Témata
Reklama

Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - řezná rychlost

Výroba správně opracovaného komponentu je záležitostí přeměny hrubého obrobku v dokonalý finální kus tím nejúčinnějším a nejefektivnějším způsobem. Toho lze docílit správnou volbou geometrie (dráha frézy) v kombinaci s vhodnou technologií (výběr frézy a řezných podmínek).

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

V předchozích článcích jsme hovořili o důležitosti správné polohy nástroje při obrábění a o tom, jaký zvolit posuv pro optimalizaci produktivity a výrobních nákladů. Uplatnění obou zásad umožňuje zvýšit posuv – což představuje zvýšení produktivity – a současně udržet dlouhou životnost nástroje, tedy dosáhnout efektivity nákladů. V tomto článku rozebereme faktor rychlosti jako další významný prvek obráběcího procesu vedoucí k optimalizaci řezné rychlosti, a tím i dosažení vysoké produktivity a nízkých výrobních nákladů.

Reklama
Reklama
Reklama

Většina tepla se tvoří v oblasti střihu

Obrábění kovů je proces, kdy je materiál obrobku deformován tak silně, až se odděluje ve formě třísek. Při tomto procesu vzniká velké množství tepla – většina tohoto tepla se tvoří v oblasti střihu, méně tepla je pak generováno třením mezi třískami, ostřím nástroje a obrobkem. Toto teplo následně způsobuje zvýšení teplot (v daném čase a prostoru) v oblasti řezu (nástroje, obrobku a třísek).

Vznik tepla podstatnou měrou ovlivňuje řezná rychlost a materiál obrobku. Teplota (teplo) na ostří nástroje závisí mimo jiné na tepelné vodivosti břitové destičky a materiálu obrobku (třísek), řezných podmínkách a geometrii. Tato teplota (kompozitní teplota) významně ovlivňuje opotřebení a životnost nástroje.

Fáze obrábění

Během obrábění se střídají fáze, kdy je ostří v záběru a kdy nezabírá. Teplo je generováno a teplota roste ve fázi, kdy je zub nástroje v záběru. Mimo záběr pak nedochází ke vzniku tepla a teplota zde klesá. V operacích s velkým záběrovým úhlem (např. při drážkování) je doba, po kterou se generuje teplo a dochází tedy ke zvýšení teploty ostří, dlouhá ve srovnání se zbývající částí otáčky nástroje, kdy je zub mimo záběr, negeneruje se teplo a ostří se ochlazuje. Při operacích s malým záběrovým úhlem (např. tvarové frézování) je pak doba tepelného růstu krátká v porovnání s dobou, kdy ke vzniku tepla nedochází.

Pokud si představíme, co se děje během frézování, je zcela jasné, že při operacích s velkým záběrovým úhlem se teplota zvyšuje poměrně rychle, a je zde riziko, že teplota v řezu velmi rychle vzroste. Pokud teplota v řezu přesáhne kritickou úroveň, materiál nástroje ztratí svou řeznou schopnost a životnost nástroje se tím podstatně zkrátí. Toho se lze vyvarovat snížením řezné rychlosti (ta je příčinou vzniku tepla v procesu obrábění kovů).

Hodnota kritické hranice

Teplota v řezu by měla zůstat pod maximální hodnotou kritické hranice, na druhou stranu je však vhodné, aby se pohybovala nad určitou minimální hranicí. Pokud je totiž teplota v řezu příliš nízká, řezný materiál je křehký a náchylný k poškození. Pojivo v řezném materiálu se stává tvárným až při určité teplotě a pak dává ostří nástroje patřičnou houževnatost. V případě frézování s malým záběrovým úhlem je však potenciální problém oproti výše uvedenému případu přesně opačný – teplota je příliš nízká a životnost nástroje je omezena z důvodu malé houževnatosti. To má za následek vydrolování ostří a poškození břitu. V takovém případě musíme zajistit, aby teplota byla vyšší, čehož dosáhneme zvýšením řezné rychlosti.

Záběrový úhel

Záběrový úhel nástroje je určen polohou frézy (u bočního frézování je tento úhel větší, než u středové polohy) a záběrovým poměrem – radiální hloubkou řezu vůči průměru frézy (malá radiální hloubka řezu v porovnání s průměrem frézy dává malý poměr ae/Dc a tedy menší záběrový úhel).

Obrábění kovů je proces, kdy je materiál obrobku deformován tak silně, až se odděluje ve formě třísek.
Záběrový úhel při drážkování a při bočním frézování

Prakticky bychom tedy mohli konstatovat, že při bočním frézování a malém poměru ae/Dc bychom měli zvýšit řeznou rychlost. Při středovém frézování nebo velkém poměru ae/Dc musíme řeznou rychlost naopak snížit. Řeznou rychlost volíme tedy nejen v závislosti na řezném materiálu a na materiálu obrobku, ale také podle polohy frézy a poměru ae/Dc během frézovací operace.

Stejně tak lze uvažovat o řadě dalších prvků v procesu frézování. Pokud je axiální hloubka řezu malá, generuje se méně tepla, a proto by řezná rychlost měla být zvýšena. Méně tepla je generováno i v případě nízkého posuvu, a tudíž je vhodné řeznou rychlost zvýšit. Musíme však zajistit, aby posuvy nebyly příliš nízké – v tom případě by totiž docházelo k většímu vzniku tepla třením (viz předchozí článek o této problematice). Při velkém efektivním úhlu čela (ostrý břit, pozitivní řez) vzniká také méně tepla, řeznou rychlost je tedy na místě také zvýšit.

Vysokorychlostní obrábění

Typickým příkladem, kde tyto principy fungují v praxi, je vysokorychlostní obrábění. Pokud je radiální i axiální hloubka řezu malá, posuv nízký a břity ostré, lze použít vysokou řeznou rychlost.

Teplota v řezu by měla zůstat pod maximální hodnotou kritické hranice, na druhou stranu je však vhodné, aby se pohybovala nad určitou minimální hranicí.
Strategie malého záběrového úhlu

Dále se tyto zásady aplikují v případech těžkého hrubování obtížně obrobitelných materiálů. Při obrábění takových materiálů dochází ke vzniku velkého množství tepla. Pokud snížíme záběrový úhel nástroje, čímž nebude v řezu tolik tepla generováno, můžeme udržet řeznou rychlost na přijatelné střední až vysoké úrovni.

Tento článek popisuje třetí prvek kompenzačního přístupu při frézování, kterým je využití řezné rychlosti (a s tím souvisejícího tepla generovaného při obrábění). Všechny popisované faktory společně tvoří principy kompenzačního přístupu v technologii frézování. Jejich dodržením dosáhnete maximální spolehlivosti, produktivity a nákladové efektivity, a to velmi jednoduchým a přímočarým způsobem. V závěrečném článku této série se soustředíme na to, jak lze uplatňováním těchto zásad dosáhnout spolehlivého, kontrolovatelného a předvídatelného procesu frézování.

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 #6
Kód článku: 130632
Datum: 04. 06. 2013
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Seriál
Související články
Další krok: propojení technologie obrábění kovů s ekonomikou výroby (2. část)

Proces obrábění kovů je způsob výroby, kdy jsou obrobky vyráběny odebíráním materiálu ve formě třísek. Ostří nástroje vtlačováno do materiálu obrobku, ten se deformuje tak silně, až dojde k oddělení materiálu ve formě třísek. Základním prvkem v tomto procesu je řezná hrana, která provádí skutečný řezný proces. Pochopení vzájemného působení mezi břitem a materiálem obrobku je základem pro důkladné porozumění procesu obrábění kovů.

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.

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

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.

Vyvrtávací tyče s tlumením zvyšují kvalitu obrábění

Pro některé operace obrábění jsou potřebné dlouhé vyvrtávací tyče a upínače. Ty jsou však náchylné k vibracím, což snižuje výkon obrábění a přesnost výroby. Vyvrtávací tyče s tlumením zlepšují značně kvalitu obrábění.

Rychlejší výměna nástrojových držáků

Výměna nástroje na stroji musí být provedena ve správný okamžik a rychle. Modulární rychlovýměnné systémy a technika polohování nástrojových držáků na stroji zjednodušují výměnu, čímž se zároveň zkracují vedlejší časy.

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.

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