos, který připravuje tento seriál. Seminář bude probíhat 3.–5. dubna na technických vysokých školách v Ostravě, Brně a v Praze.

Podrobné informace k této problematice lze získat také v rámci vzdělávacího programu STEP (Seco Technical Educational Programm).

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 120314
Datum: 13. 03. 2012
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Seriál
Související články
Blíží se druhý ročník veletrhu broušení

Od 14. do 17. května 2024 se koná druhý ročník veletrhu GrindingHub, který odborníkům z celého světa představí – poprvé v historii ve čtyřech výstavních halách – nejnovější technologická řešení v oblasti broušení. Tentokrát se ve Stuttgartu představí přes 460 vystavovatelů z 31 zemí.

Pořádná špona je dnes věda

S obráběním, vrtáním pomocí nástroje začali pravděpodobně jako první už staří Egypťané cca 4 000 let před naším letopočtem, přičemž využívali tětivu luku – základ smyčcového soustruhu. Potom přišel středověk, dále Leonardo da Vinci a návrh prvního soustruhu… Technologie třískového obrábění ale v porovnání s dnešní dynamikou vývoje postupovala jen pomalu.

EMO zrcadlem pokroku a inovací

Při příležitosti prezentace veletrhu EMO 2017 Hannover před evropskou novinářskou obcí se uskutečnilo i pražské zastavení. Zastoupení Deutsche Messe pro ČR zorganizovalo tiskovou konferenci, které se vedle generálního ředitele EMO Hannover Christopha Millera účastnil i tiskový mluvčí hannoverského veletržního komplexu Hartwig von Sass spolu s ředitelem českého svazu SST Ing. Paclíkem a předsedou Společnosti pro obráběcí stroje doktorem Smolíkem.

Související články
Modely optimalizace procesu obrábění

Rozvoj nových poznatků o nástrojové technologii přináší maximální výhody pouze tehdy, je-li na proces obrábění pohlíženo jako na jediný konzistentní model. Je přitom životně důležité posuzovat různé výrobní scénáře a zásadní vlivy každého z nich na celkovou, globální ekonomiku výroby.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Odborné vzdělávání v rukou praxe

Znalosti kvalifikovaného personálu a poznání všech firemních souvislostí hrají mj. jednu z klíčových rolí při zavádění nových technologií a jejich efektivního využívání směrem k ekonomické stabilitě daného subjektu. Kdo je však nositelem oněch potřebných znalostí? Stát v oblasti odborného vzdělávání bohužel dlouhodobě pokulhává a důsledky nekoncepčnosti práce ministerstva školství především v oblasti středního stupně se aktuálně projevují v plné míře.

Úspora vedlejších časů

V současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělánV současné době se firmy v České republice potýkají s nedostatkem pracovníků. Obzvláště citelná je tato situace v oblasti strojírenství, kde jsou na pracovníky kladeny vyšší požadavky na vzdělání a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci. í a praxi v oboru. Nelze ani očekávat, že se situace sama zlepší nebo nás zachrání zahraniční pracovníci.

Nový pohled na moderní CAM programování v praxi

Při své dennodenní praxi se odborníci firmy Grumant u svých zákazníků opakovaně setkávají s tím, že jsou programy připravovány přímo na strojích. Důsledkem toho jsou ztráty strojní kapacity a dále dochází ke ztrátě kontroly nad výrobním procesem z hlediska použitých strategií a řezných podmínek. Ani tam, kde se již používá CAM programování, nemusí být vyhráno. O tom, jak revolučně vidí CAM programování ve firmě Grumant, pojednává tento článek.

Progres v navyšování podílu na trhu

Skupina Plansee Group dosáhla v hospodářském roce 2017/18 konsolidovaného obratu 1,3 miliardy euro, což znamenalo nárůst o 11 % ve srovnání s předchozím obdobím. V rámci bilanční tiskové konference konané v Reutte o tom informovali členové představenstva Bernhard Schretter a Karlheinz Wex.

Proč používat strategii trochoidního frézování?

Strategie trochoidního frézování byla na trh díky svým výhodám uvedena už před několika léty, ale přesto se často setkáváme se zákazníky, kteří používají výhradně tradiční metody obrábění. Důvodem nejsou nedostatečné možnosti strojového parku nebo absence kvalitního CAM systému pro programování. Důvodem je nejčastěji obecná neznalost této strategie frézování a konzervativní myšlení.

Rychlovýměnný upínací systém

Společnost v-tech v minulém roce představila modulární rychlovýměnný systém pro CNC obráběcí stroje. Slouží jako rozhraní mezi stolem CNC stroje a upínačem obrobku, který může být v podobě svěráku, univerzálního sklíčidla či přípravku.

Zero point - efektivní způsob upínání obrobků

Soustava stroj–nástroj–obrobek předurčuje, jak přesné a kvalitní bude obrobení polotovaru obrobku. K významným, ale bezesporu velmi podceňovaným prvkům tohoto procesu patří také upínání obrobku. O trendech v upínání obrobků pomocí technologických palet pojednává tento příspěvek.

Na cestě k nulové chybě upínání

I ta nejmenší cizí tělíska (prach, třísky apod.) mezi dutinou vřetena a stopkou nástroje mohou zapříčinit nepřesnost upnutí vrtáku nebo frézy, což má za následek výrobu zmetků nebo poškození nástroje a tím přerušení výroby. Toto mohou odstranit měřicí systémy se senzory.

Jak úspěšné soustružit tvrzené součástí

Soustružení tvrzených součástí (HPT) se v průběhu posledních 10 -15 let stalo respektovanou a cenově efektivní alternativou k broušení. Bylo prokázáno, že díky této metodě lze zkrátit dobu obrábění a snížit náklady o 70% i více. Ale vedle výhod souvisejících se zkrácením vlastního času cyklu, nabízí HPT i celou řadu dalších výhod. HPT je definováno jako soustružení ocelí s tvrdostí vyšší než 45 HRC (obvykle v rozmezí 55-68 HRC), přičemž jako typické příklady obráběných součástí lze zmínit brzdové kotouče, převodová kola, pastorky řízení, sedla ventilů, písty, vložky válců nebo tělesa spojek.

Bezdotykové orovnávání brousicích kotoučů

Exaktní orovnávání diamantových brousicích kotoučů musí zajistit jak vytvoření požadovaného tvaru, tak i optimální topografii povrchu. U mechanických technologií vznikají vždy síly mezi nástrojem a kotoučem. Bezkontaktní strategie nyní používá pro orovnávání kotoučů technologii elektroerozivního řezání drátovou elektrodou.

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