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

Příručka pro technology: Proces obrábění kovů - vliv geometrie

V předchozích dílech seriálu jsme se dozvěděli o tribologických jevech, mechanických vlivech a chemických či tepelných agresivních vlivech na životnost nástrojů. Tento díl je zaměřen na vliv geometrie na životnost nástrojů.

Jaká je definice dobré řezné geometrie? Je to faktor velmi důležitý z hlediska nejlepší možné životnosti nástroje, kontroly třísek, stability, bezpečnosti provozu, kvality, efektivity, drsnosti povrchu, ale zjednodušeně lze říci, že hlavní úlohou geometrie je utvářet třísky v té správné velikosti tak, aby jejich odvod byl snadný a jejich formování nebylo náročné. Tento článek pojednává o roli řezné geometrie v procesu obrábění kovů.

Řezná rychlost

Při posuzování významu řezné geometrie musíme vzít v úvahu následující hlediska. Za prvé, vlastnosti břitu jsou určeny třídou karbidu, která musí být zvolena podle obráběného materiálu. Společným jmenovatelem obou je řezná rychlost. Za druhé, vlastnosti břitu jsou ovlivněny jeho geometrií, přičemž geometrie břitu musí být zvolena podle typu realizované operace, tj. hrubování či dokončování. Zde jsou společným jmenovatelem geometrické řezné podmínky (posuv a hloubka řezu).


Obr. 1. Základní geometrie
Správně utvořená tříska nesmí být ani příliš krátká ani příliš dlouhá. Krátké třísky zkracují životnost nástroje (vyštipování břitu), dlouhé třísky ohrožují produktivitu procesu (poškození obrobku, nástroje, bezpečnost operátora, přerušení výroby, problémy s odvodem třísek). Tříska tvaru krátkých spirál je optimální. Vyhodnocení řezné geometrie v praxi probíhá posouzením třísek utvořených během procesu obrábění. Dobře tvarované třísky jsou ukazatelem správného vzájemného nastavení zvolené řezné geometrie, hloubky řezu a posuvu.

Základní geometrie

Lze konstatovat, že třísky musejí být odváděny od řezné hrany tím nejlepším možným způsobem, přičemž evakuace třísek je ovlivněna zejména základní geometrií nástroje. Základní geometrii lze v podstatě chápat jako způsob upnutí břitové destičky v držáku nebo fréze. Existují dvě základní geometrie nástroje: pozitivní a negativní. Pozitivní geometrie (v kombinaci s rovnou plochou čela) poskytuje nižší řezné síly a vznik tepla a obecně lepší odvod třísek. Nevýhodou takové geometrie je její menší pevnost. Negativní geometrie (také v kombinaci s rovnou plochou čela) zaručuje pevný nástroj, ale s vyššími řeznými silami, větším množstvím vzniklého tepla a horším odvodem třísek.


Obr. 2. Řezná geometrie
Skutečná řezná geometrie se však nachází na samotném břitu. Tato geometrie sestává ze tří částí: geometrie řezné hrany, geometrie T-fazetky, geometrie utvařeče třísek. Všechny tři musejí být správně zkombinovány, ale jednotlivě také slouží svému účelu.

Geometrie řezné hrany

Existují tři základní typy geometrií řezné hrany: ostrá, zaoblená, zkosená (pozor = mluvíme zde o mikronech). Ostrá řezná hrana dává nízké řezné síly, snižuje riziko nárůstku (build-up edge), prodlužuje životnost nástroje, ale není stabilní (hrozí vyštipování břitu a zkrácení životnosti nástroje).


Obr. 3. Základní principy funkce utvařeče třísek
Geometrie T-fazetky je přechodovou oblastí mezi geometrií břitu a geometrií utvařeče třísek, geometrie T-fazetky je pozitivní a negativní. Pozitivní, která je určena pro obrábění nerezových ocelí a vysokolegovaných slitin, generuje méně tepla a teploty při obrábění, způsobuje menší opotřebení řezné hrany, zvyšuje kapacitu řezné rychlosti, oblasti s maximálním tlakem jsou menší (menší zátěž na břitu) a snižuje řezné síly. Nevýhodou je vyšší koncentrace napětí na břitu a zvýšené riziko vyštipování břitu. Geometrií břitu a T-fazetky ovlivníme životnost břitu nástroje.


Obr. 4. Schéma geometrií
Abychom plně využili geometrií řezné hrany a T-fazetky, musí být dodrženo jedno velmi důležité pravidlo: posuv musí být větší než velikost těchto geometrií. Tvar třísek musí být dán geometrií utvařeče třísek.

Geometrie utvařeče třísek

Proces formování třísky udává geometrie utvařeče třísek. K dispozici jsou tři typy geometrií utvařeče: silně lámající geometrie (F-geometrie), měkce lámající geometrie (R-geometrie) a „středně“ lámající geometrie (M-geometrie).

Silně lámající geometrie deformují třísky a lámou je v momentě, kdy jsou utvářeny. Výsledkem jsou pak krátké třísky. Nevýhodou této geometrie je, že řezné síly jsou soustředěny na břit, což následně činí břit křehčím (kompenzací tohoto jevu jsou malé hloubky řezu a posuvu). Měkce lámající geometrie mají opačný vliv – třísky jsou delší, to však vede k „silnějšímu“ břitu. Středně lámající geometrie se svým účinkem pohybují uprostřed obou výše uvedených.

Jde jen o nalezení správné rovnováhy mezi schopností utváření třísek a pevností břitu. Každá aplikace vyžaduje specifickou geometrii. Vztah mezi správnou geometrií pro určitou aplikaci a použití geometrie (hloubka řezu a posuv) je zobrazen ve schématu geometrií. Zodpovědností Seco je pak zajistit, aby různé geometrie utvařeče třísek byly zkombinovány s odpovídajícími geometriemi řezných hran a T-fazetek.

Celková geometrie

Vedle všech výše uvedených skutečností existují ještě další prvky, které přispívají k co nejlepší funkci celkové geometrie břitové destičky. Některé z nich jsou uvedeny na obrázku 5.


Obr. 5. Další faktory geometrie

Třída karbidu je velmi podstatným faktorem v procesu výběru správného břitu pro určitou aplikaci. Ale získání co nejlepšího výsledku z řezné kapacity břitu je silně závislé na geometrii břitu. Základní geometrie, geometrie řezné hrany, geometrie T-fazetky a utvařeče třísek jsou základními pilíři břitu umožňujícího maximální výkon.

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

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools

//www.secotools.com/cz

dana.benesova@mmspektrum.com

 

Další články

Výzkum/ vývoj
Nástroje pro obrábění / řezné materiály

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: