Myslivna_2018

 

Verifikácia možnosti vysokoproduktívneho sústruženia


Na výrobcov rezných nástrojov sú v súčasnosti kladené vysoké požiadavky na produktivitu a kvalitu obrobeného povrchu. Výrobcovia nástrojov sa snažia riešiť tento problém navrhovaním rezných nástrojov, ktoré sú založené na zmene uhloch nastavenia rezných hrán alebo úpravami geometrie nástrojov.


Prehľad o možnostiach riešenia vysokoproduktivného sústruženia

Nasledujúce tri ukážky sú výberom riešení v zlepšovaní kvality obrobeného povrchu pri sústružení pri zmene geometrii nástroja.
Prvé riešenie predložil ESCHER a LINDL podľa Obr. 1 . Riešenie spočíva vo vytvorení ďalšieho hrotu, ktorý zarovnáva nerovnosti, vytvorené prvým hrotom. Poloha druhého hrotu je definovaná vzdialenosťou

k = n. f/2

, kde n je nepárne kladné číslo. Tým sa druhý hrot dostane na miesto najväčšej vyvýšeniny povrchu, vytvorenej prvým klinom. Nevýhodou takéhoto riešenia je komplikované ostrenie hrotu. Dochádza aj k nerovnomernému opotrebeniu oboch hrotov.

Obr. 1 Nástroj s dvoma hrotmi


Hraničným riešením je nôž Kolesova - Obr. 2, podľa u ktorého je uhol nastavenia ϰr = 00. Nôž Kolesova umožňuje obrábať pomocou noža so špeciálnou reznou hranou na čisto veľkým posuvom 3 až 5 mm na jednu otáčku obrobku.
Tento sústružnícky nôž má tri rezné hrany. Hlavná rezná hrana po sústružení odoberie základnú vrstvu kovu a vedľajšia rezná hrana rovnobežná s osou obrobku očisťuje nerovnosti vzniknuté veľkým posuvom noža. Šírka vedľajšej hrany musí byť asi o 0,3 až 0,5 mm väčšia ako použitý posuv. Pre správne fungovanie tohto riešenia, ma nôž prechodovú reznú hranu o šírke 1 mm s uhlom 200 s osou obrobku, ktorý spája hlavnú reznú hranu s vedľajšou a chráni hranu noža pred poškodením.

Obr. 2 Sústružnícky nôž podľa V. A. Kolesova


Pre správne fungovanie nástroja je potrebné, aby dĺžka vedľajšej reznej hrany, rovnobežnej s osou obrobku bola l≥f. Nevýhodou takéhoto riešenia je trenie vedľajšej reznej hrany o obrobenú plochu, čim vzniká sklon ku kmitaniu sústavy a vyššiemu opotrebeniu vedľajšieho chrbta.
Jednou s ďalších možnosti je technológia, ktorá je zameraná na zvýšenie produktivity a to úpravou geometrie reznej platničky VRD, s novým usporiadaním špičky (Obr. 3) je možné zvýšiť kvalitu obrobenej plochy za rovnakého posuvu.

Obr. 3 Rezná platnička VRD s technológiou WIPER


Princíp WIPER umožňuje zvyšovanie kvality obrobenej plochy pri rovnakom posuve, to znamená, že pri rovnakom posuve sa získa dvakrát väčšia kvalita povrchu ako aj sa dosahuje lepšie delenie triesok. Často sa zlepšuje životnosť reznej hrany vďaka skráteniu času v reze, ktorej dôsledok vedie k úspore nákladov.
Technológia WIPER má v široké využitie pre zabezpečenie maximálnej produktivity. Pri zmenách parametrov pri obrábaní sú tiež k dispozícií alternatívne WIPER platničky, ktoré zlepšujú kvalitu dokončovacieho povrchu, eliminujú drahé brúsne operácie.


Experimentálne overenie nástrojov na vysokoproduktívne sústruženie
Pri experimentoch sa použili špecifické experimentálne nástroje. Prvým nástrojom je integrovaný sústružnícky nástroj ktorý zintegruje hrubovanie a dokončovanie do jednej operácie ktorý je na- Obr. 4, Obr. 5. Tento hrubovací nástroj ma hĺbku rezu ap = 1 mm a polomer zaoblenia hrotu rε = 0,8 mm a dokončovací nástroj pracoval pri ap = 0,2 mm a rε = 6 mm. Nástroj je vybavený povlakovanými reznými platničkami: SK P20 + TiN.


Obr. 4 Integrovaný nástroj na hrubovanie a dokončovanie



Obr. 5 Schéma integrovaného sústružníckeho nástroja: apd - hĺbka rezu po dokončovaní; rεd - polomer dokončovacieho hrotu; rεh - polomer hrubovacieho hrotu


S týmto nástrojom sa vykonali experimentálne skúšky na jednotlivých materiálov.
Pri experimente sa použil obrobok: oceľ 100Cr6 s priemerom polovýrovku D = 63 mm, rezná rýchlosť: vc = 66,2 m.min-1. Platnička: SK P20, povlak TiN, Na Obr. 6 sú výsledky porovnania.

 

Obr. 6 Experimentálna závislosť Rz po hrubovaní a dokončovaní


Z grafu Obr. 6 vyplýva výrazný rozdiel pri hrubovaní (rε = 0,8 mm) a dokončovaní (rε = 6 mm). Pri oboch prípadoch krivky začínajú približne na rovnakej hodnote Rz. Prudký nárast Rz po hrubovaní je pri posuve 0,4 mm, tam je Rz približne 90 µm. Pri posuve 0,8 mm už je to približne 150 µm. Pri priebehu krivky Rz po dokončovaní je vidieť že v celom rozsahu posuvov sa dosahuje maximálna hodnota Rz 20 µm.
Ďalším modifikovaným experimentálnym nástrojom je nástroj s lineárnou reznou hranou sklonenou o uhol λs = 45˚- Obr. 7.

 


Obr. 7 Nástroj s lineárnou reznou hranou sklonenou o uhol λs = ±450


Obrábanie ocele zliatina hliníka- DURAL. Podmienky pri obrábaní: vc = 81 m.min-1; ap = 0,3 mm. Výsledky experimentu sú zobrazené na Obr. 8.

Obr. 8 Experimentálna závislosť Rz na posuve f


Pri porovnaní týchto kriviek, je vidieť, že zlepšovanie kvality obrobeného povrchu je možné dosiahnuť práve s použitím nástroja s lineárnou reznou hranou sklonenou o uhol λs = ±450. Priebeh tejto krivky dosahuje hodnoty drsnosti do 20 µm v celom intervale posuvoch.
Keďže v tomto grafe mal nástroj λs = 45˚, tak nasledujúci graf - Obr. 9 zobrazuje priebehy kriviek pri použití nástrojov λs > 45˚; λs˂45˚.

Obr. 9 Experimentálna závislosť Rz a rε na posuve f


Z diagramu vyplýva zreteľný vplyv uhla sklonu reznej hrany na kvalitu obrobeného povrchu. Kvalitnejší povrch je dosiahnutý použitím najmenšieho sklonu uhla reznej hrany, v tomto prípade je to λs = ±15˚. V oblasti malých posuvov (pod 0,75 mm) nerovnosť obrobeného povrchu rastie. Nástroj môže úspešne pracovať pri veľmi veľkých posuvoch, pričom sa dosahuje dokončovacia kvalita obrobeného povrchu. Tento priebeh je spôsobený vplyvom uhla sklonu reznej hrany. Pri použití klasického nástroja je pri minimálnych posuvoch lepšia kvalita obrobeného povrchu. Prudko sa zhoršuje pri zvyšovaní posuvu.

 

Zhodnotenie
Príspevok analyzoval možnosti sproduktívnenia technológie sústruženia pri použití nástroja s dvoma hrotmi, ktorý zintegroval hrubovanie a dokončovanie do jednej operácie. Tento nástroj poukázal na zlepšovanie kvality obrobeného povrchu pri vyšších posuvoch s polomerom hrotu rε = 6 mm. Ďalší nástroj na sproduktívnenie sústruženia pozostával na zmene geometrie reznej hrany nástroja- lineárna rezná hrana sklonená o uhol λs = ±450. Výsledky experimentu s týmto nástrojom poukázali na výrazné zlepšovanie kvality obrobeného povrchu hlavne v oblasti vyšších posuvov. Na záver je zobrazený priebeh kriviek pri použití nástroja s polomerom hrotu a nástroja s možnosťou natáčania reznej hrany. Keďže tieto experimenty boli vykonané na univerzálnom hrotom sústruhu, tak pre ďalšie podobné experimenty, je vhodné použiť NC a CNC stroje a vykonanie experimentov na ďalších frekventovaných materiálov vo výrobnej praxi.

Text: Ing. Jozef Nosaľ; Ing. Katarína Brezíková

 

Späť

 

Pridať komentár

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

Tribotechnika_5_2018

TriboTechnika_5_2018 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd