2 Sustruznicke noze (nastroje)

SSÚÚSTRUSTRUŽŽNNÍÍCKE CKE NNÁÁSTROJESTROJE

Nástroje a prípravky

Nástroje a prípravky 2 prednáška

Osnova prednOsnova prednášášky:ky:

1.1. SSúústrustružženieenie

2.2. SSúústrustružžnníícke nocke nožžee

3.3. VymeniteVymeniteľľnnéé reznreznéé dodošštitiččky (VRD)ky (VRD)


Spôsoby sSpôsoby súústrustružženiaeniaSpôsoby sústruženia sa podľa normy DIN 8589 časť 1 rozdeľujú z hľadiska:1. Tvorby povrchu2. Tvaru nástroja3. Kinematiky obrábacieho procesu

Poloha miesta obrábaniaVonkajšie

sústruženie

Vnútornésústruženie

Tvorby sústruženej plochy

valcových plôch

čelných plôch

skrutkovicovýchplôch

nevalcových plôch

profilových, tvarových plôch

Smer posuvu

Pozdĺžnesústruženie

Priečnesústruženie

AKOSŤ POVRCHU

sústruženie nahrubo

sústruženie načisto

jemné sústruženie

najjemnejšie sústruženie


Spôsoby sSpôsoby súústrustružženiaenia

Pozdĺžne sústruženie valcovej plochy

Priečne sústruženie valcovej plochy

Sústruženie závitov

Pozdĺžne sústruženie čelnej plochy Priečne upichovanie


Parametre rezu a triesky pri sParametre rezu a triesky pri súústrustružženeníí::ReznReznáá rýchlosrýchlosťť vvcc

- nie je konštantná na celom obrobku. Smerom k osy obrobku a s klesajúcim priemerom sa znižuje. Ak má zostať rezná rýchlosť konštantná musí sa odpovedajúcim spôsobom regulovať počet otáčok n.

vc – rezná rýchlosť [m/min]D – priemer obrobku [mm]n – počet otáčok [ot./min]

vc – rezná rýchlosť [m/min]vf – rýchlosť posuvu [m/min]ve – výsledná rezná rýchlosťη – uhol smeru obrábania

Pre rýchlosť posuvu platí:

fz – posuv [min/ot.]n – počet otáčok [ot/min]


Parametre rezu a triesky pri sParametre rezu a triesky pri súústrustružženeníí::Prierez triesky A Prierez triesky A

- predstavuje prierez materiálu odstráneného jedným rezom. Pritom sú parametre nastavenia stroja (ap a f) a technologické parametre (b a h) vzájomne prepojenéuhlom nastavenia κ.

f – posuvap – hĺbka rezub – výška trieskyh – šírka triesky

κ – uhol záberu


Parametre rezu a triesky pri sParametre rezu a triesky pri súústrustružženeníí::Sily pri trieskovom obrSily pri trieskovom obráábanbaníí FF

Aktívna zložka Fa Pasívna zložka Fp

v pracovnej rovine Kolmo k pracovnej rovine

v smere pôsobenia kolmo k smeru pôsobeniačinná sila Fe Normálová činná sila FeN

v smere rezu kolmo k smeru rezurezná sila Fc Normálová rezná sila FcN

v smere posuvu kolmo k smeru posuvuposuvová sila Ff Normálová posuvová sila FfN


ReznReznáá sila a sila a ššpecifickpecifickáá reznreznáá silasila- ReznReznáá sila sila FFcc tzv. výkonová sila, je spolu s reznou rýchlosťou rozhodujúca pre výpočet rezného, resp. hnacieho výkonu rezného stroja.

- jej veľkosť závisí od obrábaného materiálu a pôsobiacich technologických podmienkach (napr. geometrie hrotu rezného nástroja, hrúbky triesky, a iných ...)

Fc – rezná sila [N]A – prierez triesky [mm2]b – výška triesky [mm]h – šírka triesky [mm]kc- špecifická rezná sila [N/ mm2]

- ŠŠpecifickpecifickáá reznreznáá sila sila kkccje ovplyvnenánasledujúcimi faktormi: pevnosť a legujúce prvky obrábaného materiálu, geometria rezného klina

Špec

ifick

áre

zná

sila

kc[N

/ mm

2 ]

h – šírka triesky [mm]


Výkon a krVýkon a krúútiaci momenttiaci moment

Pre dimenzovanie výkonu obrábacieho stroja je najdôležitejší rezný výkon Pc.

p – výkon [kW]

F – sila [N]

v – rýchlosť [m/min]

Md – krútiaci moment [Nm]

n – otáčky [ot./min]

obrábanie ocele obrábanie liatiny obrábanie hliníku


VýpoVýpoččet et ččasu obrasu obráábania pri sbania pri súústrustružženenííVšeobecne pre čas obrábania platí: th – čas obrábania [min]

L – celková dráha nástroja [mm]i – počet rezovf – posuv [mm/ot.]n – počet otáčok [min-1]

ČČas obras obráábania pri pozdbania pri pozdĺžĺžnom snom súústrustružženeníí

sústruženie celej dĺžky sústruženie k nákružku

l – dĺžka obrobku [mm]

la – dráha nábehu [mm]

lu – dráha prebehu [mm]


ČČas obras obráábania pri pozdbania pri pozdĺžĺžnom snom súústrustružženeníí

VýpoVýpoččet et ččasu obrasu obráábania pri sbania pri súústrustružženeníí

sústruženie čelnej plochy

- sústruženie plného valca

L – celková dráha nástrojal – dĺžka obrobku [mm]la – dráha nábehu [mm]lu – dráha prebehu [mm]

- sústruženie dutého valca

- otáčky pre čelné sústruženie

vc– rezná rýchlosť [m/min]n – počet otáčok [ot/min]dm – stredný priemer obrobku [mm]


SSúústrustružžnníícke nocke nožžee

1 rovný sústružnícky nôž

2 sústružnicky nôž uberací

3 hladiaci sústružnícky nôž

4 široký sústružnícky nôž

5 ohnutý čelný sústružnícky nôž

6 ohnutý rohový sústružnícky nôž

3 bočný sústružnícky nôž

4 upichovací sústružnícky nôž

-- pre vonkajpre vonkajššie obrie obráábaniebanie


vnútorný uberací vnútorný rohoví vnútorný zapichovací

zapichovací na zápichy vnútorných závitov

Vnútorný závitový

SSúústrustružžnníícke nocke nožžee -- pre vnpre vnúútorntornéé obrobráábaniebanie

- podľa toho, aká je poloha reznej hlavy ku stopke nástroja sa SN rozdeľujúna: rovné, vyhnuté, osadené. Ďalším rozlišovacím rysom je smer obrábania. Sústružnícky nôž ktorý pracuje sprava doľava, sa označuje ako pravý sústružnícky nôž, pretože obrába pravú stranu obrobku.


SSúústrustružžnníícke nocke nožžeeZ Z rýchloreznejrýchloreznej ocele (HSS)ocele (HSS)

- sústružnícke nože z rýchloreznej ocele sú konštruované z jedného kusu. Líšia sa stopkou, telom nástroja a ostrím.

- stopka je štvorcová, obdĺžniková pre vonkajšie obrábanie a guľatá pre vnútorné sústruženie

- riešenie ostria závisí od použitia či ide o pozdĺžne sústruženie, priečne sústruženie, sústruženie rohov, rezanie závitou, upichovanie, ....

- rezná časť nástroja je tepelne zušľachtená

S vymeniteS vymeniteľľnými reznými donými reznými došštitiččkami (VRD)kami (VRD)- majú podobné tvary držiakov ako sústružnícke nože z rýchloreznej ocele (HSS)- základné požiadavky ktoré sú kladené na nože s vymeniteľnými reznými doštičkami, sú: jednoduchosť konštrukcie s minimálnym počtom konštrukčných prvkov, spoľahlivosť upnutia, jednoduchá a rýchla vymeniteľnosť rezných doštičiek

NeNežžiadiadúúcece javyjavyVysoká drsnosť obrobeného povrchu

Popis a príčiny

Pri finálnych operáciách, kde je kladená požiadavka nadrsnosť povrchu, ktorá je samozrejme ovplyvnenámnohými faktormi, medzi ktorými je možné menovaťmateriál obrobku, rezné prostredie a stav ostria nástroja, rezné podmienky, najmä posuv a reznú rýchlosť a stabilitasústavy stroj – nástroj – obrobok.- zlá voľba nástroja- zlá hrúbka tresky- zle zvolená rezná rýchlosť- obrábanie materiálu vyžaduje použitie reznej kvapaliny- vysoký posuvOpatrenie

použiť hladiace VRD - VRD s chladiacim segmentom- použiť VRD s vhodnou reznou geometriou- znížit posuv- použiť chladenie alebo mazanie- eliminovať chvenie- zmeniť hrúbku triesky (upraviť záberové podmienky)


NeNežžiadiadúúcece javyjavyRozochvený povrch


Popis a príčiny:

Je javom veľmi častým. Medzi hlavné príčiny patrínevyváženosť obrobku alebo nástroja, nestabilnéupnutie obrábanej súčiastky a vysoká hodnota rezných síl.- nízka tuhosť sústavy stroj – nástroj – obrobok- veľmi vysoká hĺbka triesky- hádzanie – zlá vyváženosť obrobku alebo nástroja- veľké vyloženie nástrojaOpatrenia

- preskúšať stabilitu upnutia obrobku- preskúšať stabilitu upnutia nástroja- zmenšiť hĺbku rezu- použiť nástroj s menším vyložením- upraviť reznú rýchlosť- zmenšiť hrúbku triesky (zmeniť rezné alebo záběrové podmienky)- vhodnou voľbou reznej geometrie a materiálu nástroja minimalizovať bilanciu rezného procesu (čo najostrejší a najpozitívnejší), teda použiť nástroj s nižším rezným odporom- použiť nástroj s uhlom nastavenia blízkym 90°

NeNežžiadiadúúcece javyjavyTvorba otrepu


Popis a príčiny:

Tento jav je veľmi častý a nedá sa mu vždy zabrániť. Otrep vzniká najmä pri obrábaní mäkkých ocelí a plastických materiálov.

Opatrenie:

- použiť VRD s ostrou reznou hranou- použiť VRD s pozitívnou geometriou- použiť nástroj s menším uhlom nastavenia

Rozmerová a tvarová nepresnosť obrobkuPopis a príčiny:

Je ovplyvnená veľkým množstvom faktorov a vlastnosťamisústavy stroj – nástroj – obrobok.

Opatrenie:

- zvoliť VRD s dostatočnou odolnosťou proti opotrebeniu- preskúšať stabilitu upnutia obrobku- preskúšať stabilitu upnutia nástroja (znížiť vyloženi, zaistiť vyváženie)- vhodne zvoliť veľkosť prídavku na obrábanie

NeNežžiadiadúúcece javyjavyNevhodný tvar triesky


Popis a príčiny:

Vhodný tvar triesky je v súčasnosti rovnako dôležitým kritériom ako trvanlivosť. Na vhodné utváranie mávplyv najmä materiál obrobku, posuv, hĺbka rezu a samozrejme vhodná voľba reznej geometrie (utvárača). Dlhá (neutváraná) trieska je z mnohých dôvodov neakceptovateľná, ale aj veľmi krátka, rozdrvená trieska je nežiaduca (svedčí o preťaženíostria a vedie ku vzniku vibrácií).

Opatrenie:

- upraviť posuv a hĺbku rezu- zvoliť vhodnejšiu geometriu- zmeniť záberové podmienky

1systém upínania


SystSystéém oznam označčovania VRD ovania VRD –– firma firma PrametPramet toolstools

2tvar doštičky

3tvar noža – uhol nasatavenia

8celková dĺžka l1 [mm]



4uhol chrbta

5smer rezu

6výška držia [mm]

7šírka držia [mm]10

údaje výrobcu



9veľkosť doštičky

PrPrííklady rôznych typov VRDklady rôznych typov VRD

systém upnutia

profil hlavného ostria

-pre jemné a dokončovacie sústruženie

-kontinuálny alebo mierne prerušovaný rez

rozsah rezných podmienok


systém upnutia


-negatívna geometria s nulovým uhlom čela vhodné pre jemné, odkončovacie a polohrubovacie sústruženie

-neprerušovaný a jemne prerušovaný rez




systém upnutia


-pre superhrubovacie sústruženie

-pre kontinuálny až silno prerušovaný rez




VoVoľľba ba

prierezu prierezu

nonožžovovéého ho

drdržžiakaiaka

VoVoľľba ba zzáákladnkladnéého ho tvaru a tvaru a veveľľkosti kosti reznej reznej dodošštitiččkyky

Tvar VRD Veľkosť Max. dĺžka ostria v záberePriorita voľby

Zlep

šuje

sa

prís

tupn

osťk

opo

trebo

vané

mu

hrot

u a

aplik

ačný

rozs

ah p

ri pr

emen

livom

uhl

e na

stav

enia

Ras

tie o

doln

osťv

oči p

last

icke

j def

orm

ácii

a od

olno

sťvoči

pre

rušo

vané

mu

rezu

VoVoľľba ba optimoptimáálnej lnej hrhrúúbky bky reznej reznej dodošštitiččkyky

VoVoľľba ba polomeru polomeru zaoblenia zaoblenia ššpipiččky ky reznej reznej dodošštitiččkyky

- Polomer zaoblenia špičky rεsa volí pokiaľmožno najväčší. Jeho veľkosťspolu s uhlom špičky VRD εr je daná základným

tvarom doštičky a má vplyv na odolnosť ostria voči plastickej deformácii špičky. Väčšia hodnota rε umožňuje použitie väčších posuvov, ale súčasne vyžaduje väčšiu tuhosť sústavy stroj – nástroj - obrobok, inak hrozí nebezpečenstvo vibrácií.

UloUložženie VRDenie VRD α – uhol chrbta

αn – vedľajší uhol chrbta

γ – uhol čela

λ – uhol sklonu chrbta

- musí byť také, aby rezné sily pôsobiace na VRD boli zachytené lôžkom VRD, upínacím mechanizmom a držiakom alebo telesom nástroja. Lôžko doštičky má byťv telese nástroja vytvorené tak, aby zložky reznej sily smerovali k oporným plochám a zatlačovali VRD do lôžka.


UloUložženie VRDenie VRDzákladné typy uložení:

a) výrobne najjednoduchší typ s uložením na dvoch plochách. Nezaručuje presnúpolohu VRD a okrem toho je upínací mechanizmus značne namáhaný.

b) tento typ uloženia je najviac používaný. Jeho výhodou je presné ustavenie VRD a možnosť zachytenia reznej sily.

c) lôžko pre tangenciálne uloženie VRD, je vhodné pre veľké úbery materiálu.

Uloženie pretrojuholníkový tvar VRD

Uloženie pre

kosoštvorcový tvar VRD

a) b) c)


UpUpíínanie VRDnanie VRD

- má byť dostatočne tuhé a spoľahlivé. V priebehu obrábania by nemalo dôjsť k výraznej zmene pomerov statickej rovnováhy upínacej sústavy.

- upínacia sústava má byť jednoduchá, s čo najmenším počtom prvkov, máumožňovať jednoduchý odvod tiresky z miesta tvorby tiresky a to najmä pri nástrojoch na otvory

- rozdelenie:1. Upnutie za otvor2. Upnutie úpinkou3. Upnutie pružným elementom4. Kombinované upnutie

K upnutiu pruK upnutiu pružžným elementom ným elementom sa vyusa využžííva ulova uložženie s presahomenie s presahom

KombinovanKombinovanéé upnutieupnutie


UpUpíínanie VRDnanie VRD1. Upnutie za otvor1. Upnutie za otvor

na pevný čap úpinkou tvaru kliny

excentrickým alebo posuvným čapom do lôžka

čapom páky kužeľovou časťou skrutky


UpUpíínanie VRDnanie VRD2. Upnutie 2. Upnutie úúpinkoupinkou

jednoramennou úpinkou dvojramennou a viacramennou úpinkou

3. Upnutie klinom3. Upnutie klinom 4. Upnutie upravenou 4. Upnutie upravenou hlavou skrutkyhlavou skrutky


LLáámamačče a e a tvarovatvarovaččee triesky triesky


-predovšetkým pri vnútovnom sústružení je nutné usilovať o krátke triesky. Tie sa dajú dobre odvádzať a zaťažujú ostrie v akceptovateľnej miere. Tvrdý lom tiresky, môže viesť k silnejšiemu sklonu sústružníckeho noža a k vibráciám. Dlhé triesky naprosti tomu môžu ohroziť správny odvod triesky od obrobeného povrchu.

Lom tiesky sa dá ovplyvniť rôznymi faktormi:Geometriou VRDPolomerom zaoblenia hrany rεUhlom nastavenia κHĺbkou rezu ap

Posuvom fReznou rýchlosťou vc

TvarovaTvarovaččee trieskytriesky

- majú za úlohu ovplyvňovať tvar a odvod triesky tak, aby z hľadiska nástroja a obrobku existovali optimálne pracovné podmienky. Pritom môžu mať tvarovačetriesok rôzne uhly otvorenia (paralelné alebo šikmé voči hlavnému ostriu).


FazetyFazety reznej hranyreznej hrany

- Zosilňujú klina (ako na čelnej tek aj na chrbtovej časti). Malé až záporné uhly fazetiek tak zmenšujú nebezpečenstvo vylomenia hrotu

Šírka fazety reznej plochy nesmie byť príliš veľká, pretože by nemohla odchádzaťtrieska po čelnej ploche. Pre uhol nastavenia 60° až 90° je možné približne určiťšírku fazety čelnej plochy nasledujúcim spôsobom:

Chovanie pri použití rôznych faziet rezných hrán

Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDTvorba nárastku

•Naleptanie obrábaného materiálu na reznúplochu (návar na reznú hranu)

•Pri jeho odtrhávaní môže dôjsť ku krehkému porušeniu ostria nástroja

•Tento jav je charakterizovaný znížením akosti obrobeného povrchu

Opatrenia:

• zmeniť (zvýšiť) reznú rýchlosť

• zmeniť (zvýšiť) posuv

• aplikovať povlakované typy SK

• použiť kvapalinu s vyšším protinárastkovýmúčinkom (pokiaľ nie je k dispozícii, nechladiť)


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDOpotrebenie chrbta

Popis príčiny

Oter chrbta je jedným z hlavných kritérií charakterizujúcich trvanlivosť VRD. Vzniká v dôsledku styku nástroja s obrábaným materiálom v priebehu rezného prosecu. Jeho intenzitu je možné znížiť.

Opatrenie

- použiť oteruvzdornejší typ karbidu- znížiť reznú rýchlosť- zvýšiť posuv (v prípade, že posuv je menšíako 0,1 mm.ot-1)- použiť reznú kvapalinu, resp. zvýšiť intenzituchladenia


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDVýmol na čele

Popis a príčiny:

Výmol na čele je typ opotrebenia, ktorý sa najvýraznejšieprejavuje pri VRD s rovným čelom, jeho výskyt nie je všakomedzený len na tento typ doštičiek. Pri obrábaní mäkkýchmateriálov vzniká výmol širší a plytčí, pri tvrdýchmateriáloch naopak výmol úzky a hlboký.

Opatrenie:

- použiť oteruvzdornejší typ spékaného karbidu- použiť povlakovaný typ, najmä (MT) CVD- znížiť reznú rýchlosť- použiť iný (pozitívnejší) typ reznej geometrie- použiť reznú kvapalinu, resp. zvýšiť intenzituchladenia


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDOxidačná ryha na vedľajšej reznej hrane

Popis a príčinyOxidačná ryha na vedľajšej reznej hrane je jednýmz najvýznamnejších kritérií limitujúcich životnosť VRD.Stretávame sa s ňou najmä pri sústružení: Prepojenieoxidačnej vrstvy s výmolom na čele sa jednoznačne prejavína zvýšení drsnosti povrchu obrobku. Dôjde k javu,ktorý sa v dialekte nazýva „chlpatenie“.

Opatrenie

- použiť povlakovaný, resp. oteruvzdornejší typspékaného karbidu, ak to dovoľujú podmienky,použiť VRD s povlakom obsahujúcim Al2O3- použiť chladiacu emulziu, resp. zvýšiťintenzitu chladenia- znížiť reznú rýchlosť


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDPlastická deformácia špičky

Popis a príčiny

Plastická deformácia špičky – dôvodom vzniku tohototypu opotrebenia ja preťaženie reznej hrany v dôsledkuvysokých rezných teplôt (teda vysokých rýchlostía posuvov)

Opatrenie

- použiť oteruvzdornejší typ spékaného karbidu- znížiť reznú rýchlosť- znížiť posuv- použiť chladiacu emulziu, resp. zvýšiť intenzituchladenia- použiť VRD s väčším polomerom zaoblenia špičky- použiť VRD s väčším uhlom špičky


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDVrubové opotrebenie na hlavnej reznej hrane

Popis a príčiny

Vrubové opotrebenie na hlavnej reznej hrane, vznikáv oblasti styku ostria nástroja s povrchom obrobku.Je zapríčinené prevažne spevnením povrchových vrstievobrobku a otrepmi. Tento typ opotrebenia sa vyskytujenajmä pri koroziivzdorných austenitických oceliach.


Opatrenie

- použiť povlakovaný, resp. oteruvzdornejší typspékaného karbidu, ak to dovoľujú podmienky,použiť VRD obsahujúcu Al2O3- zvoliť nástroj s menším uhlom nastavenia- nerovnomerne rozdeliť triesku

Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDKrehké porušenie reznej hrany

Popis a príčiny

Krehké porušovanie reznej hrany (mikrovyštiepnutie)sa vo vätšine prípadov vyskytuje v kombinácii s iným typomopotrebenia. Je samostatne obtiažne identifikovateľné.Jeho príčinou býva najmä nízka tuhost sústavy stroj– nástroj – obrobok alebo tvrdé utváranie triesky.

Opatrenia

- použiť húževnatejší typ spékaného karbidu- zvoliť menej intenzívne rezné podmienky- použiť inú reznu geometriu- pri nabiehaní do záberu zmenšiť posuv


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDPorušenie reznej hrany (mimo záber)

Popis a príčiny

Porušovanie reznej hrany (mimo záber) - jeho príčinouje nevhodné utváranie triesky, ktorá pri svojom odchodenaráža na ostrie a ten mechanicky poškodzuje.

Opatrenie

- zmeniť posuv- zvoliť nástroj s iným uhlom nastavenia- použiť inú reznu geometriu (iný utvárač)- požiť húževnatejší typ spékaného karbidu


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDHrebeňové trhliny

Popis a príčiny

Hrebeňové trhliny vznikajú v dôsledku dynamickéhotepelného zaťaženia pri prerušovanom reze.

Opatrenie

- upustiť od chladenia kvapalinou (môže sa použiť vzduch z dôvodu odstránenia triesok z miesta rezu)- zvoliť húževnatejší materiál VRD- znížiť reznú rýchlosť


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDÚnavové trhliny pozdĺž chrbta

Popis a príčiny:

Vznikajú v dôsledku dynamického zaťaženia v oblastitesne za reznou hranou.

Opatrenie:

- použiť húževnatejší typ spékaného karbidu- zmeniť spôsob nábehu a výbehu nástroja- zmeniť záberové podmienky- použiť iný typ reznej geometrie, resp. VRD s inou úpravou reznej hrany - zmeniť posuv


Druhy opotrebenia VRDDruhy opotrebenia VRDDeštrukcia reznej hrany resp. špičky nástroja

Popis a príčiny

Deštrukcia reznej hrany, resp. špičky nástroja – príčinytohoto javu môžu byť rôzne a sú závislé na materiálynástroja aj materiály obrobku, stave sústavy stroj– nástroj – obrobok, vplyv má aj veľkosť a typ opotrebenia a záberové podmienky.

Opatrenia

- použiť húževnatejší typ spékanéhokarbidu- zvoliť menej intenzívne rezné podmienky (znížiť posuv a hľbku)- použiť VRD s väčším polomerom zaoblenia špičky- použiť VRD s väčším uhlom špičky- použiť inú reznú geometriu (iný utvárač)- stabilizovať reznu hranu (ostrie)- pri nabiehaní do záberu zmenšiť posuv


Documents

2 Sustruznicke noze (nastroje)