Témata
Reklama

Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - posuv

Výroba správně opracovaného komponentu je záležitostí přeměny hrubého obrobku v dokonale dokončený kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Dosažení tohoto cíle je částečně záležitostí geometrie (dráha frézy) a částečně technologie (výběr frézy a řezných podmínek).

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Dodržováním několika základních pravidel pro nastavení polohy frézy popsaných v předchozím článku máte k dispozici snadno využitelné návody, jak úspěšně dosáhnout zvýšení produktivity a efektivity nákladů.

Reklama
Reklama

Posuv a tloušťka třísky

Posuv f (velikost pohybu nástroje vůči obrobku) je důležitým řezným parametrem pro operace obrábění kovů. Mnohem zásadnější je však tloušťka třísky. Ta je definována jako tloušťka nedeformované třísky měřená kolmo k zabírajícímu ostří. Tloušťka třísky je určujícím faktorem pro opotřebení nástroje, jeho životnost, řezné síly, teplotu při frézování, utváření třísky a jejich odvod. Pokud je tloušťka třísky příliš velká, dojde k vylomení ostří kvůli velkému zatížení. Pokud je však tloušťka třísky příliš malá, rapidně se tím sníží životnost nástroje, protože tření je příliš vysoké, stejně jako generované teplo. Vhodné nastavení tloušťky třísky je pro frézování naprosto zásadní.

Tloušťka třísky

Správně řečeno – posuv je pohyb ostří nástroje, kterým se generují třísky o tloušťce ani příliš velké ani příliš malé. Při frézování to znamená, že posuv na zub (fz) je dán pohybem osy frézy tak, aby každé ostří odebíralo z obrobku materiál o správné tloušťce vznikající třísky.

Tloušťka třísky se při frézování neustále mění

Avšak i při použití určitého posuvu na zub se tloušťka třísky při frézování neustále mění. To způsobuje, že nastavení správného posuvu, a tím i správné tloušťky třísky, je pro různé případy velmi rozdílné. Elegantní řešení tohoto dilematu lze nalézt ve střední tloušťce třísky. Střední tloušťku třísky lze definovat jako tloušťku teoretické třísky obdélníkového průřezu (tzn. s konstantní hodnotou tloušťky), jejíž objem je stejný jako skutečný objem materiálu odebraného při konkrétním záběru ostří do obrobku (při stejném opotřebení nástroje i životnosti) a k jejímuž odebrání potřebujeme stejnou řeznou sílu, jako u třísky skutečné.

Tloušťka třísky = tloušťka nedeformované třísky měřená v určitém úhlu k ostří nástrojeV provozu je však potřeba znát, jakou rychlost posuvu (vf) pro frézovací nástroj zvolit. Stroje jsou programovány s rychlostí posuvu a ta je měřítkem produktivity operace. Rychlost posuvu je posuv na zub vynásobený počtem efektivních zubů a počtem otáček nástroje za časovou jednotku. Z technologického hlediska musí fréza dobře odebírat materiál se správnou střední tloušťkou třísky (tedy se správnou hodnotou posuvu na zub), z čehož vyplývá rychlost posuvu jako veličina, podle níž stroj programujeme. Náležité převádění parametrů posuvu je tedy velmi důležité.

Střední tloušťka třískyVzájemný vztah střední tloušťky třísky a posuvu na zub je definován poměrem radiální hloubky řezu (ae) a průměru frézy (Dc), polohou frézy vůči obrobku a úhlem nastavení ostří.

Principy v technologii frézování

S malým poměrem mezi ae a Dc bude střední tloušťka třísky pro daný posuv na zub malá, zatímco pokud je poměr větší, bude se i střední tloušťka třísky zvětšovat. To nás přivádí k základnímu principu v technologii frézování, který uvádí, že malý poměr ae/Dc dává větší hodnoty posuvu na zub. Poloha frézy hraje také důležitou úlohu. Čím je poloha frézy blíže ke středovému frézování, tím větší bude střední tloušťka třísky pro daný posuv na zub. Z toho můžeme odvodit druhou zásadu: stranová poloha nástroje dává větší hodnoty posuvu. A nakonec je třeba vzít v úvahu ještě další faktor – vliv na poměr mezi střední tloušťkou třísky a posuvem na zub má totiž i změna úhlu nastavení ostří nástroje. Třetí zásada tedy zní: menší úhel nastavení ostří dává větší posuvy. Sloveso „dává“ v uvedených poučkách je nutno chápat jako „umožňuje, ale současně vyžaduje,“ abychom dostáli jejich skutečnému významu.

Radiální hloubka řezu – průměr nástroje (poměr ae/Dc)Matematický vztah mezi střední tloušťkou třísky a posuvem na zub je dán poměrně složitě formulovaným vzorcem.

V tomto vzorci představuje ωe úhel záběru nástroje a κ úhel nastavení ostří. Pro usnadnění je tento vzorec vyjádřen z praktických důvodů v technické příručce Seco Machining Navigator ve formě tabulky hodnot. Bohužel, tyto tabulky však mají platnost pouze v omezeném množství případů. Mnohem jednodušší je využití následujícího grafu.

Poloha frézy
Úhel nastavení ostří
Tuto tabulku je možno použít pro frézy s úhlem nastavení = 90°


Střední tloušťka třísky

V něm snadno posoudíte vztah mezi posuvem na zub a střední tloušťkou třísky a je aplikovatelný pro jakoukoliv frézu v jakékoliv aplikaci frézování.

Tento geometrický vztah mezi posuvem na zub a střední tloušťkou třísky potřebuje samozřejmě další jemné doladění, při kterém je nutné zvážit také technologické prvky, jako je materiál obrobku, celková stabilita stroje – upnutí obrobku, vyložení frézy…

Geometrie ostří

Poslední otázkou je také správná střední tloušťka třísky pro určitou frézu v určité aplikaci. Pro nalezení odpovědi na tuto otázku musíme vzít v úvahu geometrii ostří.


Střední tloušťka třísky – geometrie ostří

S ostrým břitem je řez lehčí a řezné síly nižší, ovšem za cenu snížené pevnosti ostří. Z toho vyplývá, že musíme omezit zatížení zubu frézy. To nás přivádí k tomu, že nástroje s ostrým břitem by měly být používány s malou střední tloušťkou třísky. Abychom si byli jisti, že bude řezný proces probíhat dobře i v náročnějších aplikacích s velkými tloušťkami třísek, je nutno použít nástroje se zesíleným ostřím. Musíme ovšem dbát na to, aby byly zajištěny správné podmínky obrábění a daná geometrie ostří mohla v konkrétní aplikaci správně fungovat. Použitá geometrie ostří tedy určuje správnou střední tloušťku třísky a naopak.

Produktivita a efektivita nákladů

Tento článek popisuje druhý prvek kompenzačního přístupu při frézování, kterým je využití posuvu (a s tím související střední tloušťky třísky). Dodržením uvedeného principu práce s posuvem jsme schopni dosáhnout jeho vysokých hodnot při udržení dobré životnosti nástroje. Jinými slovy, může se tak účinným způsobem vyvážit produktivita a efektivita nákladů. Čtvrtý článek se bude zabývat faktorem rychlosti (vliv řezných teplot a řezných rychlostí). Všechny společně pak tvoří principy kompenzačního přístupu v technologii frézování. Jejich dodržením lze dosáhnout maximální spolehlivosti, produktivity a nákladové efektivity, a to velmi jednoduchým a přímočarým způsobem.

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 #5
Kód článku: 130522
Datum: 07. 05. 2013
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Seriál
Firmy
Související články
Současný vývoj v oblasti řezných nástrojů

Vývojové trendy v segmentu obráběcích řezných nástrojů jsou navázány na progresi ve strojírenské výrobě a reagují na aktuální potřeby průmyslu. Výzkum a vývoj již dlouhodobě soustřeďuje svou pozornost na vývoj řezných materiálů, systémů povlakování, konstrukce moderních nástrojů využívajících princip minimálního mazání a chlazení MQL, koncepty inovativních upínacích soustav. V současnosti jsou rozvíjeny technologie pro inteligentní výrobu s aplikací předností Průmyslu 4.0, včetně automatizace výrobního procesu, sběru dat o zařízeních, procesech a vyráběných dílcích. Na veletrhu EMO Hannover 2019 byly společnostmi představeny chytré technologie a řešení inteligentního řízení procesu obrábění. Digitalizace a konektivita jsou nyní důležitější než kdykoliv předtím.

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.

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.

Související články
Aktuální přístupy ke zvyšování produktivity třískového obrábění

V každé výrobní technologii neustále klademe nové požadavky na zvyšování produktivity, přesnosti, jakosti, efektivity, spolehlivosti apod. Produktivita je jedním z důležitých parametrů, na jejichž základě lze technologie mezi sebou srovnávat. Třískové obrábění si z pohledu produktivity neustále udržuje významné postavení, neboť je schopno zajistit všechny výše uvedené požadavky i pro velmi přesné dílce. Výše celkové produktivity a samozřejmě i ostatních parametrů je dána každým článkem z tohoto řetězce: zvolený nástroj – upnutí nástroje – řezné podmínky – upnutí dílce – zvolená strategie obrábění – NC kód (vazba na CAM a postprocesor) – možnosti stroje z pohledů parametrů pohonů a též jeho technologické konfigurace (multifunkčnost) – řídicí systém.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Věnujte pozornost vedlejším časům při obrábění

Firma Grumant se již 25 let zabývá prodejem nástrojů a strojů pro třískové obrábění. Zároveň je již známo to, že klade silný důraz na podporu svých zákazníků. 25 let zkušeností jejích techniků ukazuje, že řada zákazníků se soustředí hlavně na kontrolu a optimalizaci strojního času a přehlíží ztráty časů vedlejších. A právě zkrácení vedlejších časů je klíčem k razantnímu zvýšení produktivity, zisku a překvapivě i cesta jak odlehčit problému nedostatku kvalifikovaných obráběčů.

Komplexní obrábění rotačních dílů

Následující článek poskytuje reference rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků. V dnešním vydáním přineseme pohled z laakirchenského závodu na výrobu rotačních dílů Miba Gleitlager Austria GmbH a v příštím vydání reportáž ze salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber specializující se od kusové až po sériovou výrobu dílů a sestav.

Nová metodika hodnocení řezných vlastností nástrojů

Řezivost nástrojů je termín obdobný základním technologickým vlastnostem zpracovávaných technických materiálů, jako jsou například svařitelnost, slévatelnost či tvařitelnost. Podobně jako u jiných technologií je nutno vztáhnout tuto charakteristiku k požadovanému kritériu, to je k hlavnímu sledovanému cíli a základním podmínkám zkoušek. To znamená, jakou požadovanou práci či dosaženou kvalitu produkce od řezného nástroje očekáváme a s jakou spolehlivostí či rizikem tyto výkony chceme opakovat a používat.

Silná geometrie s měkkým řezem

Existují prezentace produktů, které je potřeba přečíst si několikrát, než je člověk pochopí. Tato prezentace k nim ovšem nepatří. S-Cut SC-UNI je fréza, jejíž funkční princip lze přes její unikátní provedení, nebo právě proto, velmi snadno vysvětlit. Její břity ve tvaru S a extrémně nestejné dělení potlačující chvění vyvolané procesem obrábění vytvářejí z této frézy vysoce kvalitní nástroj, který v rámci veškerých srovnávacích testů poráží porovnávané frézy.

Upnutí obrobku ovlivňuje přesnost a produktivitu obrábění

Přesnost a produktivitu obrábění ovlivňuje mnoho faktorů. Svůj podíl na výsledku má typ a vlastnosti použitého obráběcího stroje, volba nástrojů a řezných podmínek, zvolená strategie obrábění a v neposlední řadě i způsob upnutí a vyrovnání dílce před obráběním. V některých specifických případech je volba upnutí klíčovým faktorem pro realizaci celé technologie v požadovaných parametrech.

Nástroje pro přesné a výkonné obrábění

Společnost WNT v nedávné době uvedla na trh celou řadu novinek v oblasti technologie obrábění, které mají pro své uživatele řešení pro svoji univerzálnost v použití, stabilitu procesu obrábění, ekonomičnost provozu a v neposlední řadě procesní spolehlivost.

Nesousledné frézování

K výrobě zákaznických nástrojů neodmyslitelně patří rozvaha o životnosti a údržbě navrhovaných nástrojů. Její součástí je doporučení strategie obrábění včetně jeho smyslu. A to je zase přizpůsobeno konstrukčním možnostem obráběcího stroje. Konvenční stroje, které zajišťují posuv pomocí prosté soustavy šroub-matice, umožňují pouze nesousledný způsob frézování. Důvodem je obtížně odstranitelná vůle mezi šroubem a maticí. Ta by při volbě sousledného obrábění vedla v mezích této vůle ke vtažení obrobku pod frézovací nástroj a jeho jistou destrukci.

Patrick De Vos

Patrick De Vos se narodil v roce 1959 v Belgii. Už při studiu se věnoval oboru výrobní technologie. Po jeho skončení na škole zůstal ještě dva roky jako učitel a vědecký pracovník a věnoval se optimalizaci obráběcího procesu a výrobních technologií. Od roku 1983 pracuje pro Seco, kde vystřídal několik různých pozic. Od roku 2006 zastává svoji současnou funkci manažera výuky, kde je zodpovědný za vzdělávání zaměstnanců i zákazníků.

Cesty k vyšší energetické účinnosti v třískovém obrábění

Energie je stále dražší. Z analýzy spotřeby energie u obráběcích strojů a z návazného procesu obrábění je možné odvodit konkrétní závěry pro zvýšení energetické účinnosti a stanovit, co je základem pro optimalizaci nástrojů a procesu obrábění.

Výběr správného závitníku

Nejdůležitějším faktorem při jakémkoliv moderním obrábění je výběr nejvhodnějšího obráběcího nástroje pro danou aplikaci. Vzhledem k tomu, že nabídka závitníků umožňujících vytvoření závitu v obráběné díře je obrovská, může se nalezení správné volby jevit jako obtížné.

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