Témata
Reklama

Příručka pro technology - Obrobitelnost

V minulém čísle jsme čtenáře seznámili s připravovaným odborným seriálem na téma obrábění nerezových ocelí. Patrick de Vos, manažer technického vzdělávání ve společnosti Seco Tools Group, ve svém prvním díle popisuje základní pojem obrobitelnost.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Obrábění kovů je technologický proces, při kterém se odebíráním materiálu vytváří požadovaný tvar obráběného předmětu (obrobku). Při obrábění kovů je řezná hrana velkou silou vtlačována do materiálu obrobku, který je deformován tak silně, až se odděluje ve formě třísek. Výsledkem je opracovaný povrch, který musí splňovat dané „kvalitativní požadavky“.

Reklama
Reklama
Reklama

Systémová vlastnost

Obrobitelnost je v technologii obrábění kovů široce rozšířený výraz. Je to systémová vlastnost, která vyjadřuje, jak efektivní může být obrábění při nízkých nákladech a za daných technologických podmínek. I když je obrobitelnost ovlivněna mnoha faktory (materiál obrobku, řezné nástroje a řezné podmínky, strojní vybavení, strategie řezného procesu (CAM), upnutí obrobků a nástrojů, způsob chlazení, odborné znalosti technologů atd.), obvykle se hovoří o obrobitelnosti jako o vlastnosti materiálu.

Obr. 1 Obrábění kovů je technologický proces, při kterém se odebíráním materiálu vytváří požadovaný tvar obráběného předmětu.

Tato série článků se zabývá několika základními příčinami, které způsobují, že obrobitelnost nerezových ocelí, vysoce legovaných slitin a titanových slitin se liší od ocelí, které jsou v současném světě obrábění kovů stále považovány za referenční materiály. Je nutno pochopit, že obrobitelnost těchto materiálů v porovnání s ocelí nemusí být nutně definována jako nižší, nýbrž jako odlišná. Efektivita výroby může být totiž maximalizována dokonce i pro tyto materiály.

Kvantifikace

Pro posouzení obrobitelnosti lze využít několika kvantitativních měřítek: index obrobitelnosti (průměrné hodnocení uvedené ve srovnání s referenčními materiály, toto měřítko však může být zavádějící), životnost nástroje (provozní čas v minutách nebo čas do úplného opotřebení nástroje při určitých řezných parametrech či množství odebraného materiálu před úplným opotřebením řezné hrany), kvalita povrchu při standardizovaných řezných podmínkách a další měřítka, jako jsou řezné síly a výkon, teplota, utváření třísky, aspekty životního prostředí atd.

Kvalifikace

Obrobitelnost lze kvalifikovat za dobrou při splnění jednoho či více z následujících kritérií: obrábění s minimálními energetickými požadavky, minimální opotřebení nástroje (jeho maximální životností), minimální řezné síly, eliminace problémů s utvářením a odvodem třísek, dobrá kvalita povrchu na obrobené ploše atd. Jinými slovy lze říct: dobrá obrobitelnost představuje co nejhospodárnější výrobu za daných technologických podmínek.

Obr. 2 Pro posouzení obrobitelnosti lze využít několik kvantitativních měřítek.

Ačkoliv by nejvýstižnější obecnou definicí pro obrobitelnost mohl být objem odebraného materiálu na jednotku výkonu (mm3.min-1.kW-1), tradiční postoj k obrobitelnosti je spojován s materiálem obrobku a vztahuje se pouze k opotřebení nástroje, životnosti nástroje a řezným rychlostem. Jelikož obrábění kovů je tak silná deformace materiálu obrobku, až se odděluje ve formě třísek, je zřejmé, že řada vlastností obráběného materiálu má v tomto technologickém procesu velký vliv.

Vlastnosti materiálu

Vlastnosti obráběného materiálu, které významně ovlivňují řezný proces, můžeme rozdělit do sedmi základních skupin. Z každé skupiny je uvedeno pro názornost pár příkladů dokládajících vliv těchto vlastností na řezný proces.

- Mechanické vlastnosti: Obrábění je proces deformace čili přetváření materiálu obrobku. Tvrdost je odolnost proti deformaci. Vysoká tvrdost materiálu obrobku znamená vysoké řezné síly.
- Chemické složení (obsah legujících prvků): Při obrábění je odebraný materiál (třísky) odváděn po čele nástroje. Mangan je velmi abrazivní materiál. Obrobek s vyšším obsahem manganu v materiálu tak způsobí větší opotřebení nástroje.
- Tepelné vlastnosti: Při správném obráběcím procesu je náležitě regulováno vytváření tepla a následné vysoké teploty v oblasti řezu. To v praxi znamená, že teplo musí být odváděno třískami. Pokud má ale materiál obrobku nízkou tepelnou vodivost, není to tak snadné.
- Vměstky: Vměstky vytvářejí „tvrdé části“, jejichž následkem je větší opotřebení nástroje a riziko vylomení řezné hrany.
- Sklon k mechanickému zpevnění: Při prvním řezu může dojít ke zpevnění v povrchové vrstvě obráběného materiálu. Druhý řez se s tím následně musí vypořádat.
- Struktura materiálu: Některé materiály jsou snadněji obrobitelné než jiné. Například při obrábění austenitických materiálů dochází k tvorbě třísek nepravidelného tvaru. To představuje obtížnější kontrolu utváření třísky.
- Původ materiálu: Jak důsledně jsou materiálové normy dodržovány dodavatelem materiálu.

ISO systém

Tento způsob smýšlení je základem ISO systému, který používáme pro označení odlišného chování různých druhů materiálů během jejich obrábění. ISO-P materiály jsou materiály s tvorbou dlouhé třísky, které generují průměrné řezné síly, vytváření tepla (i řezné teploty) a průměrnou životnost nástroje. ISO-K materiály jsou materiály s krátkou třískou. ISO-M materiály (austenitické nerezové oceli) jsou odlišné od ISO-P především v tepelných vlastnostech (a jevech s tím spojeným). ISO-N materiály jsou měkčí (nižší řezné síly), vykazují však vyšší přilnavost k řezným materiálům. ISO-S materiály vykazují výrazné rozdíly v tepelných vlastnostech oproti oceli. A konečně ISO-H materiály jsou velmi tvrdé a vyžadují vysoké řezné síly, pokud nejsou použity specifické metody obrábění (tzv. technologie tvrdého obrábění).

Obr. 3 Materiál obrobku

V dalších článcích této série se bude detailněji pojednávat o různých činitelích určujících obrobitelnost: řezných silách, teplu a teplotě při obrábění, formování třísky, opotřebení a životnosti nástroje, integritě povrchu obrobené plochy. A to především u specifických materiálů, jakými jsou nerezové oceli, vysoce legované slitiny a slitiny titanu.

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

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ

Reklama
Vydání #12
Kód článku: 111218
Datum: 19. 12. 2011
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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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