Témata
Reklama

Příručka pro technology - Není teplota příliš vysoká nebo nízká?

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, řeznou hranou a obrobkem. Toto teplo následně způsobuje zvýšení teplot (v daném čase a prostoru) v oblasti řezu (nástroje, obrobku a třísek).

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Teplota (teplo) na řezné hraně závisí mimo jiné na tepelné vodivosti břitové destičky a materiálu obrobku (třísek), řezných podmínkách a geometrii řezné hrany. Tato teplota (kompozitní teplota) významně ovlivňuje opotřebení a životnost nástroje.

Reklama
Reklama
Reklama

Tepelně ovlivněná zóna

Než budeme pokračovat, dovolte mi ještě pár definic. Při obrábění kovů vzniká teplo, které způsobuje vyšší teploty na řezné hraně, čímž se snižuje životnost nástroje. Část řezné hrany, kde jsou její vlastnosti ovlivněny vyšší teplotou, se nazývá Heat Affected Zone (HAZ) – tepelně ovlivněná zóna. V této zóně je jeden bod (geometrický), kde jsou teploty nejvyšší. Tento bod se nazývá Peak Temperature Point (PTP) – bod nejvyšší teploty. A průměrná teplota v HAZ se nazývá kompozitní teplota – CT.

Obr. 1 Způsob utváření třísky Teplo se hromadí v oblasti řezu, a pokud teplota (koncentrované teplo) vzroste příliš, může dojít ke zhoršení vlastností řezné hrany (zkrácení životnosti nástroje) a ke změně struktury materiálu obrobku. Aby bylo obrábění efektivní, musí být teplota udržena na optimální úrovni vytvářením menšího množství tepla a jeho maximálním odváděním z oblasti řezu.

Pár úvah o součástech procesu

Existuje více způsobů, jak omezit množství tepla generovaného při obrábění. Z hlediska řezného nástroje je důležitá geometrie břitu. Ostřejší řezná hrana více odřezává materiál obrobku a méně jej deformuje, čímž se vytváří méně tepla a snižují se řezné teploty (menší HAZ, nižší PTP a nižší CT).

Obr. 2 Teplo a teplota v technologii obrábění kovů

Řezná rychlost je také velmi důležitým faktorem, jelikož vyšší řezné rychlosti rychleji deformují materiál a vytvářejí tak více tepla. Dovolte mi však poznámku ke snižování řezné rychlosti za účelem vytváření menšího množství tepla: rychlost musí být dostatečně vysoká proto, aby „změkčila“ materiál obrobku v oblasti řezu (vyšší teploty způsobují změknutí materiálu obrobku). Při vyšších řezných rychlostech se za jednotku času vytvoří více třísek, což znamená, že větší objem materiálu tak odvede více tepla z oblasti řezu. Vyšší řezné rychlosti znamenají vyšší teploty u řezné hrany.

Odvod tepla třískami

Nejefektivnější způsob odvodu tepla z oblasti řezu je třískami. Pokud je ale tepelná vodivost materiálu obrobku nízká (např. nerezové oceli), odvod tepla třískami je obtížnější. Více tepla se přenáší do řezné hrany, což snižuje životnost nástroje. Čím nižší je tepelná vodivost, tím více tepla zůstává v řezné zóně a zvyšuje se teplota v řezu. Výsledkem je větší HAZ a vyšší CT.

Obr. 2 Teplo a teplota v technologii obrábění kovů

Vyšší posuvy také mohou zlepšit evakuaci tepla, protože vyššími posuvy vznikají silnější třísky (větší objem materiálu = efektivnější odvod tepla). Vyšší posuvy způsobují větší tepelně ovlivněnou oblast HAZ, ale nižší teploty u řezné hrany PTP. Obecně to znamená delší životnost nástroje, a to zejména při obrábění nerezových ocelí a vysoce legovaných slitin.

Tvrdost materiálu obrobku

Tvrdost materiálu obrobku je dalším důležitým faktorem. Tvrdší materiál obrobku více odolává deformaci a během obrábění tak vzniká více tepla, což následně způsobuje vyšší teploty na řezné hraně. Aby se tento jev vyvážil, je potřeba snížit řeznou rychlost, jak je všeobecně známo.

Obr. 4 Vliv řezné rychlosti

Kombinace řezných podmínek

Po zvážení všech informací dojdeme k zajímavému závěru. Uvedený příklad (poslední obrázek) je velmi zajímavá a příkladná situace. Jsou zde prezentovány tři možné kombinace řezných podmínek k dosažení stejného objemu odebíraného materiálu (= produktivity). Operace, ve které byly použity vysoké posuvy a nižší řezné rychlosti, je zřetelně nejekonomičtější (nejnižší náklady díky nejvyšší životnosti nástroje).

Obr. 5 Vliv posuvu

Kontrola tepelně ovlivněné zóny (HAZ), bodu nejvyšší teploty (PTP) a kompozitní teploty (CT) jsou důležitými elementy při kontrole procesu obrábění. Standardním cílem bývá dosažení maximální produktivity při minimalizaci nákladů. Dosažení tohoto cíle je významně ovlivněno pochopením vlivu tepla (teploty) na proces obrábění kovů.

Obr. 6 Vliv geometrie (úhel fazetky)
Obr. 7 Vliv opotřebení

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

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ
//www.secotools.com/cz
dana.benesova@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #5
Kód článku: 120516
Datum: 15. 05. 2012
Rubrika: Trendy / Obrábění
Autor:
Seriál
Firmy
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.

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.

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.

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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

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.

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.

Aditivní výroba unikátních řezných nástrojů

Aditivní technologie jsou jedním z nosných pilířů Průmyslu 4.0. Od roku 2014, kdy v ČR 3D tisk kovů odstartoval „ve velkém“, byla o této problematice napsána celá řada publikací, díky nimž je tato technologie považována za poměrně známou. Jedním z průkopníků 3D tisku v ČR je firma Innomia, která přinášela informace o technologii DMLS do povědomí českého průmyslu již několik let před tímto zmiňovaných boomem.

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