MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2011
Jiří Novotný
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy
Vliv geometrie řezného nástroje na drsnost obrobeného povrchu Bakalářská práce
Vedoucí:
Vypracoval:
Ing. Jiří Votava, Ph.D.
Jiří Novotný Brno 2011
Prohlášení:
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: „Vliv geometrie řezného nástroje na drsnost obrobeného povrchu “ vypracoval samostatně. Použil jen pramenů, které cituji v přiloženém seznamu literatury a internetových portálů. Bakalářská práce je školním dílem a může být použitá ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MENDELU v Brně.
Dne.……………………………... Podpis studenta………………….
Poděkování: Rád bych poděkoval vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Jiřímu Votavovi, Ph.D. za radu a pomoc, při zpracování mé bakalářské práce. Dále bych rád poděkoval svým rodičům, za podporu a trpělivost, kterou mi poskytovali během celého studia na vysoké škole. Na závěr chci poděkovat paní Evě Fadrné za pomoc při překladu abstraktu.
ABSTRAKT
Bachelor work is about the influence of cutting tool geometry to surface roughness. Describes as well the history and general introduction to tooling. The work has three parts. First part describes the cutting tool. Division, geometry and angles of the cutting tool. Second part talks about cutting tools materials. Their division, stamping and exemples of usage. Third part talks about surface roughness. Characteristics, calculation and evaluation.
Key words:
Geometry, tooling materiál, surface roughness
ABSTRAKT
Bakalářská práce se zabývá problematikou geometrie řezného nástroje na drsnost obrobeného povrchu. Popisuje okrajově historii a všeobecný úvod do obrábění. Práce je rozdělena na tři části. První část popisuje řezný nástroj. Rozdělení, geometrii a úhly řezného nástroje. Druhá část hovoří o materiálech řezných nástrojů. Jejich dělení, značení a příkladech použití. Třetí část se věnuje drsnosti povrchu. Charakteristice, výpočtu a hodnocení. Klíčová slova
Geometrie, materiál nástroje, drsnost povrchu.
Obsah 1 Úvod …………………………………………………………….………………...
7
2 Cíl práce ……………………………………………………..…………………….
7
3 Všeobecný úvod do obrábění…………….………………………………………..
8
3.1 Historie……………………..…………………………...…………………….
8
3.1.1 Přehled nejvýznamnějších osobností ……..……...……………………
9
3.1.1 Podíl vysokých škol a univerzit …………………………...…………..
9
3.2 Úvod do obrábění …………………….…………………………...…………. 9 4 Definice vlivu řezných úhlů na proces řezání………………………….…….……. 12 4.1 Řezný nástroj ……………………………………………………….………… 12 4.1.1 Rozdělení…… ………………………………………………………… 13 4.1.2 Geometrie řezného nástroje………..…...……………………………… 13 4.2 Nástrojové úhly…. …………………………………………………………… 14 5 Materiály řezných nástrojů …… ……………………..…………………………… 22 5.1 Oceli a slitiny na nástroje……...…………. …….……………………………. 22 5.1.1 Požadavky na materiály nástroje……………………………………….. 23 5.1.2 Nástrojové vlastnosti materiálů ………………...……………………… 23 5.2 Druhy nástrojových ocelí ……………………………….…………….……... 24 5.2.1 Značení nástrojových ocelí podle ČSN……………..…………….……. 25 5.2.2 Nástrojové oceli nelegované .…………………………..……………… 26 5.5.3 Nástrojové oceli legované ……………………………………………... 26 5.3 Nástrojové materiály………………………………………………………….. 27 5.3.1 Nástrojové oceli uhlíkové ……………………………………………… 27 5.3.2 Nástrojové oceli slitinové ……………………………………………… 28 5.3.3 Nástrojové oceli listinové rychlořezné (HSS)………………………….. 29 5.3.4 Slinuté karbidy…………………………………………………………. 29 5.3.5 Keramické řezné materiály ……………………………….…………… 30 5.3.6 Nekovové tvrdé látky ………………………………………………….. 31 5.3.7 Diamant………………………………………………………………… 31 5.3.8 Kubický nitrid boru……………………………………………………... 32 6 Drsnost povrchu………………………………………...…………………………. 32
6.1 Struktura povrchu…………………………………………………………….. 32 6.2 Charakteristiky drsnosti………………………………………………………. 32 6.3 Hodnocení struktury povrchu ………………………………………………… 33 6.4 Výpočty ………………………………………………………………………. 34
7 Závěr………………………………………………………………………………. 36 8 Seznam použitých zdrojů………………………………………………………….
37
9 Seznam obrázků…………………………………………………………………… 38 10 Seznam tabulek……………………………………………………………............. 38
1 Úvod Obrábění je technologický proces, při kterém vzniká přesně požadovaný tvar a rozměr výrobku. Obrábět tzn. Ubírat třísky materiálu, můžeme ručně nebo strojně. Ruční obrábění, kromě fyzické síly vyžaduje také celkovou manuální zručnost. Patří sem například montážní, údržbářské a opravárenské práce. Strojní obrábění patří mezi nejužívanější způsoby výroby přesných součástí. Uskutečňuje se v soustavě stroj-nástroj-obrobek. Obrobkem označujeme polotovar. Na obrobku rozeznáváme plochu obráběnou, řeznou a obrobenou. Podstatná část vývoje obrábění se odehrála v čase průmyslové revoluce, která proběhla v 18. a 19. století. Soustružení patří mezi nejčastější způsoby obrábění. To proto, že ve strojírenství se vyskytuje největší počet součástí rotačního tvaru. Velikost hrotových soustruhů je dána točnou délkou tzn. oběžným točným průměrem. Budoucnost se vyznačuje především vývojem CNC strojů. Zkvalitňování kombinací slitin různých materiálu používaných na řezné nástroje. Zvýšení houževnatosti a odolnosti proti korozi a zvyšování teplotní odolnosti.
2 Cíl práce Cílem této bakalářské práce je popsat vliv geometrie ostří řezného nástroje na drsnost obrobeného povrchu. Definovat a všeobecně popsat řezný nástroj, jeho rozdělení a popis řezných úhlů. Dále určit materiály řezných nástrojů, jejich vlastnosti, druhy a konkrétní použití. Zajímavým cílem je i definice drsnosti obrobeného povrchu, jejich charakteristika a výpočet parametrů.
7
3 Všeobecný úvod do obrábění 3.1 Historie „Obrábění je fascinující vědou s napínavou historií, která z dnešního pohledu není ještě vůbec stará. Podstatná část tohoto vývoje se odehrávala ve stejném čase jako průmyslová revoluce, probíhající v 18. a 19. století, aby pak ve 20 století došlo k jeho podstatnému zrychlení.“ [3]
Procesy řezání se začaly používat už někdy ve starší době kamenné (asi 600 000 až 10 000 let př.n.l.). To člověk začal primitivními řeznými nástroji zpracovávat těla zabitých zvířat, ryb, věnoval se otesávání kmenů stromů, stavbě přístřešků apod. Jeho nástroje však byly velmi málo účinné, neboť materiál na jejich výrobu pocházel z větších kostí zvířat a kamene. Od té doby došlo postupně k dalšímu vývoji, který se ani dnes nezastavil. Upozorněno bude jen na některé významné vývojové stupně, které znamenaly vždy výrazný pokrok v rozvoji výrobních procesů. [3]
První technici zabývající se otázkami procesu obrábění empirickými metodami byli: COQUILHAT, M. – 1851 – Belgie – dělostřelecký kapitán – proces vrtání hlavní děl a pušek WIEBE, F. – 1858 – Německo – technik – studium řezných tlaků JOESSEL, M. – 1865 – Rakousko – technik – řezné síly a kroutící momenty TIME, J.A. – (*1838, +1920) – Rakousko – profesor Petrohradeckého hornického institutu – experimentálně i teoreticky zkoumal proces řezání a začal formulovat prvé, všeobecné platné zákonitosti, jimiž se tento proces řídí. Zabýval se problematikou tvorby třísky, objevil rovinu smyku a určil její polohu. Studoval rovněž odpory, které vznikají při obrábění. Vydal první teoretické knihy z nichž jedna se jmenuje „Řezný odpor kovů a dřeva“ a druhá „Memory o hoblování kovů„ TRESCA, H. – 1873 – Francie – technik – podobně jako Time se soustředil na řešení otázek spojených s tvorbou třísky a řeznými odpory
8
TAYLOR, F. W. – (*1856,+1915) – patří mezi známé vědce, kteří se především zabývali vědeckým řízením práce s cílem dosáhnout v nejkratším čase s nejmenší námahou co nejvyššího výkonu:tento směr se nazývá taylorismus. V souvislosti s tím se věnoval i zvyšování výkonnosti procesů obrábění. Publikoval výsledky svých výzkumů pod názvem „Umění řezat kovy“. V počátcích jeho aktivit se např. řezná rychlost při obrábění pohybovala okolo 10m/min.Velkou události bylo, když v roce 1900 v Paříži Frederick Winslow Taylor demonstroval obrábění takovými řeznými rychlostmi a posuvy, že se ocelové třísky barvily do modra.Řezný nástroj červeně žhnul,ale zůstával přitom stále ostrý. Speciální soustruh obráběl měkkou nelegovanou kovanou ocel rychlostí vc=40 m/min při posuvu f=1,6 m/min a záběru ap=4,8 mm. Taylor povýšil obrábění na vědu tím, že společně s dalším inženýrem Maunselem Whitem provedl desetitisíce pokusů. Jejich analytická práce se opírala o zpracování zhruba 400 000 kg ocelových výkovků. T y musely vyhovovat novým požadavkům, které stanovily nové nástrojové materiály. Tím se na vyšší úroveň posunula výrobní technika a současně i civilizace o krok vpřed. [3]
3.1.1 Podíl vysokých škol a technických univerzit Dalším rozvojem TO se také začaly postupně zabývat vysoké školy, zejména fakulty strojní a katedry mechanické technologie, později KOM na TU. Z nejznámějších: MIT Massachusetts, … - USA TH Aachen, TU Dresden, TU Braunschweig, … - SRN ETH Zürrich, … - Švýcarsko MVTU Baumana Moskva, LPI Leningrad, GPI Tbilisi, … - SSSR ČVUT Praha, VUT Brno, VA Brno, VŠB-TU Ostrava, ZČU Plzeň, TU Liberec, … - ČR [3]
3.2 Úvod do obrábění Obrábění je technologický proces, vytvářející součást o stanovených rozměrech, tvaru a přesnosti odebíráním částic materiálu z polotovaru ve formě třísek nebo oddělováním částí polotovaru. [2]
9
Obrábění lze uskutečnit procesem mechanickým (řezáním), elektrickým, chemickým a nebo kombinací těchto způsobů obrábění. Nejstarší a nejpoužívanější způsob obrábění je řezání, při kterém odebírá břit řezného nástroje z polotovaru částice ve formě třísky. Řezání je obrábění, při kterém odchází k odebírání částic materiálu ve tvaru třísky, břitem řezného nástroje. Obrábění probíhá při působení obráběcího nástroje na obrobek na příslušném obráběcím stroji. Na obrobku rozlišujeme v průběhu obrábění plochu: obráběnou – část povrchu obrobku odstraňovaná obráběním, obrobenou – část povrchu vzniklá obráběním, řeznou – část povrchu obrobku vnikající těsně za nástrojem. [1]
Obr.1 Popis:upnutí do sklíčidla, obrobek, nástroj, obráběný hrot [6]
Při obrábění se pohybuje obráběcí nástroj proti obrobku určitou rychlostí po určité dráze. Výsledný pohyb se nazývá pohybem řezným a skládá se z pohybu hlavního a pohybu vedlejšího. Hlavní pohyb se shoduje se základním pohybem obráběcího stroje a spotřebuje se na něj převážná část výkonu stroje. Vykonává ho nástroj (frézování, vrtání, vyvrtávání, obrážení, protahování, broušení) nebo obrobek (soustružení, hoblování) a může být rotační nebo přímočarý vratný. [1]
Vedlejší pohyb se skládá zpravidla ze dvou pohybů: posuvu přísuvu
10
Posuv (s) [mm.ot-1] [mm.min-1] [mm.zd-1] – je pohyb nástroje nebo obrobku, který spolu s hlavním pohybem umožňuje postupné odřezávání třísky. Je: plynulý (soustružení, frézování), přerušovaný (hoblování, odrážení). Přísuv (t) [mm] – je pohyb nástroje nebo obrobku, kterým se nastavuje nástroj do pracovní polohy a udává tzv. hloubku řezu.
Podle směru hlavního pohybu a posuvu může být řezný pohyb: přímočarý (hoblování, protahování), šroubový (vrtání, podélné soustružení), spirálový (příčné soustružení), cykloidní (frézování, broušení). [1]
Obr.2 Řezné pohyby na soustruhu: 1.Hlavní řezný pohyb, 2.vedlejší pohyb - posuv, 3.přísuv [6]
Základní způsoby obrábění rozdělujeme podle hlavního pohybu na: Obrábění s hlavním pohybem rotačním, hlavní pohyb koná: obrobek – soustružení nástroj – frézování,
11
vrtání, vyhrubování, vystružování, vyvrtávání, broušení.[1]
Obr.3 Hlavní řezné pohyby [6]
Obrábění s hlavním pohybem přímočarým, hlavní pohyb koná: obrobek – hoblování, nástroj – odrážení, protahování, protlačování. [1]
4 Definice vlivu řezných úhlů na proces řezání 4.1 Řezný nástroj Řezný nástroj odebírá třísku tím, že jeho klín vniká do materiálu obrobku. (vložit obrázek ze strany 3,1.3.) K tomu musí nástroj splňovat tyto podmínky: -
musí být tvrdší, než je tvrdost obráběného materiálu
-
musí být odolný proti mechanickému a tepelnému namáhání
-
klín nástroje (břit) musí být vytvořen podle určitých pravidel
-
břit nástroje musí být jednoznačně určen úhly a rozměry tak, aby byl podle nich vyrobitelný a po otupení obnovitelný ostřením [2]
12
4.1.1 Rozdělení řezných nástrojů Skládá se z části upínací a pracovní. Upínací část slouží k upnutí nástroje na stroj (držák, stopka, díra,.. ) Pracovní část je tvořena břity k odřezávání materiálu a podle počtu břitů rozlišujeme nástroje: -
jednobřitové (soustružnické, hoblovací, obrážecí nože)
-
dvoubřitové (vrtáky)
-
vícebřitové (frézy, vyhrubníky, výstružníky)
-
mnohobřitové (brusné nástroje)
Břit má tvar klínu a rozlišujeme na něm –čelo, hřbet, vedlejší hřbet Průsečice čela a hřbetu je ostří, čela a vedlejšího hřbetu vedlejší ostří. Mezi ostřím a vedlejším ostřím je špička. Plochy vybroušené na čele nebo na hřbetu podél ostří nazýváme fasetky a zpevňují břit.[1]
Obr.4 Základní popis řezného klínu [12]
4.1.2 Geometrie řezného nástroje Geometrický tvar řezného nástroje značně ovlivňuje řezný proces, zejména: -velikost řezných sil(deformace, tření) -jakost obrobené plochy -trvanlivost nástroje (opotřebení) Proto se musí přesně definovat a hledat tvar optimální pro různé způsoby obrábění.
Vyjadřují se ve dvou souřadnicových systémech: Statickém – kde se určují,tzv. nástrojové úhly, které přesně definují tvar nástroje v určitém souřadnicovém systému
13
Kinematickém – kde se určují tzv, pracovní úhly, které charakterizují změny nástrojových úhlů v pracovním procesu[1]
4.2 Nástrojové úhly
Obr.5 Nástrojové úhly [13]
Všechny řezné úhly se značí řeckými písmeny a je důležité si dobře zapamatovat, jaké písmeno každému úhlu přísluší. Mimo to, je označování řezných úhlů shodné pro všechny řezné nástroje, ať už jde o nástroj otvorový, či např. soustružnický nůž. Nejlepší je ale vysvětlit si tyto úhly a jejich význam na soustružnickém noži. [13]
14
Název úhlu
Označení úhlu řecké písmeno
Úhel hřbetu
Α
alfa
Úhel zábřitu
αz
Úhel břitu
Β
beta
Úhel čela
Γ
gama
Úhel předčelí
γp
Úhel řezu
∆
delta
Úhel nastaveni hlavního břitu
Χ
kappa
Úhel nastavení vedlejšího břitu
χv
Přechodový úhel nastavení
χp
Úhel rozevření špičky, hrotu
Ε
epsilon
Úhel sklonu ostří
Λ
lambda
Tab.1 Název úhlů a jejich označení řeckými písmeny [13] Úhel hřbetu α Značně ovlivňuje velikost tření vznikajícího pohybem hřbetu nástroje po řezné ploše. Čím je tento úhel menší, tím větší je styková plocha hřbetu s plochou řezu a tím větší je také tření mezi oběma plochami. Větší úhly hřbetu jsou vhodné při obrábění s ubíráním třísky malé tloušťky (malým posuvem) a při větších řezných rychlostech. Velikost úhlu a se volí v rozmezí 3 až 20° a jeho optimální hodnota pro běžné obrábění je 8 až 12°. [13]
Obr.6 Vliv úhlu hřbetu [13] Úhel zábřitu αz je menší než úhel α, zmenšuje styk hřbetu s obráběným materiálem, a tím i tření. Jelikož malé úhly hřbetu způsobují velké tření, ostří se pouze na úzkých ploškách, za kterými je odlehčení hřbetní plochy o 2 až 3°. Při jemném ostření nástrojů se jemně vyostřují nebo lapují pouze úzké plošky zábřitu na hřbetech břitů. [13]
15
Obr.7 Zábřit [13]
Úhel břitu β Se při konstrukci a používání řezných nástrojů zpravidla ne uvádí, ačkoli je základním úhlem každého nástroje. Je to úhel klínové části nástroje — břitu, kterou nástroj vniká do materiálu. Čím je úhel tohoto klínu větší, tím větší je odpor při oddělování třísky. Podle tohoto hlediska by měl být úhel břitu co nejmenší. Malým úhlem břitu by se však zmenšila jeho pevnost a tuhost, zvláště při obrábění materiálů větší pevnosti, při obrábění většími řeznými rychlostmi a při ubírání třísek většího průřezu. Velikost úhlu břitu je určena velikostí úhlu hřbetu a úhlu čela [13]
Obr.8 Geometrie úhlu břitu [13]
Úhel čela γ a úhel řezu δ Úhel čela γ a úhel řezu δ mají největší vliv na průběh řezání, neboť oba tyto úhly určují polohu čela nástroje vzhledem k pracovní rovině řezu. Uhel řezu δ určuje jednoznačně polohu čela nástroje při obrábění, zatímco úhel čela γ může mít kladnou i 16
zápornou hodnotu. Je-li úhel δ menší než 90°, je úhel γ kladný, je-li úhel δ větší než 90°, je úhel γ záporný (viz obrázek výše „geometrie břitu“ kde je úhel řezu a jeho závislost na úhlu čela ). Zvětšuje-li se úhel δ, zmenšuje se úhel čela γ a může se změnit až na záporný. Důsledkem je zvětšení intenzity plastických deformací v odřezávané vrstvě materiálu, takže se zvětšuje tření třísky odcházející po čele nástroje. Současně se zvětšuje řezný odpor materiálu a roste intenzita otupování břitu. Z tohoto hlediska by měla být hodnota úhlu δ co nejmenší, tj. kladná hodnota úhlu γ co největší. Naproti tomu určuje však úhel řezu δ spolu s úhlem a pevnost (tuhost) břitu. Zmenšuje-li se úhel δ, zmenšuje se pevnost břitu, což může vést k jeho mechanickému poškození. Z toho vyplývá, že při obrábění materiálu větší pevnosti je třeba volit úhel δ větší, čili zmenšovat úhel γ, popřípadě volit záporný úhel čela. Při obrábění materiálů menší pevnosti je vhodný menší úhel δ, takže kladná hodnota úhlu γ se zvětšuje. Zásadně je třeba volit úhel δ co nejmenší, pokud se pevnost břitu nezmenší pod únosnou hodnotu. Základním krité riem pro volbu jeho velikosti je pevnost obráběného materiálu a prakticky se volí úhel δ v rozmezí 50 až 105°. [13]
Úhel předčelí γ p je úhel úzké plošky naostřené rovnoběžně s ostřím. Úhel předčelí se používá hlavně u karbidových nožů a fréz. Zpevní se jím břit nástroje a vznikne příznivější rozložení sil namáhajících břit, zejména při obrá bění tvrdých a pevných materiálů. Úhel předčelí mívá velikost +5 až —15° při šířce předčelí p = (0,8 až 1 mm). [13]
Obr.9 Úhel předčelí [13]
17
Úhel nastaveni hlavního břitu χ Úhel nastavení hlavního břitu χ a úhel nastavení vedlejšího břitu χv určují pol hu ostří vzhledem k obrobku, popřípadě k obrobené ploše. Úhel χ určuje tvar průřezu třísky, neboť vztah, mezi tloušťkou a šířkou ubírané vrstvy se mění se změnou úhlu nastavení hlavního břitu (na obr.). Při zmenšování úhlu χ se tloušťka ubírané vrstvy a zmenšuje, kdežto šířka t se postupně zvětšuje na šířku b. Přitom se však plocha průřezu třísky nemění.
Změna tvaru průřezu třísky při různé hodnotě úhlu χ určuje jeho působení na t vanlivost břitu, na velikost řezného odporu a na teplotu řezáni. Se zmenšujícím se úhlem χ se zvětšuje délka styku ostří s obráběným kovem. Odvádění tepla od ostří do tělesa nástroje se zlepšuje, teplota břitu klesá a trvanlivost nástroje se zvětšuje. [13]
Obr.10 Vliv úhlu kapa na změnu tloušťky odebíraného materiálu[13]
Avšak zmenšování úhlu χ má nepříznivý vliv na velikost řezného odporu. Zmenšuje-li se úhel χ, zvětšuje se radiální složka řezné síly. To má za následek zvětšování průhybu obrobku a zvětšování sklonu obrobku ke chvění. Zhoršuje se také jakost obráběného povrchu a předčasně se ničí břit, zejména při nedostatečné tuhosti soustavy stroj — nástroj — obrobek.
18
Při zvětšování úhlu čela se zmenšují všechny síly působící na nástroj. Zejména se rychle zmenšuje radiální složka řezné síly. Čím větší je tedy úhel čela, tím menší může být úhel χ. Rovněž u tuhých obrobků je výhodné volit úhel χ co nejmenší. Podobný vliv, jaký má úhel χ u nožů, mají např. vrcholový úhel špičky šroubovitého vrtáku a úhel stoupání šroubovice zubů frézy se šroubovitými zuby. [13]
Úhel nastavení vedlejšího břitu χv ovlivňuje jakost obrobené plochy a tření nástroje o obrobenou plochu. Čím je úhel χv menší, tím menší je i drsnost obrobené plochy neboť při menším úhlu jsou stopy po obrábění menší. Úhel χv má být vždy co nejmenší, avšak takový, aby nevzniklo velké tření mezi nástrojem a obrobenou plochou. Se zvětšováním úhlu χv klesá řezný odpor a zmenšuje se úhel hrotu nože, zhoršuje se odvod tepla od břitu a jeho trvanlivost se zmenšuje. [13]
Obr.11 Vliv nastavení vedlejšího břitu na drsnost[13]
Přechodový úhel nastavení χp přísluší přechodovému ostří. Takto upraveným ostřím se zvětšuje úhel rozevření εp, a tím se snižuje rychlost opotřebování nejvíce namáhané části břitu. Úhel hřbetu u přecho dového břitu musí být stejně velký jako u hlavního břitu. Velikost úhlu χp bývá zpravidla χp = 1/2 χ a délka přechodového ostří 0,5 až 3 mm. [13]
19
Obr.12 Nastavení úhlu přechodového ostří [13]
Úhel rozevření špičky, hrotu ε Úhel rozevření ε je sevřen půdorysem hlavního a vedlejšího ostří; obvykle se na zývá úhel špičky nebo úhel hrotu. Tento úhel se mění v závislosti na velikosti úhlů χ a χv . [13]
Obr.13 Úhel rozevření [13]
20
Úhel sklonu břitu λ má mnohoznačný funkční význam. Má vliv na odchod třísky po čele, na pe nost (tuhost) břitu, na velikost pěchování třísky, na jakost obrobené plochy i na trvanlivost břitu. Je-li úhel sklonu ostří λ= 0° svinuje se tříska na čele nože do spirály. Při záporném úhlu sklonu λ odchází tříska ve tvaru šroubovice ve směru proti posuvu nože. Je-li úhel λ kladný, odchází tříska ve tvaru Šrou bovice ve směru od obrobku. Při přerušovaném řezu je velmi důležité umožnit, aby ostří vnikalo do ubírané vrstvy postupně, počínajíc body, které jsou od špičky nejvíce vzdá leny. Toho se dosahuje záporným úhlem sklonu hlavního ostří. Tím se podstatně zmírní ráz při vnikání nože do materiálu a přenáší se na pevnější úseky břitu, takže se zvětšuje mechanická pevnost břitu, a tím i trvanlivost nástroje. Proto se záporného úhlu sklonu ostří používá zejména pro nože ze slinutých karbidů pracujících s přerušovaným řezem. Záporný úhel λ však zvětšuje součinitel pěchování třísky. Jakost povrchu obrobené plochy je lepší u nástrojů s kladným úhlem λ než u n strojů se záporným úhlem λ. Při záporném úhlu λ je odchod třísek znesnadněn, což zhoršuje jakost obrobené plochy. Hodnota úhlu λ může být v rozmezí +20 až —40°. Kladných hodnot se používá při obrábění měkkých materiálů a při malých průřezech třísek, záporných při obrábění materiálů větší pevnosti, při přerušovaných řezech a při obrábění materiálů s tvrdou povrchovou kůrou (odlitky, výkovky). Ma ximální záporné hodnoty až —40° se používají pro obrábění kalených ocelí. [13]
21
Obr.14 Sklony břitu [13]
Obr.15 Vliv sklonu břitu na třísku [13]
5 Materiály řezných nástrojů 5.1 Oceli a slitiny na nástroje Jakost nástrojů výrazně ovlivňuje produktivita práce ve strojírenství, umožňuje zvýšení využití strojního parku a tím přispívá k snížení výrobních nákladů. Výkonnost a spolehlivost nástroje závisí na mnoha činitelích. Kromě vlastností nástrojového materiálu jsou to velikost a druh mechanického namáhání, jemuž je nástroj vystaven, vliv pracovních podmínek (zejména dlouhodobého působení pracovní teploty, popř. nárůstu teploty na pracovní hraně nástroje), geometrie nástroje a vlastnosti obráběného materiálu (především obrobitelnost). 22
U měřidel jsou významné, bez zřetele k druhu použité oceli, objemové a strukturní změny v závislosti na dlouhotrvajícím působení teplotních režimů prostředí, zachování hladkých pracovních ploch a odolnost proti otěru, které mají vliv na dobu jejich použitelnosti. [4]
5.1.1 Požadavky na materiály na nástroje Podle účelu použití lze nástroje rozdělit na tyto skupiny: Nástroje řezné Nástroje pro tváření za tepla a za studena Nástroje měřící Formy pro tlakové lití kovů Pomocné nástroje a přípravky 5.1.2 Nástrojové vlastnosti materiálů Od materiálu na nástroje se požaduje obecně řada základních vlastností, z nichž některé jsou pro všechny typy nástrojů společně, jiné jsou specifické pro jednotlivé druhy nástrojů a způsob jejich pracovního nasazení. [4] Jde zejména o tyto vlastnosti:
Tvrdost – je především důležitá pro řezné nástroje. Je závislá na obsahu uhlíku, vzrůstá s jeho rostoucím obsahem asi do 0,8%; nad 1% se tvrdost již v podstatě nemění. Ve struktuře však roste množství cementitu, který zlepšuje řezivost a odolnost proti opotřebení. Určitě zvýšení tvrdosti lze dosáhnout přísadou karbidotvorných prvků, zejména chromu, vanadu, wolframu, molybdenu, popř. titanu.
Houževnatost – závisí na chemickém složení oceli, tepelném zpracování, strukktůře a její stejnosměrnosti, na velikosti zrna, přítomnosti nečistot a vměstků, popř. i výrobních vad. Nežádoucí je struktura s výraznou karbidickou řádkovitostí, která způsobuje, že ocel má nestejnoměrné vlastnosti v příčném a podélném směru. [4]
Odolnost oceli proti popouštění - je rozhodující pro nástroje, které pracují při vyšších teplotách, tj. zejména pro řezné nástroje, nástroje pro tváření za tepla, formy pro lití kovů apod. Odolnost se posuzuje podle poklesu tvrdosti při dlouhodobém ohřevu ma23
teriálu na vyšší teploty. U uhlíkových ocelí, klesá tvrdost již asi od 200 °C. Požadovaná odolnost ocelí proti popouštění se zabezpečuje nejčastěji přísadou karbidotvorných prvků (Cr, W, Mo, Ti, V), přísadou kobaltu a dále i chlazením nástroje.
Prokalitelnost a zapalitelnost – u řady nástrojů vyžadujeme vysokou tvrdost povrchu při současné dobré houževnatosti jádra. V jiných případech opět požadujeme dobré prokalení i ve velkých průřezech. Oceli uhlikové vyhovují těmto požadavkům jen velmi omezeně, takže většinou musíme použít ocelí legovaných, jejichž složení se volí podle specifických požadavků jejich použití.
Řezivotost – je požadována zejména u řezných nástrojů. Je výrazně ovlivňována množstvím, druhem a rozložení karbidů ve struktuře.
Rozměrová stálost – pro některé druhy nástrojů (měřidla, tvarové obráběcí nástroje) je rozměrová stálost rozhodujícím požadavkem. Rozměrové změny jsou způsobovány strukturními změnami, k nimž dochází vlivem teplotních změn během použití nástroje. [4]
Další požadavky - jsou jednak speciální podle druhu použití nástrojů, jednak všeobecné, společné všem výrobkům nástrojárny. Speciální požadavky na vlastnosti ná strojových ocelí jsou např. odolnost proti trhlinkám, odolnost proti korozi roztavenými kovy, malá tepelná roztažnost, možnost chemicko-tepelných úprav apod. K všeobecným požadavkům patří především nízká cena oceli, dobrá obrobitelnost, odolnost proti přehřátí atd. [14]
5.2 Druhy nástrojových ocelí Podle chemického složení se rozeznávají nástrojové oceli nelegované (uhlíkové) a legované, mezi nimiž zvláštní postavení mají bohatě legované oceli a rychlořezné. Všechny nástrojové oceli jsou vyráběny z tříděných surovin, nejčastěji v elektrických obloukových pecích, pecích indukčních, popř. ve speciálních agregátech. Oceli vysokolegované jsou často vyráběny ve vakuových elektrických pecích nebo přetavováním ve vakuu, elektrostruskovým přetavováním, popř. i tavením svazkem elektronů. Dosahuje se
24
u nich vysoká čistota i homogenita, jejich cena je však úměrně vyšší než oceli vyráběných v běžných agregátech. [4]
5.2.1 Značení nástrojových oceli podle ČSN Oceli se na výrobních podkladech označují číselnými značkami, které se skládají ze základní číselné značky a zpravidla ještě z doplňkových číslic, oddělených tečkou (značí druh tepelného zpracování). Základní značka je pětimístné číslo, např. 19858. První číslice 1 vyjadřuje, že jde o ocel k tváření. Druhá číslice 9 znamená jakostní skupinu ocelí. Spojením první a druhé číslice vzniká dvojčíslí, značící třídu oceli: •
10, 11 — konstrukční oceli obvyklých jakostí
•
12 — ušlechtilé uhlíkové konstrukční oceli
•
13 až 17 — ušlechtilé slitinové konstrukční oceli
•
18
— slinuté prášky ocelové, litinové aj.
•
19
— nástrojové oceli
Nástrojové oceli třídy 19 jsou bud uhlíkové, nebo slitinové. Třetí číslice vyjadřuje přísadovou skupinu, kombinaci přísadových prvků: •
0, 1, 2 — nástrojové oceli uhlíkové,
•
3 — nástrojové oceli manganové, křemíkové, vanadové,
•
4 — nástrojové oceli chromové,
•
5 — nástrojové oceli chrom-molybdenové,
•
6 — nástrojové oceli niklové,
•
7 — nástrojové oceli wolframové,
•
8 — nástrojové oceli rychlořezné,
•
9 — volné, neobsazené.
U nástrojových ocelí uhlíkových udává dvojčíslí z třetí a čtvrté číslice střední obsah uhlíku. Nejmenší obsah uhlíku (0,30 až 0,40 %) má ocel 19063 a největší obsah (1,35 až 1,50 %) ocel 19275. Pátá číslice u ocelí uhlíkových a čtvrtá a pátá u ocelí slitinových, slouží k jemnějšímu rozlišení nástrojo vých ocelí.
25
Doplňkové číslice za značením oceli oddělené za tečkou jsou ve tvaru 1XXXX .doplňková číslice: •
0 — tepelně nezpracovaný
•
1 — normalizačně žíhaný
•
2 — žíhaný (s uvedením způsobu žíhání)
•
3 — žíhaný na měkko
•
4 — kalený nebo kalený a popouštěný při nízkých teplotách, po rozpouštěcím žíhání (jen u austenitických ocelí)
•
5 — normalizačně žíhaný a popouštěný
•
6 — zušlechtěný na dolní pevnost obvyklou u příslušné oceli
•
7 — zušlechtěný na střední pevnost obvyklou u příslušné oceli
•
8 —zušlechtěný na horní pevnost obvyklou u příslušné oceli
•
9 — stavy, které nelze označit číslicemi 0 až 8
Za první doplňkovou číslicí se může vyskytovat ještě jedna číslice, která značí stupeň přetváření. [14]
5.2.2 Nástrojové oceli nelegované Jsou to oceli tř.19.0, 19.1 a 19.2 s obsahem uhlíku asi od 0,6 do 1,6 %. Obsah křemíku a manganu nepřesahuje obvykle 0,3 %. Přítomnosti uhlíku určuje mechanické vlastnosti i strukturu těchto ocelí. Asi do 0,8 % C roste pevnost v tahu a tvrdost, nad 0,8 % C tvrdost již nevzrůstá, ale vyšší obsah uhlíku se projevuje zlepšením odolnosti proti opotřebení při poklesu houževnatosti vlivem vzrůstajícího obsahu karbidu Fe3C. Oceli se používá pro méně namáhané nástroje obvykle pro ruční obrábění (nástroje na obrábění dřeva, ruční nástroj, jako pilníky, dláta, …) Prokalitelnost uhlíkových ocelí je malá, lze ji poněkud zvýšit zvýšením obsahu manganu, křemíku, popř. přísadou chromu nad běžnou hranici. [4]
5.2.3 Nástrojové oceli legované Tyto oceli jsou legovány karbidotvornými prvky, zejména Cr, Mo, W, V, jejichž celkový obsah zpravidla nepřesahuje 5%. Legováním se podstatně zvětšuje podíl karbidů ve struktuře, zlepšuje se prokalitelnost, tvrdost do teplot asi 300°C a stabilita mechanických
26
vlastností při dlouhodobém použití. Oceli této skupiny jsou používány na nástroje pro práci za studena (obrábění kovů, soustružnické nože, pilky na kov apod.), kovárenské nástroje, nástroje pro tažení a lisování a jiné způsoby tváření za studena. Při vhodném legováním lze ocel používat i na nástroje pro práci za tepla do 300°C (zápustky, lisovací nástroje, formy k lití kovů apod.). Kromě této skupiny ocelí se uplatňují vysokolegované oceli s celkovými přísadami okolo 10 až 12. Nejdůležitějším typem jsou oceli s 12% Cr a asi 2% uhlíku. Jsou tvrdé a vysoce odolné proti opotřebení a používají se na nástroje pro tváření, stříhání a obrábění za studena. Pro tváření za tepla se používají chromové oceli legované ještě wolframem do 1%, popř. s přísadou až 2% Mo, přičemž obsah uhlíku je kolem 0,25%. Tyto oceli jsou málo citlivé k vzniku tepelných trhlin. [4]
5.3 Nástrojové materiály Břit řezného nástroje by se při vnikání do materiálu obrobku neměl vylamovat, měl by být dostatečně tvrdý i při vyšších teplotách řezání, houževnatý, odolný proti opotřebení a dobře odvádět vznikající teplo. Souhrn všech vlastností ovlivňujících výkon nástroje nazýváme řezivostí nástroje. Žádný z řezných materiálů nesplňuje všechny uvedené požadavky optimálně, proto je nutný při volbě materiálu určitý kompromis.
V současné době se používají následující řezné materiály: Nástrojové oceli uhlíkové, slitinové, rychlořezné Slinuté karbidy Keramické řezné materiály Nekovové tvrdé látky [1] 5.3.1 Nástrojové oceli uhlíkové Oceli třídy 19 (0, 1, 2), které obsahují 0,5-1,5 % C a další prvky Mn, Si, P, S. Tepelným zpracováním (kalením při teplotě 750-800 °C a rychlým ochlazením ve vodě a popouštěním při teplotě 160-280 °C) získávají tvrdost 60-65 HRC, kterou si uchovají do teplot 250-300 °C. [1] Proto jsou vhodné pro nástroje pracující s malými řeznými rychlostmi, pro ruční nářadí.
27
Obr.16 – Ruční nářadí [11]
5.3.2 Nástrojové oceli slitinové Oceli třídy 19 (3 – 7), obsahují 0,8 – 1,2 % C a legující prvky Mn, Mo, Si, W, Cr. Tepelným zpracováním (kalením při teplotě 800-1000 °C s ochlazením v oleji a popouštěním při teplotě 150 - 250 °C) získávají tvrdost 59 – 64 HR, kterou si uchovají do teplot 350 – 400 °C. Jsou houževnatější než oceli uhlíkové, odolnější proti opotřebení a umožňují 1,2 – 1,5 krát vyšší řeznou rychlost. Vyrábějí se z nich závitořezné nástroje, protahovací trny, výhrubníky a výstružníky. [1]
Obr.17 - Závitořezné nástroje 28
5.3.3 Nástrojové oceli slitinové rychlořezné (HSS) Zvětšování řezné rychlosti při obrábění je omezené nástroji % uhlíkových a nízkolegovaných ocelí, které se při velké řezné rychlosti rychle ohřívají, nastává popouštění a rychlé otupení nástroje. Značné zvýšení řezné rych losti, a tím i zvětšení produktivity práce umožňují rychlořezné oceli. Hlavní přísadové prvky jsou wolfram W (zvětšuje řezivost nástroje), chrom Cr (zlepšuje kalitelnost) a vanad V, který zvětšuje odolnost proti popouštění a opotře bení. Přiměřené množství uhlíku slouží k vytvoření správného množství karbidů, aby ocel byla dobře kalitelná a dostatečně tvrdá. Některé oceli mají ještě přísadu kobaltu Co, který zabraňuje přehřátí při ohřevu na vysokou kalicí teplotu a umožňuje lepší rozpouštění karbidů.[14] Rozdělují se na: Vysokovýkonné (Maximum Speciál 55, Radeco C) Výkonné
(Maximum Speciál Extra, Radeco)
Pro běžný výkony (Maximum Speciál, Maximum Speciál G) [1]
5.3.4 Slinuté karbidy (SK) K nejrozšířenějším a nejdůležitějším výrobkům práškové metalurgie patří slinuté karbidy používané pro řezné a tvářecí nástroje. První slinuté karbidy „WIDIA“ byly vyvinuty v letech 1922 až 1927. Dnes používané slinuté karbidy (SK) jsou buď jednokarbidové aglomeráty karbidu wolframu se slinovadlem (pojivem) kobaltu (WC + Co), nebo dvoukarbidové aglomeráty karbidu wolframu a karbidu titanu se slinovadlem kobaltem (WC + TiC + Co). Způsob výroby slinutých karbidů je typickým příkladem práškové metalurgie. Směsi jednotlivých prášků se lisují a pak slinují. Při slinování se taví kobalt, který rozpouští malou část karbidu a ta při ochlazování opět z větší části samostatně vykrystalizuje. Prášky se lisují tlakem 100 až 200 MPa ve výlisku, které se předběžně slinují při teplotách 700 až 900 °C ve vodíkové atmosféře. Z takto získaných soudržných výlisků se vyrábějí konečné tvary řezáním, broušením, soustružením, frézováním apod. Při vlastním slinování se výlisek smršťuje (smršťování dosahuje 38 až 56 % objemových a 13 až 22 % délkových. Konečné slinování probíhá v nauhličujícím prostředí. Tím se zabrání oduhličení povrchu slinovaných výrobků. Teplota slinování bývá od 1450 do 1580 °C.
29
Kromě hlavního použití SK na řezné nástroje (z celkové potřeby SK připadá na řezné nástroje asi 75 %) nacházejí uplatnění při výrobě průvlaků a lisovacích nástrojů (6 až 10 %), při výrobě nástrojů v hornictví, jako vrtací korunky, šrafovací nástroje (8 až 10 %) konečně v různém upotřebení, jako válce válcovacích stolic pro výrobu drátů, pískovací trysky a lopatky metacích kol tryskáčů, měřidla, nástroje vysoce odolné proti opotřebení.[6] Slinuté karbidy se používají ve formě břitových destiček, které se k tělesu nástroje lepí, pájí nebo mechanicky připevňují. [1]
Obr.18 Břitové destičky slinutých karbidů [10]
5.3.5 Keramické řezné materiály Keramické řezné materiály (dále jen KM ) jsou materiály dosud vývojové. Pro jejich výrobu je výchozí surovinou levný a snadno dostupný oxid hlinitý (Al2O3). Vyrábějí se práškovou metalurgií, slinováním lisovaných prášků do tvaru řezných destiček. Mají velmi malou pevnost v ohybu a nejsou proto vhodné k obrábění přerušovaným řezem a k obrábění s většími průřezy třísek. V porovnání se SK jsou KM při stejné tvrdosti podstatně odolnější proti otěru. Jejich použití je možné při teplotách řezání až 1200 °C. Pořizovací cena KM je v porovnání s cenou SK zanedbatelná. Destičky z KM se po otupení všech řezných hran (6 až 8) neostří a vyhazují se. [6]
30
KM se rozdělují do tří skupin: 1.Čisté oxidy Je to téměř čistý oxid hlinitý (Al2O3) s malým množstvím mineralizátoru (asi 3% hořečnatých sloučenin) snižujících teplotu slinování. 2.Cermety Obsahují kromě oxidu hlinitého větší množství (až 40 %) čistých kovů (Ni, Mo, Cr). Cermety vykazují proti čistým oxidům poněkud větší houževnatost i tvrdost. 3. Karbidové oxidy Základní látkou je oxid hlinitý (Al2O3) nebo oxid hořečnatý (MgO) a až 50 % karbidů kovu (TiC, Mo2C, WC). Mají rovněž vyšší houževnatost než čisté oxidy a mimořádně jemnou strukturu a odolnost proti opotřebení [6]
5.3.6 Nekovové tvrdé látky Jsou látky přírodní (diamant) nebo vyráběné uměle (umělý diamant, kubícký nitrid boru), které se používají k výrobě břitových destiček obráběcích nastrojů nebo jsou využívány jako brusivo. [1]
5.3.7 Diamant Je nejtvrdší známou látkou, podle Mohsovy stupnice tvrdosti má číslo 10. Je to modifikace uhlíku, která krystalizuje v krychlové soustavě. K průmyslovým účelům se používá přírodních i umělých diamantů. Přírodní světové těžby diamantů se těží z hornin, říčních naplavenin a mořského dna. Přes 90 % světové těžby diamantů pochází z Afriky. Po vytěžení se diamanty třídí podle kvality pro další použití. Nejkvalitnější průmyslové diamanty slouží k výrobě průvlaků, hrotů tvrdoměrů, obráběcích nástrojů. Nejméně kvalitní se drtí na diamantový prášek, pro výrobu brusných nástrojů nebo se používá jako volné brusivo. Umělý diamant se vyrábí přetvářením grafického uhlíku za velkých tlaků a vysokých teplot. Umělou cestou lze vyrobit jen diamant použitelný jako brusivo. Předností diamantu pro obrábění je vedle vysoké tvrdosti velká otěruvzdornost a chemická inertnost s jiným materiálem. [1]
31
5.3.8 Kubický nitrid boru (KNB, obchodní označení Borazon, Kubonit, Boronot) Je nitrid bóru BN krystalizovaný v kubické mřížce, vyráběný syntézou za vysokých teplota a tlaků při použití různých katalyzátorů, obdobně jako diamant. Je druhou nejtvrdší látkou, houževnatější než diamant a vydrží teploty až do 1 400 °C. Je vhodný pro obrábění těžkoobrobitelných vysoce legovaných nástrojových ocelí, nehodí se pro obrábění SK. Nevýhodou je vysoká výrobní cena. [1]
6 Drsnost povrchu 6.1 Struktura povrchu Při výrobě strojních součástí je nutné dbát nejenom na přesnost rozměrů, ale také na vzniklé nerovnosti povrchu. Jednotlivé plochy mohou vznikat obráběním (povrch obrobený), kde nerovnosti zanechává řezný nástroj, brusivo apod. Nebo zachováním původního povrchu polotovaru (povrch neobrobený), kde zůstávají podle způsobu zpracování otisky nerovnosti forem, kovadel, válců apod. [5]
6.2 Charakteristiky drsnosti Ra – Průměrná aritmetická úchylka posuzovaného profilu: Aritmetický průměr absolutních hodnot pořadnic Z(x) v rozsahu základní délky. Rmr(c) – Materiálový poměr profilu (nosný podíl): Poměr (%) délky materiálu elementů profilu Ml(c) na dané úrovni c, k vyhodnocované délce. RSm – Průměrná šířka prvků profilu: Aritmetický průměr šířek Xs prvků profilu v rozsahu základní délky, nebo-li určuje šířky prvků profilu v rozsahu základní délky. Jedná se o charakteristiku drsnosti v podélném směru povrchu. Rt – Celková výška profilu drsnosti: Součet výšky Zp nejvyššího výstupku profilu a hloubky Zv nejnižší prohlubně profilu v rozsahu vyhodnocované délky ln. Rzi – Aritmetická hloubka profilu: Aritmetický průměr nejvyšších výšek profilu v jednotlivých základních délkách z vyhodnocované délky, standardně obsahující 5 základních délek. Rz1max – Maximální prohlubeň profilu drsnosti: Největších pět Rzi-hodnot z pěti základních délek lri uvnitř vyhodnocované délky ln. Rz – Největší výška profilu: Součet výšky Zp nejvyššího výstupku profilu a hloubky Zv nejnižší prohlubně profilu v rozsahu základní délky.[9]
32
6.3 Hodnocení struktury povrchu Pro posouzení nerovnosti povrchu je třeba pracovat s pojmy nedokonalost povrchu a struktura povrchu. Nedokonalosti povrchu jsou náhodně způsobené během výroby, skladování nebo funkce součásti. Mohou to být např. rýhy, trhliny, složeniny, koroze pod. Nedokonalosti povrchu se do hodnocení struktury povrchu nezahrnují. Struktura povrchu se člení na složky podle velikosti rozteče nerovnosti. Drsnost povrchu je složka s nejmenší roztečí nerovností, další složkou je vlnitost povrchu a složka s největší roztečí nerovností je určena základním profilem.
Pro účely měření a vyhodnocení struktury povrchu byla zvolena profilová metoda hodnocení, kdy profil povrchu (obr.6.1) vzniká jako průsečnice nerovností skutečného povrchu s rovinou vedenou kolmo k tomuto povrchu. Profil povrchu je základním zdrojem informací pro posuzování struktury povrchu. [5]
Obr.19 - Nerovnosti skutečného povrchu součásti [5]
Z profilu povrchu se pomocí přístrojů odvodí profil drsnosti (R-profil), profil vlnitosti (W-profil) a profil základního profilu (P-profil). Při předepisování na výkresech vycházíme z profilu drsnoti a využíváme výrobou ověřený parametr drsnoti Ra. [5]
33
6.4 Výpočty Ra
Obr.20 Průměrná aritmetická úchylka profilu Ra
Pro výpočet průměrné aritmetické úchylky profilu Ra lze využít aritmetický průměr absolutních hodnot výšek profilu, případně integrální počet. Nerovnosti jsou vždy charakterizovány v rozsahu základní délky I. Hodnoty parametru Ra doporučujeme volit z praktické řady podle následující tabulky (tab.č.12). V praxi je tato řada zažitá a vnáší do celé problematiky určité zjednodušení a přehlednost. [5]
Tab.2 Doporučené hodnoty průměrné aritmetické úchylky profilu Ra
Hodnota struktury povrchu je závislá především na metodě výroby povrchu. Proto musíme při jejím předepisování vždy zvážit účelnost použití jednotlivých funkčních a volných ploch na součásti. Zbytečná volba vysoce kvalitních povrchů může u strojních součástí výrazně zvýšit jejich cenu. Struktury povrchů součásti volíme vždy optimálně s ohledem na jejich funkcí. [5]
34
Tab.3 - Podmínky pro měření drsnosti [9]
35
7 Závěr Výrobky zhotovené ve slévárnách, kovárnách, válcovnách a lisovnách mají většinou přibližný tvar. Pro dosažení přesných konečných tvarů, rozměru a hladkého povrchu se obrábějí. Obrábět tzn. Ubírat třísky materiálu, můžeme ručně nebo strojně. Přestože je dnes snaha namáhavé a složité práce ručního obrábění nahradit strojním, nelze ruční obrábění z výrobního procesu úplně vyloučit. Patří sem například montážní, údržbářské a opravárenské práce. Strojní obrábění patří mezi nejužívanější způsoby výroby přesných součástí. Obrobkem označujeme již částečně obrobený předmět nebo předmět, který se bude teprve obrábět (polotovar). Nástrojem je předmět, kterým se obrábění uskutečňuje. Skládá se z činné části (řezné) a stopky-upínací části, která podle druhu nástroje má různý tvar. Činnou částí nástroje je břit. Nástroj spolu s obrobkem vytváří tzv. geometrii břitu. Nástroje vyrábíme z nástrojových ocelí, z tvrdých řezných materiálů, nebo z brousících materiálů. U obrábění jsou důležité dva základní pojmy: Pohyb hlavní (řezný) a pohyb vedlejší (posuv a přísuv). Podle způsobů obrábění je posuv podélný, příčný, plynulý nebo přerušovaný. Obrábění uskutečňujeme tak, že nejprve hrubujeme a obrábění dokončujeme obráběním na čisto. Řezné nástroje dělíme podle počtu břitů: - jednobřitové, mající jen jediný břit (soustr.nůž) - dvoubřitové, mající dva současně pracující břity (šroubovitý vrták) - několikabřitové, mající několik břitů za sebou(fréza,pilník a protahovací trn - mnohobřitové, mající břity vytvořeny brusnými zrny s nepravidelnou geometrií Podle druhu materiálu břitové části nástroje: -nástroje z oceli,uhlíkových,slitinových a rychlořezných -nástroje ze slinutého karbidu -nástroje s destičkami keramických hmot -nástroje s brusnými zrny -nástroje s diamantovými zrny U drsnosti povrchu obrobku dbáme na jeho strukturu a charakteristiku. Charakterem povrchu se určují parametry Ra, Rz., Rt. Dnešní doba klade velký důraz na kvalitu drsnosti povrchu obrobené součásti a zároveň na co největší počet obrobených kusů v této kvalitě.
36
8 Seznam použitých zdrojů Literatura: [1] ŠČERBEJOVÁ, Marta. Strojírenská technologie. Brno : Vysoká škola zemědělská v Brně, 1983. 132 s. ISBN 80-7157-083-4.
[2] FIALA, František; CHRÁST, Vlastimil. Strojírenská technologie II.. Praha : Státní pedagogické nakladatelství, n. p., Praha 1, 1983. 158 s. 17-054-83.
[3] GAZDA, Jaromír . Teorie Obrábění. Liberec : Technická univerzita v Liberci, 2009. 112 s. ISBN 978-80-7372-498-6.
[4] PLUHAŘ, Jaroslav . Nauka o materiálech. Praha : Nakladatelství technické literatury, n.p., 1989. 549 s. Typové číslo L13-C3-IV-42f/28891.
[5] KLETEČKA, Jaroslav; FOŘT, Petr. Technické kreslení. Brno : Computer Press, a.s., 2007. 252 s. ISBN 978-80-251-1887-0.
[6] HLUCHÝ, Miroslav. Strojírenská technologie : První vydání. Praha : STNL Praha, 1979. 404 s. Signatura:TK-0195.137,2.
[7] FILÍPEK, Josef. Technické materiály : přednášky. Brno : Vysoká škola zemědělská v Brně, 1988. 196 s. 942.336.
[8] ŘASA, J; ŠVERCL, J. Strojírenské tabulky 2 : pro školu i praxi. Praha : Scientia, spor. s.r.o. , 2007. 179 s. ISBN 978-80-86960-20-3.
Internetové zdroje: [9] http://www.mitutoyo-czech.cz/cz/pdf/poster_drsnosti_ra_cze_a3.pdf [10] http://www.sgac-turnov.cz/index.php?content=210&lang=cs [11] http://www.sdhvelkeopatovice.cz/text/cs/ostatni-vybavenost.aspx [12] http://jhamernik.sweb.cz/obrabeni.htm [13] http://www.tumlikovo.cz/geometrie-britu-obecne/ [14] http://www.tumlikovo.cz/rubriky/materialy/nastrojovematerialy 37
9 Seznam obrázků
Obr. 1 Popis:upnutí do sklíčidla, obrobek, nástroj, obráběný hrot……………...
10
Obr. 2 Řezné pohyby na soustruhu………………………..…………….………
11
Obr. 3 Hlavní řezné pohyby………....…………………………..………………
12
Obr. 4 Základní popis řezného klínu..…………………………………………...
13
Obr. 5 Nástrojové úhly…………………………………………………………..
14
Obr. 6 Vliv úhlu hřbetů……………………….…………………………………
15
Obr. 7 Zábřit……………………..………………………………………………
16
Obr. 8 Geometrie úhlu břitu……………………………………………………..
16
Obr. 9 Úhel předčelí….………………………………………………………….
17
Obr.10 Vliv úhlu kapa na změnu tloušťky odebíraného materiálu …..………….
18
Obr.11 Vliv nastavení vedlejšího břitu na drsnost ….…………………………...
19
Obr.12 Nastavení úhlu přechodového ostří………………………………………
20
Obr.13 Úhel rozevření …………………………………………………………...
20
Obr.14 Sklony břitu ………………………………......………………………….
22
Obr.15 Vliv sklonu břitu na třísku ……………...………………………………..
22
Obr.16 Ruční nářadí ……..………………………………………………………. 28 Obr.17 Závitořezné nástroje …...………………………………………………… 28 Obr.18 Břitové destičky slinutých karbidů ………………………………………. 30 Obr.19 Nerovnosti skutečného povrchu součásti ………………………………... 33 Obr.20 Průměrná aritmetická úchylka profilu Ra……………………..…………. 34
10 Seznam tabulek Tab.1 Název úhlů a jejich označení řeckými písmeny ……………………......... 15 Tab.2 Doporučené hodnoty průměrné aritmetické úchylky profilu Ra…………. 34 Tab.3 Podmínky pro měření drsnosti …………...………………………………. 35
38
