Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Příručka pro technology - Není teplota příliš vysoká nebo nízká?
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

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).

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.

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

Další články

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

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: