Rezné Podmienky Frézovania Bronzu a Vysokorýchlostné Obrábanie

Vysokorýchlostné obrábanie, koncept, ktorý prvýkrát navrhol Carl Salomon v roku 1931, priniesol revolúciu do obrábania neželezných kovov, ako sú hliník, meď a bronz. Salomon experimentoval s obrábaním týchto materiálov pomocou špirálovej frézy a zistil, že zvýšenie rezných rýchlostí vedie k zvýšeniu teploty až do maximálnej hodnoty, ktorá sa blíži k bodu tavenia materiálu.

Tvrdil, že je možné dosiahnuť výhody vysokých rezných rýchlostí bez akýchkoľvek obmedzení spôsobených teplom. Ďalší vedci sa snažili overiť Salomonovu metódu, pretože nedokázali experimentálne dokázať a nájsť klesajúce tempo teploty s rastúcou reznou rýchlosťou.

Schmidt nesúhlasil so Salomonovými výsledkami a tvrdil, že platia len pre najvyššie teploty. Recht študoval ultravysoké rýchlosti obrábania a analyzoval zmenu rozhrania teploty nástrojovej triesky s rýchlosťou. Tvrdil, že sa zvyšuje teplota na rozhraní nástrojovej triesky k vrcholu s reznou rýchlosťou. Jeho tvrdenia boli neskôr potvrdené testami.

McGee hovoril o vysokej rýchlosti frézovania hliníka (na 3 000 m.min-1) a zistil, že vysokorýchlostné obrábanie má veľkú výhodu, pretože tam nedochádza k ďalšiemu zvýšeniu teploty nad teplotu tavenia materiálu, pod podmienkou, že tento nástroj bude odolný teplote. McGee zisťoval ako sa správajú zliatiny hliníka pri vysokorýchlostnom frézovaní a aké optimálne rezné parametre pre zliatiny hliníka bude využívať. Zistil, že optimálne parametre pri obrábaní zliatin hliníka sú: otáčky 0,20 až 0,25 mm.zub-1 a rýchlosť 2 225 m. min-1 pre koncové frézovanie.

Abou-El-Hossein a Yahya vyšetrovali nerezovú oceľ a zložky spekaného karbidu pomocou vysokorýchlostného frézovania. Pri experimentoch boli získané optimálne rezné podmienky pre nerezovú oceľ a zložky zo spekaného karbidu: rýchlosť 150 m.min- 1 a posuv 0,075 mm.ot-1.

Pri vysokorýchlostnom obrábaní tvrdými a tepelne odolnými nástrojmi sa teplota obrobenej triesky blíži k teplote tavenia obrábaného materiálu. Pri dosiahnutí požadovanej reznej rýchlosti dôjde k podstatným zmenám metalurgických, chemických i mechanických vlastností obrábanej triesky.

Trieska pri obrábaní nadobudne v celom priereze zmenu teploty a zmenu farby na červeno. Vďaka zvýšenej teplote trieska obrábaného materiálu zmäkne a tým sa znásobí prítlačná sila. Pri zmäknutí triesky sa zníži trecia sila a celkový odpor. Celkový odpor vznikne pri rezaní a to vedie k zväčšeniu uhla šmykovej roviny, stenčeniu prierezu triesky.

Zvýši sa odchod triesky z kontaktnej zóny a zabráni sa druhotnému nárastu teplôt triesky v kontaktnej zóne nástroja. Väčšia časť tepla odchádza z pracovnej plochy v nahriatej trieske. Vedie to k tomu, že rezná hrana a samotný nástroj je o niečo menej namáhaný na opotrebenie, čoho výsledkom je vyššia trvanlivosť nástroja. Dôvodom zníženia rezných síl a zvýšeného odvodu tepla od obrobku je uskutočnené zvýšenie presnosti obrábania aj pri minimálnych polomeroch nástroja.

Pri využití technológie HSC je zabezpečená vysoká kvalita reznej hrany HSC nástrojov a zaručuje dôkladnú povrchovú úpravu povlakovaním. Nástroj je odolný voči abrazívnym a difúznym silám a tiež aj voči opotrebovaniu. Povlakovanie nástroja slúži aj ako ochranný povrch nástroja proti vznikajúcemu teplu pri obrábaní.

Dôvodom vývoja bolo potrebné skrátiť hlavné výrobné časy a tým skrátiť aj vedľajšie rezné časy. Vysokorýchlostné obrábanie je obrábanie pri vysokých rýchlostiach a vysokých otáčkach vretena. Pri konvenčnom obrábaní sa počíta s dlhším časom obrábania materiálu, s dlhou výmenou rezných nástrojov a vyššími nárokmi na výrobný čas.

Aby sme mohli hovoriť o otáčkach v súlade s vysokorýchlostným obrábaním, museli by byť definované, avšak takáto definícia otáčok neexistuje, pretože každý materiál má jedinečné vlastnosti. Rezná rýchlosť závisí od veľa faktorov, ktoré vplývajú na obrábaný materiál alebo na rezný nástroj. Rezná rýchlosť závisí od použitého materiálu v obrábaní, od použitého druhu obrábania a od hrúbky uberú materiálu. Rýchlosti sa líšia napríklad pri frézovaní a sústružení.

Znížením výrobných časov pri frézovaní malých priemerov je možné až do 90 % od pôvodnej hodnoty. Znížením časov je možné znížiť aj náklady na výrobu až o 50 %. Poklesom rezných rýchlostí sa zvýši rýchlosť úberu triesky 3 až 5- krát oproti konvenčnému spôsobu obrábania.

Vysokorýchlostné obrábania sa člení na rôzne skupiny, ktoré sa delia podľa spôsobu akým je vysokorýchlostné obrábanie dosiahnuté. Používajú predovšetkým anglické názvy ako sú: High Feed Milling (HFM), High Perfomance Cutting (HPC), High Speed Percision Cutting (HSPC).

High Feed Milling predstavuje typ vysokorýchlostného frézovania. Tento typ obrábania je značne produktívny, ale pre jeho realizáciu sú potrebne vhodné nástroje a strojné vybavenie. Pri tomto obrábaní je nutné postarať sa aj o určité zásady pri NC programovaní, na porovnanie od vysokorýchlostného obrábania je potrebné pri programovaní dodržiavať iba množstvo použitých pracovných otáčok, ale základom je sledovať maximálny posuv.

Pri NC programovaní obrábacieho centra je potrebné pri použití technológie vysokorýchlostného obrábania dohliadať a dbať na kontrolu vysokého zrýchlenia vo všetkých osiach pohybu nástroja. Vo všeobecnosti sa dá povedať, že obrábanie s veľkými posuvmi má hospodárny ale aj ekologický zmysel. Toto obrábania je najvyužívanejšie pri frézovaní, ktoré je charakteristické úberom materiálu s malou hrúbkou rezu (ap = 2 mm) a s vysokým posuvom na zub frézy (až fz = 3 mm).

Na skrátenie výrobného času sú veľmi dôležité špeciálne nástrojové vybavenia. Nástroje sú založené na aplikovaní vymeniteľných nástrojových platničiek, ktoré sú konštruované tak, aby boli tvarovo a rozmerovo robustné a mali malý uhol ostria. Vymeniteľné rezné platničky v správnom nastavení a s primerane nastavenými reznými podmienkami v NC programovaní umožňuje využitie aj fréz s veľkými priemermi. Odľahčenie frézy je dôležité, aby nedochádzalo k dotyku upínacích zariadení s obrábaným materiálom.

Tento typ vysokorýchlostného obrábania je definovaný veľkým úberom triesky v jednom kroku, používa sa najmä pre hrubovacie operácie alebo pri opracovávaní ťažko obrobiteľných materiálov. Pri High Performance Cutting môže vzniknúť aj hĺbka rezu cca 1,5D. Toto obrábanie sa začleňuje medzi inovatívne metódy obrábania, ktoré sa vyznačuje ekologickými a ekonomickými prednosťami, hlavne pri sériovej výrobe.

Pre efektívnosť tohto obrábania je potrebné dodržiavať zásady a pravidlá, ktoré sa tykajú sústavy stroj - nástroj - obrobok. Pre úspešné frézovanie touto metódou je potrebné, aby bol nástroj vyrobený z kvalitného spekaného karbidu a s povlakovaním, ktoré je odolne voči vysokým teplotám. Najčastejšie využívané nástroje sú frézovacie hlavy s vymeniteľnými reznými platničkami i špeciálne stopkové frézy.

Pod názvom High Speed Percision Cutting sa ukrýva nový typ vysokorýchlostného presného obrábania. Toto obrábanie sa prevádza pomocou mikrofrézovacích centier. Pre tento typ obrábania je typické obrábanie veľmi malých plôch. Na mikrofrézovacie centrá je kladený podstatný dôraz na presnosť obrábania.

Obrábanie sa využíva hlavne v hodinárskom priemysle a tam, kde je kladený veľký význam na kvalitu a vysokú presnosť obrobených malých plôch. S narastajúcimi otáčkami vretena je možná vyššia rýchlosť posuvu pri rovnakej hrúbke triesky, aká vzniká pri konvenčnom spôsobe obrábania a tým znižujeme najmä pracovné časy. Vysoká kvalita obrobeného materiálu umožňuje obrábať bez dokončovacích operácií.

Podľa schopnosti tepelnej vodivosti rezných nástrojov môže byť použitý aj typ suchého obrábania. Pri vysokorýchlostnom frézovaní je vytváraná zvyčajne krátka trieska (celá segmentovaná). Pri vysokorýchlostnom obrábaní sa môžu obrábať aj materiály náchylné na teplo, pretože odber triesky sa vykonáva rýchlo a nahriata trieska nestihne odovzdať teplo materiálu.

Technológia vysokorýchlostného obrábania dodnes nie je dostatočne otestovaná na všetkých materiáloch. Na obsluhu zariadení pre vysokorýchlostné obrábanie kvôli bezpečnosti personálu je potrebné vynaložiť dosť veľké finančné prostriedky.

Otáčky za minútu (RPM) - udávajú, koľkokrát sa vrták otočí okolo svojej osi za jednu minútu. Vzorec ukazuje, že čím väčší je priemer vrtáka, tým nižšie otáčky sú potrebné na dosiahnutie rovnakej reznej rýchlosti. Naopak, menšie vrtáky potrebujú vyššie otáčky, aby dosiahli požadovanú rýchlosť rezania.

Priemer vrtáka: čím je väčší priemer vrtáka, tým nižšie otáčky sú potrebné. Obrobok: mäkké materiály, ako drevo, vyžadujú vyššie otáčky. Správna regulácia otáčok je dôležitá aj preto, že ovplyvňuje rýchlosť pohybu vrtáka v materiáli.

Rezná rýchlosť (vc ) - je obvodová rýchlosť reznej hrany vrtáka. Ide o rýchlosť, ktorou sa rezná hrana pohybuje po dráhe na vonkajšej strane vrtáka počas jeho otáčania. Tento pohyb sa deje v mieste kontaktu medzi vrtákom a materiálom. V praxi sú tabuľky rezných rýchlostí často uvádzané v technickej dokumentácii nástrojov. Rezná rýchlosť je veľmi dôležitý parameter, pretože ovplyvňuje kvalitu vŕtania.

Posuv na otáčku (fn ) - ide o posuv v smere osi otáčania nástroja a označuje vzdialenosť, ktorú vrták postúpi do obrobku za jednu otáčku. Tento parameter je ďalším z kľúčových faktorov, ktorý ovplyvňuje účinnosť vŕtania, kvalitu povrchu otvoru a životnosť nástroja.

Vŕtanie do kovu je jednou z najnáročnejších úloh, pretože kovové materiály majú vysokú hustotu a tvrdosť.

Pre vŕtanie do kovových obrobkov sa používajú vrtáky HSS. Už z názvu základnej suroviny (HSS = High Speed Steel = rýchlorezná oceľ) vyplýva, že vyžadujú vyššiu reznú rýchlosť.

Pri vŕtaní do tvrdých materiálov je nevyhnutné používať mazivá, ako je chladiaca kvapalina alebo rezné oleje.

Pri vŕtaní skla používajte vrtáky s diamantovým hrotom a začínajte s najnižšími otáčkami.

Správna voľba otáčok vrtáka a výber vhodného nástroja sú kľúčové pre úspešné a bezpečné vŕtanie do rôznych materiálov. Používanie optimálnych otáčok nielen zlepšuje kvalitu otvorov, ale aj predlžuje životnosť nástrojov a minimalizuje riziko poškodenia materiálu.

Tabuľka 1: Rezné rýchlosti pre vybrané druhy materiálov

Tab. 1. Rezná rýchlosť závisí od veľa faktorov, ktoré vplývajú na obrábaný materiál alebo na rezný nastroj.

tags: #rezné #podmienky #frézovanie #bronz

Populárne príspevky:

• Domáca Krtkova Torta
• Dokonalá zemiaková kaša
• Jedlá pripravené v alobale alebo papilote
• Recepty na plnenú cuketu
• Veľké Bierovce: Aktuality