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
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.

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.

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.

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