Rezné sily pri čelnom frézovaní

Frézovanie je spôsob trieskového obrábania, pri ktorom rotačný nástroj (fréza) vykonáva hlavný rezný pohyb a obrobok sa posúva. Pri obrábaní dreva a drevných materiálov je dôležité brať do úvahy špecifickú štruktúru týchto materiálov, ktorá ovplyvňuje rezné sily a kvalitu obrobeného povrchu.

Štruktúra dreva a jej vplyv na rezné procesy

Drevo má zložitú štruktúru a rozdielne hodnoty vlastností, ktoré vplývajú na rezný proces. Rozlišujeme ortotropiu a anizotropiu:* Ortotropia - rozdielne mechanické vlastnosti v hlavných smeroch.* Anizotropia - rozdielne mechanické vlastnosti v rámci jedného smeru.

Výroba na Velké Pile: Palety, Pelety, Prkna a další procesy! | Pila Pasák

Drevo ihličnatých drevín má rovnomernejšiu stavbu. Pozostáva hlavne z podlhovastých prvkov (tracheíd, ktoré zabezpečujú pevnosť a vedú vodu) a horizontálnych radiálnych prvkov (dreňové lúče, ktoré slúžia k vedeniu v horizontálnom smere a k zásobovaniu živín). Stavba dreva listnatých drevín je zložitejšia. Listnaté dreviny majú cievy. Mechanickú pevnosť v dreve zabezpečujú libriformné vlákna. Bunky stržných lúčov a drevného parenchýmu slúžia k vedeniu a k zásobovaniu živín.

Rezné plochy a štruktúra dreva

* Čelná rezná plocha je tvorená prerezanými tracheidami (vlákien ihličnatých drevín) i vlákien libriformných a ciev (u listnatých drevinách) kolmo k ich dĺžke.* Tangenciálna rezná plocha je získaná prerezaním živičných kanálikov a dreňových lúčov kolmo k ich dĺžke a čiastočným prerezaním vlákien a ciev rovnobežne s ich osou.* Radiálna rezná plocha je tvorená prerezaním vlákien a ciev rovnobežne s dĺžkou.

Vplyv ročných kruhov a typu dreva

Rozdiely vo vlastnostiach medzi ročnými kruhmi i v rámci jedného ročného kruhu vplývajú ako na rezné sily, tak aj na kvalitu získavaného povrchu. Jarné drevo je menej pevné, mäkké a ľahšie. Tieto rozdielnosti vo fyzikálnych a mechanických vlastnostiach spôsobujú ťažkosti pri mechanickom opracovaní. Z pohľadu rezného procesu najväčší rozdiel medzi beľou a jadrom čerstvo zoťatého dreva je v tom, že vlhkosť bele je často značne vyššia. U ihličnatých drevín vlhkosť bele môže dosiahnuť až 200 %.Výskyt abrazívnych častí (kremeňa) spôsobuje rýchle opotrebenie reznej časti nástroja - v kôre, jadre a beli tropických drevín a agátu. Drevo ihličnatých drevín pozostáva z predĺžených buniek zužujúcich sa na obidvoch koncoch a majúcich na bokoch jemné póry. Zaberajú viac ako 90% objemu. Dĺžka tracheid je 75 - 200 krát väčšia ako šírka. Živičné kanáliky (vertikálne a horizontálne) sú medzibunkové kanály zaplnené živicou. Výskyt - v borovici, v smreku, v smrekovci a v duglaske. Živičníky sú miesta dreva presýtené živicou.

Živica a jej vplyv na obrábanie

Vznikajú vplyvom poranenia kmeňa ako ochranná reakcia stromu proti rozvoju drevokazných húb. Výskyt živičných kanálikov a živičníkov v dreve obsahujúcich živicu spôsobuje pri rezaní nalepovanie malých zväzkov tracheid na reznú hranu nástroja. Pri obrábaní dreva rotačnými nástrojmi môžu byť tieto zväzky zachytené reznou hranou a vtlačené na obrobený povrch, čo vedie k zhoršeniu kvality obrobeného povrchu.

Rezné kvapaliny

Mnohé výskumy preukázali, že znížením teploty o 25 °C sa životnosť nástroja predĺžila až trojnásobne. Zároveň sa na rezné kvapaliny kladie požiadavka multifunkčného účinku, t. j. rezný, mazací, čistiaci a emulgačný, s dostatočnou odolnosťou voči korózii, mikrobiálnemu rozkladu (baktériám, plesniam, hubám) a nízkou agresivitou voči jednotlivým častiam stroja. Z toho logicky vyplýva, že ak má daná rezná kvapalina spĺňať všetky tieto požiadavky, nemôže ísť o jednoduchú látku, ale o synergickú zmes viacerých zložiek, ktoré zabezpečujú jej požadovaný multifunkčný účinok.Pretože pri obrábaní sa časť reznej kvapaliny vyparuje, resp. V závislosti od veľkosti úbytku reznej kvapaliny, prípadne nerovnomerného úbytku jej niektorých zložiek, dochádza k zmene koncentrácie, čo môže mať za následok zhoršenie jej vlastností, ktoré môžu mať negatívny vplyv na stabilitu procesu obrábania. Predpísaná koncentrácia reznej kvapaliny sa môže zmeniť aj vplyvom jej dopĺňania.Keďže tieto emulzie sú zmesou viacerých kvapalín s predpísaným vzájomným pomerom, najčastejšie sa predpisuje percento olejovej zložky, ktoré sa pohybuje v intervale 2 % - 10 %, pričom zmena ich vzájomného pomeru má podstatný vplyv na jej výsledné vlastnosti. Zmenou koncentrácie emulzie aplikovanej do miesta rezu možno modifikovať účinky reznej sily od reznej hrany nástroja.

Experimentálne pozorovanie vplyvu reznej kvapaliny na triesku

Trecí uzol v mieste rezu predstavuje obrobená plocha a trieska, ktorá je tvorená hlavnou reznou hranou nástroja. Experiment bol vykonávaný pri obrábaní konštrukčnej ocele EN C45 (STN 12 050). Ako nástroj bola použitá čelná valcová fréza so stopkou. Ako rezná kvapalina bola použitá emulzia JCK HBs na báze vody a oleja, ktorej základné vlastnosti uvádza nasledujúca tabuľka.Možnosti modifikácie účinku reznej sily od reznej hrany nástroja na tvorbu triesky a výslednú tvorbu a morfológiu povrchu odobratej triesky zmenou koncentrácie reznej kvapaliny JCK HBs+H2O na báze emulzie v rozsahu 5 % až 40 % pri rôznych spôsoboch frézovania konštrukčnej ocele EN C45 (STN 12 050) je zobrazené na nasledujúcom obrázku.

Vlastnosť	Hodnota
Základ	Voda a olej
Koncentrácia	2% - 10%
Účinok	Rezný, mazací, čistiaci, emulgačný
Odolnosť	Korózia, mikrobiálny rozklad

Rozdiely v tvorbe a morfológii povrchu triesok v závislosti od spôsobu chladenia a koncentrácie použitej reznej kvapaliny JCK HBs+H2O na báze emulzie olej - voda sa významne líšia pri dodržaní konštantných technologických parametrov počas experimentálneho vyhotovenia všetkých vzoriek.

tags: #rezné #sily #pri #čelnom #frézovaní