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

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.

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“.

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

 

 

Další články

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

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: