Témata
Reklama

Sprievodné javy pri vŕtaní dier do trubiek z chróm-niklových ocelí

Austenitické Cr-Ni ocele majú oproti ďalším konštrukčným oceliam zhoršené všetky hľadiská obrábateľnosti (produktivitu, kvalitu povrchu, tvar triesky, rezné sily, trvanlivosť rezných nástrojov), a to hlavne pri technologických metódach, ako je vŕtanie, vystružovanie, výroba závitov apod.

Vzhľadom k ich širokej aplikácii je každé nové zlepšenie obrábateľnosti, ktoré nespôsobuje zhoršenie vlastností súčiastok, veľmi významné. Keďže cena týchto ocelí je vyššia oproti "bežne" aplikovaným konštrukčným oceliam, je treba, aby tento materiál bol hospodárne spracovaný. V literatúre a rôznych ďalších publikáciách a katalógoch môžeme nájsť málo jednoznačných informácií. V každom prípade je treba tieto poznatky jednotlivo analyzovať a aplikovať na vlastné podmienky firmy pri výrobe súčiastok. Je preto dôležité informovať prax o každej skúsenosti, ktorá prináša nové informácie z obrábania nehrdzavejúcich austenitických ocelí. Jedným z hlavných problémov pri vŕtaní dier so sklonom do trubiek je vytláčanie materiálu na povrch pri vstupe skrutkovicového vrtáka do obrobku a tvorenie ostrín, resp. "prilepených triesok" pri výstupe skrutkovicového vrtáka z obrobku.

Reklama
Reklama
Reklama
Obr. 2. Tvorenie ostrín po vŕtaní dier. 2.1. Pohľad zhora – pri vstupe nástroja do obrobku.
Obr. 2. Tvorenie ostrín po vŕtaní dier. 2.2. Pohľad zdola – pri výstupe nástroja z obrobku

Tieto nežiaduce vplyvy sa musia ďalej odstraňovať ďalšou technologickou operáciou, prebrúsením, leštením, resp. niekedy záhlbníkom. Je to nežiadúci jav hlavne z dôvodu, že povrch po dokončovacích technologických operáciách sa poškodí (viditeľné sú stopy po nástroji), čo z hľadiska designu na výrobku je neprípustné a zákazníci to odmietajú. Aké sú príčiny, čo spôsobuje tieto nežiaduce javy, a hlavne aké sú doporučenia pre riešenie tohto problému, to je tematickým obsahom tohto článku.Pri výrobe dier do dutých profilov s definovanou hrúbkou (ako sú napr. trubky) sú rozdielne podmienky procesu rezania, ktoré sú charakteristické hlavne hrúbkou steny profilu a dvojnásobným prechodom nástroja cez obrobok Pri vŕtaní dier do trubiek, a zvlášť ešte so špecifickými podmienkami (výroba diery pod sklonom, výroba diery na guľovej ploche atď.), dochádza k javom, ktoré popisuje nasledujúci postup.

Obr. 1. Výroba dier do trubiek, základné rozmery na obrobku – trubka, oceľ 1.4301. αW – uhol sklonu vyrábanej diery, t – hrúbka steny trubky, D0 – svetlosť trubky, d – vonkajší priemer trubky

Postup záberu nástroja do materiálu

Materiál je zatlačovaný cez priečnu reznú hranu Ss, trieska sa začína tvoriť od stredu diery smerom ku priemeru diery d/2. Odoberanej vrstve vo forme triesky sa mení prierez s každou frekvenciou otáčania. Záber s celou dĺžkou hlavnej reznej hrany sa uskutočňuje len v jednej polovici priemeru diery a postupne sa s každou frekvenciou otáčania pri danom posuve mení, nástroj predlžuje dráhu záberu (vzájomnú interakciu) s obrobkom. Prerušovaný rez, zmena teplôt rezania a premenlivá trieska (prierez odoberanej vrstvy) spôsobujú spevnenie reznej plochy, čo vplýva na proces rezania.

3a

Prvý záber nástroja CF závisí od uhla sklonu diery aW a od vrcholového uhla skrutkovicového vrtáka 2kr. Napríklad pri uhle aW = 30o a uhle 2kr =120o by bol prvý záber celou dĺžkou hlavnej reznej hrany. V bode A v dôsledku zmeny prierezu triesky a pôsobenia rezných síl na plochu rezania je vyvolaný tlak na odoberaný materiál, ktorý je postupne vytláčaný.Pri vŕtaní platí, že radiálne zložky reznej sily, ktoré pôsobia na hlavných rezných hranách, sa navzájom eliminujú podľa rovnice za predpokladu, že obidve hlavné rezné hrany odoberajú materiál rovnomerne a sú rovnomerne naostrené (prebrúsené). Vzhľadom na to, že pri vŕtaní dier s definovaným sklonom sa mení rezanie skrutkovicovým vrtákom s dvomi hlavnými reznými hranami (pre › 0o) na rezanie len s jednou hlavnou reznou hranou, je eliminácia radiálnych zložiek reznej sily takmer vylúčená, čo spôsobuje nárast tlakového pôsobenia cez silu na ploche rezania a materiál obrobku sa v lokálnom mieste A vytláča.

Obr. 3. Definovanie dôležitých lokálnych miest na obrobku (pohľad zhora – pri vstupe nástroja do obrobku). 3a) Schéma, detail z obrázka 1. 3b) Vyrobená diera na trubke

Zmena polohy skrutkovicového vrtáka pri vŕtaní dier so sklonom pod uhlom aW spôsobuje aj zmenu technológie na prerušovaný rez len s jednou hlavnou reznou hranou v zábere. Toto platí, ak je hodnota sklonu vyrábanej diery v intervale .V bode A je materiál vytláčaný, čo má za následok kreovanie konkávnej plochy. Zvyšovanie tlaku na plochu rezania spôsobuje napäťové zmeny ťah-tlak v lokálnych miestach pri vŕtanej diere. V bode B vzniká dlhá trieska, v bode C vzniká prevažne ostrina o výške niekoľkých desatín milimetra.

Obr. 4. Schéma definovania zložiek reznej sily na skrutkovicovom vrtáku v základnej rovine Pr. Fp,1, Fp,2 – radiálne zložky reznej sily, Ff,1, Ff,2 – axiálne zložky reznej sily, d – priemer skrutkovicového vrtáka, Fo,s – osová sila na priečnej reznej hrane, Fo – osová sila, 2κr – vrcholový uhol

Nástroj vychádza z obrobku najprv v mieste vrchola skrutkovicového vrtáka V, tým vzniká v obrobku vrstva materiálu s nízkou pevnosťou, ktorá sa vplyvom pôsobiaceho nástroja odkláňa zo zóny rezania a "prilepuje sa k obrobku". V lokálnom mieste B po vŕtaní zostáva táto vrstva na obrobku, podobne aj v lokálnom mieste C je odoberaná vrstva (ale s menším prierezom) vytláčaná a ostáva obyčajne v tvare ostriny na materiále obrobku.

Lokálne miesta vzniku ostrín

Doporučenia pre prax:

  • Voliť nehrdzavejúcu oceľ s inou štruktúrou, napr. feritickú nehrdzavejúcu oceľ oproti austenitickej nehrdzavejúcej oceli (porovnanie vlastností týchto ocelí je uvedené v tabuľke 1).
  • Aplikovať nástroje s vymeniteľnými doštičkami, a hlavne minimalizovať veľkosť vrcholového uhla.
  • Upraviť rezné podmienky pri vstupe nástroja do obrobku a výstupe nástroja z obrobku (posuv voliť na 1/3 až 1/4 doporučovaných katalógových hodnôt).
  • Sklon nad 10o vŕtať len s predpripraveným miestom (bodom) pri vŕtaní.
  • Tvar výslednej diery je funkciou uhla sklonu vyrábanej diery, reznej rýchlosti a posuvu.
  • Inovovať výrobu dier napr. frézovaním, zahlbovaním, vŕtaním s uhlom 2kr = 180o až 190o.
  • Zabezpečiť technologickú disciplínu pracovníkov.
  • Zabezpečiť strojový posuv nástroja.
  • Aplikovať doporučované procesné média, napr. vŕtacie pasty.
  • Aplikovať nástroje s povrchovými multivrstvami.
  • Obr. 6. Vyrobená diera s dodržaním vybraných doporučení, oceľ 1.4301, d = 6 mm HSCo+TiN, f = 0,1 mm, vc = 16 m.min–1

    V prípade nesynchronizovaných vplyvov, ako sú ručný posuv, nedostatočná tuhosť upnutia obrobku a nástroja alebo tupý nástroj, môžu byť zmeny ešte výraznejšie. Pri dodržaní týchto doporučení je výsledkom diera bez ostrín a prilepených triesok.Uvedené doporučenia je možné veľmi efektívne optimalizovať na podmienky, a hlavne na požiadavky daného výrobcu a tým minimalizovať náklady spojené s výrobou týchto a podobných konštrukčných prvkov. Článok doporučuje riešenie problémov pri výrobe dier do materiálu oceľ Cr18Ni8 (ISO 1.4301) a vznikol aj vďaka podpore projektu VEGA číslo 1/3173/06.

    Doc. Ing. Jozef Jurko, PhD.

    Technická univerzita v Košiciach

    Jurko.Jozef@fvt.sk

    //www.tuke.sk/

    Chybějící tabulku naleznete v tištěné verzi časopisu.

    Reklama
    Vydání #10
    Kód článku: 61010
    Datum: 11. 10. 2006
    Rubrika: Výroba / Obrábění
    Autor:
    Firmy
    Související články
    Prestižní ocenění Zlatá medaile

    Výjimečnost nástroje FreeTurn skupiny Ceratizit potvrdila na letošním Mezinárodním strojírenském veletrhu odborná porota prestižního ocenění Zlatá medaile. Ocenění za inovaci ve zpracovatelské technologii bylo společnosti uděleno za inovativní metodu technologie podélného a čelního soustružení, kdy je hrubování, dokončování a obrábění kontur realizováno pomocí jediného nástroje. Společně s progresivní obráběcí metodou High Dynamic Turning zvyšuje nástroj FreeTurn dynamičnost a efektivnost procesu soustružení.

    Brousicí centrum pro hospodárnou výrobu

    Brousicí centrum UW II F od firmy Saacke v mnoha detailech předčí očekávání svých zákazníků. Z hlediska výkonnosti, velikosti a hmotnosti se řadí mezi již zavedené typy brusek UW I F a UW I D a vytváří tak ideální podmínky pro maximální přidanou hodnotu.

    Produktivní vrtání otvorů do hliníku

    Výrobci automobilů produkují čím dále více dílů z hliníku s cílem snížit hmotnost vozidel i spotřebu paliva. S ohledem na tuto tendenci je proto jasné, že vzniká poptávka po vrtácích použitelných pro výrobu otvorů ve součástkách z hliníkových slitin. Musí být zároveň schopny zajistit vysokou produktivitu, nízké náklady na otvor, dlouhou a konzistentní životnost, vysokou opakovatelnost i bezpečnost procesů.

    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.

    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Reklama
    Související články
    Automatizovaná upínací technika

    Optimalizované technologie a procesy zajišťují ve výrobních firmách stále větší produktivitu. To platí i pro centrické svěráky, které se používají například pro stacionární upínání kulatých a čtvercových obrobků na nejrůznějších obráběcích strojích.

    Univerzální brusky pro broušení na kulato

    Úzké tolerance a obtížně obrobitelné materiály - pro hospodárnou výrobu velmi přesných válcových obrobků vertikálním, vnějším a vnitřním broušením na kulato je zapotřebí pokroková strojní technologie. Společnost Okamoto nabízí široké portfolio řešení, která vyhovují všem požadavkům průmyslové výroby. Příkladem jsou univerzální CNC brusky IGM4VSP a UGM5V, které při broušení na kulato dosahují přesností v řádu mikrometrů.

    Inovace ve srážení hran velkých ozubených kol

    Chamfer Contour Milling skýtá výrobcům velkých ozubených kol pro nákladní automobily flexibilní a hospodárný proces pro jejich stále důležitější operace zkosení hran / odstraňování otřepů.

    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.

    Řezné kapaliny zvyšují výkonnost při soustružení závitů

    Závity jsou strojně obráběné prvky, se kterými se lze běžně setkat prakticky ve všech průmyslových odvětvích. A přesto, že se soustružnické závitořezné operace využívají už celá desetiletí, stále ještě se daří dosahovat v tomto procesu pokroků, zejména pokud jde o problematické materiály, jako jsou korozivzdorné oceli, žáruvzdorné slitiny (HRSA) nebo titan. Jako příklad lze uvést vývoj soustružnických závitořezných nástrojů, které jsou opatřeny přívodem řezné kapaliny z horní i ze spodní strany, jehož kombinovaná přesnost přináší prodloužení životnosti nástroje a zvýšení kvality závitů a otevírá potenciál pro použití vyšších hodnot řezných parametrů. Tento pozitivní vliv ještě více vyniká při obrábění problematických materiálů.

    Chytré měření upínací síly

    Společnost Kelch uvede ve 3. čtvrtletí 2018 na trh novou generaci přístroje Safecontrol 4.0. Osvědčený systém měření upínací síly ve vřetenu obráběcího stroje je kompletně přepracován a poskytuje nyní uživatelům prostřednictvím vlastní aplikace maximální flexibilitu. Další výhodou je vysoká spolehlivost a v neposlední řadě moderní ergonomický design a jednoduché ovládání.

    Nové perspektivy v obrábění titanových draků letounů

    Rostoucí využití titanu pro aplikace v leteckém průmyslu je za poslední léta velmi dobře zdokumentováno. Stejně tak se tématem diskuze a zkoumání staly i problémy spojené s efektivním, produktivním a vysoce kvalitním obráběním tohoto oblíbeného materiálu. Každá obrobna chce samozřejmě při frézování titanu optimalizovat výkonnost použité frézy, ale bez vhodných technologií a správného know-how to nemusí být až tak snadné. Díky převratnému objevu se však v současnosti začínají v této oblasti věci měnit.

    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.

    Výsledky spolupráce akademické sféry s průmyslem

    Pracovníci Ústavu výrobních strojů systémů a robotiky z Fakulty strojního inženýrství VUT v Brně usilují o těsné sepjetí školy s praxí, které nelze realizovat jinak než úzkou spoluprací s průmyslem. V předchozích vydáních MM Průmyslového spektra jsme avizovali, že budeme technickou veřejnost informovat o konkrétních výsledcích naší spolupráce. Zde jsou první poznatky.

    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