L Kształt i terminologia związana z płytkami Kąt odsadzenia krawędzi Boczny kąt Kąt natarcia boczny Wysokość krawędzi Promień wierzchołka Kąt natarcia Kąt krawędzi Kąt bocznej krawędzi Długość całkowita szerokość oprawki Kąt Wysokość oprawki ogólne I Frezowanie Wiercenie monolityczne Stożki Zależności pomiędzy kątami narzędzia i materiałem obrabianym Nachylenie kraw. tnacej Kąt natarcia Kąt Kąt krawędzi Prędkość Wykończenie powierzchni Zapotrzebowanie na moc Pkw = Terminologia Kąt natarcia boczny Siła, ciepło, wpływ Kąt natarcia odprowadzenia wióra na żywotność narzędzia. Kąt Kąt boczny Kąt krawędzi tnącej Kąt bocznej krawędzi Kąt odsadzenia Oblicznie parametrów obróbki Q kc 60 102 η PKW : Moc wymagana [kw] PHP : Moc wymagana [KM] vc : Prędkość [m/min] ap : Głębokość obróbki [mm] PHP = PKW 0.75 Tylko krawędź skrawająca styka się z powierzchnią skrawającą Q = Funkcja vc = π D n (m/min) 1000 (+) : Doskonała podatność na obróbkę (zmniejszenie siły, obniżenie obciążenia krawędzi ). (+) : Podczas obrabiania materiału cienkiego lub o doskonałej podatności na obróbkę. ( ) : Jeśli zachodzi konieczność użycia mocnej krawędzi przy pracy przerywanej lub ze zgorzeliną. ( ) : Krawędź skrawająca jest mocna ale krótka żywotność narzędzia, co ma zły wpływ na zużycie powierzchni. Posuw Skutek Ma wpływ na kontrolę wióra oraz kierunek siły tnącej. (+) : Lepsza kontrola wióra ze względu na jego grubość. Ma wpływ na kontrolę wióra oraz kierunek (+) : Mocna krawędź skrawająca dzięki rozłożonej sile, ale zła kontrola wióra ze względu na jego małą grubość. siły. ( ) : Lepsza charakterystyka wióra. Zapobiega tarciu pomiędzy krawędzią skrawającą ( ) : Mocna krawędź skrawająca ale mała żywotność narzędzia ze względu na zły wpływ na zużycie a powierzchnią skrawającą. powierzchni. vc : Prędkość (m/ min) D : Średnica (mm) n : obroty na minutę (min -1 ) π : Liczba Pi (3.14) Rmax : Kształt powierzchni (Maksymalna chropowatość) (μ) fn : posuw (mm/) r : promień naroża fn : Posuw na obrót (mm/) vf : Posuw minutowy (mm/min) fn = vf (mm/rev) n Wydajność vc fn ap Stal miękka 190 1000 Stal średnio węglowa 210 Q = fn : Posuw na obrót [mm/] kc : Dokładne opory [kg/mm²] η : Sprawność maszyny (0.7~0.8) Współczynnik oporu Kc Stal wysoko węglowa Stal niskostopowa Stal wysokostopowa Żeliwo Żeliwo ciągliwe Brąż, mosiądz 240 190 245 93 120 70 Rmax = fn2 1000(μm ) 8r n : Obroty na minutę (min -1 ) Teoretyczna chropowatość powierzchni Praktyczna chropowatość powierzchni Stal : Rmax (1.5~3) Żeliwo : Rmax (3~5) Q : Wydajność [cm 3 /min] vc : Prędkość [m/min] vc fn ap 1000 ap : Głębokość [mm] fn : Posuw na obrót [mm/] L 12
L Czas obróbki zewnętrzne 1 60 L fn n Stała prędkość 60 π L D 1000 fn n L : Długość [mm] fn : Posuw na obrót [mm/] n : Obroty na minutę [min] D : Średnica detalu [mm] vc : Prędkość [m/min] zewnętrzne 2 Planowanie Rowkowanie 60 L N fn n Stała prędkość 60 π L (D1 + D2) 2 1000 fn n 60 (D1 - D2) 2 fn n N Stała prędkość 60 π (D1 + D2) (D1 - D2) T1 = 4000 fn vc 60 (D1 - D2) 2 fn n Stała prędkość T 1 = N 60 π (D1 + D2) (D1 - D2) 4000 fn vc N L : Długość [mm] fn : Posuw na obrót [mm/] n : Obroty na minutę [min] D1 : Maksymalna średnica detalu [mm] D2 : Minimalna średnica detalu [mm] vc : Prędkość [m/min] N : Ilość przejść = (D1-D2)/d/2 T1 : Czas obróbki przed osiagnięciem maks. obrotów [sec] L : Szerokość obróbki [mm] fn : Posuw na obrót [mm/] n : Obroty na minutę [min -1 ] D1 : Maksymalna średnica detalu [mm] D2 : Minimalna średnica detalu [mm] vc : Prędkość [m/min]] N : Ilość przejść = (D1-D2)/d/2 T1 : Czas obróbki przed osiagnięciem maks. obrotów [sec] L : Szerokość obróbki [mm] fn : Posuw na obrót [mm/] n : Obroty na minutę [min -1 ] D1 : Maksymalna średnica detalu [mm] D2 : Minimalna średnica detalu [mm] vc : Prędkość [m/min]] ogólne I Frezowanie Stożki monolityczne Wiercenie Przecinanie 60 D1 2 fn n Stała prędkość 60 π (D1 + D3) (D1- D3) T1 = 4000 fn vc T3 = T1 + 60 D3 2 fn nmax T1 : Czas obróbki przed osiagnięciem maks. obrotów [sec] T3 : Czas obróbki do osiagnięcia maks. obrotów [sec] fn : Posuw na obrót [mm/] n : Obroty na minutę [min -1 ] nmax : Maks. obroty na minutę [min -1 ] D1 : Maksymalna średnica detalu [mm] D2 : Minimalna średnica detalu [mm] vc : Prędkość [m/min]] L 13
L Wpływ warunków Najbardziej pożądana obróbka oznacza krótki czas obróbki, długą żywotność narzędzia oraz dobrą dokładność. Z tego też powodu należy dobrać odpowiednie parametry dla każdego narzędzia na podstawie własności materiału, twardości, kształtu oraz efektywności maszyny. Prędkość 500 400 300 200 150 100 80 60 Niskie gatunki NC3120 NC3030 NC3010 Materiał : S45C (180HB) Żywotność : VB=0.2mm Głębokość obróbki : 1.5mm Posuw : 0.3mm/rev Oprawka : PCLNR2525-M12 Płytka : CNMG120408 Obróbka bez Wysokie gatunki 500 400 300 200 150 100 80 60 PC9030 Niskie gatunki PC5300 NC9025 PC8110 Materiał : STS304 (200HB) Żywotność : VB=0.2mm Głębokość : 1.5mm Posuw : 0.3mm/rev Oprawka : PCLNR2525-M12 Płytka : CNMG120408 Obróbka bez Wysokie gatunki 10 20 30 40 60 100 Właściwości pokryć P w odniesieniu do żywotności 10 20 30 40 60 100 Właściwości pokryć M w odniesieniu do żywotności ogólne I 500 400 300 200 150 100 80 60 NC315K Niskie gatunki NC6110 Materiał : GC300 (180HB) Żywotność : VB=0.2mm Głębokość obróbki : 1.5mm Posuw : 0.3mm/rev Oprawka : PCLNR2525-M12 Płytka : CNMG120408 Obróbka bez Wysokie gatunki 10 20 30 40 60 100 Właściwości pokryć K w odniesieniu do żywotności Frezowanie Wiercenie monolityczne Stożki Wpływ prędkości W przypadku wzrostu prędkości o 20% w danym zastosowaniu, żywotność narzędzia spada odpowiednio o 50%. Również w przeciwnym przypadku: jeśli prędkość wzrośnie o 50%, żywotność narzędzia zmniejsza się do 20%. Z drugiej strony, jeśli prędkość jest zbyt mała (20-40m/min) żywotność narzędzia ulega skróceniu ze względu na drgania. Posuw Wielkość posuwu toczenia oznacza stopniowy przedział odległości materiału obrabianego na 1 obrót. Wielkość posuwu we frezowaniu oznacza posuw stołu podzielony przez ilość zębów freza (wartość posuwu na ząb). Wpływ posuwu W przypadku zmniejszonego posuwu zwiększa się zużycie powierzchni. W przypadku zbyt niskiego posuwu, gwałtownemu zmniejszeniu ulega żywotność narzędzia. W przypadku wzrostu wielkości posuwu, następuje większe zużycie powierzchni ze względu na wyższe temperatury, ale wielkość posuwu ma mniejszy wpływ na trwałość narzędzia niż prędkość. Większy posuw poprawia efektywność obróbki. Głębokość - Zależność pomiędzy posuwem a zużyciem powierzchni podczas toczenia stali Wyznaczona przez wymagany naddatek przy obrabianiu materiału oraz możliwości maszyny. Są pewne wartości graniczne w zależności od różnych kształtów oraz wielkości płytki. Wpływ głębokości Głębokość nie ma istotnego wpływu na trwałość narzędzia. W przypadku małych głębokości, materiał obrabiany jest raczej szarpany niż skrawany. W takich przypadkach obrabianie materiałów utwardzających się skraca żywotność narzędzia. W przypadku obróbki warstwy zewnętrznej odlewu lub usuwania zgorzeliny, mniejsze głębokości zazwyczaj powodują wykruszenia oraz nadmierne zużycie ze względu na twarde zanieczyszczenia znajdujące się na powierzchni obrabianego materiału. Powierzchnia (mm) - Zależność pomiędzy głębokością a zużyciem powierzchni podczas toczenia stali Powierzchnia (mm) Posuw (mm/) Głębokość obróbki (mm) Parametry obróbki Materiał: SNCN431 Gatunek : ST20 Prędkość : 200m/min Głębokość obróbki : 1.0mm Czas obróbki : 10min Parametry obróbki Materiał : SNCN431 Gatunek : ST20 Prędkość : 200m/min Posuw : 0.2mm/rev Czas obróbki : 10min - Część powierzchni podczas obróbki zgrubnej zgorzeliny walcowniczej Głębokość obróbki Zgorzelina walcownicza L 14
L Kąt Kąt pozwala na uniknięcie tarcia pomiędzy materiałem obrabianym a powierzchnią i przyczynia się do łatwiejszego przemieszczania krawędzi wzdłuż obrabianego materiału. Zależność pomiędzy różnymi kątami a powierzchnią Wielkość zużycia Ta sama głębokość obróbki Wielkość zużycia Powierzchnia (mm) Duża pow. Mały kąt Mała pow. Duży kąt Kąt (α) Materiał : SNCM431(HB200) Gatunek : P20 ap : 1mm fn : 0.32mm/ T : 20min Siła (kg f) Skutki 1. Kąt duży powierzchnia mniejsza 2. Kąt duży krawędź tnąca słabsza 3. Kąt mały występują wykruszenia Kąt bocznej krawędzi Kąt bocznej krawędzi posiada duży wpływ na spływ wióra oraz siłę, w związku z tym istotnym znaczeniem jest jego właściwa wielkość. Kąt bocznej krawędzi i grubość wióra 1 Kąt przystawienia 0 Kąt bocznej krawędzi oraz 3 siły skrawające Kąt bocznej krawędzi i opory Siła główna W miarę wzrostu kąta bocznej krawędzi, wióra stają się cień- sze i szersze (patrz lewy rysunek). Przy tym samym posuwie i głębokości przy kącie przystawienia, grubość wióra jest taka sama jak posuw (t=fn) a szerokość wióra równa się głębokości (W=ap). t1 = 0.97t, W1 = 1.04W 2 Kąt przystawienia 15 3 Kąt przystawienia 30 t2 = 0.87t, W2 = 1.15W Siła posuwu Siła wsteczna Kąt bocznej krawędzi 1 Siła P jest przyłożona. 2 Siła P rozkłada się na P1, P2. W miarę wzrostu kąta przystawienia, siła wsteczna zwiększa się, a siła posuwu ulega zmniejszeniu. Wpływ 1. Duży kąt bocznej krawędzi przy tym samym posuwie jest [przyczyną dłuższych i cieńszych wiórów. Tak więc siły rozkładają się na długiej krawędzi w związku z czym żywotność narzędzia jest większa. 2. Duży kąt bocznej krawędzi podczas obróbki długich prętów może powodować ich ugięcie. System doboru Materiał : SCM440(HB250) Gatunek : TNGA220412 vc = 100m/min ap= 4mm fn = 0.45mm/rev Dobór systemu 1. Twardy materiał obrabiany / Jeśli wymagana jest mocna krawędź skrawająca mały kąt. 2. Miękki materiał obrabiany / materiału obrabianego powodujące łatwe jego utwardzanie duży kąt. 1. Duża głębokość wykańczającego / Długi cienki materiał obrabiany / Mała sztywność maszyny - Kąt bocznej krawędzi 2. Materiał obrabiany twardy i o dużej chłonności cieplnej / Obróbka zgrubna dużego materiału obrabianego / Duża sztywność maszyny Kąt bocznej krawędzi. Kąt bocznej krawędzi i żywotność Kąt bocznej krawędzi i wyniki Opis Stopień zużycia Materiał obrabiany Moc wymagana Drgania Sposób obróbki Sztywność materiału Sztywność maszyny mały wysoki łatwoobrabiany mała trudnowystępujące wykańczajaca duża sztywność mała sztywność Kąt przystawienia Materiał : SCM440 Gatunek : P20 ap : 3mm fn : 0.2mm/ duży niski trudnoobrabialny duża łatwowystępujące zgrubna mała sztywność duża sztywność ogólne I Frezowanie Stożki monolityczne Wiercenie L 15
L Kąt końca krawędzi Ma wpływ na obrabianą powierzchnię, nie dopuszczając do kolizji pomiędzy powierzchnią materiału obrabianego a płytką. Skutki 1. Kąt końca krawędzi skraca tę krawędź w większym stopniu, ale zwiększa ilość ciepła wytwarzaną w wyniku obróbki. 2. Mniejszy kąt końca krawędzi może powodować drgania ze względu na zwiększone opory. Promień naroża 1. Promień naroża r ma wpływ nie tylko na chropowatość powierzchni ale także na wytrzymałość krawędzi. 2. Przyjmuje się zasadę się, aby promień naroża R był od 2 do 3 razy większy niż posuw. Promień naroża "R"a wykończenie powierzchni Wykończenie powierzchni (μ) Posuw Posuw (mm/) Promień naroża "R"a żywotność Żywotność (ilość uderzeń) Promień naroża "R"a zużycie Powierzchnia (mm) Zużycie kraterowe Zużycie powierzchni Frezowanie Wiercenie monolityczne Stożki ogólne I Materiał : SNCM439, HB200 Gatunek : P20 vc = 120m/min, ap = 0.5mm Promień naroża "R" (mm) Materiał : SCM440, HB280 Gatunek : P10 vc = 100m/min, ap = 0.5mm fn = 0.3mm/ Promień naroża "R" (mm) Wpływ promienia naroża R 1. Większy promień naroża R poprawia jakość powierzchni. 2. Większy promień naroża R poprawia wytrzymałość krawędzi. 3. Większy promień naroża R zmniejsza zużycie powierzchni oraz zużycie kraterowe. 4. Zbyt duży promień naroża R powoduje drgania ze względu na zwiększone opory. System doboru 1. Do obróbki wykańczającej przy małej głębokości / W przypadku małej mocy maszyny Mały promień naroża R. 2. W przypadku zastosowań wymagających mocnej krawędzi, takich jak obróbka przerywana i usuwanie zgorzeliny / Do obróbki zgrubnej dużych materiałów obrabianych / Gdy moc maszyny jest wystarczająca Duży promień naroża R. Materiał : SNCM439, HB200 Gatunek : P10 vc = 140m/min, ap = 2mm fn = 0.2mm/, 10min Promień naroża "R" (mm) Mały promień naroża Mały promień Zależność pomiędzy promieniem wierzchołka, posuwem i różnymi chropowatościami powierzchni. naroża Chropowatość (h) h = Mała Chropowatość (h) h = Mała Chropowatość (h) h = Duża Chropowatość (h) h = Duża Posuw (mm/) Promień naroża 0.4 0.8 1.2 0.15 0.26 0.46 L 16
L Wpływ kształtu krawędzi na proces toczenia Kąt natarcia [ α ] Kąt natarcia posiada duży wpływ na opory, spływ wióra i żywotność narzędzia. α = -5 α = 15 α = 25 Kąt natarcia i kierunek spływu wióra α = -5 α = 15 α = 25 á Skutki 1. Duży kąt natarcia daje dobrą jakość powierzchni. 2. Ze wzrostem kąta natarcia o 1 moc potrzebna do obróbki ulega zmniejszeniu o 1% 3. Duży kąt natarcia osłabia krawędź skrawającą. á System doboru 1. Do twardego materiału obrabianego / Do aplikacji wymagającej mocnej krawędzi, takich jak obróbka przerywana i usuwanie zgorzeliny Mały kąt natarcia. 2. Do miękkich materiałów obrabianych / Materiały łatwo obrabialne / Gdy sztywność maszyny i materiału obrabianego jest niska Duży kąt natarcia. γ : ujemny( ) λ : ujemny( ) γ : dodatni(+) λ : ujemny( ) Kąt : γ Boczny kąt : λ Dobór płytek i oprawek narzędziowych γ : ujemny( ) λ : dodatni(+) γ : dodatni(+) λ : dodatni(+) Celem uniknięcia uszkodzenia obrabianej powierzchni należy unikać kombinacji kąta Kąt Kąt dodatniego i kąta ujemnego. γ : ujemny( ) λ : dodatni(+) Dobór odpowiednich narzędzi Dodatni Dodatni kąt natarcia kąt natarcia (+) (+) Obecnie jest bardzo trudno dobrać odpowiednie narzędzia w skomplikowanych systemach narzędziowych dla różnych warunków. Jednakże można to uprościć poprzez poniższy podział podstawowych czynników. Poniżej podano podstawowe czynniki do dobierania B w zależności od A. Płytka Płytka dodatnia dodatnia Ujemny Ujemny kąt natarcia kąt natarcia ( ) ( ) Płytka Płytka ujemna ujemna Kąt Kąt ogólne I Frezowanie Stożki monolityczne Wiercenie A : Czynnik bazowy B : System doboru Materiał obrabiany 1 Dobrać maksymalny możliwy kąt przystawienia Kształt materiału obrabianego 2 Dobrać możliwie duży trzonek Wielkość materiału obrabianego 3 Dobrać możliwie mocną krawędź skrawającą płytki Twardość materiału obrabianego 4 Dobrać możliwie duży promień naroża Chropowatość powierzchni materiału obrabianego (przed obróbką) 5 W obróbce wykańczającej dobrać płytkę o wielu narożach Wymagana jakość powierzchni 6 Dobrać możliwie małą płytkę Rodzaj tokarki 7 Dokładnie dobrać prędkość w zależności od warunków Parametry tokarki (sztywność, moc itp.) 8 Dobrać możliwie dużą głębokość Moc maszyny 9 Dobrać możliwie duży posuw Metoda mocowania materiału obrabianego 10 Określić parametry w zakresie zastosowań łamacza wióra L 17
L Rozwiązywanie problemów Uszkodzenie narzędzia Przyczyna Postępowanie Zużycie kraterowe Nadmierne parametry Zmniejszyć parametry Pękanie Odkształcenie plastyczne Nadmierny posuw Zmniejszona wytrzymałość krawędzi Niewystarczajaca sztywność oprawki Nadmierne parametry Wysoka temperatura Zmniejszyć posuw Zastosować płytkę o większej honowanej lub fazowanej krawędzi tnącej Dobrać większą oprawkę Zmniejszyć parametry Dobrać gatunek o większym przewodnictwie cieplnym ogólne I Frezowanie Wiercenie monolityczne Stożki Zużycie na promieniu naroża Zużycie powierzchni Pęknięcia termiczne Wykruszanie Zużycie uderzeniowe W przypadku, gdy twardość materiału obrabianego jest zbyt duża w porównaniu z twardością narzędzia W przypadku obróbki utwardzonej powierzchni materiału obrabianego Nadmierna prędkość Zbyt mały kąt Zbyt mały posuw Rozszerzalność lub skurcz w wyniku ciepła (* w szczególności frezowania) Nadmierny posuw Zmniejszona wytrzymałość krawędzi Mało sztywna oprawka Twarda powierzchnia materiału obrabianego Tarcie spowodowane złą geometrią wióra (generuje drgania) Zmniejszyć prędkość Dobrać większy kąt Zwiększyć posuw Zastosowane w przypadku na sucho (przy skrawaniu użyć odpowiedniej ilości chłodziwa) Zmniejszyć posuw Zastosować krawędź honowaną lub fazowaną Dobrać większą oprawkę Lepsza kontrola wióra dzięki większemu kątowi Łuszczenie Odkładanie się na krawędzi Złe odprowadzenie wióra Poprawić wyniki dzięki większemu kątowi natarcia Zastosować większy rowek wiórowy Całkowite uszkodzenie Nieodpowiednie warunki ze względu na zużycie się większej części krawędzi w wyniku procesu zużycia Tworzenie się narostu L 18
L Rodzaje uszkodzenia narzędzia i sposób postępowania Rozwiązanie Parametry obróbki Dobór gatunku Kształt narzędzia Sposób mocowania Problem Przyczyna Prędkość Posuw Głębokość obróbki Chłodzenie Dobrać twardszy gatunek Dobrać mocniejszy gatunek Dobrać gatunek o lepszej odporności na temperaturę Dobrać gatunek o lepszej odporności na przyczepność Ocena łamacza Kąt natarcia Promień naroża Kąt strony krawędzi tnącej Wytrzymałość krawędzi Honowanie Poprawa dokładności płytki klasa M klasa G Poprawa sztywności oprawki Mocowanie materiału Wysunięcie oprawki Drgania maszyny Zła dokładność Niestabilny wymiar obróbczy Zmienna dokładność płytki. Materiał obrabiany, separacja narzędzia. Duży opór tylny krawędzi Zachodzi konieczność ustawienia, ponieważ dokładność obróbki zmienia się w trakcie operacji. Zła jakość powierzchni po obróbce wykańczającej. Kryterium żywotności narzędzia. Wytwarzanie ciepła Mała dokładność obróbki oraz krótka żywotność narzędzia spowodowana ciepłem zadzior, wykruszenie, włoskowatość stal, aluminum (zadzior) Żeliwo (słabe wykruszanie) Zwiększenie zużycia powierzchni. Nieprawidłowe parametry. Zbyt mała siła skrawająca w wyniku wzrostu zużycia narzędzia Wykruszenie krawędzi. Przyleganie, narost Drgania, wibracje ogólne I Frezowanie Stożki monolityczne Wiercenie Stal miekka (włos) Z chłodzeniem Kryterium żywotności narzędzia : Zwiększyć : Zmniejszyć : Zastosować : Poprawne użycie KS B0813 ISO B8688 0.2mm Szerokość 0.4mm zużycia krawędzi 0.7mm 1~1.25mm Głębokość zużycia kraterowego Dokładne skrawanie lekkie, obróbka wykańczająca stopów nieżelaznych Obróbka stali specjalnej Ogólna obróbka żeliwa, stali itd. Ogólna obróbka żeliwa, stali itd. Ogólnie 0.05~0.1 mm Kryterium żywotności narzędzia Całkowite uszkodzenie Szerokość zużycia powierzchni VB = 0.3mm VBmax = 0.5mm Szerokość krateru K 0.06+0.3fmm (f : mm/) Kryterium chropowatości pow. 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3, 10μmRa Zastosowanie Obróbka stali specjalnych Równomierne zużycie powierzchni węglików, ceramiki Nierównomierne zużycie powierzchni Narzędzie z węglików spiekanych W przypadku, gdy istotne znaczenie posiada chropowatość pow. L 19