Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Příručka pro technology: Kompenzační přístup při frézování - řezná rychlost
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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).

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.

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

Další články

Výzkum/ vývoj
Nástroje pro obrábění / řezné materiály
Obráběcí stroje a technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: