FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Trošenje i postojanost oštrice alata

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Obrada odvajanjem kao sustav

Sve procese obrade odvajanjem neizbježno prati i proces trošenja oštrice reznog alata. Proces obrade je determiniran ulazima, odnosno medjusobnim odnosom ulaznih veličina, a kao jedna od posljedica opterenja kojima je alat izložen tijekom procesa obrade, nastaje i proces trošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Model obradnog sustava

- sila- šum (buka)- moment i snaga- temperatura, …

Pripremakmaterijal

Uvjeti obradeParametriobrade

Ostaliuvjeti

(uvijek ga prati i PROCES TROŠENJA reznoga alata)

materijal

OBRADAK OBRADNI PROCES- dimenzije- hrapavost obra đenepovršine

geometrija geometrija

U L A Z

O B R A D N I P R O C E S

I Z L A Z

Alat

ALAT- parameteri trošenjastra žnje površine alata

- parametri kraterskogtrošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Model obradnog sustava

Ulazni parametri mogu se podijeliti u tri skupine: • parametri vezani uz pripremak,

• parametri vezani uz alat i

• parametri vezani uz uvjete obrade,

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Uzročno-posljedični lanac trošenja alata

Proces obrade generira popratne pojave koje uvjetuju razvijanje triboloških procesa na reznom dijelu alata. Trošenje alata se odvija u svim uvjetima obrade, jer je trošenje rezultat interakcijaizmedju alata, obratka i ostalih uvjeta obrade (SHIP, stezanje, ...).

ULAZI

ObradakAlat

Uvjeti obrade

OBRADNI PROCES

opterećenja alata(uzroci trošenja)

Procesi(mehanizmi)

trošenja

Parametritrošenja

Promjenemjerljivihveličina

Oblicitrošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Uzroci Oblici trošenja - naprezanja kojima je alatizložen

Uzroci trošenja su naprezanja kojima je alat izložen tijekom obrade, a u osnovi su mehaničke ili fizikalno-kemijske prirode:

• mehanička• toplinska• kemijska• (abrazivna)

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Procesi trošenja

Procesi trošenja mogli bi se podijeliti u dvije skupine:

• procesi koji su posljedica mehaničkog djelovanja i

• procesi koji su posljedica fizikalno-kemijskog djelovanja izmedju alata, obratka i okoline.

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Mehanizmi trošenja

1. Abrazijsko trošenje2. Difuzijsko trošenje3. Oksidacijsko trošenje4. Zamor 5. Adhezijsko trošenje

čestica

alat

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Udjeli mehanizama trošenja

U velikoj mjeri ovisi i o materijalu alata i materijalu obratka

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Mehanizmi trošenja

Difuzijsko trošenje i kemijske reakcije

Adhezijsko trošenje

Abrazija

Oksidacija

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Temperature u zoni obrade (rezanja)

Obradak

alat

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Oblici trošenja

1. Trošenje stražnje površine

2. Kratersko trošenje

3. Zarezno trošenje

4. Trošenje stražnje površine max.

5. Oksidacijsko zarezno trošenje

6. Plastična deformacija

7. Naljepak (BUE)

8. Toplinska napuknuća

9. Uzdužna napuknuća

10. Razgradnja oštrice

11. Lom oštrice

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Trošenje stražnje površine i kratersko trošenje

Trošenje stražnje površine

Dubina obrade Kratersko stražnje

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Parametri trošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Parametri trošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Parametri trošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – trošenje stražnje površine

Brzo trošenje stražnje površine uzrokuje lošu kvalitetu površine i netočnost dimenzija

Najčešći uzrociPrevelika brzina rezanja ili premala otpornost trošenju

Moguća rješenjaSmanjiti brzinu rezanja; Izbor mat. veće otpornosti trošenju

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – toplinska napuknuća

Mala napuknuća okomitao na oštricu što uzrokuje krzanje i lošu kvalitetu obrađene površine.

Najčešći uzrociOscilacije temperaturePrekidni rezNejednoliki dotok SHIP-a

Moguća rješenjaIzbor žilavijeg alata; Suha obrada

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – zarezno trošenje

Zarezno trošenje uzrokuje lošu teksturu obrađene površine i unosi rizik loma oštrice.

Najčešći uzrociPrevelika brzina rezanja ili premala otpornost trošenju

Moguća rješenjaIzbor veće otpornosti trošenjuZa kaljene materijale manji kapa;Manja brzina rezanja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Zarezno trošenje na pomoćnoj oštrici

75°95°

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – kratersko trošenje

Krater dovodi do slabljenja oštrice i loše kvalitete obrade

Najčešći uzroci

Previsoke temperature i pritisci na p.p.a.

Moguća rješenjaSmanjiti brzinu (niže. temp.) smanjiti posmakIzabrati alat veće otpornostiIzabrati alat pozitivne geometrije

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – krzanje oštrice

Loša tekstura obrađene površine i preveliko trošenje stražnje površine

Najčešći uzrociOštrica alata je prekrtaOštrica alata je "slaba"Javlja se naljepak na p.p.a.

Moguća rješenjaIzbor žilavije pločice i jasče oštrice Povećati brzinu rezanjaIzbor pozitivne geometrijeSmanjiti posmak na početku reza Povećati stabilnost

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – naljepak (BUE)

Najčešći uzroci

Preniska temperaturaVeliki afinitet materijala (niskougljični čelici, aluminij, nehrđajući čelici,...)

Moguća rješenja

Povećati brzinu rezanjaIzabrati adekvatniji alataIzabrati pozitivnu geometriju

BUE uzrokuje lošu kvalitetu obrađene površine i "krzanje" dijelova alata s otkidanjem naljepka

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – odlamanje oštrice

Oštećenje alata (pa i podložnih pločica) i obratka i nesposobnost za obradu

Najčešći uzrociPrejako trošenjeSlaba kvaliteta i geom. alataPrevelika naprezanjaFormiranje BUE

Moguća rješenjaSmanjiti posmak i dubinu obradeIzbor "jače" geometrijePreferiranje jednostrane pločiceIzbor debljih i većih pločicaIzbor žilavijeg alata Improve stability

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Oblici trošenja – plastična deformacija

Plastična deformacija oštrice uzrokuje probleme s o. česticom, lošu kvalitetu obrađene površine i lomu oštrice

Najčešći uzrociPrejako trošenjeSlaba kvaliteta i geom. alataPrevelika naprezanjaFormiranje BUE

Moguća rješenjaSmanjiti posmak i dubinu obradeIzbor "jače" geometrijePreferiranje jednostrane pločiceIzbor debljih i većih pločicaIzbor žilavijeg alata Improve stability

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Fotografija trošenja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Kriteriji trošenja

Ne postoje jednoznačni kriteriji istrošenosti oštrice alata.

Alat koji više ne može obavljati zahtjevanu funkciju je dosegao završetak korisnog vijeka trajanja.

Kao kriteriji postojanosti mogu se (sve češće) uzeti vrijednosti parametaraobratka (hrapavost i dimenzije) ili mjerljivih veličina procesa (sile, snaga, moment, vibracije,...)

Za ocjenu trošenja kod alata s ravnom prednjom površinom dominiraju parametri VB, VBmax, KT, KM i KB, a standardi preporučuju samo prva tri. Kod završnih obrada za nadzor trošenja preporuča se trošenje pomoćne stražnje površine, VbNS, a granična vrijednost ovisi o toleranciji obratka, dok se kod grubih obrada uzimaju parametri VB i KT. Kao kriterij istrošenosti, kod završne obrade, preporuča se parametar hrapavosti obređene površine Ra.

Prema međunarodnim standardima za različite materijale alata (HSS, tvrdi metal, keramika) preporučuju se različiti kriteriji istrošenosti.

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Metode istraživanja postojanosti

Trošenje = f (vc, f, ap, SHIP, ma, mo, stroj, ... )

Pretpostavka: utvrditi najutjecajnije veličine

Taylor-ova istraživanja

Najutjecajniji faktor: brzina rezanja

VB=f(vc)

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

PROCESI OBRADE REZANJEMTeorija rezanja

Metode istraživanja postojanosti

Najčešće se dijele na dugotrajnedugotrajne (TaylorovaTaylorovaistraistražživanjaivanja) koje su ujedno i etalon metode, i na kratkotrajnekratkotrajne metode.

Dugotrajne metode zasnivaju se na tipskoj tipskoj krivulji trokrivulji troššenja.enja.

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Tipska krivulja trošenja

Trošenje stražnje površine alata u ovisnosti o vremenu obrade. Vrijedi za određenu kombinaciju alat-obradak i pri slijedećim uvjetima obrade:

A = ap·f = konst.

vc= konst.

I Period uhodavanja - veliki intenzitet, ali mali iznos trošenja

II Period ‘’normalnog trošenja - pravocrtna promjena trošenja u vremenu

III Period naglog trošenja - veliki porast trošenja (kraj vijeka trajanja)(katastrofalno trošenje)

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Taylor-ova metoda određivanja postojanosti oštrice alata

Osnova:

Više tipskih krivulja trošenja za istu kombinaciju alat-obradak i pri istom A, ali uz različite brzine rezanja

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Taylor-ova metoda određivanja postojanosti oštrice alata

vc – brzina rezanja

T - postojanost (trajnost oštrice alata)

m – eksponent Taylorove jednadžbe

CT – Taylorova konstantaT

m CT =⋅cv:izraz Taylorov

v T = Cf a

cm T

ppr

⋅⋅

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Iskazivanje postojanosti

Izvorno: kroz vrijeme, T

Sve više: duljina puta u smjeru posmičnog gibanja

duljina puta u smjeru glavnog gibanja

broj obradaka

ZAŠTO ?

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Postojanost kao duljina puta u smjeru posmičnog gibanja

Završno čeono glodanje D=16 mmMaterial: 42CrMo4Vfz = 0.089 mmap= 20 mmae= 2 mm

neprevučeni

TiN

TiCN

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

brzina rezanja vc [m/min]

Post

ojan

ost a

lata

L [m

]

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Kratkotrajne metode određivanja postojanosti oštrice alata

• Minutna ispitivanja

• Ispitivanja kontinuiranim povećanjem brzine rezanja

• Ispitivanja višekratnim ulaskom u zahvat

• ...

• ...

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Trošenje alata u funkciji planiranja i upravljanja procesom

ULAZ IZLAZ

Nadzor

Predviđanje

FAZA: Planiranje procesa

TROŠENJEALATA

FAZA: Upravljanje procesom

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Praćenje stupnja istrošenosti oštrice reznog alata

Sustavi za nadzor alata -(TCM sustavi)

Sustavi za nadzor alata -(TCM sustavi)

NeposredniNeposredni PosredniPosredni

Na alatuNa alatu Na obratkuNa obratku OstaliOstali

• Poslije procesni

• Nazovi-procesni

• Poslije procesni

• Nazovi-procesniProcesniProcesni• Procesni

• Nazovi-procesni• Poslije procesni

• Procesni• Nazovi-procesni• Poslije procesni

FSB Zagreb, Proizvodno inženjerstvo, OD i OO

OBLIKOVANJE DEFORMIRANJEM I OBRADA ODVAJANJEMObrada odvajanjem

Praćenje stupnja istrošenosti oštrice reznog alata

Izravne (neposredne, direktne) metodeIzravne (neposredne, direktne) metode

zasnivaju se na praćenju i mjerenju parametra trošenja na samom alatu

Posredne (neizravne, indirektne ) metodePosredne (neizravne, indirektne ) metode

zasnivaju se na praćenju i mjerenju promjena naobratku, odvojenoj čestici ili promjena nekih veličina procesa (sila, snaga, moment, emisija zvuka, (sila, snaga, moment, emisija zvuka, temperatura,...)temperatura,...)