Témata
Reklama

Příručka pro technology: Proces obrábění kovů - životnost nástrojů

V předchozích článcích jsme hovořili o vlivu tribologických jevů (kdy se třísky smýkají a klouzají přes plochu čela), o mechanických vlivech (řezné síly) a chemických/tepelných agresivních vlivech (způsobených vysokými řeznými teplotami) na životnost nástrojů. Všechny uvedené jevy způsobují opotřebení nástroje.

Tento článek je součástí seriálu:
Příručka pro technology
Díly

Správný proces opotřebení (bezpečný, kontrolovatelný a předvídatelný) by měl vést k opotřebení typu otěru na hřbetu nebo výmolu na čele. Všech ostatních typů opotřebení je třeba se vyvarovat, protože mohou vyústit v nebezpečné chování břitu.

Reklama
Reklama
Opotřebení nástroje

Životnost nástroje

U otěru na hřbetu a výmolu na čele lze do jisté míry opotřebení předvídat a ovlivnit – a jak tohoto lze dosáhnout, nastíníme v tomto článku. Životnost nástroje, respektive jeho břitu je dána mnoha faktory, mimo jiné:
- materiálem obrobku – v předchozích článcích byly popsány některé z vlastností materiálu obrobku, které mají vliv na životnost nástroje: podstatný význam mají mechanické i tepelné vlastnosti, vměstky;
- řezným materiálem a řeznou geometrií – tvrdší řezné materiály poskytují větší otěruvzdornost, vyšší tepelnou odolnost. Houževnatější řezné materiály dávají břitu větší houževnatost a řezná geometrie zajistí především pevnostní vlastnosti břitu (odolnost vůči vylomení);
- použitými řeznými podmínkami – v tomto článku se soustředíme zejména na tento aspekt. Materiál obrobku, řezný materiál i řezná geometrie jsou dané faktory, řezné podmínky však lze kdykoliv měnit pro optimalizaci životnosti nástroje.

Řezné podmínky

Při změně řezných podmínek během obrábění můžeme pozorovat následující. Je důležité, aby řezné podmínky byly změněny ve správném pracovním rozmezí, a to zejména proto, abychom zajistili, že hlavním typem opotřebení břitu bude otěr na hřbetu či výmol na čele (které jsou předvídatelné a kontrolovatelné). Hloubka řezu musí být větší než rádius břitové destičky, což zajistí správné formování třísek, avšak ne příliš velká (v porovnání s délkou řezné hrany), aby nedocházelo k vylomení břitu. Posuv musí být dostatečný pro zajištění efektivního řezu, neměl by však být větší než zhruba polovina rádiusu břitové destičky, jinak by mohlo dojít k vylomení břitu. Řezná rychlost musí být dostatečně velká, abychom se vyvarovali opotřebení typu nárůstku na hraně, při příliš vysoké řezné rychlosti ale může vzniknout opotřebení vlivem chemických jevů.

Taylorův princip

Při zvýšení hloubky řezu dochází ke zkrácení životnosti nástroje. Například při 10% zvýšení hloubky řezu se životnost sníží přibližně o 5 %. Ve skutečnosti je vliv hloubky řezu na životnost zanedbatelný (to však v případě, že proces probíhá za správných řezných podmínek a nevyskytují se problémy s vylamováním).
Ke snížení životnosti nástroje dochází taktéž při zvýšení posuvu. Je prokázáno, že 10% zvýšení posuvu sníží životnost nástroje přibližně o 20 %, což už tak zanedbatelné rozhodně není. Zde musím uvést důležitou poznámku týkající se obrábění nerezových ocelí a vysokolegovaných slitin. Bylo zpozorováno, že zvýšení posuvů při obrábění těchto materiálů vedlo i ke zvýšení životnosti nástrojů. Tuto skutečnost lze vysvětlit vlastnostmi deformačního zpevnění uvedených materiálů. Při (velmi) nízkém posuvu zabírá břit zejména v deformačně zpevněné vrstvě, a to samozřejmě životnost nástroje snižuje.
A na závěr, zvýšení řezné rychlosti o 10 % má za následek 50% zkrácení životnosti nástroje. Řezná rychlost je totiž hlavním rozhodujícím faktorem pro životnost nástroje.

Taylorův princip

Všechny výše uvedené postřehy jsou v oboru technologie obrábění často označovány jako „Taylorův princip“, pojmenovaný po expertovi na efektivitu z 19. století Fredericku Taylorovi. Ten pracoval ve Philadelphii v ocelářském průmyslu na konci 19. století a stanovil principy efektivity práce, které ovlivnily výrobu i ve 20. století. Taylor prováděl testy pro zjištění správného nastavení soustruhů a vyvrtávacích strojů a vytvořil tabulky produktivity, podle kterých dělníci pracovali.

Taylorův princip pro stanovení životnosti nástroje (vzorce a obvyklé hodnoty)

Na základě výše popsaných principů je možné určit vliv řezných podmínek na životnost nástroje. Původní Taylorův princip byl v pozdějších letech často předmětem dalšího „dolaďování“, ale základní myšlenka zůstává nedotčena. Tento princip je velmi důležitý zejména pro ty, kteří mají za cíl co nejlepší vyváženost mezi produktivitou a co možná nejnižšími náklady při obrábění kovů.

Výpočty k určení vlivu řezných podmínek

Jednotlivé obrázky ukazují řadu dalších základních principů Taylorova přístupu. Vliv různých řezných podmínek lze kvantifikovat a umožňuje podrobné výpočty k určení vlivu řezných podmínek (a kombinací řezných podmínek) na životnost nástroje. Vezmeme-li vše v úvahu, můžeme využít rozšířenou Taylorovu rovnici. V případě, že je hloubka řezu a posuvu neměnná (a pokud možno maximální), můžeme použít zjednodušenou Taylorovu rovnici. Tato zobrazuje vztah mezi řeznou rychlostí a životností nástroje (s konstantní hloubkou řezu a posuvu).

Taylorův princip pro stanovení životnosti nástroje

Na základě Taylorova principu lze tedy obecné a nejdůležitější tvrzení formulovat následovně: Nejvyšší produktivity při vynaložení nejnižších nákladů lze dosáhnout při maximální hloubce řezu a posuvu. Řezná rychlost je v takové situaci vyrovnávacím prvkem mezi vysokou produktivitou a nízkými výrobními náklady.

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

Patrick De Vos, MSc.

Seco Tools CZ

//www.secotools.com/cz

Reklama
Vydání #7,8
Kód článku: 120705
Datum: 27. 06. 2012
Rubrika: Výroba / Obrábění
Autor:
Seriál
Firmy
Související články
Od tlakové slévárny až po kompletní výrobu

Outsourcing u sléváren a kováren nabývá na důležitosti. Přesun obrábění od OEM výrobců do sléváren vedl k tomu, že se řada tlakových sléváren přeorientovala na kompletní výrobu. Příkladem je závod Ljunghäll v České republice, který s podporou firmy Grob rozšířil výrobu z tlakového lití na dodávky komplexních dílů pro automobilový průmysl.

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.

Související články
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.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
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.

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.

Produktivní high-end obrábění

V minulém vydání jsme vám přinesli referenci rakouského výrobce obráběcích strojů Emco u svých klíčových zákazníků, konkrétně z laakirchenského závodu na výrobu rotačných dílů firmy Miba Gleitlager Austria GmbH. V Rakousku nadále zůstáváme a dnes se vydáme se do salcburské firmy MTE Metalltechnik Elsenhuber, která se vedle sestav specializuje na výrobu kusovou až velkosériovou.

Cermetové výstružníky s utvářeči třísky

Obrábění velmi přesných děr vystružováním patří k náročnějším technologickým operacím. Při správné volbě nástroje a pracovních podmínek je potřeba brát v úvahu i fakt, že utváření a odvod třísek v omezeném prostoru díry průchozí i neprůchozí je vždy komplikovanější než u jiných technologií (např. při obrábění rovinných ploch frézováním).

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.

Bezdotykové orovnávání brousicích kotoučů

Exaktní orovnávání diamantových brousicích kotoučů musí zajistit jak vytvoření požadovaného tvaru, tak i optimální topografii povrchu. U mechanických technologií vznikají vždy síly mezi nástrojem a kotoučem. Bezkontaktní strategie nyní používá pro orovnávání kotoučů technologii elektroerozivního řezání drátovou elektrodou.

Výroba speciálních nástrojů

Spolupráce české firmy Hofmeister a německé Hermle - BAZ umožňuje plnit hospodárně a v žádaném termínu požadavky zákazníků po speciálních nástrojích.

Evoluce na výstavě Mach

Společnost WNT, dodavatel obráběcích nástrojů, představí své produkty na blížící se výstavě Mach 7. - 11.4. v Birminghamu.

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