Tribotechnické listy

 

 

Opotrebenie nástroja a jeho vplyv na kvalitu povrchu pri obrábaní nástrojom s lineárnou reznou hranou

Opotrebenie nástroja pri obrábaní má výrazný vplyv na zmenu geometrie nástroja ako aj na konečnú kvalitu obrobeného povrchu. Tento príspevok rozoberá teoreticky ako aj prakticky opotrebenie nástroja a jeho účinky na kvalitu obrobeného povrchu pri použití nástroja s polomerom hrotu a porovnáva to s experimentálnymi výsledkami použitím nástroja s lineárnou reznou hranou.


Doterajšie poznatky opotrebenia nástroja pri obrábaní

Rezný nástroj hospodárne pracuje iba dovtedy, kým rezný klin má vhodný tvar, určený jeho geometriou. Pri obrábaní rezný klin vplyvom trenia funkčných plôch stráca pôvodný tvar, pretože sa z neho odoberá materiál.

Nárast opotrebenia rezného klina v zá-vislosti od času obrábania (τs) má charakter podobný, ako priebeh opotrebenia trúcich sa plôch strojových súčiastok ktorý je avšak podstatne intenzívnejší. Ako príklad je uvedená krivka opotrebenia, ktorá je na obr. 1.

Ing. Jozef Nosal

Obr. 1 Experimentálna krivka závislosti opotrebenej plôšky na čase obrábania

Na začiatku ubúda materiál trecích plôch v dôsledku trenia obrobku a triesky o drsný rezný klin nástroja (interval a). Po určitom čase sa opotrebenie spomalí  (interval b), pretože  plochy nástroja sú hladké a sú v plnom kontakte s trieskou. V záverečnej fáze sa opotrebenie zrých-ľuje (interval c) pričom nástroj stráca svoje rezné schopnosti.

Je známe že, opotrebenie nástroja vedie k zväčšovaniu tlakových napätí. Príčinou je zväčšovanie rε a šírky plôšky kontaktu chrbta nástroja s prechodovou plochou obrobku VB. Ako príklad sa uvádza experiment, pri ktorom sa použil nástroj s polomerom hrotu. Pri tomto experimente sa vykonal veľký počet meraní v čase τs. Na obr. 2  je znázornený priebeh najvyššej výšky nerovnosti Rz, opotrebenia VB na čase τs.

Ing. Jozef Nosal

Obr. 2  Závislosť Rz na VB a τs

Pri sledovaní Rz pri počiatočnom čase je vidieť nárast hodnôt drsnosti, krivka začína klesať pri 25 sekúnd, po prekročení 50 sekúnd je Rz opäť zvýšená, následne krivka jemne klesá. Najvyššiu hodnotu Rz dosahuje pri 200 sekúnd, v časovom intervale 200 až 450 sekúnd sa Rz pohybuje v rozmedzí od 20 do 25 μm. Čiže kvalita sa zlepšuje.

To súvisí s mechanizmom opotrebovania. Je dokázané, že stúpanie a následné klesanie Rz s časom súvisí s vytváraním a posúvaním žliabkov na chrbte noža a sekundárnych hrotov na nástroji ktoré odoberajú triesku na obr. 3. Sekundárne zarovnávanie nerovnosti sa prejavuje pri vysokých stupňoch opotrebovania nástroja. Pri sledovaní priebehu opotrebenia VB, je vidieť že krivka v celom rozsahu τs ma stúpajúci charakter.

Ing. Jozef Nosal

Obr. 3 Schéma vzniku nerovnosti pri sústružení s opotrebeným hrotom

Experimentálne overenie nástroja s lineárnou reznou hranou v závislosti opotrebenia na čase

Limitným prípadom zväčšovania polomeru hrotu nástroja je nástroj s lineárnou (jednou) reznou hranou. Ide o princíp zapichovacieho noža skloneného o uhol ± λs. Schéma sústruženia s takýmto nástrojom je na obr. 4 .

Ing. Jozef Nosal

Obr. 4 Schéma sústruženia nástrojom s lineárnou reznou hranou sklonenou o uhol ± λs

Nasledujú dva experimenty. Pri prvom sa znova použil nástroj s polomerom hrotu. Pri druhom sa použil nástroj s lineárnou reznou hranou. Pri oboch experimentoch sa sleduje nielen kvalita povrchu ale aj opotrebenie nástroja v závislosti na čase.

Na obr. 5 je experimentálna závislosť Rz a VB na čase, pri použití nástroja s polomerom hrotu. Pri rovnakých podmienkach obrábania je na obr. 6 rovnaká experimentálna závislosť, avšak s použitím nástroja s lineárnou reznou hranou.

Ing. Jozef Nosal

Obr. 5 Experimentálna závislosť Rz a VB na čase τs


Ing. Jozef Nosal

Obr. 6  Experimentálna závislosť Rz a VB na čase τs pri použití nástroja s lineárnou reznou hranou

Pri porovnaní grafov obr. 5 a 6  vidieť výrazné rozdiely hlavne v kvalite obrobeného povrchu Rz. Pri porovnávaní opotrebenia VB na oboch grafoch možno vidieť takmer identickú závislosť opotrebenia pri zvyšovaní času obrábania.  Na obr. 7 je porovnanie kvality obrobeného povrchu z predchádzajúcich grafov.


Ing. Jozef Nosal

Obr. 7  Porovnanie  experimentálnej  Rz  použitím  nástroja  s polomerom hrotu a lineárnou reznou  hranou

Z obr. 7  je vidieť, že priebeh krivky pri použití nástroja s polomerom hrotu sa postupom času neustále zväčšuje. Je vidieť veľký rozptyl (min. 5 μm; max.  40 μm). Ďalej si možno všimnúť v určitom časovom intervale klesanie krivky (zlepšovanie drsnosti), to spôsobuje už spomínaný vznik žliabkov na chrbte noža a odber triesky sekundárnymi hrotmi.

Ak sa sleduje krivka použitím nástroja s lineárnou reznou hranou, možno vidieť minimálny rozptyl a vý-raznú kvalitnú obrobenú plochu v celom časovom intervale na rozdiel od nástroja s polomerom hrotu.


Záver

Príspevok analyzoval opotrebenie nástroja a jeho vplyv na kvalitu povrchu pri určitom časovom intervale pri obrábaní s použitím nástroja s lineárnou reznou hranou. Je zrejme, že opotrebenie VB či už s použitím nástroja s polomerom hrotu alebo s lineárnou reznou hranou, je takmer identické počas celého  procesu obrábania ktorý sa vykonal. Avšak, výrazné rozdiely sú v kvalite obrobeného povrchu, ktorý dosahuje nástroj s lineárnou reznou hranou takmer bez  ohľadu  na  jeho opotrebenie.

 

Text:  Ing. Jozef Nosáľ

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
5 + 2 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd