Vplyv rezných podmienok na produktivitu pri sústružení

Všetci poznáme pojem byť produktívny. Jednou z veličín, ktoré produktivitu výrazne ovplyvňujú, je rýchlosť. V našom prípade je to rýchlosť obrábania. Sústruženie kalených ocelí získava čoraz väčšiu pozornosť pri výrobe komponentov.

Výrobcovia rezných nástrojov však nemajú až taký rozmanitý sortiment tried KNB, ako je to v prípade spekaných karbidov. V takomto prípade potom musíme zvoliť iný postup, ktorý však dobre funguje aj pri sústružení mäkkých materiálov so spekanými karbidmi bez toho, aby sme menili triedu materiálu reznej doštičky. Aby sme mohli využívať tzv. výkon v sústružení, alebo inak ide o objem odobraného materiálu sústružením Q. Ako prvé potrebujeme poznať, čo poškodilo reznú hranu.

Experimentálne porovnanie rezných doštičiek

V našom experimente sme porovnávali jeden typ reznej doštičky z KNB. Použitá rezná doštička bola typu CNGA 120408, ktorá mala mikrogeometriu reznej hrany s dĺžkou negatívnej fazetky 0,1 mm pod uhlom 20° vo vyhotovení S, t. j. so zaoblením prechodových hrán.

Obrábanou vzorkou bola príruba z materiálu 42CrMo4 s priemerom 130 mm a s vnútorným otvorom 40 mm. Tento otvor sme požadovali kvôli tomu, aby sme obmedzili vplyv nulovej obvodovej reznej rýchlosti. Celá príruba bola zakalená na tvrdosť 52 HRC. Experiment sme uskutočnili na sústružnícko-frézovacom centre. Keďže takýto typ obrábacieho stroja nie je ideálny pre obrábanie kalených materiálov vzhľadom na celkovú tuhosť sústavy, práve preto bola zvolená súčiastka typu príruba.

Hodnotenie drsnosti povrchu sa vykonávalo pomocou dielenského drsnomeru Mitutoyo SurfTest 301. Na snímanie stavu reznej hrany sa použil digitálny mikroskop Veho Discovery s priblížením 20 - 400x, pripojeným k PC pomocou USB kábla, so softvérom DinoCapture V2.

Cieľom tohto experimentu bolo dokázať, že produktivita sa dá zvýšiť aj bez zmeny typu reznej doštičky a pri dodržaní kvality obrobeného povrchu, na ktorý bude mať vplyv posuv a polomer zaoblenia reznej hrany.

Výsledky a diskusia

Rezné podmienky prvého merania boli:

  • vc = 180 m.min-1
  • ap = 0,1 mm
  • fn = 0,1 mm-1
  • chladenie = vypnuté

Čistý čas nástroja v jednom reze (jeden prechod) predstavoval 1 minútu. Celkový čas v reze po stanovenú životnosť reznej hrany v reze bol 14 min. Snímky reznej hrany a merania drsnosti povrchu obrobku boli robené po každom párnom reze. Na základe priložených snímok je vidieť, že priebeh opotrebenia bol predvídateľný.

Ak použijeme vzorec na výkon obrábania v sústružení Q a použitím znalosti priebehu opotrebenia je vidno, že najväčší vplyv na životnosť má rezná rýchlosť. Preto ak upravíme rezné parametre vzhľadom na rovnaký výkon obrábania, t. j. použitím limitného posuvu pre vyhovujúce opracovanie obrobeného povrchu fn = 0,12 mm-1 dosiahneme teoretickú drsnosť povrchu Ra = 0,45 μm. Výsledná rezná rýchlosť potom bude vc= 150 m.min-1. S týmito upravenými hodnotami sme vykonali 2. meranie. Priebeh opotrebovania bol nepatrný a rezná hrana vyzerala podstatne lepšie ako pri meraní č. 1. Čas v reze bol ten istý, ale počet prechodov bol o 33 % vyšší. To znamená, že životnosť reznej hrany pri nepatrnom znížení reznej rýchlosti sa zvýšila až o 33 %.

V konečnom dôsledku sa okrem predĺženej životnosti zvýšila aj produktivita obrábania, a to tak, že v skutočnej výrobe sa znížil počet kontrolných rezov pri výmene reznej hrany a zníži sa aj výskyt zmätkov. Namerané lepšie hodnoty drsnosti povrchu pri vyššom posuve ako bola teoretická hodnota drsnosti Ra boli príčinou malej hĺbky rezu ap =0,1 mm, kde pri polomere zaoblenia reznej hrany 0,8 mm a hodnote posuvu fn = 0,12 mm-1 sa dosahovala maximálna hrúbka triesky hex iba 0,05 mm. Táto hodnota je pre mikrogeometriu reznej hrany S na spodnej úrovni použiteľnosti.

Tabuľka 1: Namerané hodnoty drsnosti povrchu z prvého merania

Meranie Drsnosť povrchu Ra (μm)
1 0,40
2 0,42
3 0,48
4 0,55
5 0,62
6 0,70
7 0,78

Tabuľka 2: Namerané hodnoty drsnosti povrchu z druhého merania

Meranie Drsnosť povrchu Ra (μm)
1 0,38
2 0,40
3 0,43
4 0,47
5 0,52
6 0,58
7 0,60

Pri sústružení je rýchlosť a pohyb rezného nástroja špecifikovaná prostredníctvom niekoľkých parametrov. Tieto parametre sa vyberajú pre každú operáciu na základe materiálu obrobku, materiálu nástroja, veľkosti nástroja a ďalších. Hlavným pohybom je väčšinou rotačný pohyb obrobku, pričom rýchlosť hlavného pohybu je zároveň reznou rýchlosťou vc. Za účelom vytvárania menšieho tepla počas sústruženia je možné znížiť reznú rýchlosť. Rezná rýchlosť musí byť však dostatočne vysoká, aby „zmäkčila“ materiál polotovaru v oblasti rezu. Pri vyšších rezných rýchlostiach sa za jednotku času vytvorí viac triesok. Viac vytvorených triesok znamená, že väčší objem materiálu odvedie viac tepla z oblasti rezu. Vyššie rezné rýchlosti majú za následok vyššie teploty na reznej hrane.

Posuv je dráha vykonaná nástrojom za jednu otáčku obrobku. Posuv sa volí čo najväčší v závislosti na požadovaných parametroch štruktúry obrábanej plochy. Hĺbka rezu (prísuv), označovaná ako ap (mm), je časť rezu ktorú sústružnícky nôž uberá pri jednom zábere. Táto hĺbka je limitovaná mechanickými vlastnosťami obrábaného materiálu, tuhosťou obrobku, a spôsobom obrábania. Z hľadiska hospodárnosti sa hĺbka rezu volí čo najväčšia.

tags: #rezne #podmienky #sustruzenie #vzorce

Populárne príspevky: