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
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.

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.

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

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.

Automatizace výroby s minimálními personálními nároky

Ať už s možností frézování, nebo soustružení, 4osého, nebo 5osého obrábění, s výměnou palety, či bez ní, s kruhovým zásobníkem palet, věžovými upínacími přípravky pro vícenásobné upínání obrobků, automatizací a progresivním ovládacím panelem, univerzální 5osá obráběcí centra lze flexibilně přizpůsobit a rozšířit pro každou aplikaci.

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