Základy třískového obrábění

Základy třískového obrábění Obrábění je jedna z nejdůležitějších technologií používaných ve strojírenství. Obráběním většinou zpracováváme polotovary vyrobené ve slévárnách, válcovnách, kovárnách na konečné výrobky. Při obrábění postupně odebíráme z výchozího polotovaru materiál ve formě třísky pomocí řezného nástroje. Získáme tak konečný tvar, požadované rozměry a jakost povrchu. Mezi základní způsoby strojního obrábění patří soustružení, frézování, broušení nebo vrtání. Základní pojmy Obrobek je obráběný nebo již obrobený předmět. Řezný nástroj se skládá z řezné části tělesa a upínací části. Pracovní část nástroje ve tvaru klínu se nazývá břit. Je tvořen dvěma plochami, čelem a hřbetem. Řezné pohyby – podstata obrábění Při obrábění dochází k vzájemnému pohybu nástroje a obrobku určitou rychlostí po určité dráze. Pohyb vykonává buď nástroj, nebo obrobek, nebo oba současně. Hlavní řezný pohyb je relativní pohyb nástroje nebo obrobku, nebo současně nástroje i obrobku. Tento pohyb může být otáčivý, přímočarý nebo složený. Vedlejší řezný pohyb nazýváme posuv. Posuv je potřebný k tomu, aby tříska byla odřezána v požadované délce obrobku. Posud může být podélný, příčný, složený a může jej vykonávat nástroj i obrobek. Velikost posuvu se udává v milimetrech: - na 1 otáčku obrobku nebo nástroje - na 1 zdvih nebo dvojzdvih pracovního stolu - za minutu jako posuvná rychlost pracovního stroje Nástrojové materiály Při obrábění dochází ke značnému mechanickému a tepelnému namáhání nástroje. Aby nástroj mohl správně plnit svoji funkci, musí být jeho řezná část vyrobena z vhodného nástrojového materiálu. Mezi základní vlastnosti těchto materiálů patří: -tvrdost při vyšších teplotách - odolnost proti opotřebení - odpovídající pevnost v tlaku a ohybu - dobrá tepelná vodivost - řezivost (schopnost udržet ostrý břit) - dostupnost a cena Nástrojové oceli – používáme: - uhlíkové (jejich vlastnosti jsou dány obsahem uhlíku, jsou vhodné jen pro malé řezné rychlosti) - nízkolegované (nástroje vyrobené z těchto ocelí si udrží řeznou schopnost do teploty 260°C - vysokolegované (jsou to rychlořezné oceli, můžeme obrábět až do teploty 600°C Slinuté karbidy Jsou to řezné materiály vyráběné práškovou metalurgií. Zachovávají si tvrdost do teplot 800 až 1000°C. Keramické řezné materiály Základní surovinou pro jejich výrobu je oxid hlinitý. Zachovávají si tvrdost do teplot 1000 až 1200°C. Destičky z těchto materiálů jsou vhodné pro jemné soustružení i frézování. Technické diamanty Chemické složení diamantu odpovídá čistému uhlíku s krychlovou krystalickou mřížkou. Diamant je nejtvrdší nerost. Jako řezný materiál se používá k jemnému obrábění. Diamantové nástroje jsou velmi drahé, ale mají velkou trvanlivost. Svoji tvrdost si zachovávají až do teploty 900°C. Nitridy Svými vlastnostmi se podobají diamantu. Mají vysokou odolnost proti opotřebení a poměrně velkou houževnatost. Dobré vlastnosti si uchovávají až do teplot 1500°C. Geometrie obráběcího nástroje, řezné podmínky Při obrábění přichází do styku s obrobkem pouze řezná část nástroje. Řezná část může být tvořena jedním, dvěma nebo několika břity. Příkladem jednobřitového nástroje je soustružnický nůž, dvojbřitý nástroj je šroubovitý vrták, vícebřitý nástroj je fréza. Břit nástroje tvoří plochy, které nazýváme čelo a hřbet. Čelo je plocha, po které odchází tříska z místa řezu. Hřbet je plocha obrácená nebo přilehlá k řezné ploše. Má-li nástroj správně plnit svoji funkci, musí mít optimální řezné úhly. Velikost řezných úhlů závisí hlavně: -na druhu obráběného materiálu a jeho vlastnostech -na způsobu práce -na druhu práce - na materiálu nástroje -na druhu a konstrukci nástroje Správnost řezných úhlů se v praxi nejčastěji zajišťuje šablonami nebo úhloměry. Vznik a druhy třísek Při obrábění vniká břit řezného nástroje do obráběného materiálu. Oddělené částice tvoří třísku. Podle způsobu oddělování obráběného materiálu vzniká tříska odlamovaná nebo stříhaná. Odlamovaná tříska je typická pro křehké materiály, jako jsou sklo nebo plasty. Stříhaná tříska vzniká u materiálů, které jsou v místě řezu plastické. Druh třísky závisí nejen na vlastnostech materiálu obrobku, ale i na řezných podmínkách a geometrii břitu nástroje. Chlazení a mazání při obrábění Při obrábění se vyvíjí teplo. Na teplo je přeměněno více jak 98 % vynaložené práce. Teplo vzniká v poměrně malé oblasti a dosahuje teplotu až 1000°C. Podíl jednotlivých složek odváděného tepla závisí na: -tepelné vodivosti obrobku a nástroje -na řezných podmínkách -na způsobu chlazení a mazání -na geometrii břitu nástroje -na způsobu obrábění Podíl tepla odváděného do okolního prostředí závisí na použití chladících kapalin. Proto je při obrábění jejich používání velmi důležité. Chladící kapaliny snižují tření mezi nástrojem a obrobkem a zlepšují odvod tepla. Chladící kapaliny se rozdělují na vodné roztoky, emulze a oleje. Vodné roztoky jsou roztoky solí ve vodě. Emulze vznikají rozptýlením oleje ve vodě za přítomnosti mýdla. Jsou nejpoužívanější. Řezné oleje se vyrábějí z minerálních olejů, přidáním různých chemických přísad. Zajišťují vysokou kvalitu obráběné plochy a ovlivňují pozitivně opotřebení nástroje.