Témata
Reklama

Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - poloha frézy

Výroba správně opracovaného komponentu je přeměna hrubého obrobku v dokonale dokončený kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Dosažení tohoto cíle je částečně věcí geometrie (dráha frézy) a částečně technologie (výběr frézy a metody frézování (řezné podmínky)).

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Tento článek se bude zabývat jednoduchým, nicméně velmi důležitým „geometrickým“ faktorem frézování, a tím je poloha frézy. Do jaké polohy ustavit frézu vůči obrobku? V zásadě existují tři možnosti polohy frézy: stranové nesousledné frézování, středové frézování a stranové sousledné frézování. V tomto článku jsou brány v úvahu pouze „jednoduché“ frézovací operace; rovinné frézování či frézování do rohu. Principy, které zde budou uvedeny, jsou však využitelné pro všechny operace frézování, a to včetně složitého pětiosého frézování.

Reklama
Reklama

Nesousledné, či sousledné frézování

Za prvé je třeba se rozhodnout, zda zvolit nesousledné, či sousledné frézování. U nesousledného frézování je průřez třísky tvořen od nulové tloušťky do její maximální hodnoty. U sousledného frézování je to pravý opak. Z technologického hlediska je upřednostňováno frézování sousledné. Při nesousledném každá řezná hrana při každé otáčce frézy odebírá materiál o nulové tloušťce třísky. To způsobuje – zejména při obrábění materiálů s deformačním zpevněním – zbytečné opotřebení, kratší životnost nástroje, větší riziko vibrací, větší omezení v upnutí nástroje, horší kvalitu povrchu atd. Tomu všemu se lze vyhnout sousledným frézováním. Avšak i zde jsou některé výjimky. Nesousledné je doporučováno pro starší či méně udržované frézky (z důvodu jejich menší stability, mrtvého chodu při pohybu stolu). Je také doporučováno pro obrábění komponentů s velmi hrubým či velmi tvrdým povrchem (litina) nebo nestabilních komponentů (tenká stěna). Závěrem lze doporučit nesousledný způsob i při frézování velmi tvrdými řeznými materiály.

Středové frézování

Nyní obraťme svou pozornost ke středovému frézování. Při něm se vyskytují oba typy frézování - nesousledné i sousledné. Je však velmi nevhodné z důvodu silného kolísání směru, ve kterém působí řezné síly. Se stranovým frézováním bude fréza tlačit do obrobku (nesousledně), nebo jej bude natahovat (sousledně). Při středové poloze frézy tedy působí tlakové i tahové napětí. To představuje větší riziko vzniku vibrací během operace, což má za následek kratší životnost břitů.

Fréza s výměnnými břitovými destičkami
Poloha nástroje
Poloha nástroje
Středové frézování

Dalším kritériem je počet zubů zabírajících současně do materiálu obrobku. Zde funguje přímá úměra – čím více zubů v řezu, tím lépe bude fréza obrábět bez rotačních vibrací. Aby bylo v záběru současně co nejvíce zubů, roztečný úhel (úhel mezi dvěma zuby) musí být malý v porovnání s úhlem záběru (úhel, pod kterým nástroj zabírá do materiálu). Podle této zásady se tedy doporučuje použít frézu s malou roztečí a menším průměrem (oproti radiální hloubce řezu). Pro určitou frézu (počet zubů a průměr) a určitý obrobek (radiální hloubka řezu) platí, že čím je obrobek blíže k obvodu frézy, tím větší bude úhel záběru a tím bude v záběru více zubů.

Fáze obrábění

Třetím kritériem jsou fáze obrábění. Každý zub prochází během otáčky čtyřmi fázemi – mimo řez, vstupní fází (břit začíná odebírat materiál), fází řezu a výstupní fází (břit se dostává mimo záběr). Zvláštní pozornost je třeba věnovat fázi vstupní a výstupní – u frézování jsou tyto dvě fáze zásadně odlišné od ostatních obráběcích operací.

Poloha frézy
Poloha frézy

Tradiční technologie frézování se zaměřuje právě na vstup. Má se za to, že pokud je vstup příliš obtížný, dojde při něm k poškození břitu. Ale realita současnosti je taková, že novodobé řezné materiály a strategie obrábění dokazují, že vstupní fáze již zdaleka nemusejí být problém. To samozřejmě platí v případě, že je fréza použita se správnými řeznými podmínkami. Při příliš vysokých řezných parametrech se samozřejmě břity při vstupní fázi vylomí.

Poloha frézy
Vstupní fáze
Výstupní fáze

Mnohem důležitější je však fáze výstupu. Již v 70. letech minulého století proběhly k této problematice základní výzkumy. Jejich výsledky však dosud nejsou běžně známy a pochopeny. Výstupní fáze je stav, kdy řezná hrana (břit) opouští obrobek. Tato poloha je definována jako výstupní úhel. Je to úhel mezi osou poloměru frézy a výstupním bodem. Výstupní úhel může být „negativní“ (výstup nad osou poloměru), nebo „pozitivní“ (výstup pod osou poloměru). Experimenty dokazují jasnou souvislost mezi výstupním úhlem (daným polohou osy nástroje vůči obrobku) a životností nástroje. Pokud dochází na výstupu k příliš velkým rázům, břit se začne vyštipovat nebo se dokonce vylomí. To samozřejmě sníží životnost nástroje a ohrozí spolehlivost procesu. Zdá se, že se tento jev projevuje zejména, pokud má výstupní úhel hodnotu přibližně mezi –30° a +30°. Abychom co nejvíce elimininovali toto riziko, dodržujme jednoduché pravidlo: vyvarujte se toho, aby byl výstupní úhel v rozmezí –30° a +30°. Uvedení tohoto pravidla v praxi je prosté: každá fréza má jistou nebezpečnou zónu, ve které by zmíněný výstupní bod neměl ležet (plocha obrobku, kde už břity frézy nezabírají). Tato nebezpečná zóna leží uprostřed záběrové části frézy a její šířka je přibližně rovna polovině průměru frézy.

Menší průměry frézy a větší radiální hloubka řezu znamenají více zubů v záběru. Relativní poloha obrobku vůči nástroji ovlivňuje úhel záběru nástroje.
Výstupní úhel (výstupní plocha obrobku) musí ležet mimo nebezpečnou zónu.
Výstupní plocha musí ležet mimo nebezpečnou zónu. Při obrábění superslitin je výhodné nastavit polohu co nejblíže k nebezpečné zóně pro dosažení vyšší životnosti nástroje.

Vhodná poloha frézy

Shrneme-li si všechny výše uvedené zásady, získáme následující doporučení pro vhodnou polohu frézy.

- Sousledné frézování má jasnou přednost. V jistých výjimečných situacích je pak na místě nesousledný způsob, v každém případě bychom se však měli vyhnout středovému frézování. Pokud je středová poloha nevyhnutelná (např. při frézování drážek), musí být zvláštní pozornost věnována výběru řezných podmínek (z důvodu kompenzace velkého zatížení frézy).
- Doporučuje se, aby do materiálu obrobku současně zabíralo co nejvíce zubů. Toho lze dosáhnout použitím fréz menších průměrů s malou roztečí nebo operacemi s velkou radiální hloubkou řezu či polohou obrobku co nejblíže k obvodu frézy, a to bez ohledu na typ frézy nebo radiální hloubku řezu.
- A v neposlední řadě je nutné se ujistit, že výstupní úhel (bod, ve kterém břity frézy opouštějí materiál) leží mimo „zakázanou zónu“ (uprostřed záběrové části frézy, jejíž šířka je přibližně rovna polovině průměru frézy).

Respektování těchto několika základních pouček je dalším podstatným krokem k bezproblémovému, účinnému a efektivnímu frézování. Moderní sofistikované CAM systémy zohledňují uvedená pravidla při výpočtu dráhy nástroje.

Tento článek se zabýval prvním z několika principů kompenzačního přístupu – polohou frézovacího nástroje. V příštím článku detailně popíšeme posuv (faktor střední tloušťky třísky). V následujícím pak rozebereme faktor rychlosti (zohlednění řezné rychlosti a teploty). Společně tvoří v technologii obrábění principy kompenzačního přístupu. Osvojením těchto principů dokážete vyvážit spolehlivost, produktivitu a nákladovou efektivitu ve velmi jednoduchý a přímočarý způsob obrábění.

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

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ

www.secotools.com/cz

dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #4
Kód článku: 130404
Datum: 10. 04. 2013
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Seriál
Firmy
Související články
Léčivá mračna

Oftalmologie je lékařský obor, který se zabývá anatomií, fyziologií a nemocemi očí. V Indii je šedý zákal nejčastější příčinou slepoty, jíž by šlo zabránit, a jistá firma vyrábí potřebné zařízení, které oční lékaři potřebují a používají k léčbě postižených.

Expert na mikroobrábění

V loňském roce na MSV v Brně uvedla společnost Kovosvit MAS nové pětiosé vertikální centrum MCU450. Symbolicky na stánku společnosti Siemens, která pro prototyp stroje dodala řídicí systém, pohony, motory a zároveň rozváděč osazený ze 100 % komponenty Siemens. Již na veletrhu bylo oznámeno, že prvním zákazníkem obráběcího centra MCU450 bude katedra technologie obrábění Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Vznikla intenzivní spolupráce mezi Kovosvitem MAS, Siemensem a vysokou školou, která již přináší první výsledky: aktuálně společnými silami zmíněné subjekty úspěšně řeší mikroobrábění. Předmětem jejich zájmu je těleso náramkových hodinek.

Výuka programování obráběcích strojů

Na počátku devadesátých let minulého století vtrhla do našeho života výpočetní technika. Začalo masivní, mnohdy překotné používání informatiky ve všech oblastech života. Rovněž na středních školách se zaváděli počítače do výuky, hledala se náplň a metodika použití informatiky ve výuce odborných i všeobecně vzdělávacích předmětů.

Související články
Závěrečné oponentní řízení CK-SVT

V dubnu 2012 byl na půdě Fakulty strojní ČVUT v Praze oficiálně zahájen osmi letý projekt Centrum kompetence - Strojírenská výrobní technika v rámci dotačního programu Technologické agentury ČR. Projekt byl úspěšně ukončen ke konci roku 2019 a v červnu 2020 proběhlo Závěrečné oponentní řízení ve firmě TOS Varnsdorf, jednoho ze spoluřešitelů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
České obráběcí stroje stále splňují nejpřísnější parametry pro uplatnění

V červnu tohoto roku byl zvolen prezidentem Svazu strojírenské technologie Jan Rýdl ml. Mezi jeho priority patří návrat duálního vzdělávání do českého školství. Více chce také podpořit spolupráci firem s vysokými školami, prosazovat zájmy českých strojařů v zahraničí a ve státní správě. Rychlé tržní změny vnímá jako největší výzvu pro management všech firem.

Nebojte se výzev!

Tuto větu mi na konec rozhovoru řekl Ing. Radomír Zbožínek, člen představenstva Tajmac-ZPS, který se stále podílí na dění v mateřské firmě. Slovo "mateřská" pro pana Zbožínka platí dvojnásob, do firmy totiž nastoupil 1. listopadu 1972, takže zde "kroutí" již svou 46. sezonu. Tak akorát na to, aby jeho slova mohla posloužit i dalším lidem.

Ohlédnutí za soutěžemi mladých programátorů

Soutěž v programování CNC obráběcích strojů se koná pravidelně každý rok v rámci MSV v Brně v kategoriích podle řídicích systémů (abecední pořadí) Fanuc, Heidenhain a Siemens. Pořadatelem je Svaz strojírenské technologie pod záštitou MPO České republiky. V roce 2016, ve čtyřech dnech strojírenského veletrhu, vyslalo své reprezentanty na 35 škol – zejména gymnázia, SOŠ, SPŠ a VOŠ.

Výrobce & zákazník = spolupráce2

Více než tři roky uplynuly od naší poslední návštěvy strojírenské firmy STT Servis v Dlouhé Loučce u Uničova. V rodinném podniku vedeném sourozenci Šárkou a Tomášem Ticháčkovými, jehož specializací je zakázkové CNC obrábění, se čas rozhodně nezastavil a my jsme s překvapením stanuli před výrobními prostorami, které za uplynulá léta prošly velkou změnou.

Partnerství k podpoře a zviditelnění strojařiny

Česká republika se v současné době nachází v celé řadě oblastí na rozcestí. K těm nejzásadnějším patří školství, které od roku 1990 prochází dramatickým vývojem a stále hledá svoji optimální cestu, bohužel s velmi často měněnými cílovými souřadnicemi. Základním úkolem vzdělávacího systému vždy bylo připravit jedince nejen na život, a to v čím dál složitějším prostředí, ale jasnou součástí tohoto úkolu musí být u vysokých a středních škol – s podporou základních a mateřských – příprava na budoucí profesi s plnohodnotným a přínosným uplatněním na trhu práce.

Úspěšná strojírenská technologie v Plzni

Po dvou letech se opět z iniciativy katedry obrábění Fakulty strojní ZČU v Plzni začátkem února konal další ročník konference Strojírenská technologie a samozřejmě kde jinde než v plzeňském pivovaře. V podstatě se v současnosti jedná o jedinou akci v oblasti technologie obrábění, kde se scházejí pracovníci všech technologických kateder a ústavů z České republiky i ze Slovenska společně s průmyslovou praxí. Letošní ročník byl účastníky hodnocen velmi pozitivně a my se k tomuto verdiktu přidáváme.

Projekt Svazu strojírenské technologie zaměřený na podporu rozvoje tech školstvi

V březnu 2011 Svaz strojírenské technologie zahájil realizaci projektu s názvem "Získání dovedností v programování na CNC obráběcích strojích pro studenty středních odborných škol a učilišť" financovaného z Evropského sociálního fondu prostřednictvím operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost, jehož vyhlašovatelem byl Jihočeský kraj.

Od tlakové slévárny až po kompletní výrobu

Outsourcing u sléváren a kováren nabývá na důležitosti. Přesun obrábění od OEM výrobců do sléváren vedl k tomu, že se řada tlakových sléváren přeorientovala na kompletní výrobu. Příkladem je závod Ljunghäll v České republice, který s podporou firmy Grob rozšířil výrobu z tlakového lití na dodávky komplexních dílů pro automobilový průmysl.

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.

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